2014年高三生物二轮复习学案：植物代谢之无土栽培

无土栽培 专题复习

【目 标】

1、 了解无土栽培的相关原理及在农业中的应用

2、 进一步促进学生对课本知识的理解和掌握，培养学生分析、综合、归纳以及解决实际问

题的能力。 【过 程】

无土栽培概念：是指不用天然土壤、而用营养液来栽培作物的方法。

现时无土栽培可分无基质栽培和基质栽培两类。

优点： (1)不占用耕地。扩大了栽培面积和范围 （2）节水节肥产品清洁卫生，

有利于实行工厂化和自动化 (3 )全年都可栽培，产量高 （4）省工省力。与土壤栽培比较，节省人工和劳力，一般可省工50％左右。 (4)病虫害少。能避免土壤传播的病虫危害及连作障碍，相对病虫害减少，有利于减少农药用量，减少污染。 无土栽培是目前改善生态环境增加农民收入的有效途径，也是生产无公害瓜菜的最佳栽培模式之一。

一、水培法种植植物的情况分析：

【例 题】下表是用于无土栽培的一种培养液配方，请回答下列问题： „„„„„„„„„„„„1.0g „„„„„„„„„„„„„0.25g „„„„„„„„„„„„0.25g „„„„„„„„„„„„„„0.12g „„„„„„„„„„„„„„0.005g „„„„„„„„„„„„„„1000mL ⑴ 该配方中属于植物所需的大量矿质元素是__________，微量元素是__________。 ⑵ 用无土栽培营养液培养花卉等植物时，往往要给营养液通入空气，这一措施的目的主要

是促进根的 作用，以利于根对矿质元素的吸收．这一生理过程主要发生在植物根细胞的 (填一种细胞器)中．

⑶ 植物在吸收培养液中的矿质离子时，主要是通过___________方式进行的。经过一段时

—

间后，检测到培养液中留存的Ca2+较多，而NO3较少，这一现象与细胞膜__________的有关。

⑷ 如果植物在培养过程中出现了萎蔫现象，其原因很可能是营养液浓度 (填

“大于”、“小于”或“等于”)细胞液浓度．

⑸ 要使该植物生长良好，根据光合作用所必需的条件，除了适宜的温度外，还需要 _____ ____和______ _____。 ⑹ 若除去该培养液中的MgSO4，植物将出现什么现象？为什么？这种现象首先出现在什么

部位？为什么？

答案：（1）N、P、K、Ca、Mg、S Fe、Cl

1

（2）根的有氧呼吸 细胞器 （3）主动运输 选择透过性（5）光照 二氧化碳 （6） 叶片发黄 Mg是合成叶绿素的必需元素 老叶 Mg在植物体内形成不稳定化合物，易分解转移，缺乏时从老叶向新叶转移

【小结】

【变式训练】 图6-12表示水培法栽培植物的简图，请分析回答： 成分 含量(g) Ca(NO3)2 1.0 MgSO4 0.25 KH2PO4 0.25 KCl 0.12 FeCl3 0.005 H2O 1000 ⑴如果向培养液中加入过量的NaNO3，植物将 _______ _ __，其原因是___________ ___。 (2)如果用18O标记的CO2来进行大气施肥，则18O首先出 现在______________(物质)中；如果培养液中的水为18O标记的水，不久发现周围空气出现放射性元素，其存在于______________(物质)中；

(3)如果A、B分别为等质量的番茄幼苗和水稻幼苗，培养

图6-12

一段时间检测A与B培养液发现，A比B中含Ca2量少，可以断定番茄根细胞表面运载Ca2的载体_________，该实验还可以说明_________________；

(4)除了通气外，其他条件不变，较长时间培养后，比较B装置中三个叶片的Mg、Ca含量，含Mg量最大的是__________，含Ca量最大的是___________； (5)列举表格所示培养液中KH2PO4对植物光合作用的影响：

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (6)若用上表所示的培养液培养硝化细菌，成分应如何调整？如果培养圆褐固氮菌，成分应

如何调整？

______________________________________________________________________。

答：(1)萎蔫死亡 培养液浓度过大，会导致植物失水死亡 上升 (2)C6H12O6 H2O、O2 (3)多 植物对矿质离子的吸收具有选择性 (4)② ③ (5)磷是NADPH、ATP等物质的重要组成成分，磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用；绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子器官中，都需要钾(4分)

