全 文 ：林 业科 学研 究 1 9 9 5 , 8 (2 ) : 2 1 0一 2 1 4
F o re s t R es e a rc h
澳大利亚树木微量营养元素的研究方法
迟 健
摘要 介绍了澳大利亚对树木微量营养元素的研究方法 , 包括 : 实验室和温室的条件 ; 营养液
的配制和纯化 ; 试验材料 (容器 、沙和水 )的选择 ; 实验器皿的清洗 ; 温室内管理措施 ; 试验苗木的观
察记载和养分分析 ; 以及样品采集与处理方法等 。
关键词 树木 、 微量元素 、 研究方法
树木养分研究及营养诊断方法 , 是实行科学造林 、科学施肥的重要手段 。 我国至今在这方
面 , 尤其在微量元素方面 , 研究相当薄弱 。 笔者 1 9 8 9 ~ 1 9 90 年作为高级访问学者 , 在澳大利亚
M or doc h 大学与 D el l B 博士合作 , 从事这方面的研究工作 。 涉及树种有蓝按(E uc a l乡Pt u : g lob -
u lu : L a bill
.
)
、巨按 (君. g ra n 以i: )和变色按 (E . d iv e r s ic o lo r F . M u e ll. )等 ;涉及的营养元素有
N
、
P
、
K
、
c a
、
z n
、
C u
、
Fe 等 ;培育方法有沙培和水培 。本文主要介绍用沙培法研究树木微量元素
及其影响苗木生长的试验方法 。
1 实验室和温 室的一般条件
L I 实验室和操作准备室
配制营养液的专用实验室 , 凡沙土 、植物 (极少量种子除外 ) , 及接触过上述物质的器皿均
不得带入该室 , 以免引起污染 。烘干土壤 、植物烘样 、磨样及分析等操作 , 需在其它实验室进行 。
使用过的器皿需严格清洗 , 才可送到实验室内 。
操作准备室主要用来存放和处理一些易引起污染的物品 , 其中又可分为 : (1) 沙土 、工具 、
花盆等的贮藏室 ; (2) 清洗器皿的清洗室 ; (3) 某些试验中消毒土壤的高压蒸汽灭菌室 ; (4 )处理
土壤或植物的普通实验室 。
1
.
2 温室
必须是密闭的专用温室 [l] , 即玻璃嵌入有橡皮垫 圈的铝合金框中 , 窗户不能开启 , 出入随
手关门 , 以免尘埃污染 。 为避免阳光强烈照射造成室内过热 , 玻璃上涂灰 白色半透明漆 。 此外
温室外装冷风机 , 根据不同季节和天气情况 , 自动定时向里吹风 , 使室温控制在 25 一 30 ℃ 。 吹
入的冷风需先经水箱滤去尘埃 。温室 内只允许放试验用盆栽 (或水培 )植物 , 并且只能浇水和滴
注式施肥 ;凡筛土 、喷药等易引起污染的操作 , 需在室外进行 。
L 3 供水系统
不论沙培或水培均需大量用水 , 而且不合适的水会 引起污染 , 影响试验正确性 , 因此要有
专用供水系统 , 包括 : (1) 普通 自来水 , 用于清洗花盆 、大型工具等 ; (2) 去离子水 (DI ) , 分别装
在温室 、试验准备室及专用实验室屋顶的大水箱中 。水箱用不涂锌的铁皮制成 ,表面涂沥青 。新
水箱贮水 6 个月仅增加 Z n Z ~ 3 x l。一 6 ; 旧水箱贮水 9 个月仅增加 Z n 0 . 2 x 1 0 一 ‘[l] 。 水箱表面
19 9 4一 0 3一2 8 收稿 。
迟健副研究员 (中国林业科学研究院亚热带林业研究所 浙江富阳 3 1 1 4 0 0 ) 。
2 期 迟 健 :澳大利亚树木微量营养元素的研究方法
也可涂合成树脂或聚乙烯塑料代替沥青 。 D l水用未接触屋顶或地面的雨水 , 经离子交换树脂
c he le x1 0 或 c P G 一。x in e 处理而成 [2. ’·, 〕。供水管道用不加色素和增塑剂的聚乙烯管 , 水龙头也
不能用金属龙头 , 而采用挤压式聚乙烯龙头 ; (3) 两次去离子水 (D D I) , 由 D l 水通过一个内装 6
e m 高 C PG 一o x in e (C PG 一s一HQ )树脂柱的巴斯德氏管 (两端用 D a e r n n 化纤棉塞住)而获得 [‘1 。水
流以极缓的速度 (约 Z L / h) 流入聚乙烯贮水桶中 。
Dl 水可用于冲洗器皿及直接用于大量元素(N 、P 、K )营养试验 ;但微量元素试验则需用
D DI 水 (器皿的最后冲洗 、配营养液 、浸泡种子及灌溉用水) 。 普通蒸馏水价昂且往往有金属元
素污染 (含 M o 0 . 0 0 0 1 ~ 0 . 0 0 0 5 x 10 一 ‘ ; C u 0 . 0 1 ~ 0 . 2 x 1 0 一 ‘ ; F e 0 . 0 0 4 ~ 0 . 0 0 6 X 1 0 一 ‘ ; B
0
.
