納米生物技術(shù)對玉米、水稻及大豆增產(chǎn)效益研究

納米生物技術(shù)對玉米、水稻及大豆增產(chǎn)效益研究

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，中國的耕地面積減少了。根據(jù)中華人民共和國土壤使用狀況審查，2001年全國土壤使用狀況為117761.584hm2。與1996年的土地利用狀況相比，耕地占總面積的比例從13.55%下降到13.29%。而人口呈連續(xù)遞增,從1952年的5.94億人增至2000年的12.66億人,估計到21世紀(jì)30年代,當(dāng)中國人口達到16億人時,耕地與人口之間的矛盾會越來越突出,所以要解決中國16億人口溫飽問題就要求農(nóng)作物產(chǎn)量的大幅度提高。針對當(dāng)前中國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀,耕地面積已經(jīng)沒有擴大潛力,增施化學(xué)肥料,增加農(nóng)藥用量,利用先進農(nóng)業(yè)機具,發(fā)展水利等措施對提高農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的潛力也越來越小。所以開展新型肥料領(lǐng)域的研究,進一步擴大和提高農(nóng)作物的增產(chǎn)潛力,將是今后的研究方向。利用納米生物技術(shù)研究開發(fā)的納米增效肥料是納米材料在肥料中的應(yīng)用,是在多學(xué)科交叉的基礎(chǔ)上進行的新的探索,開拓了納米材料在肥料應(yīng)用方面的新領(lǐng)域。為此,筆者研究了納米生物技術(shù)在玉米、水稻及大豆上的應(yīng)用效果。1材料和方法1.1供試作物及方案試驗地點設(shè)在湖南省寧鄉(xiāng)縣朱良橋鄉(xiāng)羅巷新村試驗田。供試土壤:土種為紅黃泥,試驗前取土樣化驗,pH值6.1,有機質(zhì)23.1g/kg,堿解氮102.2mg/kg,有效磷8.2mg/kg,速效鉀23.0mg/kg。供試作物:早稻雜交稻,品種為陸兩優(yōu)996號。試驗方案:試驗設(shè)置3個處理。對照(CK);尿素(Urea);納米增效尿素(NmUrea)。每個處理3次重復(fù),共9個小區(qū),隨機區(qū)組排列,小區(qū)面積33.3m2,小區(qū)四周設(shè)置寬2.5m的保護行。所用氮肥折純N150.0kg/hm2,磷鉀肥作底肥(分別施入純P2O572.0kg/hm2,純K2O76.5kg/hm2)。充分混勻后60%作基肥耙田深施,30%移栽返青后5月4日作分蘗肥深施,10%在孕穗期5月29日作壯籽肥深施;過磷酸鈣全部作基肥耙田深施。試驗田早稻于7月14日分小區(qū)單收、單曬、單獨稱重,計算產(chǎn)量。1.2添加磷肥、化肥等型材料對春玉米產(chǎn)量的影響春玉米是中國北方主栽作物,為了驗證納米增效肥料對玉米的增產(chǎn)效果,于2008年早春進行春玉米育苗移栽試驗,試驗地點設(shè)在農(nóng)業(yè)部優(yōu)農(nóng)中心示范園。供試土壤:土種為潮土,試驗前取土樣化驗,pH值7.8,全氮102.2mg/kg,有效磷36.9mg/kg,速效鉀172.0mg/kg。供試作物:春玉米,品種為紀(jì)元1號。試驗方案:設(shè)置5個處理。對照(不施氮肥,CK);碳銨(ABC);納米增效碳銨(NmABC);尿素(Urea);納米增效尿素(NmUrea)。每個處理3次重復(fù)。所用氮肥折純N250.5kg/hm2,磷鉀肥作底肥(分別施入純P2O5105.0kg/hm2,純K2O180.0kg/hm2)。充分混勻后磷鉀肥作底肥,氮肥基追各半。每個處理3次重復(fù),共15個小區(qū),隨機區(qū)組排列,小區(qū)面積39.6m2,小區(qū)四周設(shè)寬40cm的保護行。試驗分小區(qū)單收、單曬、單獨稱重,計算產(chǎn)量。于8月1日進行小區(qū)測產(chǎn)。測定項目為:春玉米籽實重,千粒重,春玉米秸稈加籽實全生物量。1.3材料配方與施肥量試驗地點設(shè)在黑龍江九三農(nóng)墾局榮軍農(nóng)場試驗站試驗地。供試土壤:屬中國的寒溫帶深厚黑鈣土地區(qū),土層深厚,pH值在7.8以上,有機質(zhì)含量70.0～120.0g/kg,全氮含量5.0～15.0g/kg,土地肥沃,土壤團粒結(jié)構(gòu)好,適于大豆、馬鈴薯、小麥和甜菜等作物的栽培。供試作物:嫩奧798,生育期115d,屬于主莖結(jié)莢型。試驗方案:設(shè)置2個處理(納米增效肥料和普通肥料)。其中,納米增效肥料主要配方為N∶P2O5∶K2O=15∶5∶5,普通肥料配方為二銨加尿素。施肥量控制在純氮60kg/hm2。