(6)如果培养硝化细菌则需要加入NH4，若培养圆褐固氮菌则应加入有机物，可除去氮素

二、无土栽培中的异常情况分析：

【例 题】 一同学做植物的水培实验，如图。培养液完全按照标准配制的，在培养过程中又及时添加补充该培养液。第一周植物长势正常，第二周起出现缺素症状且越来越严重，第三周全株萎蔫，继而死亡。实验失败。请分析回答： ⑴既然配制的是全素标准培养液，为什么还会出现缺素症状？补救可采用

什么措施？

⑵实验植株出现的元素缺乏症状，你认为应该是植物幼嫩组织、成熟或老的组织，还是各种组织都表现缺素症？为什么？

2

⑶培养液中并不缺水，为什么到第三周竟然萎蔫？为解决这个问题，可以采取什么措施？ ⑷据此在农业生产上应采取的相应栽培措施有： ①

②

【变式训练】选取A、B、C、D四个瓶，A、C瓶装土壤浸出液，B、D装蒸馏水，装置如下图。

请回答：

(1) 在A、B两瓶内各培养一株同样大小健壮的水稻苗，过一段时间，A瓶里幼苗仍然健壮

生长，而B瓶内的幼苗瘦弱发黄，这个实验说明__________________.

(2)在C、D两瓶内各培养一株同样大小健壮的棉苗，过些日子，这两个瓶内的棉苗都枯萎死

亡，分析棉苗死亡的原因________________________.

(3)A瓶水稻与C瓶棉苗的环境相同，为什么水稻能正常生长，而棉苗死

亡?________________.

(4)为使B瓶水稻苗也正常生长，有人向B瓶中加入些铵、钾、硫酸镁和适量的磷

酸二氢钙等物质，并且向瓶内水中通入空气，不久发现该水稻苗萎蔫，最后死亡，你分析原因何在_____________________________________.

(5)根据以上实验结合所学知识，你认为给植物配制营养液时，培养液的成分中应含有

___________________，而且应注意_______________。 答：(1)缺少矿质元素，植物就不能正常成长(2分)

(2)水中缺O2，根细胞长期进行无氧呼吸产生酒精，导致烂根死亡。(2分)

(3)水稻的根和茎中有气腔，根通过气腔从地上部分获得O2，适应水中缺氧生活：而棉苗不能。(2分)

(4)加入的矿质元素量较多，使培养液浓度大于细胞液浓度，而使植物蔫萎死亡。 (2分) (5)14种必需矿质元素(1分)各成分的比例适当，溶液的PH值适中(1分)

【小结】

三、可控温室栽培情况分析

【例 题】 在控制温度和大气成分的温室中，可以用人工配制的营养液进行无土栽培蔬菜。

下面是无土栽培的番茄体内代谢示意图和营养液成分表：

O2 CO2 温室气体

成分 含量

Ca(NO3)2 1g ① ② H2O C6H12O6 E CO2+H2O+能量 KH2PO4 0.25g

KCl 0.12g

MgSO4 0.25g 蛋白质代谢 矿 Fe(NO3)2 0.25g 营 质 脂肪代谢 Mo 极少 多糖 养 离 1000ml 蒸馏水 番茄体内 液 子

3

请回答下列问题：

⑴天气晴朗，光照充足，营养液中矿质离子完全满足需要，为使番茄增产，应当采取的措施是_________________________。

⑵图中①和②依次为 反应和 反应，其正常进行的生态因素除图中所示外还有 、 等。过程①的产物____________是过程②的进行所必须的。

⑶ 要使植物正常生活，培养液中至少还应加入_____种必需元素。营养液中，____________

＋

离子进入番茄体内后，将成为不可再利用元素；Mg2进入叶绿体内，可用于____________

4－

的合成；而H2PO进入番茄体内后，可用于____________________的合成。

⑷ 物质E是 ，是非常重要的中间产物，它产生于细胞质基质，在有氧情况下迅速转到 内彻底氧化分解，此外，E还可以通过 作用转化为丙氨酸。

⑸ 若要证明铁元素是番茄生长发育必需的矿质元素，其具体研究方法是

⑹ 温室栽培叶类蔬菜时，营养液中应适当增加 。

⑺ 当阴雨连绵、光照不足时，温室蔬菜大棚的温度应 。 【小结】

四、无土栽培相关实验设计分析

【例 题】 下面是生物科技小组设计的一种植物（玉米）在全素与缺素时的水培实验方案。

请仔细观察分析方案中的图表资料后，回答下列问题：

植物生长需要的各种主要元素无机盐实验用培养液配制一览表 元素 作用 缺素时症状 氮 磷 1制造蛋白质的原料 2叶绿素的重要组成成分 1为核酸的成分 2为酶的成分及代谢作用所必需的元素 3构成细胞膜的成分 1激发酶的活动，维持正常的代谢活动 2为多种酶的成分 1叶转黄色 2植株矮小 3不能正常开花结果，代谢失调，生长不良 1叶深绿面灰暗，叶背红紫色 2代谢失调，生长不良 钾 1叶转黄绿 2生长缓慢、茎较纤细 3成熟期不齐，产量很低 （1）该实验方案的目的是________________________________________________。 （2）参照下图，回答问题：

