纳米材料对玉米磷营养的影响初探

生态环境 2006 15 5 1072 1074 Ecology and Environment E mail editor 基金项目 广东省科技计划项目 2006B20601002 作者简介 曹玉江 1981 男 硕士研究生 主要从事土壤化学与环境资源方面的研究 Tel 86 20 85280302 E mail caoyujiang2002 通讯作者 收稿日期 2006 05 19 纳米材料对玉米磷营养的影响初探 曹玉江 1 刘安勋1 廖宗文1 黎永洪2 1 华南农业大学新肥料资源研究中心 广东 广州 510642 2 长江大学农学院 湖北 荆州 434025 摘要 利用纳米材料处理水浇灌玉米 Zea mays 探讨了纳米材料对玉米磷营养的影响 用纳米材料处理水浸提磷矿粉 验证 了纳米材料处理水对磷矿粉溶解性的促进作用 用纳米材料处理水浇灌玉米植株 可提高玉米的株高 茎粗以及生物量 使 玉米植株地上部的氮磷钾的总量提高 同时可以提高植株中磷的含量7 10 取磷矿粉放于纳米材料处理水中 振荡 过滤 测定过滤液中的水溶性磷的含量 纳米材料可使磷矿粉浸提液中水溶性磷的含量较对照高20 70 利用纳米材料处理水提 高磷矿的有效性 为提高磷的有效性 充分利用低品位磷矿提供了一条新的途径 关键字 纳米材料 磷 有效性 玉米 中图分类号 S143 2 文献标识码 A 文章编号 1672 2175 2006 05 1072 03 当物质进入纳米级后 其在催化 1 光 电 热 力学 2 3 方面都出现特异化 这种现象称为 纳米效 应 4 纳米材料发射出远红外 5 可使水由大分子 团的水变为小分子团的水 使其溶解力 pH等性质 发生变化 6 已有的研究表明纳米材料处理水能够 促进作物生长 7 延长鱼虾的成活时间和促进鱼虾 生长 8 我国磷矿资源虽然储量大 但以中低品位磷矿 为主 9 2010年将出现高品位磷矿不能满足国民经 济需要的情况 10 所以磷肥研究的中心问题 是探 索磷肥的有效利用途径 以充分提高其利用率 11 提高磷肥利用率的常见途径是开发和研制出能防 止被土壤固定的磷肥 12 如何提高磷矿的有效性 是众多研究者关注的焦点问题 13 本文研究了几种 复合纳米材料的处理水对玉米磷营养及磷矿粉的 溶解能力的影响 本研究发现纳米材料处理水能够 促进磷矿粉的溶解 这为提高磷的有效性提供一条 新技术途径 对于纳米材料在作物营养方面的应用 和提高土壤中磷矿的利用率有重要的价值 1 材料与方法 1 1 纳米材料 磷矿粉及玉米品种 纳米胶片 广州市晟源环保生态有限公司 强 的863助长器 江西南昌纳米高新技术开发有限公 司 以下简称助长器 纳米瓷罐 广州市神之光新 材料科技有限公司 以下简称瓷罐 磷矿粉 产于 云南 玉米种为华南农业大学培育的华宝一号玉米 Zea mays L cv Huabao No 1 1 2 纳米材料活化水对玉米生长影响的盆栽试验 试验于 2005 年 3 月 28 日至 5 月 8 日在华南 农业大学玻璃网室进行 设对照 助长器 瓷罐三 个处理 重复五次 试验土壤为水稻土 其性状为 有机质 29 2 g kg 1 全氮 0 98 g kg 1 碱解氮 78 4 mg kg 1 速效磷 66 7 mg kg 1 速效钾 46 5 mg kg 1 每盆装土 5 kg 施 N P K 分别为 90 100 140 mg kg 1土 直播玉米 每盆留苗 3 株观察其生长情 况 在玉米整个生育期 浇灌纳米器件处理的水 其方法是在两塑料盆中分别放助长器一枚和瓷罐 四个 加水 5 L 浸泡 对照浇自来水 常规管理 1 3 纳米材料活化水溶解磷矿粉试验 取 1 L 蒸馏水于烧杯中 按照表 1 方法使纳米 胶片 10 cm 10 cm 与水在室温下作用 2 h 制得纳 米处理水 称取 2 g 80 目磷矿粉于 100 mL 活化水中 中 速振荡 15 分钟 过滤 测定滤液中水溶性磷的含量 14 15 同时作对照 每处理重复 2 次 2 结果与分析 2 1 纳米材料对玉米生长及植株 NPK 全量的影响 盆栽试验中纳米材料对玉米生长及植株 NPK 含量均有较大促进作用 表 2 表明 助长器和瓷罐两个处理均促进了玉 米的生长 生长量明显提高 助长器和瓷罐提高了 表1 纳米材料对水的处理方式 Table 1 The way of treat water by nano materials 处理纳米胶片作用方式 T1用封口袋密封纳米片放于杯内 T2将纳米片垫在杯外下 T3将纳米片垫在杯外下 纳米片下垫锡纸 曹玉江等 纳米材料对玉米磷营养的影响初探 1073 玉米株高和生物学产量 株高分别增加 2 7 cm 和 1 4 cm 地上部干物质量分别增加 12 8 和 10 2 茎粗略有增加 从表 3 看出 各处理 NPK 的吸收量增加 特别 是 P 增加最明显 助长器 瓷罐 N 分别增加 14 0 7 3 K 分别增加 12 0 4 3 而 P 分 别增加 25 0 18 5 处理植株 NK 的含量变化不 大 或者因生长量增加的稀释作用而有降低的趋势 值得注意的是植株 P 的百分含量增加 助长器 瓷 罐处理依次较对照增加 10 9 7 6 这与二个因 素有关 一是纳米材料活化水使土壤中磷的有效性 增加了 二是纳米材料对植株生长产生影响使植株 的吸磷能力提高了 在 NPK 三要素中 仅有磷的植 株百分含量与吸磷总量同时提高 主要是与纳米材 料活化水提高磷的有效性有关 专门设置的溶解磷 的试验证明了这一点 2 2 复合纳米材料活化作用对水溶解磷矿粉的影响 用纳米处理水溶解磷矿粉的试验证实 