a3 x 1 0
一 “〔lJ , 因此在微量元素试验中已废弃不用 。
1
.
4 清洗系统
清洗室内放 4 只加盖塑料大水槽 ,并装有 D l水龙头 。A 、 B 、C 、 D 水槽中分别存放有不含营
养元素的洗涤剂 , E D T A (四 乙基乙烯胺 , 一种离子交换剂 )溶液 , 。. 5 %稀硝酸和 1% 稀盐酸 。
对大多数微量元素试验 , 清洗玻璃或塑料器皿时顺次在 A 、B 、C 溶液中各浸泡 12 h , 从一种溶
液中取出后用 D l水冲洗 3 次 ,再放入另一溶液 ; 金属器具只需在 A 、 B 溶液中而不必在酸液中
浸泡 , 以免腐蚀 。 做硼的试验则仅在 A 、B 、 D 溶液中浸泡 。 所有用于微量元素试验的器皿最后
用 D D I水冲洗 3 次 , 干燥后待用 。 上述清洗液每月更换一次 。 值得注意的是 : 一些难洗净及廉
价物品 , 如 : 滴管 、无刻度吸管 、细玻管 、塑料袋 、盛过药品的塑料表面皿等只能使用一次 ,不必
清洗 。
1
.
5 通气及冷藏系统
用空气压缩机将空气通过一个除尘装置 , 打入贮气罐中备用 。这种空气用于蒸发掉营养液
中的有机溶剂及种子催芽 。
冷藏系统主要是冷库 , 贮备挥发性溶剂 、危险品及防止配好的营养液在贮藏过程中变质 ;
体积小易变质药品及种子等则放在冰箱中 。
1
.
6 玻璃器皿
一律用硬质玻璃 (P yr e x) 器皿 , 或聚乙烯器皿 , 因普通玻璃含 K 、N a 等元素 。但硬质玻璃含
微量硼 [l] , 所以做硼的试验要用聚乙烯器皿 。
2 营养液配制
早期营养试验主要或全部用固态营养物 , 一次或分次放在沙土表面 。其缺点是开始时浓度
过大易造成伤害 ;后期可能浓度太低而产生养分亏缺 。因此 , 现在一般代之以营养液 , 固体营养
物仅用于研究某化合物可溶性 、有效性等特殊试验 。
2
.
1 酉己方
澳大利亚常规营养液配方如表 1 ,适用于拉萨岭 (La nc e lin )沙[8] 。 这是完全营养液 , 如做某
元素缺素试验 , 则从配方中去掉含该元素药品 。 如做某元素不同含量对植物生长影响试验 , 则
将含该元素药品配成几种浓度等级 。 此外 , 水培中如用氨态氮化物 , 每升水中可加 2 9 C a C o 3
消除钱的毒性 ;沙培时每 10 k g 沙加 30 一 5 0 9 C aC o 3 。 为防止 C a C o 3 引起缺铁症 , 可加磷酸三
钙作缓冲剂 ,或直接以固态磷酸三钙代替 ca c 。 : [l] 。
林 业 科 学 研 究 8 卷
表 1 澳大利亚常规营养液配方
药 品 g / L m L /
3 k g 盆
m g /
3 k g 盆
…Ug曰行乎n
.⋯1”.9妇0口,”Ž匕J工J口亡」
K : 5 0
.
