汪瑞 沈榮晨 李鑫 孫光聞

李其友 男，武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所所長(zhǎng)、正高職高級(jí)農(nóng)藝師，全國(guó)瓜菜工廠化育苗產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長(zhǎng)、湖北省園藝學(xué)會(huì)理事、湖北省西甜瓜協(xié)會(huì)理事、中國(guó)蔬菜協(xié)會(huì)種苗分會(huì)理事。引進(jìn)、消化、吸收美國(guó)speeding公司工廠化穴盤育苗技術(shù)，促進(jìn)了武漢地區(qū)蘆筍結(jié)構(gòu)調(diào)整和小型禮品西瓜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，將穴盤育苗發(fā)展成了企業(yè)集群，嫁接、育苗技術(shù)走在全國(guó)前列。參與農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)農(nóng)業(yè)科研專項(xiàng)《設(shè)施農(nóng)業(yè)高效育苗標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝與配套設(shè)備研究與示范》，主持省市4項(xiàng)科研項(xiàng)目，取得2項(xiàng)發(fā)明專利、6項(xiàng)實(shí)用新型專利、發(fā)表論文10余篇，主編《西瓜、甜瓜設(shè)施栽培》一書。獲得湖北省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)，農(nóng)業(yè)部豐收二等獎(jiǎng)、武漢市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，曾被評(píng)為湖北省第六屆優(yōu)秀科技副縣長(zhǎng)，2014年被湖北日?qǐng)?bào)傳媒集團(tuán)聯(lián)合省發(fā)改委、科技廳、農(nóng)業(yè)廳評(píng)為2012-2013“湖北三農(nóng)杰出人物”。

納米材料是指三維空間尺度中至少有一維處于納米量級(jí)（1～100 nm）的材料[1]。 由于納米材料具有比表面積大和表面缺陷產(chǎn)生的一系列新的不同于宏觀物質(zhì)的效應(yīng)，例如小尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)、量子效應(yīng)等，使其在化工、機(jī)械、農(nóng)業(yè)、食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用[2]。石墨相氮化碳是一種新型的納米材料，其化學(xué)和熱穩(wěn)定性好、無(wú)毒、易制備，且原料便宜易得，相比金屬納米材料對(duì)環(huán)境的污染小[3]。因此，研究石墨相氮化碳在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用十分有意義。

黃瓜屬葫蘆科甜瓜屬，其鮮果脆嫩多汁，營(yíng)養(yǎng)豐富，清香可口，深受人們喜愛，在蔬菜周年供應(yīng)上占有重要地位，是重要的蔬菜作物之一[4]。黃瓜苗期易出現(xiàn)出苗不齊、漚根、徒長(zhǎng)、花打頂?shù)痊F(xiàn)象[5]，直接影響后期黃瓜產(chǎn)量，因此培育黃瓜壯苗尤為重要。

本試驗(yàn)以黃瓜為材料，研究不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響，篩選促進(jìn)黃瓜生長(zhǎng)的最適石墨相氮化碳用量，為石墨相氮化碳應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試黃瓜品種為密特朗128，由遼寧錦州鑫園世家種業(yè)有限公司生產(chǎn)。試驗(yàn)所采用的石墨相氮化碳納米材料由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018年11月7日至12月9日在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院設(shè)施園藝大棚進(jìn)行。試驗(yàn)選用32孔的穴盤，每個(gè)處理1盤，每盤50株苗，以珍珠巖為基質(zhì)進(jìn)行育苗。待黃瓜幼苗2片子葉完全展開時(shí)，分別用清水 （CK） 和50 mg/L （T1）、100 mg/L（T2）、200 mg/L（T3）的石墨相氮化碳納米材料進(jìn)行澆施處理，每次每盤均勻澆施相對(duì)應(yīng)處理液1 000 mL，每5 d處理1次，共處理6次，待幼苗長(zhǎng)至3葉1心時(shí)，每個(gè)處理各選擇10株進(jìn)行生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

真葉長(zhǎng)、真葉寬、子葉長(zhǎng)、子葉寬、株高、根長(zhǎng)用直尺測(cè)量；莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量；地上部鮮質(zhì)量：剪掉根部后的其余部分用分析天平測(cè)量；根鮮質(zhì)量：將根部剪下，輕輕洗去附著的基質(zhì)，用濾紙吸干沖洗附著的水分，用分析天平測(cè)量；地上部干質(zhì)量、根干質(zhì)量：將地上部和根部放入烘箱72℃烘干至恒重用分析天平測(cè)量；壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+總鮮質(zhì)量）×10[6]；使用李合生[7]的方法測(cè)量葉綠素含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2013和SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗地上部生長(zhǎng)的影響

