Крысанов Ю.В., Тарова З.Н., Бобрович Л.В.. Физиология растений

Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет»

Кафедра биологии растений и селекции плодовых культур

УТВЕРЖДЕНО протокол № 2

методической комиссии Плодоовощного института от 23 октября 2007г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к учебной практике

по дисциплине «ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ»

Специальности:

110202 – плодоовощеводство и виноградарство 110204– селекция и генетика

110204 – агрономия

110202 – агроэкология

250203 – садово-парковое и ландшафтное строительство

Мичуринск – наукоград РФ

2008

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Методические рекомендации составлены : профессором кафедры биологии растений и селекции плодовых культур Ю.В. КРЫСАНОВЫМ,

доцентом З.Н. ТАРОВОЙ на основании типовой учебной программы «ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ»

Рецензент:

зав. кафедрой агроэкологии и защиты растений,

профессор Л.В. Бобрович

Рассмотрены на заседании кафедры биологии растений и селекции плодовых культур.

Протокол № 1 от 4 сентября 2007 года.

©Издательство Мичуринского государственного аграрного университета, 2008

2

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Тема: ДИАГНОСТИКА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ (3 часа)

Введение

Для повышения продуктивности сельскохозяйственных посевов не- обходимо создать оптимальные условия питания растений и контролиро- вать их в течение вегетации. Существуют несколько причин, обусловли- вающих недостаток или избыток элементов питания в почве: недостаточ- ное внесение одного или нескольких питательных веществ с удобрениями; одностороннее применение удобрений (особенно азотных); свойства поч- вы, препятствующие поступлению питательных веществ в растения; воз- делывание интенсивных сортов, обладающих повышенной потребностью в питательных элементах; неравномерность поглощения веществ растения- ми на протяжении онтогенеза и др.

Корректировка питания должна проводиться на протяжении всей ве- гетации, особенно на ранних этапах развития растений.

Диагностику питания растений подразделяют на почвенную и расти- тельную. Почвенная диагностика проводится путем агрохимического ана-

лиза почвы и сопоставления полученных данных с установленными нормативами.

Растительная диагностика включает несколько методов, среди кото- рых есть метод химического анализа растений. Данный метод в полевых условиях легко осуществим с использованием прибора типа ОП - 2.

Прибор ОП - 2 предназначен для определения степени обеспеченно- сти растений азотом, фосфором и калием непосредственно на месте произ- растания испытуемых растений. Он состоит из набора стеклянных деталей, инструментов и химических реактивов, необходимых для производства и анализов.

Цель практики: научиться пользоваться прибором типа ОП - 2 в по- левых условиях.

Материалы и оборудование: приборы ОП-2, ступки с пестиками, марля, образцы растений в различных агроценозах с разными агрофонами

Порядок работы

Анализ проводят на грубых бритвенных срезах любых частей расте- ний, причем следует иметь в виду, что определяемых этим методом неор- ганических соединений больше всего находится в тех органах, которые бо- гаты сосудистопроводящей системой, т.е. в стеблях и черешках листьев. Наиболее резкие различия между растениями, обеспеченными и необеспе- ченными питательными веществами, могут быть получены в молодых рас- тениях до фазы цветения, т.е. тогда, когда применение подкормок наибо- лее эффективно. Все определения основаны на цветных реакциях, причем интенсивность окрасок сравнивают с соответствующими шкалами для ка- ждого из трех исследуемых элементов, где оценка дается в баллах.

3

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1. Определение нитратов

Поместить на предметное стекло ту или иную часть растения. На срез нанести одну каплю 1% - ного раствора дифениламина и следить за появлением синей окраски. Интенсивность окраски сравнить с таблицей 1 и с цветной шкалой (см. Приложение). Результаты записать в баллах шка- лы и установить степень нуждаемости растения в азотных удобрениях.

2. Определение фосфатов

На предметное стекло положить кусочек обеззоленного фильтра раз- ме-2*2 см. На фильтр поместить срез части растения, продавить стеклян- ным пестиком и отодвинуть срез несколько в сторону от пятна выдавлен- ного сока.

После этого на пятно сока и отдельно на ткань среза нанести после- довательно по одной капле молибденово-кислого аммония, бензидина и уксуснокислого натрия. Следить за появлением синей окраски. Интенсив- ность окраски сравнить с таблицей 2 и цветной шкалой. Результаты запи-

сать в баллах и установить степень нуждаемости растения в фосфорных удобрениях.