经过纳 米材料处理的水提高了磷的溶解性 由表 4 可以看出 纳米材料活化水溶解磷矿粉 的能力增强了 不同活化方式的活化水对磷矿粉的 溶解能力不同 其中 T3 处理水溶性磷的含量最高 这与锡纸的反射增强了纳米材料对水的作用有关 T1 T2 处理的水溶性磷含量没有显著性差异 但后 者水溶性磷的含量稍高于前者 这几种处理均为纳 米材料与水不直接接触 主要是避免直接接触可能 引起的微量磷溶解干扰 这一试验也表明特定的纳 米材料不直接接触也能够使水活化而提高磷矿粉 的溶解性 3 讨论 用纳米材料活化水浇灌的玉米 植株中磷的含 量相对对照有显著性的增加 而氮 钾的含量则变 化不大 纳米材料的活化作用可促进磷矿粉中磷的 溶解 较大幅度地提高磷矿粉浸提液中水溶性磷的 含量 据此分析 玉米植株中磷含量的增加主要是 由于纳米材料活化水大幅度提高了磷的活性 这种 有效性增加的作用超过了生物量的增加对养分的 稀释作用 因而植株磷含量明显提高 纳米材料处 理的氮 钾二种养分虽然在吸收总量方面也有较大 幅度提高 但是其增幅远不如磷吸收量的增幅 而 且植株含氮 钾量基本不变 只有磷的含量有显著 提高 这都与纳米材料处理水对磷的溶解力明显提 高有密切关系 水对矿物的溶解力在一定温度下基本是一个 常数 但是本研究显示 纳米材料处理的水具有较 高的溶解力 对磷溶解力的提高对于作物磷营养产 生了明显的影响 增幅可高达 46 这显示了纳米 技术在改善植物营养方面具有相当大的潜力 今后 在更多养分和作物种类开展这方面的研究将会使 我们对这新领域逐步增加认识 并将促进应用高新 技术开拓磷矿资源高效利用的新途径 磷矿已被列为我国2010年后不能满足国民经 济发展需要的20种矿种之一 10 我国大面积土地总 磷的含量不低 但有效磷的含量不高以致磷的利用 率较低 16 纳米材料活化水能够提高磷矿粉和土壤 中磷的有效性 这对于充分利用土壤中的磷以及低 品位磷矿具有很大的意义 为提高土壤中磷的利用 率提供了一条新的途径 纳米材料处理水对磷矿的 促溶作用是否可以用于其它的肥料矿物如钾长石 等 这也是一个值得探讨的课题 目前我们已取得 的结果显示纳米处理水对钾长石也有一定的促溶 作用 值得今后深入研究 4 结论 1 用纳米材料处理水浇灌玉米 能够促进玉 表2 纳米材料对玉米植株生长的作用 Table 2 the effects of nano materials to the growth of maize 处理株高 cm基茎粗 cm生物量 g 盆 1 生物量增加 CK28 8b0 951a 5 238b T131 5a 0 972a 5 908a 12 80 T230 2ab0 958a 5 77a 10 20 数据利用 SAS 软件进行分析 多重比较采用 DUNCAN 法 同列数 据有相同字母者表示差异不显著 0 05 下同 表3 植株地上部对NPK的吸收 Table 3 Uptakes of NPK by maize aerial part NP2O5K2O 处理 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 4a140 346a1 550 0a250 846a10 990 4a121 53a 0 6 T2 19 2ab7 30 332a 2 647 4ab18 50 821ab7 684 2ab4 31 46a 5 2 表4 磷矿粉过滤液中水溶性磷的含量 Table 4 Contents of water solubility phosphor in the leaching water 处理水溶性磷含量 mg L 1 以 P2O5计比对照增加 CK3 23c T13 98bc 23 22 T24 74b 46 75 T35 76a 78 33 1074 生态环境 第 15 卷第 5 期 2006 年 9 月 米生长 提高玉米植株地上部 NPK 的吸收量 同时 提高 P 的含量 7 10 2 用纳米材料处理水浸泡磷矿粉 能够较大幅 度提高磷矿粉过滤液中水溶性磷的含量20 70 参考文献 1 李孟 纳米材料降解水中污染物的研究进展 J 中国给水排水 2001 9 26 28 LI Meng The research evolution of decompounding contamination in water using nonomaterials J China Water 2 Agriculture College of Yangtze University Jingzhou 434025 China Abstract This paper confirmed that nano materials can increase the solubility of phosphorus powder and improve the phosphor nutrition of maize Soaked maize using the water treated with nano materials can increase the plant height stem diameter biomass and the uptakes of NPK as well as increase the contents of P in the maize aerial part from 7 to 10 Having put phosphorus powder into water librated and filtrated it and analyzed the contents of