A组实验在实践过程中起____________作用。培养一段时间后观察发现B、C、D组将会出现一定的缺乏症，其中B组植株的症状是___________________________。 （3）如果要使实验更严密，还可以再设计二次对照，请用简明的文字说明设计二次对照的

4

方法。

（4）如用B组的培养液培养微生物，则适宜培养 ，同时还需要向培养

液中加入 。

【变式训练】 甲、乙、丙三组学生在配制无土栽培培养液时，粗心的甲、乙两组同学分

别少加了一种含镁、含铁的化合物，只有丙组按配方配齐了全部元素。三组学生分别用配制好的营养液培养三株长势相似的玉米，移至阳光下培养一段时间后，只有丙组长势良好，甲、乙组玉米都出现了黄化症。请思考并回答：

⑴ 如何通过直接观察的方法判断出甲、乙两组处理分别缺哪一种元素？

______________________________________________________________。 ⑵ 请你设计一个简单实验进一步证明甲、乙两组处理分别缺哪一种元素？

_____________________________________________________________。

⑶ 微量元素硼（B）可以促进花粉管的萌发与伸长，缺B时，花药和花丛萎缩，花粉发育

不良。现手头上只有基因型分别为BB和bb两品系的种子，请用溶液栽培法，设计一个实验，培育出大量高纯度该植物的Bb玉米种子（杂种优势）。

答：（1）①老叶变黄者缺镁，嫩叶变黄者缺铁。

（2）向甲、乙组的营养液分别补充镁元素和铁元素，如果症状消失，则甲组缺镁，乙

组缺铁；若缺乏症状仍存在，则甲组缺铁，乙组缺镁。

（3） ①生产车间配制缺硼的全素营养液，在培养液中种植BB的植物

② 同一车间中配制的全素营养液，在培养液中种植bb的植物 ③ 开花后，采集bb植株的花粉，对BB植株进行人工授粉

④ 最后从基因型BB的植物收获种子，作为第二年的生产用种子。（说明：若用

缺硼营养液培养bb植物，用全素营养液培养BB植物，用BB的花粉为bb授粉，最后从bb植物上收获种子也可以。）

专题强化训练：

1．为确定某种元素是否为植物所必需，用缺少该元素的“完全营养液”进行培养，应该 D A.以土壤为基质盆栽，加上述营养液 B.大田种植，浇上述营养液 C.以沙土为基质，加上述营养液 D.只用上述营养液，不用基质 2．在含有K、P、Ca、Mg、B、Cu、Mn等营养元素的培养液中培养小麦，在麦苗第五片叶

展开时，在第一片叶上出现了缺绿症状，问该缺乏症是由于上述元素中哪种元素含量不足引起的 （ ） A． K B． B C．Mg D． Mn

3．在温室中培育绿色植物时，通过增施农家肥料可以提高 （ ）

A．吸收必需的矿质元素 B．温室中的CO2的浓度 C．绿色植物的呼吸作用 D．土壤溶液的浓度

4．在寒冷的冬天，利用温室进行蔬菜种植，为了提高经济效益，应当采取的措施及方法是

（ ）

① 建造温室大棚时使用蓝紫色的塑料薄膜，以提高光合作用强度 ② 适当增加光照，以补充冬季阳光的不足

5

③ 尽量增加空气湿度，以降低植物的蒸腾作用

④ 向温室内定期适量施放二氧化碳气体，以增加光合作用强度 ⑤ 向温室内定期释放氧气，以降低呼吸作用强度

⑥ 温室内尽量保持适宜的昼夜温差，以利于有机物的积累

A． ②④⑥ B． ①②④ C． ②⑤⑥ D． ③④⑥

5．在严寒的冬季，利用温室大棚种植蔬菜、花卉、水果，既可以调剂市场，又具有很高的经济效益。下面列举了一些与此有关的生产措施，你认为合理的是 （ ） ① 温室的设计应尽量提高采光效率，尽量减少热量的散失。

