張志亮 孫莉

[摘 要]本實(shí)驗(yàn)通過(guò)病癥診斷法判斷地栽黃化鶴望蘭可能缺乏Mn、Zn、Mg、Cu、Fe五種元素中的一種或幾種。通過(guò)加入診斷法，采用葉面噴施及根部灌根的方法施用相同濃度的硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸銅、硫酸亞鐵及用水做對(duì)照。經(jīng)過(guò)三次葉面施肥、一次根部施肥，最后確定為缺鐵所引起的鶴望蘭缺素癥。

[關(guān)鍵詞]鶴望蘭; 缺素癥;材料;方法

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）14-0094-03

鶴望蘭（ Strelitzia reginae ），又名天堂鳥(niǎo)花、極樂(lè)鳥(niǎo)花，是旅人蕉科多年生草本植物（如圖1）。鶴望蘭原產(chǎn)自南部非洲，現(xiàn)在世界上許多亞熱帶和暖溫帶地區(qū)均有栽培，其素有鮮切花之王的美譽(yù)，在國(guó)內(nèi)外很受歡迎，是一種極有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和觀賞價(jià)值的花卉。自20世紀(jì)70年代初期，美國(guó)、荷蘭、以色列、澳大利亞、南非、瑞典、中國(guó)等國(guó)家就廣泛開(kāi)展了對(duì)鶴望蘭的研究 ，但多集中于鶴望蘭的栽培管理、育種繁殖及病蟲害防治等方面。鶴望蘭缺素癥的研究是對(duì)鶴望蘭在北方溫室地栽中出現(xiàn)的一些缺素癥狀進(jìn)行的病癥診斷和加入診斷及化學(xué)分析的研究。本研究根據(jù)地栽鶴望蘭出現(xiàn)的缺素癥，利用加入診斷法對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。根據(jù)病癥診斷法初步判斷可能缺乏Mn、Zn、Mg、Cu、Fe五種元素中的一種或幾種，通過(guò)根外追肥附以根部追肥進(jìn)行研究。根據(jù)病癥診斷依據(jù)和在大田中補(bǔ)充元素后的癥狀變化確定致病原因。

一、材料與方法

1. 實(shí)驗(yàn)材料：選自生物學(xué)科研基地的溫室中地栽的缺素癥狀相似的18棵鶴望蘭植株。

2.主要藥品與試劑： 硫酸錳（MnSO4·H2O，分子量169.02）、硫酸鋅（ZnSO4·7H2O，分子量287.5）、硫酸鎂（MgSO4 ，分子量120）、硫酸銅（CuSO4·5H2O、分子量249.68）、硫酸亞鐵（FeSO4·7 H2O，分子量278.01）、蒸餾水。每種藥品前三次加蒸餾水配制成0.05 mol/L溶液500 mL，第四次配制成0.05 mol/L溶液5 L。每次藥品都現(xiàn)配現(xiàn)用，避免藥品部分失效。

3. 實(shí)驗(yàn)方法

（1）鶴望蘭植株的分組：取生物學(xué)科研基地同一溫室中地栽的缺素癥狀相似的18棵鶴望蘭植株，分成6組，每組3株，并在葉柄上貼上相同的標(biāo)簽紙，分別為 Mn、Zn、Mg、Cu、Fe、H2O各3棵，以便于每次用藥。在每小組中選取一片癥狀特別明顯的葉子在其葉柄處貼上Mn單、Zn單、Mg單、Cu單、Fe單、H2O單作為拍照用。