7月7日納米增效肥料一次性大豆追肥施入;8月2日噴施納米增效肥料500倍液作葉面肥。普通肥料一次性作大豆基肥施入。2008年9月10日測產(chǎn),每小區(qū)選3個點,每點選5m2,3次重復(fù),共測產(chǎn)15m2。全株拔出測全生物量重,再從中選取代表性的25株樣品稱重,再數(shù)株莢數(shù),全部剝出子粒后曬干,用紅外測水儀測定大豆含水量,最后計算大豆產(chǎn)量。1.4檢測儀器和方法玉米、水稻、大豆籽實水分測定用紅外水分測試儀。2結(jié)果與分析2.1水稻試驗2.1.1有效穗及穗粒數(shù)從表1可以看出,與尿素處理及對照比較,納米增效尿素處理株高增加11.4～2.2cm,穗長增加0.4～1.5cm,有效穗增加6.90萬～44.70萬/hm2,穗粒數(shù)增加0.6～10.1粒/穗。2.1.2納米增效肥料的復(fù)配從表2可以看出,施用納米增效尿素的雜交早稻平均產(chǎn)量為6511.50kg/hm2,施用尿素的雜交早稻平均產(chǎn)量為5904.00kg/hm2,與尿素和對照比較,納米增效肥料增產(chǎn)607.5～1900.5kg/hm2,增產(chǎn)率為10.29%～41.22%。經(jīng)F檢驗,增產(chǎn)效果達到極顯著水平。通過方差分析可知,各處理間存在顯著或極顯著差異。2.2春玉米試驗2.2.1納米增效肥料與普通肥料的協(xié)同作用從表3可以看出,各施肥處理的春玉米籽實重為:納米增效尿素>納米增效碳銨>碳銨>尿素>對照。其中,納米增效尿素比尿素增產(chǎn)12.57%,納米增效碳銨比碳銨增產(chǎn)14.81%。試驗過程中發(fā)現(xiàn),納米增效肥料與普通肥料有明顯的促進早熟的功能,早吐花絲5d,提早成熟5d。用紅外水分測試儀測定籽實含水量時,納米增效肥料比普通肥料含水量減少10%以上。2.2.2納米增效尿素比尿素增加從表4可以看出,各施肥處理的春玉米生物量為:納米增效碳銨>納米增效尿素>碳銨>尿素>對照。其中,納米增效尿素比尿素增產(chǎn)10.93%,納米增效碳銨比碳銨增產(chǎn)16.74%,增產(chǎn)效果顯著。納米增效尿素增加籽實重量明顯,納米增效碳銨增加秸稈重量明顯。2.3大豆試驗2.3.1納米增效肥料的復(fù)配從表5可以看出,施用普通肥料的大豆平均5m2的全株重為6.60kg,而施用納米增效肥料的大豆平均5m2的全株重為8.60kg,后者比前者增產(chǎn)30.30%。每小區(qū)取代表性25個株測定株重,納米增效肥料比普通肥料增產(chǎn)率為23.60%,統(tǒng)計結(jié)果相近。表5還表明,不同處理大豆單株結(jié)莢數(shù)也有明顯差異,施用納米增效肥料大豆單株結(jié)莢數(shù)為21.23個,施用普通肥料大豆單株結(jié)莢數(shù)為17.75個,前者比后者大豆單株結(jié)莢數(shù)增加19.61%。2.3.2普通肥料大豆?jié)窳Ｖ貜谋?可以看出,不同處理大豆?jié)窳Ｖ赜忻黠@差異,納米增效肥料大豆?jié)窳Ｖ貫?16.75g,普通肥料大豆?jié)窳Ｖ貫?07.18g,前者比后者大豆?jié)窳Ｖ卦黾?5.67%。表6還表明,普通肥料大豆產(chǎn)量為2708.10kg/hm2,納米增效肥料大豆產(chǎn)量3488.40kg/hm2,后者比前者增產(chǎn)780.30kg/hm2,大豆干粒重增加率為28.81%。2.3.3化肥投入及增效分析普通肥料效益分析:二銨按每噸4800.00元計算,每公頃投入150kg,計720.00元;尿素按每噸2200.00元計算,每公頃投入60kg,計132.00元;硫酸鉀按每噸5200.00元計算,每公頃投入25kg,計130.00元。合計每公頃投入化肥982.00元(表7)。納米增效肥料效益分析:每噸按3000.00元計算,每公頃施入納米增效肥料350kg,計1050.00元(表7)。產(chǎn)投比分析:普通肥料產(chǎn)投比為11.58∶1.00,納米增效肥料為13.48∶1.00,每公頃增加純經(jīng)濟收入2777.49元(表7)。2.3.4納米增效肥料對大豆脂肪與蛋白質(zhì)含量的影響大豆收獲以后,將部分樣品送至中科院沈陽生態(tài)所品質(zhì)檢測中心進行脂肪與蛋白質(zhì)含量的測定,測定結(jié)果表明,施用納米增效肥料使大豆脂肪含量增加13.19%,使蛋白質(zhì)含量增加4.92%(表8)。3納米增效肥料與玉米成熟的關(guān)系水稻試驗結(jié)果表明,納米增效尿素與普通尿素和對照相比,增產(chǎn)稻谷607.50～1900.50kg/hm2,增產(chǎn)率為10.29%～41.22%。春玉米試驗結(jié)果表明,納米增效尿素比尿素增產(chǎn)10.93%,納米增效碳銨比碳銨增產(chǎn)16.74%,在玉米收獲過程中發(fā)現(xiàn)納米增效肥料有促進