納米膠片處理對(duì)生菜生長及元素吸收的影響

李貴蓮　陳日遠(yuǎn)　劉厚誠等

摘要：以生菜為材料，采用水培的方法，研究納米膠片處理對(duì)生菜生長和營養(yǎng)元素吸收的影響。結(jié)果表明，納米膠片處理顯著增加生菜地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、最長根長和根系活力；增加生菜根系鮮質(zhì)量、干質(zhì)量，但差異不顯著；顯著增加生菜根系對(duì)N、P、K、Zn和生菜地上部對(duì)N、P、K、Ca的吸收，抑制根部對(duì)Ca、Mg及地上部對(duì)Mg、Zn的吸收。

關(guān)鍵詞：納米膠片；生菜；生長；營養(yǎng)元素；吸收

中圖分類號(hào)： S636.204文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）11-0237-02

收稿日期：2014-11-17

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)基金（編號(hào)：CARS-25-C-04）。

作者簡介：李貴蓮（1986—），女，山東聊城人，碩士，主要從事蔬菜栽培生理方面的研究。E-mail：mengliguilian@163.com。

通信作者：孫光聞，博士，副教授，主要從事蔬菜栽培生理方面的研究。E-mail：sungw1968@scau.edu.cn。納米器件（納米網(wǎng)、納米陶片、納米膠片等）屬納米結(jié)構(gòu)材料，是將納米材料均勻涂于特定的載體上或與陶瓷等材料混合燒制而成。納米器件不溶于水，無毒，具有使用方便、成本低、安全可靠、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。劉安勛等研究表明水經(jīng)納米膠片處理后分子團(tuán)變小、活性增大，產(chǎn)生許多特殊的物理化學(xué)和生物效應(yīng)，改變水與其他物質(zhì)和生物體的作用行為，如增加水的溶解能力、提高水的細(xì)胞生物透性等[1-2]。利用納米器件處理水浸種或澆灌植株，在小白菜[3]和水稻[2]等上都取得了一定的效果，明顯促進(jìn)了生物體的生長代謝。筆者所在課題組研究表明納米膠片對(duì)水培生菜增產(chǎn)和營養(yǎng)品質(zhì)的改善均有明顯的促進(jìn)作用，其用量在廣州秋冬季[4]和春季分別以2.80 cm2/L和5.60 cm2/L為最佳。根系是植物最活躍的養(yǎng)分吸收器官，根系發(fā)達(dá)有利于提高作物產(chǎn)量[5]，氮、磷、鉀等礦質(zhì)營養(yǎng)吸收是作物生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，但納米器件在水培生菜生長和植株養(yǎng)分吸收的研究鮮有報(bào)道。因此，本研究以生菜為材料，研究納米膠片對(duì)生菜生長及元素吸收的影響，以期為納米膠片促進(jìn)生菜生長的機(jī)理提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

供試生菜（Lactuca sativa L.）品種為耐抽薹意大利生菜；試驗(yàn)用泡沫箱的內(nèi)體積為92 cm×53 cm×8 cm；營養(yǎng)液大量元素配方采用1/2霍格蘭配方（pH值≈6.2），微量元素為通用配方。供試納米膠片為廣州市富陽環(huán)?？萍加邢薰竞腿A南農(nóng)業(yè)大學(xué)新肥料研究資源中心研制生產(chǎn)，主要成份是TiO2和ZnO，涂布于塑料片上，面積為14 cm×12 cm。

1.2方法

試驗(yàn)按照是否使用納米膠片共設(shè)2個(gè)處理，CK：0片納米膠片（0 cm2/L）、A：1/2片納米膠片（2.80 cm2/L），每個(gè)處理4次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)18株，隨機(jī)排列。試驗(yàn)于2013年9月16日至2013年11月9日在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施系大棚進(jìn)行。2013年9月16日采用珍珠巖育苗，10月13日4葉1心時(shí)選用均勻一致的生菜幼苗移栽至裝入30 L全營養(yǎng)液并含所需用量的納米膠片的泡沫箱中，且納米膠片一直放入泡沫箱中直至采收。從移苗至采收未更換營養(yǎng)液。2013年11月9日采收測定生菜生長指標(biāo)及植株?duì)I養(yǎng)元素含量。

1.3測定項(xiàng)目與方法

植株鮮質(zhì)量用天平稱量；植株放入烘箱中，105 ℃殺青 15 min，然后在 80 ℃下烘至恒質(zhì)量，用萬分之一分析天平稱取干質(zhì)量；最長根長用直尺測量；根系活力測定采用TTC法[6]；N、P、K含量采用鮑士旦方法測定[7]；Ca、Mg、Zn含量采用魯如坤的方法測定[8]。元素轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù)=地上部元素含量/根系元素含量[9]。

1.4數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)結(jié)果采用Sigma Plot 11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，單因素分析采用Duncans法，作圖采用Excel 2003軟件。

2結(jié)果與分析

2.1納米膠片處理對(duì)水培生菜鮮質(zhì)量、干質(zhì)量的影響

由圖1可以看出，納米膠片可以顯著促進(jìn)水培生菜地上部生長。在納米膠片用量為2.80 cm2/L的條件下，生菜的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量顯著提高，分別比對(duì)照增加21.1%、14.4%。