（2）藥劑的施用： 前三次葉面施肥均用0.05 mol/L溶液500 mL，用微型噴霧器噴于葉的正反面。第一次噴藥在2020年4月5日，首先用蒸餾水洗凈噴霧器，然后裝入500 mL的0.05 mol/L硫酸錳溶液分別噴于第一組貼有Mn單的三棵植株上，且噴完整株，特別是葉的正反面，把500 mL藥都噴完;換第二種藥前先用蒸餾水洗凈噴霧器再加入硫酸鋅溶液噴于第二組的三棵植株上;同樣地，用蒸餾水洗凈噴霧器換硫酸鎂、硫酸銅、硫酸亞鐵溶液分別噴于第三組、第四組、第五組的三棵植株上，最后換用蒸餾水噴于第六組的三棵植株上作為對(duì)照。第二次噴藥在2020年4月12日，方法同第一次。第三次噴藥在2020年4月19日，方法同第一次。第四次澆灌安排在2020年4月20日，在前三次葉面施肥后第四次采用根部追肥，藥品及濃度相同，分別是硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸銅、硫酸亞鐵溶液及水，濃度為0.05 mol/L，用量為5L，從六組中每組選取一棵即分別貼有Mn單、Zn單、Mg單、Cu單、Fe單、H2O單的6棵植株，先分別在根冠覆蓋范圍內(nèi)挖去一鍬深，讓溶液與根系周圍土壤直接接觸，待溶液滲入后，再用表土把根盤填平。在四次用藥之前分別拍好貼有Mn單、Zn單、Mg單、Cu單、Fe單、H2O單的葉片作為圖片資料，在拍照之后再分別用藥。最后一次在2020年5月1日拍照進(jìn)行圖片采集。為了形成鮮明的對(duì)比，筆者還在第一次用藥前拍了一張典型的完整的缺素癥植株（即Mn0植株）作為代表。在第五次拍照時(shí)選取癥狀反應(yīng)明顯的、完整的鐵的植株（即 Fe6植株）做癥狀反應(yīng)后的代表株。

二、結(jié)果與分析

1.形態(tài)診斷

分別對(duì)處理前后的典型植株和葉片進(jìn)行拍照，然后對(duì)比診斷，結(jié)果顯示為缺鐵引起的鶴望蘭缺素癥。? 照片分布對(duì)象如表1所示。

整理本實(shí)驗(yàn)中所拍的全部32張照片（如圖2），為了觀察得更加明顯及方便，特把照片分成5組，每組都是同一時(shí)期拍的照片。每組中有六種元素對(duì)應(yīng)的照片。另外，還有Mn0植株和Fe6植株的照片，Mn0植株是第一次拍的完整植株，F(xiàn)e6植株是第五次拍的完整植株。

2.缺素診斷

（1）錳。通過(guò)Mn0植株及Mn1、Mn2、 Mn3、 Mn4 、Mn5的六張照片可以看出，通過(guò)三次葉面施肥及第四次根部施肥，Mn5的葉片顏色沒(méi)有改善，葉片黃化嚴(yán)重。缺錳一般葉脈間出現(xiàn)缺綠，嚴(yán)重時(shí)缺綠部分發(fā)生焦灼現(xiàn)象。我國(guó)缺錳土壤主要為北方石灰性土壤，如華北平原以及黃河、淮河下游，由于土壤條件的影響，這些土壤錳的有效性低，不能滿足作物需要。雖然由缺素癥狀及理論推測(cè)可能缺錳，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證不是缺錳而導(dǎo)致葉片失綠。

（2）鋅。缺鋅病癥限于老葉，或由老葉起始，葉片出現(xiàn)雜色或缺綠有壞死斑點(diǎn)等癥狀。但用藥近一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，貼Zn單的葉片在不同時(shí)期（Zn1、 Zn2、Zn3 、Zn4、Zn5）沒(méi)有明顯變化，推斷此處的鶴望蘭植株失綠也不是缺鋅所致。

（3）鎂。貼Mg單的Mg1、Mg2、 Mg3、 Mg4、 Mg5的葉片上葉脈失綠，其中Mg3、 Mg4、 Mg5葉片上可以看出右側(cè)葉片的黃化加重，說(shuō)明施鎂并沒(méi)有使葉片變綠，反而有加重的趨勢(shì)，說(shuō)明鶴望蘭在此溫室的失綠亦非缺鎂所致。

（4）銅。缺銅病癥先在幼葉發(fā)生，葉片缺綠發(fā)黃，常有斑點(diǎn)。缺銅病癥雖然與鶴望蘭缺素癥相似，但從Cu1、Cu2、 Cu3、Cu4、Cu5葉片中可以發(fā)現(xiàn)，Cu1葉片黃化且?jiàn)A有較小斑點(diǎn)，但Cu2、 Cu3、Cu4、Cu5葉片上的斑點(diǎn)逐漸嚴(yán)重，則說(shuō)明不是由缺銅所引起的，且用銅后病癥有加重的趨勢(shì)。

