納米膠片處理對生菜生長及元素吸收的影響

李貴蓮　陳日遠　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生菜生長和營養元素吸收的影響。結果表明，納米膠片處理顯著增加生菜地上部鮮質量、干質量、最長根長和根系活力；增加生菜根系鮮質量、干質量，但差異不顯著；顯著增加生菜根系對N、P、K、Zn和生菜地上部對N、P、K、Ca的吸收，抑制根部對Ca、Mg及地上部對Mg、Zn的吸收。

關鍵詞：納米膠片；生菜；生長；營養元素；吸收

中圖分類號： S636.204文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0237-02

收稿日期：2014-11-17

基金項目：現代農業產業技術體系專項基金（編號：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、納米陶片、納米膠片等）屬納米結構材料，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、可重復使用等優點。劉安勛等研究表明水經納米膠片處理后分子團變小、活性增大，產生許多特殊的物理化學和生物效應，改變水與其他物質和生物體的作用行為，如增加水的溶解能力、提高水的細胞生物透性等[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水培生菜增產和營養品質的改善均有明顯的促進作用，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分吸收器官，根系發達有利于提高作物產量[5]，氮、磷、鉀等礦質營養吸收是作物生長發育、產量和品質形成的物質基礎，但納米器件在水培生菜生長和植株養分吸收的研究鮮有報道。因此，本研究以生菜為材料，研究納米膠片對生菜生長及元素吸收的影響，以期為納米膠片促進生菜生長的機理提供理論依據。

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；試驗用泡沫箱的內體積為92 cm×53 cm×8 cm；營養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保科技有限公司和華南農業大學新肥料研究資源中心研制生產，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

試驗按照是否使用納米膠片共設2個處理，CK：0片納米膠片（0 cm2/L）、A：1/2片納米膠片（2.80 cm2/L），每個處理4次重復，每個重復18株，隨機排列。試驗于2013年9月16日至2013年11月9日在華南農業大學園藝學院設施系大棚進行。2013年9月16日采用珍珠巖育苗，10月13日4葉1心時選用均勻一致的生菜幼苗移栽至裝入30 L全營養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液。2013年11月9日采收測定生菜生長指標及植株營養元素含量。

1.3測定項目與方法

植株鮮質量用天平稱量；植株放入烘箱中，105 ℃殺青 15 min，然后在 80 ℃下烘至恒質量，用萬分之一分析天平稱取干質量；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]。元素轉運系數=地上部元素含量/根系元素含量[9]。

1.4數據處理

試驗所得數據結果采用Sigma Plot 11.0軟件進行統計分析，單因素分析采用Duncans法，作圖采用Excel 2003軟件。

2結果與分析

2.1納米膠片處理對水培生菜鮮質量、干質量的影響

由圖1可以看出，納米膠片可以顯著促進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，生菜的鮮質量、干質量顯著提高，分別比對照增加21.1%、14.4%。

2.2納米膠片處理對水培生菜根系生長的影響

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

2.3納米膠片處理對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。試驗組生菜地上部氮、磷、鉀、鈣含量分別比對照組增加15.7%、34.1%、508%、14.9%， 鎂、鋅含量比對照組降低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納米膠片處理對水培生菜根系元素含量的影響

如表3所示，試驗組生菜根系中氮、磷、鉀、鋅含量與對照相比分別增加14.7%、33.5%、53.2%、27.9%。鈣、鎂含量分別比對照降低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，使水分子團變小、活性增大， 改變了與其他物質和生物表2納米膠片對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，提高水的細胞透性等[2]，從而促進植物對水分[10]和養分[11]的吸收運轉。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、鉀養分吸收量。本研究結果表明，納米膠片處理可顯著促進生菜地上部和根系大量元素N、P、K的吸收。一般情況下，水對礦物的溶解力在一定溫度下基本是一個常數，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]，進而對植株生長產生影響，提高植株的元素吸收能力。而納米膠片對生菜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含量顯著高于對照，Mg、Zn含量顯著低于對照，表明納米膠片處理促進生菜根部對Ca的吸收，顯著抑制對Mg和Zn的吸收。地上部Ca、Mg含量顯著低于對照，Zn含量顯著高于對照，表明納米膠片處理促進生菜地上部對Zn的吸收，但抑制對Ca和Mg的吸收。

根系是植物吸收養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，與根系生長發育[15]和根系形態性狀密切相關[16]。本研究結果表明納米膠片處理可明顯促進生菜根系的伸長，提高根系活力，這一試驗結果與謝寅峰等研究認為500 mg/L納米TiO2 能最有效增加油松幼苗根長、根系活力[17]，蘇愛華等研究認為浸泡納米TiO2 2 h的處理對根伸長具有激活作用效果[18]相一致。但對生菜根系鮮質量、干質量沒有明顯影響，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量結果[19]不同。生菜較高的根系活力有助于吸收水分和養分，利于根系生長，進而促進植株生長發育，提高產量，與試驗組地上部鮮質量、干質量均顯著高于對照相一致。

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

參考文獻：

[1]劉安勛，廖宗文. 納米材料對水團簇的影響[J]. 安徽農業科學，

（下轉第243頁）袁繼存，趙德英，程存剛，等. 6種矮化中間砧的華紅蘋果不同部位礦質元素的比較[J]. 江蘇農業科學，2015，43（11

：239-241.