2.2納米膠片處理對(duì)水培生菜根系生長的影響

如表1所示，試驗(yàn)組生菜根鮮質(zhì)量與對(duì)照相比增加342%，干質(zhì)量增加4.0%，但差異均不顯著。試驗(yàn)組最長根長和根系活力均顯著高于對(duì)照，分別比對(duì)照增加84.6%、290%。由此可見，納米膠片處理可顯著促進(jìn)生菜根系的伸長，提高根系活力，但對(duì)根系的干物質(zhì)積累沒有明顯影響。

2.3納米膠片處理對(duì)水培生菜地上部元素含量的影響

如表2可以看出，納米膠片處理可以顯著提高生菜地上部氮、磷、鉀、鈣含量，顯著降低鎂、鋅含量。試驗(yàn)組生菜地上部氮、磷、鉀、鈣含量分別比對(duì)照組增加15.7%、34.1%、508%、14.9%， 鎂、鋅含量比對(duì)照組降低16.1%、37.6%。由此可知，納米膠片處理生菜可顯著提高地上部大量元素氮、磷、鉀和中量元素鈣的吸收，但明顯抑制了中量元素鎂和微量元素鋅的吸收。

2.4納米膠片處理對(duì)水培生菜根系元素含量的影響

如表3所示，試驗(yàn)組生菜根系中氮、磷、鉀、鋅含量與對(duì)照相比分別增加14.7%、33.5%、53.2%、27.9%。鈣、鎂含量分別比對(duì)照降低36.0%、25.3%。由此可知，納米膠片處理生菜可顯著提高生菜根系中大量元素氮、磷、鉀和微量元素鋅的吸收，但明顯抑制了中量元素鈣和鎂的吸收。

3結(jié)論與討論

納米膠片處理（活化）水后，可改變水分子的排列方式和能態(tài)，使水分子團(tuán)變小、活性增大， 改變了與其他物質(zhì)和生物表2納米膠片對(duì)生菜地上部各元素含量的影響

體的作用行為，如增加水的溶解能力，提高水的細(xì)胞透性等[2]，從而促進(jìn)植物對(duì)水分[10]和養(yǎng)分[11]的吸收運(yùn)轉(zhuǎn)。有研究表明，氮肥中添加納米氫醌和納米茶多酚處理小白菜[12]，納米劑包膜氮肥處理早稻[13]，納米材料處理水澆灌玉米植株[14]均可增加植株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量。本研究結(jié)果表明，納米膠片處理可顯著促進(jìn)生菜地上部和根系大量元素N、P、K的吸收。一般情況下，水對(duì)礦物的溶解力在一定溫度下基本是一個(gè)常數(shù)，但是有研究顯示，納米材料處理的水具有較高的溶解力，納米材料活化水增加了N、P、K的有效性[14]，進(jìn)而對(duì)植株生長產(chǎn)生影響，提高植株的元素吸收能力。而納米膠片對(duì)生菜Ca、Mg和Zn的吸收與大量元素影響不同。納米膠片處理生菜，根系中Ca含量顯著高于對(duì)照，Mg、Zn含量顯著低于對(duì)照，表明納米膠片處理促進(jìn)生菜根部對(duì)Ca的吸收，顯著抑制對(duì)Mg和Zn的吸收。地上部Ca、Mg含量顯著低于對(duì)照，Zn含量顯著高于對(duì)照，表明納米膠片處理促進(jìn)生菜地上部對(duì)Zn的吸收，但抑制對(duì)Ca和Mg的吸收。

根系是植物吸收養(yǎng)分和水分的主要器官，其生長的好壞，直接制約著地上部分的生長。氮、磷、鉀作為作物生長的必需的大量元素，與根系生長發(fā)育[15]和根系形態(tài)性狀密切相關(guān)[16]。本研究結(jié)果表明納米膠片處理可明顯促進(jìn)生菜根系的伸長，提高根系活力，這一試驗(yàn)結(jié)果與謝寅峰等研究認(rèn)為500 mg/L納米TiO2 能最有效增加油松幼苗根長、根系活力[17]，蘇愛華等研究認(rèn)為浸泡納米TiO2 2 h的處理對(duì)根伸長具有激活作用效果[18]相一致。但對(duì)生菜根系鮮質(zhì)量、干質(zhì)量沒有明顯影響，與涂慶華等5～20 mg/L 納米TiO2 能明顯增加綠豆下胚軸根干質(zhì)量結(jié)果[19]不同。生菜較高的根系活力有助于吸收水分和養(yǎng)分，利于根系生長，進(jìn)而促進(jìn)植株生長發(fā)育，提高產(chǎn)量，與試驗(yàn)組地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均顯著高于對(duì)照相一致。

綜上所述，納米膠片處理可以顯著提高水培生菜的產(chǎn)量；對(duì)其根系鮮質(zhì)量、干質(zhì)量影響不明顯，顯著增加了最長根長和根系活力；明顯促進(jìn)了生菜根部和地上部對(duì)大量元素N、P、K的吸收，抑制對(duì)Mg的吸收，對(duì)Zn和Ca的吸收影響在根部和地上部表現(xiàn)不同。

參考文獻(xiàn)：

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