C aC IZ
·
ZH ZO
N H
一
N O 3
K H ZPO -
M g SO一 7 H 2 ( )
H 3 BO 3
Z n S O一 7H zO
C o C 12
N a z M o O一 ZH ZO
M n C12
·
4H ZO
C u SO一 SH ZO
1 0 4
。
0
1 0 2
.
8
1 1 4
.
4
5 4
.
4
1 4
.
6
0
.
5
6
.
0
0
.
2
0
.
2 4
4
.
5 4
4
.
6
:::
2 8 6¹
27 2
7 3
2
.
5
大量元素
元微量素
¹ 一次量 , 共用 3次 .
2
.
2 药品的纯化
高度分析纯 (BD H 或 A R 级 )药品配制的
营养液 , 如用于大量元素试验 , 可直接使用 ;但
用于微量元素试验时 ,对含大量元素的 5 种化
学药品要分别提纯去杂 (所含 的微量元素 ) , 方
法是 : 每升 D D I 水营养液先用 0 . 1 M H CI 或
N a O H 溶液调整到某一 pH 值 , 然后加离子交
换剂去杂 。 M n 、C u 或 Z n 在 pH 7 . o 时 , 每升每
次 加 0 . 1% D ith i z o n e ( H Z D : ) 氯 仿 溶 液 1
m L [eJ
, 在加塞子的分液漏斗中振荡 1 m in , 静
置 30 m in 后放掉紫红色沉 淀 , 然后加氯 仿 3
次 , 每次 5 m L , 振荡静置后放掉沉淀物 。 每种
营养液共加 Di th izo n e 3 次 , 氯仿 9 次 , 放掉沉淀物 12 次 。 最后将澄清液倒入三角瓶中 ,通入清
洁加压空气过夜 , 蒸发掉残余氯仿 , 瓶 口盖 D a o r on 人造纤维防尘 (不用含营养元素的脱脂棉 ) 。
各营养液用 D D I 以分别 补足到 1 0 0 m L , 分另lJ装入聚乙烯瓶中 , 遮光冷藏备用 (K ZSO ; 液除
外 , 因低温易结晶 , 需常温保存 ) 。 Di thi zo ne 在 p H 值大于 7 时还可去掉 Fe 和 Ni , 但纯化后要
再调整 p H 值 , 使之适合植物生长 。此外 , 8 一H yd r o x y q u i n o li n e ( o x i n e ) 0 . I M 氯仿液在 p H 4 . 9 一
9
.
5 时可去掉 N i ; 5 . 5 时去掉 Z n 和 C u ; 7 一 12 时去 Fe ; 9 . 0 时去掉 M n 〔, ] 。 6 种含微量元素的化
学药品不必提纯 , 可分别溶解后混合 , 添 D D I 水至 1 0 0 m L , 在小 口塑料瓶中冷藏保存 。
3 沙培法
3
.
