鹤望兰缺素症的研究

张志亮 孙莉

[摘 要]本实验通过病症诊断法判断地栽黄化鹤望兰可能缺乏Mn、Zn、Mg、Cu、Fe五种元素中的一种或几种。通过加入诊断法，采用叶面喷施及根部灌根的方法施用相同浓度的硫酸锰、硫酸锌、硫酸镁、硫酸铜、硫酸亚铁及用水做对照。经过三次叶面施肥、一次根部施肥，最后确定为缺铁所引起的鹤望兰缺素症。

[关键词]鹤望兰; 缺素症;材料;方法

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）14-0094-03

鹤望兰（ Strelitzia reginae ），又名天堂鸟花、极乐鸟花，是旅人蕉科多年生草本植物（如图1）。鹤望兰原产自南部非洲，现在世界上许多亚热带和暖温带地区均有栽培，其素有鲜切花之王的美誉，在国内外很受欢迎，是一种极有经济价值和观赏价值的花卉。自20世纪70年代初期，美国、荷兰、以色列、澳大利亚、南非、瑞典、中国等国家就广泛开展了对鹤望兰的研究 ，但多集中于鹤望兰的栽培管理、育种繁殖及病虫害防治等方面。鹤望兰缺素症的研究是对鹤望兰在北方温室地栽中出现的一些缺素症状进行的病症诊断和加入诊断及化学分析的研究。本研究根据地栽鹤望兰出现的缺素症，利用加入诊断法对其进行实验。根据病症诊断法初步判断可能缺乏Mn、Zn、Mg、Cu、Fe五种元素中的一种或几种，通过根外追肥附以根部追肥进行研究。根据病症诊断依据和在大田中补充元素后的症状变化确定致病原因。

一、材料与方法

1. 实验材料：选自生物学科研基地的温室中地栽的缺素症状相似的18棵鹤望兰植株。

2.主要药品与试剂： 硫酸锰（MnSO4·H2O，分子量169.02）、硫酸锌（ZnSO4·7H2O，分子量287.5）、硫酸镁（MgSO4 ，分子量120）、硫酸铜（CuSO4·5H2O、分子量249.68）、硫酸亚铁（FeSO4·7 H2O，分子量278.01）、蒸馏水。每种药品前三次加蒸馏水配制成0.05 mol/L溶液500 mL，第四次配制成0.05 mol/L溶液5 L。每次药品都现配现用，避免药品部分失效。

3. 实验方法

（1）鹤望兰植株的分组：取生物学科研基地同一温室中地栽的缺素症状相似的18棵鹤望兰植株，分成6组，每组3株，并在叶柄上贴上相同的标签纸，分别为 Mn、Zn、Mg、Cu、Fe、H2O各3棵，以便于每次用药。在每小组中选取一片症状特别明显的叶子在其叶柄处贴上Mn单、Zn单、Mg单、Cu单、Fe单、H2O单作为拍照用。

（2）药剂的施用： 前三次叶面施肥均用0.05 mol/L溶液500 mL，用微型喷雾器喷于叶的正反面。第一次喷药在2020年4月5日，首先用蒸馏水洗净喷雾器，然后装入500 mL的0.05 mol/L硫酸锰溶液分别喷于第一组貼有Mn单的三棵植株上，且喷完整株，特别是叶的正反面，把500 mL药都喷完;换第二种药前先用蒸馏水洗净喷雾器再加入硫酸锌溶液喷于第二组的三棵植株上;同样地，用蒸馏水洗净喷雾器换硫酸镁、硫酸铜、硫酸亚铁溶液分别喷于第三组、第四组、第五组的三棵植株上，最后换用蒸馏水喷于第六组的三棵植株上作为对照。第二次喷药在2020年4月12日，方法同第一次。第三次喷药在2020年4月19日，方法同第一次。第四次浇灌安排在2020年4月20日，在前三次叶面施肥后第四次采用根部追肥，药品及浓度相同，分别是硫酸锰、硫酸锌、硫酸镁、硫酸铜、硫酸亚铁溶液及水，浓度为0.05 mol/L，用量为5L，从六组中每组选取一棵即分别贴有Mn单、Zn单、Mg单、Cu单、Fe单、H2O单的6棵植株，先分别在根冠覆盖范围内挖去一锹深，让溶液与根系周围土壤直接接触，待溶液渗入后，再用表土把根盘填平。在四次用药之前分别拍好贴有Mn单、Zn单、Mg单、Cu单、Fe单、H2O单的叶片作为图片资料，在拍照之后再分别用药。最后一次在2020年5月1日拍照进行图片采集。为了形成鲜明的对比，笔者还在第一次用药前拍了一张典型的完整的缺素症植株（即Mn0植株）作为代表。在第五次拍照时选取症状反应明显的、完整的铁的植株（即 Fe6植株）做症状反应后的代表株。

