本文通过盆栽和大田试验，从生长发育、生理活性和植物营养等方面研究了几种纳米器件对作物的生物效应，通过核磁共振和紫外光谱等研究了纳米器件处理水的结构和理化性质变化，初步探讨了纳米器件的作用机理。主要研究结果如下： 采用纳米器件对水稻浸种和处理浇灌水进行两造盆栽试验，结果表明，纳米器件提高了水稻的生理活性，促进了植株的生长发育，增加了产量。纳米胶片和助长器处理，水稻乳熟期根系活力提高18.7％和7.3％，超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性增加8.3％～37.2％，成熟期叶片叶绿素含量增幅78.2％和66.9％，纳米器件延缓了器官的衰老，延长了根系和叶片的功能期；与对照比各处理分蘖提前2～3天，每株平均增加0.5～1.5个蘖，增幅4.9％～14.0％；各生育期(分蘖期、孕穗期、成熟期)生物学产量和根系量增幅分别达5.6％～37.4％和5.7％～35.2％，籽粒产量增幅分别为12.9％和16.3％；促进了植株吸收养分的能力，氮、磷、钾、镁和钙的吸收量增加。两造大田试验表明，用纳米胶片浸种促进了水稻的生长发育，谷种提早8～24小时出芽，出芽整齐，秧苗健壮，根系发达，白根多，叶片功能期延长3～5天，两造增产率达8.4％～23.2％，平均15.7％。 助长器和活水器浸种处理的玉米发芽势提高了13.0％和5.3％，发芽率提高了16.6％和15.0％，发芽过程中种子的霉变率降低了7.4％和4.0％。玉米幼苗鲜重提高了7.8％和5.9％，根鲜重增加7.6％和4.8％，根总长增加22.3％和18.5％，根表面积增大了22.5％和17.8％。玉米盆栽试验，用纳米器件浸种，并且浇灌纳米器件处理的水，促进了玉米的生长，生物量增加7.8％～16.5％，叶绿素含量提高4.5％～10.2％。纳米器件促进了玉米对养分的吸收，吸收量分别增加N3.8％～15.4％，P7.4％～25.0％、K3.1％～13.5％。玉米只浇灌处理水达到与其它措施同样的效果，说明纳米器件通过影响水而对玉米产生了重要作用。 纳米器件增加了玉米、大豆种子的吸胀吸水，促进了水稻、蕃茄、辣椒种子的萌发。种子在吸胀过程中，处理的水较快被吸收，吸水率差异显著。助长器、纳米瓷罐、纳米网和纳米胶片浸种后，水稻种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数分别增加了35.0％～51.5％、7.5％～14.1％、13.4％～22.3％、26.9％～35.5％。用纳米胶片浸种，研究了不同浸种时间的效果，吸水较快的小粒蕃茄种子，以纳米器件浸种3～6小时为好，发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均大幅度提高；而透水性较差的水稻和辣椒种子，浸种3～12小时均可。纳米器件对发芽力较低的陈年稻种的促进效果非常明显，对发芽力强的辣椒和水稻新种的作用相对较弱，但也有一定的促进作用，增强了种子的发芽势等。通过室内箱体养殖，研究了纳米器件对养殖水体性质和对鱼苗生长的作用。结果表明，纳米器件改善了养殖水的水质，提高了水体的pH，降低了氮的含量，特别是NO<,2><->和NO<,3><->，减小了对鱼苗的毒害作用；提高了鱼苗的成活率和生物量。 水经纳米器件处理后溶解力增强，增加了其对玉米和大豆种子、茶叶中有机物和磷矿粉中磷的溶解。助长器处理水中大豆和玉米种子的溶出物增加13.9％和18.8％；用磁化水、助长器和纳米瓷罐处理水提取茶叶中的水溶性物质，水中COD分别增加13.9％、95.1％和10.3％；用纳米胶片处理水浸提磷矿粉，水中磷的含量增加16.9％～46.8％。用助长器、纳米胶片和纳米网处理水，提高了水的pH，增幅分别为10.7％、18.3％和12.3％纳米胶片和纳米网处理水的EC分别增加24％和36％，溶解氧有增加的趋势。 通过水的紫外可见光谱和核磁共振谱，研究了纳米器件对水分子能态及缔合度的影响。纳米器件处理的水，在190～325nm的近紫外波段的吸收加强，表明水分子的结构和能态发生了变化。纳米器件处理后，纯水的<17>O-NMR半峰宽和化学位移有降低的趋势，说明水的缔合度降低，分子团变小。 综上所述，纳米器件具有促进生长，提高生理活性，改善植物营养和增加产量的生物效应，从种子萌发到植株的各个生育期，均有较好的促进效果。纳米器件对作物的效应是通过对水的活化而起作用的，具体表现在水的分子团变小，活性提高，溶解能力增强，从而促进了植株的养分吸收和生理代谢。