② 若使用简易的塑料大棚，最好能在入冬前给土壤施足有机肥，因为有机肥不但可以源源不断地为植物提供矿质营养，还可以补充大棚内的CO2。

③ 温室蔬菜采用无土栽培技术，不但可以按植物的需求配给营养，还可以免除土壤中有毒有害物质的污染。

④ 温室往往无风少虫，使得风媒花和虫媒花传粉困难，“花而不实”。奈乙酸可以帮助人们解决这一难题。 A．只有①②③合理 B．只有①②④合理 C．只有②④合理 D．全部合理 6．右表是为培养某类微生物而配制的培养基的成分组成，有关叙述正确的是 （ B ）

编号 成分 含量 ① ② ③ ④ ⑤ NH4HCO3 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O 0.4g 4.0g 0.5g 0.5g 100mL ⑥ 维生素 少量 A．该培养基从物理性质来看，属于固体培养基 B．运用上述培养基可以培养自养型微生物 C．运用此培养基可以成功地进行植物无土栽培 D．该培养基中NH4HCO3只提供氮源

7．如果在光亮处用同一种培养液分别培养单细胞绿藻和单细胞酵 母菌，其结果如图所示，造成这种现象的原因是（ C ） A．培养液中缺少无机盐 B．培养液中氧气含量太高

C．培养液中缺少有机物，而乙不能进行光合作用 （甲为单细胞

绿藻，乙为单细胞酵母菌） D．培养液中不含CO2

8．利用温室进行无土栽培是现代农业的特征之一，其基本设备如下图。下列有关叙述中，

正确的是 D

A．启动风扇和通风装置主要是为了保持室内

空气新鲜，特别是较高含氧量 B．营养液只是为了提供必需矿质营养 C．中耕松土可以提高肥效

D．启动风扇、通风装置和CO2发生器，都可

以提高光合作用强度

9．（多选）下列对植物组织培养培养液和无土栽培

的营养液比较的叙述中，正确的有 ACD A．都必须含植物必需的矿质元素 B．都必须含有少量有机物

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C．不都需要含有植物激素 D．浓度都必须小于细胞液浓度 10．（多选）无锡无公害蔬菜培育基地是在温室中利用无土栽培的方法生产蔬菜，下列描述

符合生物学原理的是 CD A．温室无土栽培蔬菜不需要施肥，有利于环境保护

B．晚上应保持白天的温度使植物代谢旺盛，有利于物质转化，提高蔬菜营养价值 C．在水培养液中应当配制好植物必需的大量和微量矿质元素含量，有利于植物生长 D．在温室中要控制好温度、光照及CO2浓度，有利于产量的提高

二、简答题：

1．利用温室栽培是现代农业的特征之一，其基本设备如图。在植物的不同生长阶段，要调

整营养液中矿质元素成分。植物吸收矿质元素的主要方式为 ，该方式与 作用有关。为促进植物对矿质元素的吸收，需对营养液采取_____ ___措施。

答案：（１）主动运输 呼吸 增氧（或“通入空气”）

2．用含有各种必需元素的溶液培养大麦。试验分两组，一组在光下，一组在黑暗中，48小

时后测定几种离子的浓度。表中各离子下的数据为试验结束时，溶液中离子的浓度占试验开始时浓度的百分比。

实验条件 光下 黑暗 水分消耗（ml） 1090 435 Ca2+ K+ Mg2+(%) 135 27 179 105 35 113 回答下列问题： （1）、从吸收离子和吸收水的比例看，大麦在光下吸收哪种上离子比吸收水分快？

（2）、从上述实验所获得的数据，可以得出哪些结论？

答案：（１）Ca2+、Mg2 （２）①光下蒸腾作用比黑暗中强，消耗水分多。②吸收矿质元素受光照影响。③吸收水分和吸收矿质元素是两个相对的过程。④植物对矿质离子的吸收具有选择性。

3．将四组生长发育状况相同的豌豆幼苗，分别放入A、B、C、D四种培养液中，在光照、

温度、PH等均适宜的条件下培养。A为蒸馏水；B为0.025mol/L NaCl溶液；C为含有全部必需元素且总浓度是0.025mol/L的溶液；D为含有全部必需元素且总浓度是0.5mol/L的溶液。一段时间后，C组生长发育正常，A、B、D三组幼苗均死亡。 回答下列问题：

（1）请解释幼苗死亡原因：

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A是因为________ ______ B是因为________ ______ D是因为 （2）提高盐碱化地区农作物产量的两大途径是____________________________ __ 答案：（1）没有矿质营养元素 营养元素不全 溶液浓度过大 （2）改良土壤；种植耐盐碱的作物（或选用盐碱的作物的作物品种）

