納米材料對(duì)玉米磷營(yíng)養(yǎng)的影響初探玉米探討初探納

生態(tài)環(huán)境 2006, 15(5): 1072-1074 Ecology and Environment E-mail: 基金項(xiàng)目： 廣東省科技計(jì)劃 項(xiàng)目（ 2006B20601002） 作者簡(jiǎn)介： 曹玉江 （ 1981）， 男，碩士研究生，主要從事土壤化學(xué)與環(huán)境資源方面的研究。 Tel: +86-20-85280302； E-mail: *通訊作者 收稿日期： 2006-05-19 納米 材料 對(duì) 玉米磷營(yíng)養(yǎng)的影響初探 曹玉江 1，劉安勛 1， 廖宗文 1 *， 黎永洪 2 1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)新肥料資源研究 中心 ， 廣東 廣州 510642； 2. 長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025 摘要： 利用納米材料處理水澆灌玉米 (Zea mays)，探討了納米材料對(duì)玉米磷營(yíng)養(yǎng)的影響 ； 用納米材料處理水浸提磷礦粉， 驗(yàn)證了納米材料處理水對(duì)磷礦粉溶解性的促進(jìn)作用。 用納米材料 處理 水 澆灌 玉米植株 ，可提高玉米 的株高、莖粗以及生物量，使 玉米植株 地上部 的氮磷鉀的總量 提高， 同時(shí) 可以提高 植株中 磷的含量 7%10%。 取 磷礦粉放于納米材料處 理水中，振蕩、過(guò)濾， 測(cè)定過(guò)濾液中的水溶性磷的含量， 納米材料 可使 磷礦粉浸提液中水溶性磷的含量 較對(duì)照高 20%70%。 利用納米材料處理水提高磷礦的有效性，為提高磷的有效性、充分利用低品位磷礦提供了一條新的途徑。 關(guān)鍵字： 納米材料；磷；有效性 ；玉米 中圖分類(lèi)號(hào)： S143.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1672-2175（ 2006） 05-1072-03當(dāng)物質(zhì)進(jìn)入納米級(jí)后，其在催化 1、光、電、熱力學(xué) 2-3方面都出現(xiàn)特異化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為 “納米效應(yīng) ”4。 納米材料 發(fā)射 出遠(yuǎn)紅外 5， 可 使水由大分子團(tuán)的水變?yōu)樾》肿訄F(tuán)的水，使其 溶解力 、 pH等性質(zhì)發(fā)生變化 6， 已有的研究表明納米材料處理水能夠 促進(jìn)作物 生長(zhǎng) 7、延長(zhǎng) 魚(yú)蝦 的成活時(shí)間和促進(jìn)魚(yú)蝦 生長(zhǎng) 8。 我國(guó) 磷礦資源 雖然儲(chǔ)量大，但以中低品位磷礦為主 9， 2010年將出現(xiàn)高品位磷礦不能滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)需要的情況 10， 所以磷肥研究的中心問(wèn)題 ， 是探索磷肥的有效利用途徑 ， 以充分提高其利用率 11。提高磷肥利用率的常見(jiàn)途徑是開(kāi)發(fā)和研制出能防止被土壤固定的磷肥 12。如何 提高 磷礦的有效性是眾多研究者關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題 13。 本文研究了幾種復(fù)合納 米材料的處理水對(duì)玉米磷營(yíng)養(yǎng)及磷礦粉的溶解能力的影響。 本 研究發(fā)現(xiàn)納米材料處理水能夠促進(jìn)磷礦粉的溶解 ，這為提高磷的有效性提供一條新技術(shù)途徑 ， 對(duì)于納米材料在 作物營(yíng)養(yǎng) 方面的應(yīng)用和提高土壤中磷礦的利用率有 重要的 價(jià)值。 1 材料與方法 1.1 納米 材料 、 磷礦粉及 玉米品種 納米膠片（廣州市 晟源環(huán)保生態(tài) 有限公司） ；強(qiáng)的 863助長(zhǎng)器（江西南昌納米高新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，以下簡(jiǎn)稱(chēng)助長(zhǎng)器）、納米瓷罐（廣州市神 之光新材料科技有限公司，以下簡(jiǎn)稱(chēng)瓷罐）； 磷礦粉，產(chǎn)于云南 ；玉米種為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的華寶一號(hào)玉米 （ Zea mays L. cv. Huabao No.1） 。 