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摘要：以生菜为材料，采用水培的方法，研究纳米胶片处理对生菜生长和营养元素吸收的影响。结果表明，纳米胶片处理显著增加生菜地上部鲜质量、干质量、最长根长和根系活力；增加生菜根系鲜质量、干质量，但差异不显著；显著增加生菜根系对N、P、K、Zn和生菜地上部对N、P、K、Ca的吸收，抑制根部对Ca、Mg及地上部对Mg、Zn的吸收。
关键词：纳米胶片；生菜；生长；营养元素；吸收
中图分类号： S636.204文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0237-02
收稿日期：2014-11-17
基金项目：现代农业产业技术体系专项基金（编号：CARS-25-C-04）。
作者简介：李贵莲（1986—），女，山东聊城人，硕士，主要从事蔬菜栽培生理方面的研究。E-mail：mengliguilian@163.com。
通信作者：孙光闻，博士，副教授，主要从事蔬菜栽培生理方面的研究。E-mail：sungw1968@scau.edu.cn。纳米器件（纳米网、纳米陶片、纳米胶片等）属纳米结构材料，是将纳米材料均匀涂于特定的载体上或与陶瓷等材料混合烧制而成。纳米器件不溶于水，无毒，具有使用方便、成本低、安全可靠、可重复使用等优点。刘安勋等研究表明水经纳米胶片处理后分子团变小、活性增大，产生许多特殊的物理化学和生物效应，改变水与其他物质和生物体的作用行为，如增加水的溶解能力、提高水的细胞生物透性等[1-2]。利用纳米器件处理水浸种或浇灌植株，在小白菜[3]和水稻[2]等上都取得了一定的效果，明显促进了生物体的生长代谢。笔者所在课题组研究表明纳米胶片对水培生菜增产和营养品质的改善均有明显的促进作用，其用量在广州秋冬季[4]和春季分别以2.80 cm2/L和5.60 cm2/L为最佳。根系是植物最活跃的养分吸收器官，根系发达有利于提高作物产量[5]，氮、磷、钾等矿质营养吸收是作物生长发育、产量和品质形成的物质基础，但纳米器件在水培生菜生长和植株养分吸收的研究鲜有报道。因此，本研究以生菜为材料，研究纳米胶片对生菜生长及元素吸收的影响，以期为纳米胶片促进生菜生长的机理提供理论依据。
1材料与方法
1.1材料
供试生菜（Lactuca sativa L.）品种为耐抽薹意大利生菜；试验用泡沫箱的内体积为92 cm×53 cm×8 cm；营养液大量元素配方采用1/2霍格兰配方（pH值≈6.2），微量元素为通用配方。供试纳米胶片为广州市富阳环保科技有限公司和华南农业大学新肥料研究资源中心研制生产，主要成份是TiO2和ZnO，涂布于塑料片上，面积为14 cm×12 cm。
1.2方法
试验按照是否使用纳米胶片共设2个处理，CK：0片纳米胶片（0 cm2/L）、A：1/2片纳米胶片（2.80 cm2/L），每个处理4次重复，每个重复18株，随机排列。试验于2013年9月16日至2013年11月9日在华南农业大学园艺学院设施系大棚进行。2013年9月16日采用珍珠岩育苗，10月13日4叶1心时选用均匀一致的生菜幼苗移栽至装入30 L全营养液并含所需用量的纳米胶片的泡沫箱中，且纳米胶片一直放入泡沫箱中直至采收。从移苗至采收未更换营养液。2013年11月9日采收测定生菜生长指标及植株营养元素含量。
1.3测定项目与方法
植株鲜质量用天平称量；植株放入烘箱中，105 ℃杀青 15 min，然后在 80 ℃下烘至恒质量，用万分之一分析天平称取干质量；最长根长用直尺测量；根系活力测定采用TTC法[6]；N、P、K含量采用鲍士旦方法测定[7]；Ca、Mg、Zn含量采用鲁如坤的方法测定[8]。元素转运系数=地上部元素含量/根系元素含量[9]。
1.4数据处理
试验所得数据结果采用Sigma Plot 11.0软件进行统计分析，单因素分析采用Duncan’s法，作图采用Excel 2003软件。
2结果与分析
2.1纳米胶片处理对水培生菜鲜质量、干质量的影响
