实验一 根系阳离子交换量的测定（淋洗法）
根系是作物吸收养分的重要器官，作物根系阳离子代换量（Cation Exchange Content, CEC）的大小，大体上可反映根系吸收养分的强弱和多少，因此，测定根系阳离子代换量（CEC）对于了解作物吸收养分的能力与指导合理施肥具有一定的意义。
一、方法原理
根系中的阳离子，在稀HCl中，能被H+代换出来，而根系所吸收的H+量与代换出来的阳离子量相等。在洗去多余的HCl溶液后，用中性KCl溶液将H+代换出来，以KOH溶液滴定至pH 7.0，根据消耗KOH的浓度和用量，计算出阳离子代换量（以每1kg干根的厘摩尔数表示）。
二、操作步骤
从田间选取具有代表性的植株若干（尽可能不要损坏根系），先用水冲洗根系，再放在筛子上置于水中轻轻振荡，至洗净为止，后再用蒸馏水冲洗数次，然后切去地上部分，置于30℃烘箱中烘干（一般烘8 h以上），将烘干根样取出磨细，过18~25号筛（0.7~1.0 mm），混合均匀，贮于广口瓶中备用。
称取烘干磨细的根样0.1000 g，放入180~250 mL烧杯中，先加几滴蒸馏水使根系湿润，避免以后操作时根浮在液面上，再加0.01 mol·L -1HCl 100 mL，搅拌5 min，待根样下沉后，将大部分盐酸连同根样倒入漏斗中过滤，然后用蒸馏水漂洗至无Cl-为止（用AgNO3检验）
（一般用110~200 mL蒸馏水，少量多次即可洗至无Cl-）。再用尖头玻棒将过滤纸中心穿孔，以100 mL KCl（事先调至pH 7.0）逐渐将过滤纸上的根样全部洗入原烧杯中，用pH计测定根-KCl悬浮液pH值，然后加7~8 d酸碱混合指示剂，用0.01 mol·L -1 KOH滴定至兰绿色（保持30 s不变），记下所消耗的0.01 mol·L -1 KOH 毫升数，并以此计算出根系的阳离子代换量（以每1kg干根的厘摩尔数表示）。
三、结果计算
CEC（cmol·kg-1）=
NKOH×VKOH根样干重（g）
×100
四、注意事项
1、过滤及漂洗时，溶液不超过漏斗的2/3处，并遵守“少量多次”的洗涤原则。
2、滴到终点后，以摇荡10下不变色为准，如时间过长，终点会变到原来的颜色。
五、试剂配制
1、1 mol·L -1 KCl溶液；称取分析纯KCl 74.55 g，溶于800 mL蒸馏水中，用KOH调至溶液pH值到7.0后定容于1 L容量瓶中。
2、0.01 mol·L -1 KOH溶液；称取分析纯KOH 0.561 g，用蒸馏水溶解后定容至1 L。3、0.01 mol·L -1 HCl；吸取比重1.19的浓HCl 0.83 mL，用蒸馏水定容至1 L。
4、酸碱混合指示剂；1份0.1%中性红酒精溶液与1份0.1%次甲基兰酒精溶液混合。5、2 %的AgNO3溶液；称取2 g AgNO3溶于蒸馏水中，稀释至100 mL。
六、思考题
1
1、在实验过程中，如Cl-没有淋洗干净，会对实验结果产生什么影响？2、结合表1.1，说明本实验结果对指导施肥有什么意义？
表1 常见作物CEC及吸收能力
作物种类
豆科作物、豆科绿肥、油菜、肥田萝卜、荞麦
等
玉米、西红柿、马铃薯、芝麻等
小麦、小米、水稻等
CEC（cmol·kg-根悬浊液的pH值吸收能力1）
3.2~3.53.6~4.0
>4.0
>3520-35<20
强中等弱
实验二 植物根系对矿质元素的选择吸收
植物的根对矿质元素具有选择吸收的特性，甚至同一盐类的阴离子和阳离子，也以不同的比例进入植物体内，所以盐可分为生理酸性盐、生理碱性盐和生理中性盐。由于阴离子和阳离子吸收上的差别，使得培养液的成份逐渐改变。所以用水培法栽培植物时，必须时常更换培养液。通过实验可以了解植物根系对矿物质盐类的选择吸收。
一、原理
根据植物对同一盐类的阴离子和阳离子吸收量的不同，从而改变溶液pH值，来证明植物对矿质盐类选择吸收的特性。
二、器材和药品
1、材料准备
培养好具有相当大根系的小麦或其它植物的根系。2、仪器
（1）pH计及pH试纸；（2）培养用的器具；（3）试剂瓶；（4）量筒；（5）烧杯；（6）洗瓶；（7）吸水纸等。3、试剂
（1）0.01 mol/L (NH4)2SO4 溶液（2）0.02 mol/L NaNO3溶液；