3. Определение калия

На предметное стекло положить кусочек обеззоленного фильтра раз- мером 2*2 см. На фильтр поместить срез части растения, продавить стек- лянным пестиком и отодвинуть срез несколько в сторону от пятна выдав- ленного сока. На пятно сока и на срез нанести последовательно по одной капле раствора дипикриламината магния и соляной кислоты. Соляная ки- слота растворяет избыток реактива, образуя лимонно-желтое окрашивание и не растворяет калийную соль дипикриламина. Поэтому лимонно-желтая окраска указывает на отсутствие калия, оранжево-красная - на наличие ка- лия. Интенсивность окраски сравнить с таблицей 3 и цветной шкалой. Ре-

зультаты записать в баллах и установить степень нуждаемости растения в калии.

Таблица 1 - Результаты анализов

Контрольные вопросы

1.Что представляет собой прибор ОП - 2?

2.В чем состоит принцип работы прибора?

3.Достоинства и недостатки прибора.

4

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблица 2 - Шкала потребности растений в фосфорных удобрениях

Таблица 3 - Шкала потребности растений в калии

5

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Тема: ЛИСТОВАЯ ДИАГНОСТИКА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ (3 часа)

Введение

Общий недостаток элементов минерального питания или их избыток приводит к нарушению обмена веществ в клетках и к последующей гибели тканей растений, а следовательно, к потерям урожая сельскохозяйствен- ных культур. Поэтому агроному необходимо постоянно контролировать содержание элементов питания в растениях. Одним из методов контроля содержания элементов питания является листовая диагностика. Метод по- зволяет определить не только потребность в питательных веществах, но и разнообразные показатели поглощения и распределения элементов пита- ния в течение всего вегетационного периода.

Листовая диагностика - это контроль за условиями питания на осно-

вании данных о содержании неорганических форм соединений элементов в тканях или листьях. Реальный путь использования ее заключается в опре- делении пороговых значений и использовании их для оценки режима пи- тания деревьев в данный момент (табл. 1).

Таблица 1 - Пороговые показатели (% к сухому веществу) для оценки

концентрации макроэлементов в листьях однолетних побегов яблони (по В.Фидлеру)

Так как химический состав листьев зависит от возраста и располо- жения их в кроне, а также от времени взятия образцов, лучший срок отбора для анализа - июль-август. Наиболее пригодные листья, растущие в сред- ней части однолетних приростов. Рекомендуется отбирать по 100 листьев со всего объема кроны дерева или с площади 0,6-2,0 га по диагонали сада (с каждого 5-10 дерева) по 4-8 листа на крону.

6

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Материалы и оборудование: ступки с пестиками, марля, образцы

растений в различных агроценозах с разными агрофонами

Порядок выполнения работы

Работа выполняется группами из 4-5 студентов. Для определения со- держания нитратов из листьев отжимают сок; каплю его наносят на пред- метное стекло и добавляют каплю 1% раствора сернокислого дифенилами- на. Полученную окраску сравнивают с эталонной шкалой и оценивают обеспеченность растений азотом в баллах.

Для определения обеспеченности фосфором сок наносят на сухое предметное стекло и затем последовательно наносят по капле раствор мо- либденовокислого аммония, бензидина и насыщенного раствора уксусно- кислого натрия. Появляется синяя окраска, интенсивность которой сравни- вают со шкалой и оценивают в баллах. При определении обеспеченности калием каплю наносят на предметное стекло, под которое подложена белая бумага, затем заносят I каплю 5% раствора кобальта-нитрата натрия и да- ют возможность образоваться осадку. Через I минуту добавляют 1-2 капли соляной кислоты. Появившуюся окраску сравнивают со шкалой и оцени- вают в баллах.

Результаты записывают в таблицу.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Тема: ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОДНОГО РЕЖИМА РАСТЕНИЙ (6 часов)

Введение

Вода играет важную роль в жизнедеятельности растений. Для нор- мального роста и развития растительный организм должен содержать оп- ределенное количество воды, а расход и приход - быть сбалансированны- ми. Знание состояния водного режима растений в полевых условиях дает возможность изменить обеспеченность растений водой.

Для определения водообмена растений используют физиологические показатели: осмотическое давление клеточного сока, степень открытости устьиц, концентрация клеточного сока, водоудерживающая способность и др.

1. Определение водообмена растений по величине концентрации клеточного сока.