由图1可以看出，纳米胶片可以显著促进水培生菜地上部生长。在纳米胶片用量为2.80 cm2/L的条件下，生菜的鲜质量、干质量显著提高，分别比对照增加21.1%、14.4%。
2.2纳米胶片处理对水培生菜根系生长的影响
如表1所示，试验组生菜根鲜质量与对照相比增加342%，干质量增加4.0%，但差异均不显著。试验组最长根长和根系活力均显著高于对照，分别比对照增加84.6%、290%。由此可见，纳米胶片处理可显著促进生菜根系的伸长，提高根系活力，但对根系的干物质积累没有明显影响。
2.3纳米胶片处理对水培生菜地上部元素含量的影响
如表2可以看出，纳米胶片处理可以显著提高生菜地上部氮、磷、钾、钙含量，显著降低镁、锌含量。试验组生菜地上部氮、磷、钾、钙含量分别比对照组增加15.7%、34.1%、508%、14.9%， 镁、锌含量比对照组降低16.1%、37.6%。由此可知，纳米胶片处理生菜可显著提高地上部大量元素氮、磷、钾和中量元素钙的吸收，但明显抑制了中量元素镁和微量元素锌的吸收。
2.4纳米胶片处理对水培生菜根系元素含量的影响
如表3所示，试验组生菜根系中氮、磷、钾、锌含量与对照相比分别增加14.7%、33.5%、53.2%、27.9%。钙、镁含量分别比对照降低36.0%、25.3%。由此可知，纳米胶片处理生菜可显著提高生菜根系中大量元素氮、磷、钾和微量元素锌的吸收，但明显抑制了中量元素钙和镁的吸收。
3结论与讨论
纳米胶片处理（活化）水后，可改变水分子的排列方式和能态，使水分子团变小、活性增大， 改变了与其他物质和生物表2纳米胶片对生菜地上部各元素含量的影响 体的作用行为，如增加水的溶解能力，提高水的细胞透性等[2]，从而促进植物对水分[10]和养分[11]的吸收运转。有研究表明，氮肥中添加纳米氢醌和纳米茶多酚处理小白菜[12]，纳米剂包膜氮肥处理早稻[13]，纳米材料处理水浇灌玉米植株[14]均可增加植株氮、磷、钾养分吸收量。本研究结果表明，纳米胶片处理可显著促进生菜地上部和根系大量元素N、P、K的吸收。一般情况下，水对矿物的溶解力在一定温度下基本是一个常数，但是有研究显示，纳米材料处理的水具有较高的溶解力，纳米材料活化水增加了N、P、K的有效性[14]，进而对植株生长产生影响，提高植株的元素吸收能力。而纳米胶片对生菜Ca、Mg和Zn的吸收与大量元素影响不同。纳米胶片处理生菜，根系中Ca含量显著高于对照，Mg、Zn含量显著低于对照，表明纳米胶片处理促进生菜根部对Ca的吸收，显著抑制对Mg和Zn的吸收。地上部Ca、Mg含量显著低于对照，Zn含量显著高于对照，表明纳米胶片处理促进生菜地上部对Zn的吸收，但抑制对Ca和Mg的吸收。
根系是植物吸收养分和水分的主要器官，其生长的好坏，直接制约着地上部分的生长。氮、磷、钾作为作物生长的必需的大量元素，与根系生长发育[15]和根系形态性状密切相关[16]。本研究结果表明纳米胶片处理可明显促进生菜根系的伸长，提高根系活力，这一试验结果与谢寅峰等研究认为500 mg/L纳米TiO2 能最有效增加油松幼苗根长、根系活力[17]，苏爱华等研究认为浸泡纳米TiO2 2 h的处理对根伸长具有激活作用效果[18]相一致。但对生菜根系鲜质量、干质量没有明显影响，与涂庆华等5～20 mg/L 纳米TiO2 能明显增加绿豆下胚轴根干质量结果[19]不同。生菜较高的根系活力有助于吸收水分和养分，利于根系生长，进而促进植株生长发育，提高产量，与试验组地上部鲜质量、干质量均显著高于对照相一致。
综上所述，纳米胶片处理可以显著提高水培生菜的产量；对其根系鲜质量、干质量影响不明显，显著增加了最长根长和根系活力；明显促进了生菜根部和地上部对大量元素N、P、K的吸收，抑制对Mg的吸收，对Zn和Ca的吸收影响在根部和地上部表现不同。
参考文献：
[1]刘安勋，廖宗文. 纳米材料对水团簇的影响[J]. 安徽农业科学，
（下转第243页）袁继存，赵德英，程存刚，等. 6种矮化中间砧的华红苹果不同部位矿质元素的比较[J]. 江苏农业科学，2015，43（11
：239-241.
