納米材料對玉米磷營養(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: 基金項目： 廣東省科技計劃 項目（ 2006B20601002） 作者簡介： 曹玉江 （ 1981）， 男，碩士研究生，主要從事土壤化學與環(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 玉米磷營養(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)大學新肥料資源研究 中心 ， 廣東 廣州 510642； 2. 長江大學農(nóng)學院，湖北 荊州 434025 摘要： 利用納米材料處理水澆灌玉米 (Zea mays)，探討了納米材料對玉米磷營養(yǎng)的影響 ； 用納米材料處理水浸提磷礦粉， 驗證了納米材料處理水對磷礦粉溶解性的促進作用。 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 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、過濾， 測定過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 中圖分類號： S143.2 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-2175（ 2006） 05-1072-03當物質(zhì)進入納米級后，其在催化 1、光、電、熱力學 2-3方面都出現(xiàn)特異化，這種現(xiàn)象稱為 “納米效應(yīng) ”4。 納米材料 發(fā)射 出遠紅外 5， 可 使水由大分子團的水變?yōu)樾》肿訄F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 促進作物 生長 7、延長 魚蝦 的成活時間和促進魚蝦 生長 8。 我國 磷礦資源 雖然儲量大，但以中低品位磷礦為主 9， 2010年將出現(xiàn)高品位磷礦不能滿足國民經(jīng)濟需要的情況 10， 所以磷肥研究的中心問題 ， 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途徑是開發(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)注的焦點問題 13。 本文研究了幾種復合納 米材料的處理水對玉米磷營養(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 ， 對于納米材料在 作物營養(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） ；強的 863助長器（江西南昌納米高新技術(shù)開發(fā)有限公司，以下簡稱助長器）、納米瓷罐（廣州市神 之光新材料科技有限公司，以下簡稱瓷罐）； 磷礦粉，產(chǎn)于云南 ；玉米種為華南農(nóng)業(yè)大學培育的華寶一號玉米 （ Zea mays L. cv. Huabao No.1） 。 1.2 納米材料活化水對 玉米 生長影響 的盆栽 試驗 試驗于 2005 年 3 月 28 日至 5 月 8 日在華南農(nóng)業(yè)大學玻璃網(wǎng)室進行。設(shè)對照、助長器、瓷罐三個處理，重復五次。試驗土壤為水稻土，其性狀為：有機質(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 株觀察其生長情況。在玉米整個生育期，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器一枚和瓷罐四個，加水 5 L 浸泡 ；對照澆自來水；常規(guī)管理。 1.3 納米材料活化水溶解磷礦粉試驗 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 取 2 g 80 目 磷礦粉于 100 mL 活化水中，中速振蕩 15 分鐘，過濾，測定濾液中水溶性磷的含量 14-15；同時作對照，每處理重復 2 次。 2 結(jié)果與分析 2.1 納米材料對玉米生長 及植株 NPK 全量 的影響 盆栽試驗中納米材料對玉米生長及植株 NPK含量均有較大促進作用。 表 2 表明，助長器和 瓷罐 兩個處理均 促進了玉米的生長 ，生長量明顯提高 。助長器和瓷罐提高了表 1 納米材料對水的處理方式 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： 納米材料對玉米磷營養(yǎng)的影響初探 1073 玉米株高和生物學產(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，或者因生長量增加的稀釋作用而有降低的趨勢 。值得注意的 是植株 P 的 百分 含量增加，助長器、瓷罐 處理 依 次較對照增加 10.9%、 7.6%。 這 與二 個因素有關(guān)，一 是納米材料活化水使土壤中磷的 有效性增加了， 二 是納米材料對植株生長產(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提高，主要是與納米材料活化水提高磷的有效性有關(guān)，專門設(shè)置的溶解磷 的 試驗證明了這一點。 2.2 復合納米材料活化作用對水溶解磷礦粉的影響 用納米處理水溶解磷礦粉的試驗證實，經(jīng)過 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了，不同活化方式的活化水對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了納米材料對水的作用有關(guān) 。T1、 T2 處理的水溶性磷含量沒有顯著性差異，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對照有顯著性的增加，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了生物量的增加對養(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磷的溶解力明顯提高有密切關(guān)系 。 水對礦物的溶解力在一定溫度下基本是一個常數(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 磷 溶解力的提高對于作物 磷 營養(yǎng)產(chǎn)生了明顯的影響， 增幅可高達 46， 這顯示了納米技術(shù)在改善植物營養(yǎng)方面具有相當大的潛力，今后在更多養(yǎng)分和作物種類開展這方面的研究將會使我們對這新領(lǐng)域逐步增加認識 ，并將促進應(yīng)用高新技術(shù)開拓磷礦資源高效利用的新途徑。 磷礦已被列為我國 2010年后不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展需要的 20種礦種之一 10；我國大面積 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。 納米材料處理水對磷礦的促溶作用是否可以用于其它的肥料礦物如鉀長石等？這也是一個值得探討的課題。目前我們已取得的結(jié)果顯示納米處理水對鉀長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，能夠促進玉米生長，提高玉米植株地上部 NPK 的吸收量，同時提高 P 的含量 7 10。 表 2 納米 材料對玉米植株生長的作用 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 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 比對照增加 /% 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濾液中水溶性磷的含量 20 70。 參考文獻 ： 1 李孟 . 納米材料降解水中污染物的研究進展 J. 