二、结果与分析

1.形态诊断

分别对处理前后的典型植株和叶片进行拍照，然后对比诊断，结果显示为缺铁引起的鹤望兰缺素症。  照片分布对象如表1所示。

整理本实验中所拍的全部32张照片（如图2），为了观察得更加明显及方便，特把照片分成5组，每组都是同一时期拍的照片。每组中有六种元素对应的照片。另外，还有Mn0植株和Fe6植株的照片，Mn0植株是第一次拍的完整植株，Fe6植株是第五次拍的完整植株。

2.缺素诊断

（1）锰。通过Mn0植株及Mn1、Mn2、 Mn3、 Mn4 、Mn5的六张照片可以看出，通过三次叶面施肥及第四次根部施肥，Mn5的叶片颜色没有改善，叶片黄化严重。缺锰一般叶脉间出现缺绿，严重时缺绿部分发生焦灼现象。我国缺锰土壤主要为北方石灰性土壤，如华北平原以及黄河、淮河下游，由于土壤条件的影响，这些土壤锰的有效性低，不能满足作物需要。虽然由缺素症状及理论推测可能缺锰，但实验结果验证不是缺锰而导致叶片失绿。

（2）锌。缺锌病症限于老叶，或由老叶起始，叶片出现杂色或缺绿有坏死斑点等症状。但用药近一个月的时间内，贴Zn单的叶片在不同时期（Zn1、 Zn2、Zn3 、Zn4、Zn5）没有明显变化，推断此处的鹤望兰植株失绿也不是缺锌所致。

（3）镁。贴Mg单的Mg1、Mg2、 Mg3、 Mg4、 Mg5的叶片上叶脉失绿，其中Mg3、 Mg4、 Mg5叶片上可以看出右侧叶片的黄化加重，说明施镁并没有使叶片变绿，反而有加重的趋势，说明鹤望兰在此温室的失绿亦非缺镁所致。

（4）铜。缺铜病症先在幼叶发生，叶片缺绿发黄，常有斑点。缺铜病症虽然与鹤望兰缺素症相似，但从Cu1、Cu2、 Cu3、Cu4、Cu5叶片中可以发现，Cu1叶片黄化且夹有较小斑点，但Cu2、 Cu3、Cu4、Cu5叶片上的斑点逐渐严重，则说明不是由缺铜所引起的，且用铜后病症有加重的趋势。

（5）铁。缺铁幼叶的叶脉间先失绿，表现出“黄叶病”，严重时幼叶几乎呈白色，多发生在碱性土壤中，北方地区干旱易发生。由于铁在花卉体中移动性小，叶面喷施硫酸亚铁溶液后，只能将喷着点附近的叶片转绿。由理论及喷后的效果可以初步断定是缺铁。由Fe1的照片可以看到Fe1叶片叶脉间失绿，但没有出现绿色斑点，而用药后一周的Fe2中则开始出现绿色的斑点。Fe3、 Fe4中的绿色斑点更加明显可见，叶片失绿程度减轻，可见叶面喷施起了作用。从Fe5的照片中可以看到绿色斑点加大，整片叶子转绿，叶脉间也变成淡绿。把贴Fe单的照片分别与贴Mn单、Zn单、Mg单、Cu单、H2O单的同时期照片横向比较，也可发现贴Fe单的叶片转绿明显，尤以Fe5与Mn5、Zn5、Mg5、Cu5相比明显显绿。由Fe6植株与Mn0植株的照片对比可以看出，Fe6植株新生叶不再出现黄化，老叶也转绿，较Mn0植株照片上的幼叶黄化明显两样。由以上比较可以肯定本实验中的鹤望兰缺素症——黄化由缺铁所造成。