关键词：纳米胶片；生菜；生长；营养元素；吸收
中图分类号： S636.204文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0237-02
收稿日期：2014-11-17
基金项目：现代农业产业技术体系专项基金（编号：CARS-25-C-04）。
作者简介：李贵莲（1986—），女，山东聊城人，硕士，主要从事蔬菜栽培生理方面的研究。E-mail：mengliguilian@163.com。
通信作者：孙光闻，博士，副教授，主要从事蔬菜栽培生理方面的研究。E-mail：sungw1968@scau.edu.cn。纳米器件（纳米网、纳米陶片、纳米胶片等）属纳米结构材料，是将纳米材料均匀涂于特定的载体上或与陶瓷等材料混合烧制而成。纳米器件不溶于水，无毒，具有使用方便、成本低、安全可靠、可重复使用等优点。刘安勋等研究表明水经纳米胶片处理后分子团变小、活性增大，产生许多特殊的物理化学和生物效应，改变水与其他物质和生物体的作用行为，如增加水的溶解能力、提高水的细胞生物透性等[1-2]。利用纳米器件处理水浸种或浇灌植株，在小白菜[3]和水稻[2]等上都取得了一定的效果，明显促进了生物体的生长代谢。笔者所在课题组研究表明纳米胶片对水培生菜增产和营养品质的改善均有明显的促进作用，其用量在广州秋冬季[4]和春季分别以2.80 cm2/L和5.60 cm2/L为最佳。根系是植物最活跃的养分吸收器官，根系发达有利于提高作物产量[5]，氮、磷、钾等矿质营养吸收是作物生长发育、产量和品质形成的物质基础，但纳米器件在水培生菜生长和植株养分吸收的研究鲜有报道。因此，本研究以生菜为材料，研究纳米胶片对生菜生长及元素吸收的影响，以期为纳米胶片促进生菜生长的机理提供理论依据。
1材料与方法
1.1材料
供试生菜（Lactuca sativa L.）品种为耐抽薹意大利生菜；试验用泡沫箱的内体积为92 cm×53 cm×8 cm；营养液大量元素配方采用1/2霍格兰配方（pH值≈6.2），微量元素为通用配方。供试纳米胶片为广州市富阳环保科技有限公司和华南农业大学新肥料研究资源中心研制生产，主要成份是TiO2和ZnO，涂布于塑料片上，面积为14 cm×12 cm。
1.2方法
试验按照是否使用纳米胶片共设2个处理，CK：0片纳米胶片（0 cm2/L）、A：1/2片纳米胶片（2.80 cm2/L），每个处理4次重复，每个重复18株，随机排列。试验于2013年9月16日至2013年11月9日在华南农业大学园艺学院设施系大棚进行。2013年9月16日采用珍珠岩育苗，10月13日4叶1心时选用均匀一致的生菜幼苗移栽至装入30 L全营养液并含所需用量的纳米胶片的泡沫箱中，且纳米胶片一直放入泡沫箱中直至采收。从移苗至采收未更换营养液。2013年11月9日采收测定生菜生长指标及植株营养元素含量。
1.3测定项目与方法
植株鲜质量用天平称量；植株放入烘箱中，105 ℃杀青 15 min，然后在 80 ℃下烘至恒质量，用万分之一分析天平称取干质量；最长根长用直尺测量；根系活力测定采用TTC法[6]；N、P、K含量采用鲍士旦方法测定[7]；Ca、Mg、Zn含量采用鲁如坤的方法测定[8]。元素转运系数=地上部元素含量/根系元素含量[9]。
1.4数据处理
试验所得数据结果采用Sigma Plot 11.0软件进行统计分析，单因素分析采用Duncan’s法，作图采用Excel 2003软件。
2结果与分析
2.1纳米胶片处理对水培生菜鲜质量、干质量的影响
由图1可以看出，纳米胶片可以显著促进水培生菜地上部生长。在纳米胶片用量为2.80 cm2/L的条件下，生菜的鲜质量、干质量显著提高，分别比对照增加21.1%、14.4%。
2.2纳米胶片处理对水培生菜根系生长的影响