1 沙及其处理
最好用高纯度石英沙 (含 51 0 : 不少于 9 . 7 %乏, 分别经清水 、DI 水和 D DI 水多次冲洗 [l] 。
河沙先洗去泥土等杂质 , 过筛 , 然后用 18 %一20 %重蒸馏 的盐酸煮 , 去掉 C a 等杂质 ;加 1%草
酸去 F e ;加 Pe r m ina l B X (一种洗涤剂 )去掉多种微量元素 ;热水冲洗去 B 。 也可用 3% ~ 5%稀
盐酸冷浸 s d川 。 最后用 D l 水和 D D I 水反复冲洗 。 也有用 1 ~ 2 m m 聚乙烯颗粒代替沙 , 其优
点是不会引起污染 , 但吸水性差 , 需经常浇水 , 否则树苗生长不好 。
澳大利亚的特殊情况是 : 大部分地区地质年代古老 , 沙土 中养分含量流失殆尽 , 故用西澳
洲拉萨岭 (Lan o el in) 的沙土作沙培材料 , 经清洁塑料纱筛子过筛 , 在清洁聚乙烯薄膜上用清洁
不锈钢铲将沙拌匀后备用 。 小盆浅层 (不超过 20 C m 高 )容器宜采用 。. 5一 1 . 0 m m 颗粒粗砂
(通过 35 ~ 18 目筛 ) ;大盆深层容器为防表层干燥 , 宜用 0 . 2一 0 . 7 m m 细纱 (通过 80 一30 目
筛 ) , 或下层先铺小卵石 , 再复细沙〔’〕。
3. 2 沙培用盆
通常采用黑色塑料花盆 (非再生利用的聚乙烯加碳粉填料 , 不加增塑料 ) , 常用规格为底部
无排水孔 、容积 Z L 的花盆 , 能装沙 3 kg , 可观察树苗 3一 6 个月 [s1 。经 D l水冲洗过的塑料盆内
衬大小配套的新聚乙烯袋 (一次性 ) , 袋内装 3 kg 风干沙 。 其它形式的容器从略 。
3
.
3 施基肥
播种前用手枪式注液器施肥 。 注射器 内有一只塑料套管 , 管一端有聚乙烯海绵塞 , 以防污
2 期 迟 健 :澳大利亚树木微量营养元素的研究方法
染注射器内部 。 每更换一次营养液即更换套管 。 将 5 种大量元素营养液及微量元素混合液按
规定的毫升数 , 依次注到沙土表面 (每种溶液分注 5一 6 个点 ) , 注射枪 口 不可与沙接触 。施过肥
的盆上盖清洁牛皮纸防尘 , 在温室中自然干燥一周 , 然后将每盆沙土分别倒入带盖清洁塑料桶
中 , 旋转式振荡 60 次 , 使营养成份与沙土均匀混合 , 再倒 回原盆的塑料袋中 。 如果每盆沙土的
营养成份不一样 , 要随时更换振荡用桶 , 防止产生交叉污染 。
3
.
4 播种
种子在小三角瓶中加 D D I 水浸没 , 瓶 口盖 D a C r o n 人造棉 , 用带滴管的橡皮管通入清洁加
压空气催芽 , 种子露 白后播种 。
播种前往风干沙中加水湿润 。由于花盆无排水孔 , 水过多会烂根 , 过少将造成干旱 , 所以每
次浇水都要精确达到沙土最大田间持水量的 80 % 。 为此应预先计算风干沙土的最大田间持水
量 , 并在盆上标上盆 + 沙 + 水的总重量 。
播种用清洁玻棒在每盆沙土上分别戳 4 个孔 , 深 0 . 5 。m 左右 。 用清洁塑料镊子夹 1 粒露
白种子于孔中 , 用玻棒拨沙盖上小孔 。 为避免污染 , 每播完一个处理用 D D I水冲洗玻棒 , 或一
次多备几支玻棒轮换使用 。
3
.
5 播种后的管理
浇水用容量 1一 Z L 的有盖广口 聚乙烯瓶 , 盖上有许多小孔 , 浇水时将瓶倒置挤压瓶壁 , 水
即从小孔流出 , 用挤压次数控制浇水量 。 在播种初期 , 每次浇水后要保持各盆总重量与第一次
加水的总重量一致 ;但苗高超过 1 0 C m 后 , 总重量不断变化 , 故浇水时不必再称重 , 凭经验浇水
即可 。 浇水间隔期视天气及苗木大小而异 , 小苗在夏季早 、晚各浇 1 次 , 春秋每天 1 次 ;大苗每
隔 1 ~ 2 d l 次 , 但每次浇水量需大些 。
如试验期为 3 ~ 4 个月 (指在澳大利亚针对按树 ) , 大部分养分均一次给足 ;但氮肥肥效短 ,
所以播后第 3 和第 6 周各追肥 1 次 , 用量与播种时同 。
如发现病虫害 , 可将放置花盆的木质平台 (带轮子 )推至温室外喷药 防治 , 所施农药不应对
试验有干扰 , 如 : 做磷的缺素试验不能用含磷农药 ;做氯的缺素试验不用 含氯农药 。
播种后每盆如苗木较多时需间苗 , 第 1 次间苗在苗高 10 。m 左右 , 每盆 留 2 株 ;第 2 次在
苗高 20 。m 左右 , 留 1 株 。
4 试验植株的观测 内容和分析方法
4
.