（6）水。贴H2O单的叶片叶脉间黄化失绿，从H2O1至H2O5都是如此，作为对照组的此组没有变化，依然黄化，说明鹤望兰出现了缺素症。

三、结论

通过形态诊断和缺素诊断，可以确定本研究中鹤望兰缺素症是缺铁引起的。

四、讨论

为什么喷硫酸亚铁溶液会出现绿色斑点呢？因为铁在植株体中很难移动。在营养生长阶段，新叶组织所需要的铁是由木质部直接供给的。植株在缺铁时，老叶中的铁再利用的效率也较低，因此幼叶先黄化，而老叶仍然保持绿色。如果给黄化的叶片进行叶面喷施铁肥，就会发现黄化叶片出现绿色斑点，在面积较大的叶片（如鹤望兰叶）表现较为突出。喷施的铁通过气孔被吸收后，向四周扩散力比较差。在缺铁情况下，韧皮部的铁有相当的移动性，但移动性较弱，这便导致了铁的聚集，出现了绿色斑点。植株在苗期所需要的铁是通过韧皮部从子叶中获得的，进入生殖生长期后，生殖器官所需要的铁也主要通过韧皮部由老叶供给。

铁是鹤望兰生长必需的微量营养元素， 解决缺铁问题，一般采用喷施铁肥（如硫酸亚铁、硫酸亚铁铵等溶液），给植物直接补充铁元素。这种补铁方法不太科学，一是不能解决根本问题，二是土壤中并不缺铁，没必要专门施以铁肥。铁是地壳中分布最广的化学元素之一，一般土壤中都含有大量的铁，温带地区的土壤含铁1%～5%，有的土壤含铁高达10%以上。在一定类型的土壤中，虽然含铁量很高，但是由于土壤条件不良，对植物的有效态铁很少，不能满足植物对铁的需要，以至于出现缺铁问题。植物吸收的铁是二价的亚铁离子。土壤中的铁是以二价还是三价的形式存在，主要由土壤条件决定，其中以酸碱度和氧化还原电位的影响最为突出。在碱性土壤中，铁被氧化成难溶的三价铁的化合物。氧化还原电位随着pH值和土壤中空气的增加而升高，结果使铁以三价的形式存在，可给性因而降低。因此，缺铁多发生在石灰性土壤中，尤其是砂质土壤。在酸性土壤和水稻田中则很少发生缺铁现象。故植物缺铁时，不应施以铁肥，而应设法改变土壤条件，使三价铁还原为二价铁，增加铁的可给性。为此，可采用配合的方法，改变铁元素的氧化还原电位，使得三价铁还原为二价铁，增加铁元素的可给性。如给根部施以植物单宁溶液，通过单宁与Fe3+的配合作用和氧化还原作用，改变铁元素的氧化还原电位，提高土壤中Fe2+离子的浓度，增加土壤中铁元素的可给性，是解决植物生长过程中缺铁问题的有效途径之一，也是植物单宁在农业、林业生产中的一个具体应用。而且单宁本身是许多植物含有的一种成分，所以这种方法不会带来任何公害，完全符合“绿色化学”原则。

综上，要解决北方地区的鹤望兰缺素（即缺微量元素铁）的问题，可以在土壤中加入植物单宁溶液。通过单宁与Fe3+的配合作用和氧化还原作用，改变土壤中铁元素的氧化还原电位，提高土壤中Fe2+离子的浓度，增加土壤中铁元素的可给性。有效解决鹤望兰生长过程中的缺铁问题，将会为大面积的田间应用提供一些依据。

生物学来源于希腊语中的“bios”（意为“生命”）和“logos” （意为“学习研究”）。生物学就是研究生命的科学。 学科核心素养是连接教育目的和教育实践的桥梁，是具有学科特质、在解决实际问题中所需要的关键能力和必备品格。 我国于2017年颁布了新的普通高中生物学课程标准，明确了生物学学科核心素养由科学思维、科学探究、生命观念、社会责任4 个要素构成。通过本课题的研究增强了教师对初高中生物实验的实践经验，利于指导生物教学，并把生物学学科核心素养之“科学探究”应用于实际。

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（责任编辑 黄春香）