如表1所示，试验组生菜根鲜质量与对照相比增加342%，干质量增加4.0%，但差异均不显著。试验组最长根长和根系活力均显著高于对照，分别比对照增加84.6%、290%。由此可见，纳米胶片处理可显著促进生菜根系的伸长，提高根系活力，但对根系的干物质积累没有明显影响。
2.3纳米胶片处理对水培生菜地上部元素含量的影响
如表2可以看出，纳米胶片处理可以显著提高生菜地上部氮、磷、钾、钙含量，显著降低镁、锌含量。试验组生菜地上部氮、磷、钾、钙含量分别比对照组增加15.7%、34.1%、508%、14.9%， 镁、锌含量比对照组降低16.1%、37.6%。由此可知，纳米胶片处理生菜可显著提高地上部大量元素氮、磷、钾和中量元素钙的吸收，但明显抑制了中量元素镁和微量元素锌的吸收。
2.4纳米胶片处理对水培生菜根系元素含量的影响
如表3所示，试验组生菜根系中氮、磷、钾、锌含量与对照相比分别增加14.7%、33.5%、53.2%、27.9%。钙、镁含量分别比对照降低36.0%、25.3%。由此可知，纳米胶片处理生菜可显著提高生菜根系中大量元素氮、磷、钾和微量元素锌的吸收，但明显抑制了中量元素钙和镁的吸收。
3结论与讨论
纳米胶片处理（活化）水后，可改变水分子的排列方式和能态，使水分子团变小、活性增大， 改变了与其他物质和生物表2纳米胶片对生菜地上部各元素含量的影响 体的作用行为，如增加水的溶解能力，提高水的细胞透性等[2]，从而促进植物对水分[10]和养分[11]的吸收运转。有研究表明，氮肥中添加纳米氢醌和纳米茶多酚处理小白菜[12]，纳米剂包膜氮肥处理早稻[13]，纳米材料处理水浇灌玉米植株[14]均可增加植株氮、磷、钾养分吸收量。本研究结果表明，纳米胶片处理可显著促进生菜地上部和根系大量元素N、P、K的吸收。一般情况下，水对矿物的溶解力在一定温度下基本是一个常数，但是有研究显示，纳米材料处理的水具有较高的溶解力，纳米材料活化水增加了N、P、K的有效性[14]，进而对植株生长产生影响，提高植株的元素吸收能力。而纳米胶片对生菜Ca、Mg和Zn的吸收与大量元素影响不同。纳米胶片处理生菜，根系中Ca含量显著高于对照，Mg、Zn含量显著低于对照，表明纳米胶片处理促进生菜根部对Ca的吸收，显著抑制对Mg和Zn的吸收。地上部Ca、Mg含量显著低于对照，Zn含量显著高于对照，表明纳米胶片处理促进生菜地上部对Zn的吸收，但抑制对Ca和Mg的吸收。
根系是植物吸收养分和水分的主要器官，其生长的好坏，直接制约着地上部分的生长。氮、磷、钾作为作物生长的必需的大量元素，与根系生长发育[15]和根系形态性状密切相关[16]。本研究结果表明纳米胶片处理可明显促进生菜根系的伸长，提高根系活力，这一试验结果与谢寅峰等研究认为500 mg/L纳米TiO2 能最有效增加油松幼苗根长、根系活力[17]，苏爱华等研究认为浸泡纳米TiO2 2 h的处理对根伸长具有激活作用效果[18]相一致。但对生菜根系鲜质量、干质量没有明显影响，与涂庆华等5～20 mg/L 纳米TiO2 能明显增加绿豆下胚轴根干质量结果[19]不同。生菜较高的根系活力有助于吸收水分和养分，利于根系生长，进而促进植株生长发育，提高产量，与试验组地上部鲜质量、干质量均显著高于对照相一致。
综上所述，纳米胶片处理可以显著提高水培生菜的产量；对其根系鲜质量、干质量影响不明显，显著增加了最长根长和根系活力；明显促进了生菜根部和地上部对大量元素N、P、K的吸收，抑制对Mg的吸收，对Zn和Ca的吸收影响在根部和地上部表现不同。
参考文献：
[1]刘安勋，廖宗文. 纳米材料对水团簇的影响[J]. 安徽农业科学，
（下转第243页）袁继存，赵德英，程存刚，等. 6种矮化中间砧的华红苹果不同部位矿质元素的比较[J]. 江苏农业科学，2015，43（11
：239-241.