（3）0.01 mol/L NH4NO3溶液；
三、方法与步骤
1、取培养器具，分别倒进0.01 mol/L (NH4)2SO4, 0.02 mol/L NaNO3, 0.01 mol/L NH4NO3溶液。2、放置材料之前测定溶液的pH值。
3、将实验材料的根系洗净放在培养器具内，根系浸在溶液中。4、培养3-7天后用pH计测量溶液的pH值，看有否变化。
四、注意事项
材料应生长良好、大小一致、根系发达。
2
五、作业
1、何谓生理酸性盐、生理碱性盐？2、从所获得的实验结果中可以得出什么结论？
实验三 植物体内硝态氮含量的测定（水杨酸法）
植物体内硝态氮的含量，不仅能够反映出植物的氮素营养状况，而且对鉴定蔬菜及其加工品的品质也有重要的意义。
一、方法原理
在浓酸条件下，NO3-与水杨酸反应，生成硝基水杨酸。其反应式为：
生成的硝基水杨酸在碱性条件下(pH>12)呈黄色，最大吸收峰的波长为410 nm，在一定范围内，其颜色的深浅与含量成正比，可直接比色测定。
二、操作步骤
1、标准曲线的制作
(1)吸取500 mg·L-1NO3--N标准溶液1、2、3、4、6、8、l0、12 mL分别放入50 mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度，使之成l0、20、30、40、60、80、100、120 mg·L-1的系列标准溶液。(2)吸取上述系列标准溶液0.1mL，分别放入刻度试管中，以0.10 mL蒸馏水代替标准溶液作空白。再分别加入5％水杨酸–H2SO4溶液0.40 mL，摇匀，在室温下放置20 min，再加入8％NaOH溶液9.50mL，摇匀冷却至室温。显色液总体积为10.00 mL。
(3)以空白作参比，在410 nm波长下测定光密度。以NO3--N质量浓度为横坐标，光密度为纵坐标，绘制标准曲线并计算出回归方程。2、样品中硝酸盐的测定
(1)样品液的制备。取一定量的植物材料剪碎混匀，用感量为0.0l g的天平精确称取材料2 g左右，重复3次，分别放入3支刻度试管中，各加入10 mL去离子水中，用玻璃球封口，置入沸水浴中提取30 min。到时间后取出，用自来水冷却，将提取液过滤到25 mL容量瓶中，并反复冲洗残渣，最后定容至刻度。
(2)样品液NO3--N的测定。吸取样品液0.10 mL分别于3支刻度试管中，然后加入5 ％水杨酸- H2SO4溶液0.40 mL，混匀后置室温下20 min，再慢慢加入8 ％NaOH溶液9.50 mL，冷却至室温，以空白作参比，在410 nm波长下测其光密度。
三、材料、仪器设备及试剂
1、材料 植物材料。
2、仪器设备 722分光光度计，千分之一天平，刻度试管(20 mL)，刻度吸量管(0.1、0.5、5、10 mL)，容量瓶(50 mL)，小漏斗，电炉，铝锅，玻璃球，定量滤纸。3、试剂
3
(1)500 mg·L-1 NO3--N标准溶液；精确称取烘至恒重的KNO3 0. 722 l g溶于蒸馏水中，定容至200 mL。
(2) 5 ％水杨酸-H2SO4溶液；称取5.00 g水杨酸溶于100 mL相对密度为1.84的浓H2SO4中，搅拌溶解后，贮于棕色瓶中，置冰箱保存l周有效。(3) 8 ％NaOH溶液；80 g NaOH溶于l L蒸馏水中即可。
四、结果计算
NO3--N (μg·g-1)=D·V·W-1
式中D——标准曲线上查得或回归方程计算得NO3--N的浓度(mg·L-1)； V——样品液总量(mL)； W——样品鲜重(g)。
五、思考题
试判断以下植物器官中硝态氮含量的高低，说明原因。①萝卜的根、叶柄、叶片相比较；
②大白菜绿叶、外层包心叶、菜心、菜帮相比较。
实验四 不同土壤对水溶性磷的吸附固定
水溶性的磷肥施入土壤后，易与土壤中的铁、铝及钙发生化学固定作用，降低其有效性，为了提高水溶性磷肥的利用率，必须尽量增加肥料与根系的接触。本实验的目的是印证并计算水溶性磷肥在土壤中被固定为难溶性磷的百分率。
一、方法原理
根据土壤对水溶性磷肥的吸附固定的特性，取一定量的不同土壤，分别加入已知等量的磷肥，使其与土壤充分混匀，待作用一定时间后，测定其含磷量，根据所加入磷肥的磷量与作用后磷量之差，即可计算出水溶性磷肥被固定的百分率。
