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纳米材料在农业中的应用是一项新技术,因其明显的促长、增产效果而渐受关注。本文通过材料测试,研究了几种纳米器件对水的基本性状的影响;通过盆栽试验,研究了几种纳米器件对水稻、油菜的生长的影响;通过配方均匀设计和逐步回归方法,对纳米器件起作用的外部条件及组分作了优化。主要研究结果如下:
用纳米器件处理水,可使水的EC、DO、pH和对难溶矿物磷矿粉的溶解能力增加,其中不同的纳米器件对水的性状的影响不同。研究了水的核磁共振谱,纳米器件处理水后,纯水<17>O-NMR的半高峰宽下降,说明纳米器件对水的团簇状态发生了影响,水的缔合度降低、分子团变小。
用纳米器件处理水溶解磷矿粉,可增加磷矿粉中水溶性磷的含量17.3%-41.1%,在纳米器件处理水体积不变时,加入磷矿粉质量越少,水溶性磷的含量增加幅度越大。使用均匀设计得到的结果表明,用纳米胶片225cm<2>处理1L水,在水温41℃、处理2个小时的时候,对磷矿粉的促溶效果最好,验证试验也表明得到的结论是可靠的。
纳米器件和稻种共同入水浸泡3-12小时,可以增加水稻的发芽率,其中浸6小时对水稻发芽率的提高效果最明显。用纳米器件浸种可以提高水稻的根重48.5%-93.6%,提高水稻的穗重19.3%-39.7%,可提高水稻的生物量18.7%-39.6%。纳米器件浸种可以增加油菜的生物量,不同的纳米器件增长幅度不同,使用1片农渔用高能活水片与5g油菜种子共浸于1L水中作用强度太大,会对抑制油菜的生长,降低其作用强度可起到促长的作用。
由均匀试验设计得到的结果可知,使用纳米胶片(6#)浸种,每片纳米胶片(225cm<2>)与1.6kg稻种共浸7小时对水稻的促长、增产效果最优。纳米器件处理水放置4-16小时,其促进水稻生长的作用不会消失,随着放置时间的延长,其促长、增产作用逐渐下降,其中Q3纳米胶片的下降速度快于6#纳米胶片,但其显效速度也快于6#纳米胶片。
根据配方均匀设计的试验结果进行预测,常见的纳米材料三种组分中,当X1=37.67%、X2=29.90%、X3=32.43%时,所采用的纳米器件对水稻的增产效果最好。
试验表明纳米器件浸种能够促进作物的生长发育,一次浸种,全期受益。纳米器件对作物的促长效应与纳米器件对水的作用有密切关系。其作用因材料组分配比与作用条件而异,优化其配比和作用条件可提高纳米器件的作用效果。