（5）鐵。缺鐵幼葉的葉脈間先失綠，表現(xiàn)出“黃葉病”，嚴(yán)重時(shí)幼葉幾乎呈白色，多發(fā)生在堿性土壤中，北方地區(qū)干旱易發(fā)生。由于鐵在花卉體中移動(dòng)性小，葉面噴施硫酸亞鐵溶液后，只能將噴著點(diǎn)附近的葉片轉(zhuǎn)綠。由理論及噴后的效果可以初步斷定是缺鐵。由Fe1的照片可以看到Fe1葉片葉脈間失綠，但沒(méi)有出現(xiàn)綠色斑點(diǎn)，而用藥后一周的Fe2中則開(kāi)始出現(xiàn)綠色的斑點(diǎn)。Fe3、 Fe4中的綠色斑點(diǎn)更加明顯可見(jiàn)，葉片失綠程度減輕，可見(jiàn)葉面噴施起了作用。從Fe5的照片中可以看到綠色斑點(diǎn)加大，整片葉子轉(zhuǎn)綠，葉脈間也變成淡綠。把貼Fe單的照片分別與貼Mn單、Zn單、Mg單、Cu單、H2O單的同時(shí)期照片橫向比較，也可發(fā)現(xiàn)貼Fe單的葉片轉(zhuǎn)綠明顯，尤以Fe5與Mn5、Zn5、Mg5、Cu5相比明顯顯綠。由Fe6植株與Mn0植株的照片對(duì)比可以看出，F(xiàn)e6植株新生葉不再出現(xiàn)黃化，老葉也轉(zhuǎn)綠，較Mn0植株照片上的幼葉黃化明顯兩樣。由以上比較可以肯定本實(shí)驗(yàn)中的鶴望蘭缺素癥——黃化由缺鐵所造成。

（6）水。貼H2O單的葉片葉脈間黃化失綠，從H2O1至H2O5都是如此，作為對(duì)照組的此組沒(méi)有變化，依然黃化，說(shuō)明鶴望蘭出現(xiàn)了缺素癥。

三、結(jié)論

通過(guò)形態(tài)診斷和缺素診斷，可以確定本研究中鶴望蘭缺素癥是缺鐵引起的。

四、討論

為什么噴硫酸亞鐵溶液會(huì)出現(xiàn)綠色斑點(diǎn)呢？因?yàn)殍F在植株體中很難移動(dòng)。在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，新葉組織所需要的鐵是由木質(zhì)部直接供給的。植株在缺鐵時(shí)，老葉中的鐵再利用的效率也較低，因此幼葉先黃化，而老葉仍然保持綠色。如果給黃化的葉片進(jìn)行葉面噴施鐵肥，就會(huì)發(fā)現(xiàn)黃化葉片出現(xiàn)綠色斑點(diǎn)，在面積較大的葉片（如鶴望蘭葉）表現(xiàn)較為突出。噴施的鐵通過(guò)氣孔被吸收后，向四周擴(kuò)散力比較差。在缺鐵情況下，韌皮部的鐵有相當(dāng)?shù)囊苿?dòng)性，但移動(dòng)性較弱，這便導(dǎo)致了鐵的聚集，出現(xiàn)了綠色斑點(diǎn)。植株在苗期所需要的鐵是通過(guò)韌皮部從子葉中獲得的，進(jìn)入生殖生長(zhǎng)期后，生殖器官所需要的鐵也主要通過(guò)韌皮部由老葉供給。

