CN114208614B - 一种提高水稻土壤氮利用有效性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种提高水稻土壤氮利用有效性的方法，包括以下步骤：(1)在水稻生产田里，施加30g/亩Se纳米材料，尺寸在65±5nm，翻土使纳米材料均匀分散到田里；(2)田里灌水，插秧，稻子的品种为：南梗46；(3)在水稻苗生长至40天时，在田里随机取5处水稻苗，测试根系分泌物、根际微生物、生物量、氮的有效性；(4)在水稻苗生长至120天成熟期时，在田里随机取5处水稻苗，测试分蘖数及估算水稻产量。本发明能够显著促进根系分泌物的产生，增加根际微生物的丰度，降低反硝化细菌的丰度，增加土壤可溶性有机物的含量，提高水稻对土壤中氮的利用有效性，促进水稻生长和分蘖，增加水稻产量。

Description

一种提高水稻土壤氮利用有效性的方法
技术领域
本发明涉及纳米农业技术领域，具体涉及一种提高水稻土壤氮利用有效性的方法。
背景技术
水稻(Oryza sativa L.)是世界三大粮食作物之一。研究表明，氮肥在促进水稻生长和产量方面起到重要作用。比如，增加氮肥，能够促进水稻分蘖数。分蘖是水稻产量的重要农艺性状，是水稻高产的重要保障。因此，水稻田里氮的利用有效性提高，能够增加水稻分蘖和产量，减少氮肥的投入，降低水稻生产成本和面源污染。
随着纳米技术的发展，纳米材料在农业中得到多方面的应用，纳米农业技术逐渐成为研究的热点之一。以纳米材料发展的新型纳米农业技术(纳米农药、纳米肥料、纳米传感器等)能够提高作物产量、改善品质和减少农用化学品施用，从而促进农业、绿色可持续发展。在土壤中，纳米材料能够促进根系分泌物的产生，增加根际微生物的丰度，增加土壤可溶性有机物的含量，促进作物对养分的吸收。因此，纳米农业技术在提高土壤氮利用有效性应用中具有很好的前景。但是，纳米材料的种类、性质、施用量等因素如何影响其调节作物根际过程，还未见深入研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高水稻土壤氮利用有效性的方法，探明了纳米材料的种类、性质、施用方式及施用量等因素在调节作物根际过程的重要作用，发展了提高水稻土壤氮利用有效性的纳米农业新技术。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种提高水稻土壤氮利用有效性的方法，包括以下步骤：
(1)在水稻生产田里，施加30g/亩Se纳米材料，尺寸在65±5nm，翻土使纳米材料均匀分散到田里；
(2)田里灌水，插秧，稻子的品种为：南梗46；
(3)在水稻苗生长至40天时，在田里随机取5处水稻苗，测试根系分泌物、根际微生物、生物量、氮的有效性；
(4)在水稻苗生长至120天成熟期时，在田里随机取5处水稻苗，测试分蘖数及估算水稻产量。
优选的，所述纳米材料在三维空间内，其中一维的尺寸为5～100nm，所述纳米材料为球形、棒状、管状、片状。
优选的，所述其中一维的尺寸为30～80nm。
优选的，所述纳米材料包括银、氧化铈、氧化钛、氧化锌、氧化铜、氧化镁、氧化铁、氧化硅、硒、石墨烯、碳纳米管、碳球纳米材料。
优选的，所述纳米材料施用方式是土壤施加。
优选的，所述土壤施加所采用的纳米材料溶液的用量为3-1500g/亩。
优选的，所述纳米材料溶液的用量为30-500g/亩。
与现有技术相比，本发明一种提高水稻土壤氮利用有效性的方法的有益效果是：能够显著促进根系分泌物(苯丙氨酸，柠檬酸，丙酮酸)的产生，增加根际微生物(草螺菌,厌氧粘细菌,嗜甲基菌,地杆菌)的丰度，降低反硝化细菌的丰度，增加土壤可溶性有机物的含量，提高水稻对土壤中氮的利用有效性，促进水稻生长和分蘖，增加水稻产量。
附图说明
附图1：实施例1中使用硒纳米材料的TEM图；
附图2：实施例1中使用硒纳米材料对水稻土壤根系分泌物的增加；
附图3：实施例1中使用硒纳米材料对水稻土壤根际微生物丰度的增加；
附图4：实施例1中使用硒纳米材料对水稻土壤氮利用有效性的增加；
附图5：实施例1中硒纳米材料对水稻生物量的增加；
附图6：实施例1中硒纳米材料对水稻分蘖数的增加；
附图7：实施例1中硒纳米材料对水稻产量的增加。
具体实施方式
主要的测定方法：
(1)根系分泌物的测定：
将采集的土壤鲜样立即用液氮冷冻，取1g土壤样品于液氮中研磨均匀后置于2ml离心管内，加入1.5ml提取液(80％甲醇水溶液(内含0.1％甲酸和内标)，置于4℃冰箱预冷保存)涡旋混匀；冰浴超声30min(35kHz)；之后在4℃、12000rpm条件下离心15min，取上清液用旋转蒸发浓缩仪(接冷井)真空旋干，并用200μL甲醇乙腈水(4:4:2)复溶，在4℃、12000rpm条件下离心10min取上清液。上清液置于4℃环境临时保存，然后将处理好的样品上机测试，若长期保存需置于-20℃。
仪器型号：Thermo Scientific UPLC Vanquish。
流动相：
水相A：0.1％甲酸水溶液有机相B：0.1％甲酸乙腈溶液
流动相流速：0.35ml/min
进样量：5μL
柱温：35℃