4．取生长状态相同的两组番茄幼苗，置于表中所列A、B两种培养液中，在相同的适宜条件

下培养，甲组用A培养液，乙组用B培养液。

培养液成分 Ca(NO3)2 KH2PO4 KCl MgSO4 FeSO4 其它微量元素 蒸馏水 A + + + + + + + B + + + - + + - ① 若干天后发现，两组番茄苗下部叶片颜色不同，甲组呈 ，乙组呈 。 ② 为了证明发生此现象的原因，分别取两组不同颜色的等量叶片提取、分离叶绿体色素。层析结果表明，两组叶片的类胡萝卜素颜色相同，但是乙组叶绿素的颜色比甲组的 ，其原因是 。 ③ 该实验采用的方法可用来研究 。 答：（1）①绿色，黄色； ②浅，缺Mg导制下部叶片叶绿素分解，Mg被运至上部叶片中，造成下部叶片叶绿素含量减少； ③某种元素是否为植物必需的矿质元素；

5．下图是水培法成分鉴定实验装置。若用此装置观察镁对植物的作用，一段时间后，发现

A瓶中植株正常生长且叶呈绿色，而B瓶中植株的部分叶变黄。试分析：

（1）A、B两瓶中的培养液应如何配置？

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（2）B植株部分变黄的是老叶还是嫩叶？ 。为什么？

。

（3）图中C管的设置对于维持植物的正常生命活动有何意义？

。

（4）若使周围空气中的二氧化碳为CO2**，瓶中的水均为H2O，则A瓶植株是否有可能产

生O2*？ 。请根据有关化学方程式加以说明： 。 答：（1）A瓶中为全营养液，B瓶中为缺镁培养液 （2）老叶 镁在植物体内形成不稳定化合物，可再度分解利用 （3）保证根的有氧呼吸，为其生命活动提供能量 （4）有可能产生O2*；因为6CO2＋12H2OC6H12O6＋6H2O

光/叶绿体

6．右图为植物无土载培装置，请回答下

列问题：

（1）在研究矿质元素X是否为该种植物所必需

的实验中发现，培养在无X矿质元素的“完全营养液” 中的该植物营养生长正常，只是其花粉管不能正常发

育。对照组一切正常。实验结论是： 。

（2）人们发现，在通气状态下，植株单位时间内吸收的

矿质营养量远远高于不通气状态，请简要解释其原因。 。

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（3）如图所示，将叶片3置于放射性同位素标记的CO2中数小时，然后将叶片1、2、3和

组织4、5分别切下来检测，可以预期会在何种组织中测出放射性标记的有机物？ 。 （4）若镁营养不足，顶部新生叶片表现的颜色很可能是： 。

（5）若想促使叶片2部位的侧芽迅速发育成侧枝，可以采用的措施是： 。 （6）若想在一段时间内使该植物尽快增加干物质的积累，可采取的3个措施是： ① 。 ② 。 ③ 。7。7． 马铃薯的薯块是变态的茎。自然条件下，它只着生在植物的地下部分而不着生在植物 的地上部分。为了探索“马铃薯块茎着生部位是否受光照的影响”，某兴趣小组进行了以下实验：

实验器材：透明玻璃缸(15～20 L)一只、支架、装有沃土的花盆几只、经过休眠期和光下催芽的马铃薯块茎几只、黑布、无土栽培的完全营养液等。 实验步骤：

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① 将马铃薯块茎按芽的位置切成均等的四块栽于花盆中，放在阳光充足处培养，出苗后适

当浇水。

② 当苗长到15～20cm时，从花盆 中取出苗，用清水冲洗干净，用黑布进行遮光处理(如

图甲所示)，并进行无土培养。

③ 经4～5周的适宜培养，撤去黑布，实验结果如图乙。

(1) 本实验能得到的结论是 。 (2) 无土培养时必须控制培养液中的 、 、 等条件。 (3) 同一株马铃薯的地上部分，遮光可长出变态茎；不遮光只能长出常态茎。这一现象说明

生物的性状表现受 的影响。

(4) 进一步实验表明：马铃薯的地上部分无论是主干还是侧枝，只要有尖端分生组织，在遮

光的条件下均可发育成变态茎；而对已形成的常态茎遮光，则不能转变为变态茎。这一现象说明细胞分化具有 的特点。 答：（1）马铃薯块茎着生部位受光照的影响

（2）温度；溶氧量；pH；培养液的浓度（任意答出其中的三项） （3）环境 （4）不可逆转

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