如表 1 所示，與對(duì)照相比，T1、T2、T3處理下黃瓜幼苗的株高都有不同程度的增加，其中T1處理下黃瓜幼苗的株高最大，相比對(duì)照增加了10.44%，并且差異顯著。與對(duì)照相比，T1處理下黃瓜幼苗的莖粗顯著增加，相比對(duì)照增加了5.67%，其余處理與對(duì)照相比差異不顯著。與對(duì)照相比，T1、T2、T3處理下的黃瓜幼苗地上部鮮、干質(zhì)量都顯著增加，其中T1處理下黃瓜幼苗的地上部鮮、干質(zhì)量最大，相比對(duì)照分別增加了50.71%、40.85%。

2.2 不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗根部生長(zhǎng)及壯苗指數(shù)的影響

如表 2 所示，與對(duì)照相比，T1、T2、T3處理下黃瓜幼苗的根長(zhǎng)都顯著增加，其中T1處理下黃瓜幼苗的根長(zhǎng)最大，相比對(duì)照增加了17.57%。與對(duì)照相比，T1、T2、T3處理下黃瓜幼苗的根鮮質(zhì)量都有不同程度增加，與對(duì)照相比差異不顯著。與對(duì)照相比，T1、T2、T3處理下黃瓜幼苗的根干質(zhì)量都顯著增加，其中T1處理下黃瓜幼苗的根干質(zhì)量最大，比對(duì)照增加了 20.77%。 與對(duì)照相比，T1、T2、T3處理下黃瓜幼苗的壯苗指數(shù)都顯著增加，其中T1處理下黃瓜幼苗的壯苗指數(shù)最大，比對(duì)照增加了42.37%。

表1 不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗地上部生長(zhǎng)的影響

表2 不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗根部生長(zhǎng)及壯苗指數(shù)的影響

表3 不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗葉片生長(zhǎng)的影響

表4 不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗葉片葉綠素含量的影響

2.3 不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗葉片生長(zhǎng)的影響

如表3所示，與對(duì)照相比，T1處理下黃瓜幼苗的最大葉長(zhǎng)、寬顯著增加，相比對(duì)照分別增加了23.74%、26.87%，其余處理差異不顯著。與對(duì)照相比，T1、T2、T3處理下黃瓜幼苗的子葉長(zhǎng)都顯著增加，子葉寬與對(duì)照相比差異不顯著。

2.4 不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗葉片葉綠素含量的影響

如表 4 所示，與對(duì)照相比，T1、T2、T3處理下黃瓜幼苗的葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素含量都有不同程度的增加，其中T3處理下葉綠素a和總?cè)~綠素含量最大，相比對(duì)照分別增加了4.84%、6.93%，其中T1處理下葉綠素b含量最大，相比對(duì)照增加了16.57%，但所有處理間差異不顯著。

3 討論與結(jié)論

目前關(guān)于納米材料對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的研究多集中于金屬納米材料和碳納米材料，而對(duì)于石墨相氮化碳這種有機(jī)聚合物類納米材料在植物上的應(yīng)用研究較少。

納米材料可以不進(jìn)入植物體內(nèi)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。Canas等[8]研究發(fā)現(xiàn)，水培條件下，非功能化的單壁碳納米管可以促進(jìn)洋蔥和黃瓜根的生長(zhǎng)，顯微鏡下只在根表面上發(fā)現(xiàn)碳納米管的存在，并未觀察到植物吸收碳納米管的現(xiàn)象。Khodakovskaya等[9]研究發(fā)現(xiàn)，多壁碳納米管可以通過(guò)影響土壤微生物群的組成來(lái)影響植株的生長(zhǎng)。

同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)多壁碳納米管和石墨烯能夠穿透番茄的種皮，從而促進(jìn)種子對(duì)水分的吸收，增加番茄的產(chǎn)量[10]。Tripathi等[11]觀察到鷹嘴豆可吸收水溶性的碳納米管，并利用碳納米管來(lái)構(gòu)建木質(zhì)部的毛細(xì)管，從而提升植株的吸水和保水能力，從而促進(jìn)根和莖的生長(zhǎng)。Giraldo等[12]研究發(fā)現(xiàn)，單壁碳納米管經(jīng)植物的被動(dòng)運(yùn)輸嵌入到葉綠體后，可增強(qiáng)植物葉綠體的光合作用活性和電子轉(zhuǎn)移速率。

還有研究發(fā)現(xiàn)nTiO2/ZnO處理水培生菜可顯著增加生菜根系對(duì)氮、磷、鉀、鋅等元素的吸收以及生菜地上部對(duì)氮、磷、鉀、鈣的吸收[13～16]。 另外，有研究發(fā)現(xiàn)納米材料可以有效去除營(yíng)養(yǎng)液中的自毒物質(zhì)，從而促進(jìn)植株生長(zhǎng)，nTiO2光催化處理后的營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)蘆筍可以明顯提高蘆筍的產(chǎn)量[17]。

本試驗(yàn)以黃瓜為試驗(yàn)材料，研究了不同用量石墨相氮化碳對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，澆施3個(gè)濃度的石墨相氮化碳均可以促進(jìn)黃瓜幼苗的生長(zhǎng)，當(dāng)石墨相氮化碳用量在50 mg/L時(shí)促進(jìn)效果最佳，但具體的影響機(jī)制需要進(jìn)一步研究。