1 缺素症状的观察
将苗木上出现的异样症状记录下来 , 如 : 叶变小 、变色 、坏死 、出现斑点 、扭 曲 , 植株矮小 、畸
形 , 生长点坏死等 。 并拍摄彩色照片为辅证 。 注意别将病虫害症状与缺素症状相混淆 。
4
.
2 高生长和叶宽测定
播种后 3 ~ 4 个月 , 将各处理 、各重复的苗木分别 测高 , 并选树冠中部一轮枝 , 测量各枝上
充分成长叶片的最宽处宽度 , 最后计算各处理的平均苗高和平均叶宽 , 找出某营养元素针对某
树 种的最适浓度 。 上述数据为合理施肥和营养诊断 提供重要依据 。 我 们发现土壤含锌 量
0
.
Zp p m 对蓝按苗生长最合适 。 但要注意 : 苗期数据不完全适用于成年树木 , 养分需求量会随年
龄而变化 , 要了解大龄树木养分需求 , 需用大型容器做试验 。
4
.
3 叶样的采集 、处理及生物量测定
2 1 4 林 业 科 学 研 究 8 卷
测量苗高及叶宽后 , 每处理选 1 株生长中等的代表株 , 在树冠不同部位 (顶梢 2 轮枝上的
叶不用 )随机采充分成长叶 50 片 ,作为分析样品 。 采叶不用剪刀 , 应戴上清洁塑料手套用手采
摘 。 叶样烘干 、磨碎后作养分分析 , 其数据是营养诊断的重要依据 。 此外进行各代表株的地上 、
地下部分生物量测定 。
参 考
1 H e w it t E J
.
Sa
n d a n d w a t e r e u lr u
r e m e t h o d s (E d
.
2 )
.
t io n C r o p s
, 19 6 6
.
4 3 4 ~ 4 5 3
.
文 献
Ea
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:
C o m m o n
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B u r e a u o f H o r t
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a n d Pla n ta
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2 M o o re C H
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a n d it s : ela t io n t o t he a l
-
lo s te r ie b in d in g o f o x y g e n
.
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5 E
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A s im p le p la n t n
u tr ie n t s o Iu tio n p u rifie
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-
t r elle d p o
r e g la s
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In tr o d u e tio n o f R e s ea r c h M e th o d o n T
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N u tr itio n o f T r 8 C e E le l e l tS in A u str s lis
C hi J ia n
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llt r o d u e t io n o f t he r e s e a r e h m e th o d o n th e n u tr it io n o f t
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m e n t s a n d t h e e ffe e t o n t he g ro w t h o f t r e e s m a in ly fo r s a n d e u lt u r e
,
in elu d in g
: t h e
re q u ir e
-
m e n t s o f la b o r a to r y a n d g
r e e n ho u s e ; e o m p o u n d in g a n d p u
r ifie a t io
n o f n u t r iti
v e flu id s ; t h e s e
-
le e t io n o f e x p e r im e n t a l m a t e r ials— e o n t a in e r fo r s e e d lin官, s a n d a n d w a t e r ; th e w a s hin g o fth e e x p e r ie m e n t a l u t e n s ils ; fe r t iliz a tio n , s o w in g , w a t e r in g a n d o t he r m a n a g e m e n t s o f th e
g r e e n ho u s e ; a n d t he o b s e r v a tio n
, r e e o r d in g ;
s a m p le e o lle e t in g a n d t r e a t m e n t a n d n u t r ie n t
a n a ly s is o f t h e t e s t e d s e e d lin g
s
.
K e y w o r d s t r e e
,
t r a e e ele m e n t
, r e s e a r eh m e th o d
Chi Jia n
,
A s s o e ia t e P r o fe s s o r (T h e R e s e a r eh In
s t itu t e o f S u b t r o p ie a l F o r e s t r y CA F F u y a n g
,
Zh e jia n g 3 1 1 4 00 )
.