于秉生+索麗敏+周遠(yuǎn)林+侯薄何美+王鴻年

摘 要：為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行元素含量分析是不可或缺的步驟。雖然目前能夠使用的多種方法都能夠測(cè)定出植物中的元素含量，但是繁瑣的樣品處理過(guò)程以及對(duì)葉片表面微區(qū)進(jìn)行元素分析的難度也顯露出了傳統(tǒng)方法的短板。文章通過(guò)利用電子探針技術(shù)對(duì)番茄植物的葉片細(xì)胞內(nèi)的元素組成和含量進(jìn)行了分析。從掃描結(jié)果分析可以看出，電子探針可以精準(zhǔn)的測(cè)定出葉片表面特定區(qū)域以及特殊結(jié)構(gòu)中的元素種類和含量，并通過(guò)對(duì)作物元素含量的分析改善作物的生長(zhǎng)環(huán)境，添加作物所需的營(yíng)養(yǎng)元素，從而達(dá)到作物增產(chǎn)的預(yù)期。

關(guān)鍵詞：提高產(chǎn)量；電子探針；元素含量；微區(qū)分析

農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中不但需要吸收水分，土壤中富含的各類營(yíng)養(yǎng)元素也是必不可少的。但植物中的元素含量并不是越多越好的，尤其是對(duì)于農(nóng)作物，控制好農(nóng)作物所需的各類元素含量可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)于農(nóng)作物的疾病預(yù)防，從而達(dá)到農(nóng)作物增產(chǎn)增收的預(yù)期。向我們所熟知的農(nóng)作物必須的氮磷鉀三種元素，如果土壤中三種元素的不足肯定是不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)的，但是這三種元素過(guò)多同樣不利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)。因此，測(cè)定出農(nóng)作物中的元素含量，就可以推測(cè)土壤中某些元素是否缺乏，為合理的施肥提供依據(jù)，已達(dá)到預(yù)防農(nóng)作物疾病以及農(nóng)作物的增產(chǎn)增收的目的。目前有很多種方法可以測(cè)定出土壤以及植物中的元素含量，原子吸收分光光度法、原子發(fā)射光譜法以及標(biāo)準(zhǔn)加入法等都是比較常用的方法，這些方法都可以準(zhǔn)確地測(cè)定植物葉片中的元素含量，但是繁雜的樣品的處理過(guò)程也給人們的工作帶來(lái)了很大的壓力，而且對(duì)于植物的某些特定區(qū)域內(nèi)的元素含量及分布狀況來(lái)說(shuō)測(cè)定起來(lái)也有很大的難度。文章通過(guò)運(yùn)用電子探針微區(qū)分析技術(shù)，以實(shí)驗(yàn)田中的的番茄植株葉片為樣本，對(duì)葉片細(xì)胞和一些微小特定區(qū)域中的元素含量進(jìn)行了精確分析，同時(shí)利用能譜儀通過(guò)線掃描和面掃描分析對(duì)作物葉片表面進(jìn)行元素測(cè)定和分析。

1 材料和方法

選取黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)試驗(yàn)田種植的番茄作物，分別于2015年9月18日、10月3日、10月18日采集的健康成熟的番茄作物葉片制成樣本用于電子探針分析。土壤類型為堿性黑土壤。

取的葉片樣本進(jìn)行掃描電鏡觀察。用日本電子公司生產(chǎn)的JXA-8230環(huán)境掃描電鏡觀察，其加速電壓范圍為0～30kV，利用Inca X-Act型電制冷能譜儀進(jìn)行元素含量分析，其探頭分辨率優(yōu)于129eV，峰背比為20000：1圖像放大倍數(shù)：×40～×300000，其檢測(cè)元素范圍為B5-U92、檢測(cè)極限為0.1%。

通過(guò)掃描電鏡觀察葉片，選擇合適區(qū)域，進(jìn)而對(duì)葉片進(jìn)行定量分析，最終得到葉片能譜分析圖譜和元素含量結(jié)果，能譜儀自動(dòng)生成質(zhì)量百分比和原子百分比。

2 結(jié)果與分析

通過(guò)電子探針對(duì)作物樣本進(jìn)行掃描，由能譜儀對(duì)樣本內(nèi)的元素進(jìn)行分析，我們可以清楚地看到在電鏡掃描下的作物樣本中元素分布和含量。利用電子探針我們可以更加精確，快速且在不破壞作物樣本的前提下對(duì)作物中的元素含量進(jìn)行測(cè)定。并且通過(guò)測(cè)定結(jié)果判斷作物中是否有相應(yīng)元素需要補(bǔ)充，并通過(guò)追肥等方式進(jìn)一步補(bǔ)充作物所需的營(yíng)養(yǎng)元素，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)，增產(chǎn)增收。對(duì)于某些元素，土壤中的元素含量高并不一定比葉片中的元素含量要高，比如Si、Al、Mn、Ti和Fe，Si和Fe在土壤中含量分別達(dá)到重量百分比的83.977%和6.364%，而在植物中含量就相對(duì)較低，其中Si的含在植物中和土壤中相差了八十倍左右，F(xiàn)e在幾種植物中利用電子探針探測(cè)到的含量極低，而Al、Mn、Ti等元素電子探針在番茄植株有葉片樣本中根本探測(cè)不到。

三期作物葉片樣本中的元素分布很不均勻，根據(jù)表1的數(shù)據(jù)我們不難看出作物樣本中各元素含量變化范圍較大，于是我們可以判定出出植物葉片表面不同部位的元素含量不盡相同。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)利用電子探針對(duì)15組番茄植株的新鮮葉片進(jìn)行了元素分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電子探針技術(shù)可以精準(zhǔn)地測(cè)定出作物樣本中的元素含量及其分布情況。不用破壞作物樣本，通過(guò)線掃描和面掃描就可以分析出不同元素在葉片中的元素含量以及分布，也對(duì)葉片中的特殊結(jié)構(gòu)中的元素含量和分布進(jìn)行了精準(zhǔn)的測(cè)定，解決了傳統(tǒng)方法無(wú)法解決的問(wèn)題，提高了工作效率，并且通過(guò)針對(duì)植物中元素含量的分析來(lái)對(duì)作物合理施肥追肥，最終達(dá)到提高作物產(chǎn)量的預(yù)期。

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作者簡(jiǎn)介：于秉生（1994-），男，學(xué)生，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院。

通訊作者：索麗敏（1973-），女，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院通信工程系副教授，主要從事微觀圖像處理研究。