中國給水排水 , 2001(9): 26-28. LI Meng. The research evolution of decompounding contamination in water using nonomaterials J.China Water & Wastewater, 2001, (9):26-28. 2 石士考 . 納米材料的特性及其應(yīng)用 J. 大學化學 , 2001(2): 39-42. SHI Shikao. Characteristics and applications of nonomaterials J. University Chemistry, 2001(2): 39-42. 3 杜仕國 , 施冬梅 , 鄧輝 . 納米材料的特異效應(yīng)及其應(yīng)用 J. 自然雜志 , 2000(2):102-106. DU Shiguo, Shi Dongmei, Deng Hui. Special effects and application of nanostructure materials J. Nature Magazine, 2000(2): 102-106. 4 陳月輝 , 趙光閑 . 納米材料的特性和制備方法及應(yīng)用 J. 橡膠工業(yè) , 2004(51): 182-188. CHEN Yuehui, ZHAO Guangxian. The characteristic of nano materi-als and its making method and application J. Rubber Industry, 2004(51): 182-188. 5 周延懷 , 馮玉英 , 陸海彥 . GeO2 SiO2 納米復合材料的合成及其光學特性研究 J. 光譜學與光譜分析 , 2000(1): 23-24. ZhOU Yanhuai, FENG Yuying, LU Haiyan. study on optical proporties and synthesis of Nanosized GeO2 SiO2 glasses J. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2000(1): 23-24. 6 丁永良 . 納米材料與水產(chǎn)養(yǎng)殖 J. 中國漁業(yè)經(jīng)濟 , 2003(2): 43-44. DING Yongliang. Nano-materials and aquiculture J. China Fishery Economy, 2003(2):43-44. 7 劉安勛 , 曹玉江 , 廖宗文 , 等 . 納米產(chǎn)品對玉米生長發(fā)育 的影響 J. 納米科技 , 2006 (2): 21-25. LIU Anxun, CAO Yujiang, LIAO Zongwen, et al. Effects of nano-products on maize growth J. Nanoscience & Technology, 2006(2): 21-25. 8 劉安勛 , 曹玉江 , 廖宗文 . 納米材料在觀賞鯉魚養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究J. 納米科技 , 2005(6): 11-14. LIU Anxun, CAO Yujiang, LIAO Zongwen. Study on the application of nano-material in feeding ornamental cyprinoids J. Nanoscience & Technology, 2005(6): 11-14. 9 中國化學礦業(yè)學會 . 我國磷礦供需形勢分析及對策建議 J. 化工礦物與加工 , 2004(5): 1-2. China Academic of Chemistry and Mining. The situation of supply and require for phosphorus mine and suggestions J. Industrial Min-erals and Processing, 2004(5): 1-2. 10 柳正 . 我國磷礦資源的開發(fā)利用現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略 J. 中國非金屬礦工業(yè)導刊 , 2006(1): 21-23. LIU Zheng. The actuality of P mineral resources in China and de-velopment strategy J. China Non-metallic Mining Industry Herald, 2006(1): 21-23. 11 吳初國 . 我國磷礦資源與磷肥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 J. 化肥工業(yè) , 2002(4): 19-21. WU Chuguo. Phosphate rock resources and sustainable development of phosphoric fertilizer industry in China J. Journal of Chemical Fertilizer Industry, 2002(4): 19-21. 12 李淑儀 , 廖新榮 , 藍佩玲 , 等 . 有機活化劑對磷礦粉活化效果研究J. 生態(tài)科學 , 2001, 20(1): 51-55 LI Shuyi, LIAO Xinrong, LAN Peiling, et al. Briefing of effect in organic activation substance activate phosphorus powder J. Eco-logic Science, 2001, 20(1): 51-55 13 任清宇 , 姚金蕊 . 中國磷礦資源的特點與開發(fā)策略 J. 礦業(yè)快報 , 2006(2): 1-4. REN Qingyu, YAO Jinrui. Characteristics and development strategies of phosphorite resources in China J. Mining Information, 2006(2): 1-4. 14 王學文 , 林可椒 , 王明學 , 等 . 提高普鈣中水溶性磷含量的研究J. 水利漁業(yè) , 1999(2): 13-14. WANG Xuewen, LIN Kejiao, WANG M X, et al. The researches on improving the water-soluble phosphor in super phosphateJ. Reser-voir Fisheries, 1999(2): 13-14. 15 魯如坤 .土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法 M. 北京 : 中國農(nóng)業(yè)科技出版社 , 2000. LU Rukun. Methods for agriculture soil chemistry analysis M.Beijing: China Agriculture Science and Technology Press, 2000. 16 鮑士旦 . 土壤農(nóng)化分析 M. 第三版 . 北京 : 中國農(nóng)業(yè)出版社 , 2000: 70. BAO Sgidan. Soil Agriculture Chemistry Analysis M. 3rd ed. Bei-jing: China Agriculture Science and Technology Press, 2000: 70. Preliminary study on effects of nano-materials on phosphor nutrition of maize CAO Yujiang1, LIU Anxun1, LIAO Zongwen1, LI Yonghong2 1. New Fertilizer Resources