Осмотическое давление и водоудерживающая способность - на- дежные физиологические показатели водного режима и засухоустой- чивости растений. Величина осмотического давления у орошаемых куль- тур всегда ниже, чем у неорошаемых. Этот показатель изменяется не толь- ко от обеспеченности водой, но и от возраста листьев, их местоположения.

Так как осмотическое давление коррелирует с концентрацией клеточного сока (ККС), то для определения необходимости поливов используют кри- тические концентрации клеточного сока исследуемых растений.

М.Ф.Лобов предложил единый 10 % уровень ККС для всех овощных культур и картофеля при взятии листьев: у капусты - 2 яруса, у томата - у первой цветочной кисти или с 8-10 яруса, у перца и баклажанов - с 5-8 яру- са, у лука - 3-5 лист от основания, у огурца - 4-6 лист от основания стебля, у свеклы и моркови - из среднего яруса.

Для яблони А.А.Филиппов считает критический уровень ККС в 2324% у листьев кольчаток, расположенных на периферии кроны нижнего яруса скелетных ветвей.

У озимой пшеницы критические ККС в онтогенезе меняются: в на- чале кущения-трубкования - 7-8 %, в период трубкования-колошения - 8- 10 %, во время налива зерна - 12-14 %.

Задачи практики

Освоение методов определения водообмена растений по отдельным физиологическим показателям.

8

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Материалы и оборудование: рефрактометр, тургоромер, образцы растений, ступки с пестиками, марля, фильтровальная бумага, дистиллиро- ванная вода.

Порядок работы

Определение ККС проводят в соке листьев в период с 10 до 12 часов дня в 4-6-кратной повторности. С каплей дистиллированной воды на приз- ме рефрактометра проверяют ноль прибора. Затем выжимают каплю сока из 2-3 листьев исследуемого растения, наносят его на нижнюю поверх- ность призмы и прижимают верхней поверхностью. Вращением винта на

тубусе добиваются четкого изображения в окуляре левой вертикальной шкалы. Деление шкалы, на котором заметен переход светлого поля в тем- ное, соответствует ККС (весовой %).

Показания записывают в таблицу 1.

Таблица 1 - Концентрация клеточного сока у разных культур

После каждого определения поверхность призмы и пресс тщательно промывают водой и вытирают.

По результатам сделать выводы:

1)необходимость полива,

2)об устойчивости используемого показателя для характеристики состояния водного обмена у растений.

2. Определение засухоустойчивости растений с помощью тургоромера.

Тургоромер предназначен для определения жаро- и засухоустойчиво- сти по величине изменения толщины листа до и после воздействия внеш- них факторов. Изменение толщины листа отражает изменение двух инте- гральных признаков: оводненности и роста тканей. Оводненность зависит от состояния мембранных структур протоплазмы, осмотических и колло- идно-химических свойств клеток и, в свою очередь, определяет интенсив- ность и направленность физиологических процессов, лежащих в основе роста. Это позволяет использовать информацию об изменении толщины

листа после воздействия высокой температурой или засухой для оценки их

9

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

водоудерживающей способности и устойчивости растений к неблагопри- ятным условиям.

В качестве показателя устойчивости используют коэффициент ста- бильности толщины листа - соотношение толщины листа после (Т2) и до воздействия (Т1). Чем меньше потеря тургоресцентности листа, тем отно- шение Т2 к T1 ближе к 1 и выше устойчивость растений. У неустойчивых растений это отношение снижается до 0,4 - 0,6.

Методика практики. Непосредственно на растении с помощью тур- горомера измеряют толщину листьев в 5-8-кратной повторности. Для этого освобождают зажим, помещают лист между головками тургоромера и по шкале определяют толщину листа в мм (цена деления шкалы - 0,01 мм). Затем листья срывают, укрепляют на наколке и подсушивают в течение 1,- 5-2 часов. Затем измеряют повторно толщину листа (T2). Вычисляют ко- эффициент стабильности листа (T2/T1). Данные записывают в таблицу 2.

Таблица 2 - Степень изменения толщины листа при завядании

По полученным результатам сделать вывод о степени засухоустойчи- вости изучаемых растений.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение засухоустойчивости и жаростойкости.

2.Назовите показатели водного режима растений.

3.Каков критический уровень ККС для основных овощных культур.

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСТОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ФОТОСИНТЕЗА РАСТЕНИЙ (ЧПФ) (6 часов)

Введение

Около 90 % общей биомассы растительного организма приходится на долю органического вещества, образованного в процессе фотосинтеза.

Поэтому изменение сухой массы растений может служить объективным показателем их ассимиляционной деятельности.

10

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com