鐵是鶴望蘭生長(zhǎng)必需的微量營(yíng)養(yǎng)元素， 解決缺鐵問(wèn)題，一般采用噴施鐵肥（如硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨等溶液），給植物直接補(bǔ)充鐵元素。這種補(bǔ)鐵方法不太科學(xué)，一是不能解決根本問(wèn)題，二是土壤中并不缺鐵，沒(méi)必要專門施以鐵肥。鐵是地殼中分布最廣的化學(xué)元素之一，一般土壤中都含有大量的鐵，溫帶地區(qū)的土壤含鐵1%～5%，有的土壤含鐵高達(dá)10%以上。在一定類型的土壤中，雖然含鐵量很高，但是由于土壤條件不良，對(duì)植物的有效態(tài)鐵很少，不能滿足植物對(duì)鐵的需要，以至于出現(xiàn)缺鐵問(wèn)題。植物吸收的鐵是二價(jià)的亞鐵離子。土壤中的鐵是以二價(jià)還是三價(jià)的形式存在，主要由土壤條件決定，其中以酸堿度和氧化還原電位的影響最為突出。在堿性土壤中，鐵被氧化成難溶的三價(jià)鐵的化合物。氧化還原電位隨著pH值和土壤中空氣的增加而升高，結(jié)果使鐵以三價(jià)的形式存在，可給性因而降低。因此，缺鐵多發(fā)生在石灰性土壤中，尤其是砂質(zhì)土壤。在酸性土壤和水稻田中則很少發(fā)生缺鐵現(xiàn)象。故植物缺鐵時(shí)，不應(yīng)施以鐵肥，而應(yīng)設(shè)法改變土壤條件，使三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，增加鐵的可給性。為此，可采用配合的方法，改變鐵元素的氧化還原電位，使得三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，增加鐵元素的可給性。如給根部施以植物單寧溶液，通過(guò)單寧與Fe3+的配合作用和氧化還原作用，改變鐵元素的氧化還原電位，提高土壤中Fe2+離子的濃度，增加土壤中鐵元素的可給性，是解決植物生長(zhǎng)過(guò)程中缺鐵問(wèn)題的有效途徑之一，也是植物單寧在農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)具體應(yīng)用。而且單寧本身是許多植物含有的一種成分，所以這種方法不會(huì)帶來(lái)任何公害，完全符合“綠色化學(xué)”原則。

綜上，要解決北方地區(qū)的鶴望蘭缺素（即缺微量元素鐵）的問(wèn)題，可以在土壤中加入植物單寧溶液。通過(guò)單寧與Fe3+的配合作用和氧化還原作用，改變土壤中鐵元素的氧化還原電位，提高土壤中Fe2+離子的濃度，增加土壤中鐵元素的可給性。有效解決鶴望蘭生長(zhǎng)過(guò)程中的缺鐵問(wèn)題，將會(huì)為大面積的田間應(yīng)用提供一些依據(jù)。

生物學(xué)來(lái)源于希臘語(yǔ)中的“bios”（意為“生命”）和“l(fā)ogos” （意為“學(xué)習(xí)研究”）。生物學(xué)就是研究生命的科學(xué)。 學(xué)科核心素養(yǎng)是連接教育目的和教育實(shí)踐的橋梁，是具有學(xué)科特質(zhì)、在解決實(shí)際問(wèn)題中所需要的關(guān)鍵能力和必備品格。 我國(guó)于2017年頒布了新的普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，明確了生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)由科學(xué)思維、科學(xué)探究、生命觀念、社會(huì)責(zé)任4 個(gè)要素構(gòu)成。通過(guò)本課題的研究增強(qiáng)了教師對(duì)初高中生物實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，利于指導(dǎo)生物教學(xué)，并把生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之“科學(xué)探究”應(yīng)用于實(shí)際。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 陳良正，楊瓊芬，錢紹仙.名貴觀賞花卉：鶴望蘭[J].云南農(nóng)業(yè)科技，1998（6）：38-39+44.

[2]? 奧爾頓·比格斯（Alton Biggs）.科學(xué)發(fā)現(xiàn)者·生物（生命的動(dòng)力：上冊(cè)）[M].廖蘇梅，譯.杭州：浙江教育出版社，2008.

[3]? 邵朝友，周文葉，崔允漷.基于核心素養(yǎng)的課程標(biāo)準(zhǔn)研制：國(guó)際經(jīng)驗(yàn)與啟示[J].全球教育展望，2015（8）：14-22+30.

[4]? 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[5]? 潘瑞熾.植物生理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2001.

[6]? 李光晨.園藝通論[M].北京： 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2000.

[7]? 孫達(dá)旺.植物單寧化學(xué)[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1992.

[8]? 任引哲，王靜萍，王玉湘.單寧與土壤中鐵元素的可給性[J].化學(xué)世界，2002（2）：62-64.

（責(zé)任編輯 黃春香）