二、操作步骤
取250~400 mL烧杯4个，分别贴上标记（AO, AP, BO, BP）。称重（记下），然后称取风干通过1 mm的紫色土和黄壤各2份，每份50 g置于已标记且已称重的250~400 mL烧杯中，称取已知含水溶性磷（P）量的普钙（风干样品过0.1 mm）1 g 2份，分别放入AP，BP号烧杯中，充分搅拌均匀。然后在同一处理的烧杯中各加入等量水至湿润为止，用塑料薄膜包扎烧杯口。放置一周，称重，充分搅匀后，取样测定其有效磷含量，以计算水溶性磷在不同土壤中被固定为难溶性磷的百分率。
称取上述四种处理的土样（湿土）各2 g，精确0.01 g，于180 mL塑料瓶中，加50 mL 0.5 mol·L-1NaHCO3溶液，塞紧瓶塞，用振荡机振荡30 min，立即用无磷滤纸干滤，滤液承接于干净干燥的50 mL烧杯中，去掉最初几滴滤液，吸取滤液（AO, BO各10 mL，AP，BP各1 mL）于50 mL容量瓶中，AP, BP用0.5 mol·L-1 NaHCO3补足至10 mL，加5 mL 1.63 mol·L-1钼锑抗显色剂，加水定容至刻度，充分摇匀，30 min后在分光光度计上（波长680 nm）比色，比色时以曲线零点作空白。
磷标准曲线绘制：分别吸取5 mg·L-1磷标准溶液0、1、2、3、4、5 mL于50 mL容量瓶中，即为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg·L-1磷，再逐个补足0.5 mol·L-1 NaHCO3 10 mL，以下操作同待测液，将结果用坐标纸绘制成标准曲线。
4
三、结果计算
1、
P（mg·g-1）=
2、
处理中的有效P量（mg）= B×[（土+容器）— 容器重]
B：上式计算结果数。3、 P的固定率(%)=
肥料水溶性P（mg）—处理有效P（mg）+对照有效P（mg）
肥料水溶性P（mg）
×100
mg·L-1×比色体积×分取倍数
样品重×103
四、注意事项
1、湿润土壤时，用点滴管慢慢加水，边加边搅拌，严禁一次加太多水，以免结块，影响肥料混匀。
2、调pH时，应逐滴加酸或碱，边加边摇匀，防止局部pH值偏高或偏低，影响显色。
五、试剂配制
1、0.5 mol·L-1 NaHCO3溶液；称取分析纯NaHCO3 42 g溶于800 mL水中，以0.5 mol·L-1 NaOH调至pH 8.5，洗入1000 mL容量瓶中，定容至刻度，贮存于试剂瓶中。
2、无磷活性碳；将活性碳先用0.5 mol·L-1 NaHCO3浸泡过滤，然后在平板瓷漏斗上抽气过滤，再用0.5 mol·L-1 NaHCO3，溶液洗2~3次，最后用蒸馏水洗去NaHCO3，并检查到无磷为止，烘干备用。
3、磷（P）标准溶液；准确称取经45℃烘干过4~5 h的分析纯KH2PO4 0.2197 g于小烧杯中，以少量水溶解，将溶液全部洗入1000 mL量瓶中，定容于刻度后充分摇匀，此溶液即为含50 mg·L-1磷（P）的基准溶液，取50 mL此溶液稀释至500 mL，即为5 mg·L-1的磷标准溶液，比色时按标准曲线系列配制。
4、1.63 mol·L-1 H2SO4-钼锑贮存液；取蒸馏水约400 mL放入100 mL烧杯中，将烧杯浸在冷水内，然后缓缓注入分析纯H2SO4 90.3 mL，并不断搅拌，冷却至室温，另外取分析纯钼酸铵20 g溶于约60 ℃的200 mL蒸馏水中冷却，然后将H2SO4溶液徐徐倒入钼酸铵溶液中，不断搅拌，再加入100 mL 0.5 % 酒石酸锑钾溶液，用蒸馏水稀释至1000 mL，摇匀，贮于试剂瓶中备用。
5、钼锑抗混合显色剂；在100 mL钼锑贮存液中，加入0.5 g左旋（旋光度+21~22°）抗坏血酸，此试剂有效期24 h，宜用前配制。
六、思考题
1、比较不同土壤的固磷能力，并解释原因。2、结果对施用磷肥有何指导意义？
实验五 土壤干湿交替变化对钾的固定
一、目的意义
当土壤发生干湿交替变化时，由于粘土矿物的层间发生扩张与收缩，所以很容易使K+
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[VIP专享]植物营养学实验