1.2 納米材料活化水對(duì) 玉米 生長(zhǎng)影響 的盆栽 試驗(yàn) 試驗(yàn)于 2005 年 3 月 28 日至 5 月 8 日在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)玻璃網(wǎng)室進(jìn)行。設(shè)對(duì)照、助長(zhǎng)器、瓷罐三個(gè)處理，重復(fù)五次。試驗(yàn)土壤為水稻土，其性狀為：有機(jī)質(zhì) 29.2 gkg-1，全氮 0.98 gkg-1，堿解氮 78.4 mgkg-1，速 效磷 66.7 mgkg-1，速效鉀 46.5 mgkg-1。每盆裝土 5 kg，施 N、 P、 K 分別為 90、 100、 140 mgkg-1 土，直播玉米，每盆留苗 3 株觀察其生長(zhǎng)情況。在玉米整個(gè)生育期，澆灌納 米器件處理的水 ，其方法是 在兩塑料盆中分別放助長(zhǎng)器一枚和瓷罐四個(gè)，加水 5 L 浸泡 ；對(duì)照澆自來(lái)水；常規(guī)管理。 1.3 納米材料活化水溶解磷礦粉試驗(yàn) 取 1 L 蒸餾水于燒杯中，按照表 1 方法使納米膠片（ 10 cm10 cm）與水在室溫下作用 2 h，制得納米處理水 。 稱(chēng) 取 2 g 80 目 磷礦粉于 100 mL 活化水中，中速振蕩 15 分鐘，過(guò)濾，測(cè)定濾液中水溶性磷的含量 14-15；同時(shí)作對(duì)照，每處理重復(fù) 2 次。 2 結(jié)果與分析 2.1 納米材料對(duì)玉米生長(zhǎng) 及植株 NPK 全量 的影響 盆栽試驗(yàn)中納米材料對(duì)玉米生長(zhǎng)及植株 NPK含量均有較大促進(jìn)作用。 表 2 表明，助長(zhǎng)器和 瓷罐 兩個(gè)處理均 促進(jìn)了玉米的生長(zhǎng) ，生長(zhǎng)量明顯提高 。助長(zhǎng)器和瓷罐提高了表 1 納米材料對(duì)水的處理方式 Table 1 The way of treat water by nano-materials 處理 納米膠片作用方式 T1 用封口袋密封納米片放于杯內(nèi) T2 將納米片墊在杯外下 T3 將納米片墊在杯外下，納米 片下墊錫紙 曹玉江等： 納米材料對(duì)玉米磷營(yíng)養(yǎng)的影響初探 1073 玉米株高和生物學(xué)產(chǎn)量，株高分別增加 2.7 cm 和1.4 cm，地上部干 物質(zhì)量 分別增加 12.8%和 10.2%，莖粗 略有增加 。 從表 3 看出， 各處理 NPK 的吸收量增加，特別是 P 增加 最 明顯，助長(zhǎng)器、瓷罐 N 分別增加14.0%、 7.3%， K 分別增加 12.0%、 4.3%，而 P 分 別增加 25.0%、 18.5%。 處理植株 NK 的含量變化不大，或者因生長(zhǎng)量增加的稀釋作用而有降低的趨勢(shì) 。值得注意的 是植株 P 的 百分 含量增加，助長(zhǎng)器、瓷罐 處理 依 次較對(duì)照增加 10.9%、 7.6%。 這 與二 個(gè)因素有關(guān)，一 是納米材料活化水使土壤中磷的 有效性增加了， 二 是納米材料對(duì)植株生長(zhǎng)產(chǎn)生影響使植株的吸磷能力提高了。 在 NPK 三要素中，僅有磷的植株百分含量與吸磷總量同時(shí)提高，主要是與納米材料活化水提高磷的有效性有關(guān)，專(zhuān)門(mén)設(shè)置的溶解磷 的 試驗(yàn)證明了這一點(diǎn)。 2.2 復(fù)合納米材料活化作用對(duì)水溶解磷礦粉的影響 用納米處理水溶解磷礦粉的試驗(yàn)證實(shí)，經(jīng)過(guò) 納米材料 處理的水提高了磷的溶解性。 由表 4 可以 看出，納米材料活化水溶解磷礦粉的能力增強(qiáng)了，不同活化方式的活化水對(duì)磷礦粉的溶解能力不同 ，其中 T3 處理水溶性磷的含量最高，這與錫紙的反射增強(qiáng)了納米材料對(duì)水的作用有關(guān) 。T1、 T2 處理的水溶性磷含量沒(méi)有顯著性差異，但后者水溶性磷的含量稍高于前者。 這幾種處理均為納米材料與水不直接接觸，主要是避免直接接觸可能引起的微量磷溶解干擾。這一試驗(yàn)也表明特定的納米材料不直接接觸也能夠使水活化而提高磷礦粉的溶解性。 3 討論 用納米材料活化水澆灌的玉米，植株中磷的含量相對(duì)對(duì)照有顯著性的增加，而氮、鉀的含量則變化不大； 納米材料 的 活化作用可促進(jìn)磷礦粉中磷的溶解，較大幅度 地 提高磷礦粉浸提液中水溶性磷 的含量 。 