010-82930964 
编号：NMJS09848
篇名：低品位硅藻土制备多元纳米硅肥及其在水稻种植过程中的研究
作者：张晶晶
关键词： 硅藻土; 纳米硅肥; 木醋液; 水稻;
机构： 吉林农业大学
摘要： 硅是水稻生长过程中不可获取的营养元素,在水稻的一些生长发育阶段起着关键的作用。在农业种植土壤生态环境中尽管含有充足的硅,但其主要的组成成分是二氧化硅,且在土壤中的溶解度颇低、有效性受阻,植物吸收转化单一,只能利用可溶性的单硅酸,因而土壤中可用的有效硅含量有限。随着常年的集中式种植,植株成熟收获后,连带着土壤中的有效硅含量也在不断减少流失,只依赖于土壤自身硅的自然风化是无法维持正常植物获取硅元素与土壤中有效硅含量的平衡,土壤环境中缺硅的现象也越来越严峻。硅藻土是一种良好的硅源,除了能够提供优质有利的硅元素外,还能够有效地促进水稻植株的生长发育,减少土壤氮肥的损失,提高氮肥利用率。因而本研究利用低品位硅藻土来提供硅源,通过碱性水热合成的方式制备纳米硅溶胶,复合对植物有益的功能酸木醋液、腐殖酸、氨基酸和富里酸来调节纳米硅肥的理化性质,以获得较小粒径的多元纳米硅肥。通过水稻进行试验验证不同配比的多元纳米硅肥对水稻的植株生长、光合特性、木质素含量和抗氧化能力的影响。主要结果如下: 1.利用氢氧化钾作为碱液与硅藻土进行混合,以1:10的最佳固液配比进行水热合成反应,提高了硅的获取量。通过宏观丁达尔“通路”表现,初步确定获得了18种多元纳米硅肥。对纳米硅肥进行表征分析,确定制备的多元纳米硅肥中硅获取浓度均大于20%,且证实上述制备的硅溶胶属于纳米级,且最小粒径为17.32nm。经过与传统硅肥对比发现,制备的多元纳米硅肥有效硅含量高,有害重金属元素未检出,且具有一定的抑菌性能。 2.不同处理硅肥对水稻进行种子萌发和幼苗试验,对比发现硅肥处理能够明显提高种子萌发活力和发芽率;与传统硅肥相比,含有氨基酸处理组的促进效果普遍明显,其中以木醋液、氨基酸与腐殖酸复合制备的纳米硅肥,在稀释不同倍数下效果也均优于对比的其他处理组,对比空白组提高了24%。 3.叶面喷施不同处理的硅肥对水稻进行盆栽试验,对比发现施加硅肥处理组的水稻生理指标明显优于对照组;相比于传统硅肥,纳米硅肥能够通过促进水稻分蘖数的提高,进而有效提高水稻的地上部生物量、株穗数和百粒重,其中由多种酸液等比例复合的纳米硅肥促进效果最佳,相比空白组和对照组分别提高2.13倍和1.86倍。 4.通过对水稻的光合效果进行测定发现,纳米硅肥能够明显影响水稻光合作用参数,有效提升了净光合速率,提高了胞间CO2浓度和气孔导度,减缓了叶片的蒸腾速率,达到对物质的积累,进而提高水稻产量和质量。 5.对不同处理水稻的抗氧化能力进行测定发现,施加硅肥能够提高活性氧防御系统的酶活性、木质素含量来增强水稻的整体抗逆性能力。特别的是,纳米硅肥能够显著提高水稻木质素含量,相比空白组提高近3倍,大大提高了植株的抗倒伏能力,进而达到增产增收的效果。 研究纳米硅肥对水稻生长发育和养分吸收具有重要的实践意义,本研究旨在制备富含多种营养元素和功能的小粒径纳米硅肥,使植物由上至下直接利用硅元素,促进水稻生理生化指标的提升,避免了传统硅肥造成的高成本、含硅量低等问题。因而,在农业方面利用硅藻土制备纳米硅肥具有广阔的应用前景,这种“以硅增效、以硅抗逆”的绿色农业发展新方式,给可持续农业发展提供了新思路。