據(jù)此分析， 玉米植株中磷含量的增加 主要是由于 納米材料活化水 大幅度 提高了磷的活性 ，這種有效性增加的作用超過(guò)了生物量的增加對(duì)養(yǎng)分的稀釋作用，因而植株磷含量明 顯提高， 納米材料處理的 氮、鉀 二種養(yǎng)分雖然在吸收總量方面也有較大幅度提高，但是其增幅遠(yuǎn)不如 磷 吸收量的增幅，而且植株含 氮、鉀 量基本不變，只有磷的含量有顯著提高，這都與納米材料處理水對(duì)磷的溶解力明顯提高有密切關(guān)系 。 水對(duì)礦物的溶解力在一定溫度下基本是一個(gè)常數(shù)，但是本研究顯示，納米材料處理的水具有較高的溶解力，對(duì) 磷 溶解力的提高對(duì)于作物 磷 營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生了明顯的影響， 增幅可高達(dá) 46， 這顯示了納米技術(shù)在改善植物營(yíng)養(yǎng)方面具有相當(dāng)大的潛力，今后在更多養(yǎng)分和作物種類(lèi)開(kāi)展這方面的研究將會(huì)使我們對(duì)這新領(lǐng)域逐步增加認(rèn)識(shí) ，并將促進(jìn)應(yīng)用高新技術(shù)開(kāi)拓磷礦資源高效利用的新途徑。 磷礦已被列為我國(guó) 2010年后不能滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的 20種礦種之一 10；我國(guó)大面積 土地總磷的含量不低，但有效磷的含量不高 以致磷的利用率較低 16。 納米材料活化水 能夠提高磷礦粉和土壤中磷的有效性，這對(duì)于充分利用土壤中的磷以及低品位 磷礦具有很大的意義 ， 為提高土壤中磷的利用率 提供 了一條新的途徑。 納米材料處理水對(duì)磷礦的促溶作用是否可以用于其它的肥料礦物如鉀長(zhǎng)石等？這也是一個(gè)值得探討的課題。目前我們已取得的結(jié)果顯示納米處理水對(duì)鉀長(zhǎng)石也有一定的促溶作用，值得今后深入研究。 4 結(jié)論 （ 1） 用納米材料處理水澆灌玉米，能夠促進(jìn)玉米生長(zhǎng)，提高玉米植株地上部 NPK 的吸收量，同時(shí)提高 P 的含量 7 10。 表 2 納米 材料對(duì)玉米植株生長(zhǎng)的作用 Table 2 the effects of nano-materials to the growth of maize 處理 株高 /cm 基莖粗 /cm 生物量 /(g盆 -1) 生物量增加 /% CK 28.8b 0.951a 5.238b / T1 31.5a 0.972a 5.908a 12.80 T2 30.2ab 0.958a 5.77a 10.20 數(shù)據(jù)利用 SAS 軟件進(jìn)行分析，多重比較采用 DUNCAN 法，同列數(shù)據(jù)有相同字母者表示差異不顯著， 0.05，下同 。 表 3 植株地上部對(duì) NPK的吸收 Table 3 Uptakes of NPK by maize aerial part 處理 N P2O5 K2O 吸收量 /(mg盆 -1) 增加 / 含量 / 增加 / 吸收量 /(mg盆 -1) 增加 / 含量 / 增加 / 吸收量 /(mg盆 -1) 增加 / 含量 / 增加 / CK 17.9b / 0.341a / 40.0c / 0.763b / 80.7b / 1.54a / T1 20.4a 14 0.346a 1.5 50.0a 25 0.846a 10.9 90.4a 12 1.53a -0.6 T2 19.2ab 7.3 0.332a -2.6 47.4ab 18.5 0.821ab 7.6 84.2ab 4.3 1.46a -5.2 表 4 磷礦粉過(guò)濾液中水溶性磷的含量 Table 4 Contents of water-solubility phosphor in the leaching water 處理 水溶性磷含量 /(mgL-1), 以 P2O5 計(jì) 比對(duì)照增加 /% CK 3.23c T1 3.98bc 23.22 T2 4.74b 46.75 T3 5.76a 78.33 1074 生態(tài)環(huán)境 第 15 卷第 5 期（ 2006 年 9 月） （ 2） 用納米材料處理水浸泡磷礦粉，能夠較大幅度提高磷礦粉過(guò)濾液中水溶性磷的含量 20 70。 參考文獻(xiàn) ： 1 李孟 . 納米材料降解水中污染物的研究進(jìn)展 J. 中國(guó)給水排水 , 2001(9): 26-28. 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