柱型：ACQUITY UPLC HSS T3(2.1×100mm,1.8μm)
(2)根际微生物的测定：
将采集的新鲜土壤样品立即用液氮冷冻，取2g土壤磨匀后装入离心管，采用16SrRNA基因标准法测定土壤中的微生物。
(3)氮的利用有效性测定：
将烘干的植物样品磨碎过2mm的筛网，然后称取10mg样品用锡舟包好，放入元素分析仪(德国元素-Unicube)中测定水稻各部分样品中的氮含量，每个处理5个重复。将水稻各部分样品的生物量除以氮含量得到氮的利用有效性(氮的利用有效性＝生物量/氮含量)。
(4)水稻产量的测定：
取下不同处理水稻植株的稻穗(五个重复)，称取不同处理的稻穗重量(鲜重)，然后将新鲜的稻穗放入烘箱中烘干，称取质量得到最终的水稻产量。
实施例1
一种提高水稻土壤氮利用有效性的方法，包括如下步骤：
(1)在水稻生产田里，施加30g/亩自己合成的Se纳米材料，尺寸在65±5nm(图1)，翻土使纳米材料均匀分散到田里；
(2)田里灌水，插秧，稻子的品种为：南梗46；
(3)在水稻苗生长至40天时，在田里随机取5处水稻苗，测试根系分泌物、根际微生物、生物量、氮的有效性；
(4)在水稻苗生长至120天成熟期时，在田里随机取5处水稻苗，测试分蘖数及估算水稻产量。
测试结果如下：根系分泌物(苯丙氨酸，柠檬酸，丙酮酸)显著增加(图2)；根际微生物(草螺菌,厌氧粘细菌,嗜甲基菌,地杆菌)的丰度提高(图3)；氮的有效性提高17.49％(图4)；生物量(图5)：干重增加30.12％；鲜重增加27.69％；分蘖数增加41.67％(图6)；产量提高36.04％(图7)。未施加纳米材料的土地，作为空白对照。
实施例2
调整实施例1中硒纳米材料的尺寸，分别为10,20,80和100nm，其他参数和实施例1保持一致，进行测试。
测试结果如下表1：
表1实施例2的测试结果
实施例3
调整实施例1中硒纳米材料的施加量，分别为10,100,300和500g/亩，其他参数和实施例1保持一致，进行测试。
测试结果如下表1：
表2实施例3的测试结果
实施例4
调整实施例1中纳米材料为银纳米材料，施加量为100g/亩，其他参数和实施例1保持一致，其N有效性提高16.26％，鲜重增加25.68％，干重增加28.47％，分蘖数增加34.12％，产量提升25.06％。
实施例5
调整实施例1中纳米材料为二氧化硅纳米材料，施加量为300g/亩，其他参数和实施例1保持一致，其N有效性提高18.12％，鲜重增加28.76％，干重增加32.06％，分蘖数增加38.18％，产量提升27.36％。
实施例6
调整实施例1中纳米材料为石墨烯层状纳米材料，施加量为250g/亩，其他参数和实施例1保持一致，其N有效性提高21.13％，鲜重增加27.36％，干重增加33.01％，分蘖数增加38.15％，产量提升26.62％。
本发明能够显著促进根系分泌物(苯丙氨酸，柠檬酸，丙酮酸)的产生，增加根际微生物(草螺菌,厌氧粘细菌,嗜甲基菌,地杆菌)的丰度，降低反硝化细菌的丰度，增加土壤可溶性有机物的含量，提高水稻对土壤中氮的利用有效性，促进水稻生长和分蘖，增加水稻产量。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种提高水稻土壤氮利用有效性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在水稻生产田里，施加100g/亩 银纳米材料，尺寸60 nm，翻土使纳米材料均匀分散到田里；所述纳米材料为球形、棒状、管状、片状，所述纳米材料施用方式是土壤施加；
（2）田里灌水，插秧，稻子的品种为：南粳46；
（3）在水稻苗生长至40天时，在田里随机取5处水稻苗，测试根系分泌物、根际微生物、生物量、氮的有效性；
（4）在水稻苗生长至120天成熟期时，在田里随机取5处水稻苗，测试分蘖数及估算水稻产量。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114711112B (zh) * 2022-04-18 2023-06-13 江南大学 一种增加分蘖来提高富硒水稻产量的方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101791081A (zh) * 2009-12-31 2010-08-04 苏州硒谷科技有限公司 一种富硒米及其生产方法
CN102771296A (zh) * 2012-08-15 2012-11-14 苏州硒谷科技有限公司 一种提高水稻对含硒肥料吸收利用率的方法
CN104529630A (zh) * 2014-12-18 2015-04-22 湖南安邦新农业科技股份有限公司 一种提高水稻肥料利用率的混合增效剂及其使用方法
CN105309257A (zh) * 2015-10-21 2016-02-10 安徽牧马湖农业开发集团有限公司 一种高品质水稻的种植方法
CN105384520A (zh) * 2015-11-17 2016-03-09 湖南科技学院 一种微纳米富硒缓控释微生物肥及其制备方法
CN109892185A (zh) * 2019-04-01 2019-06-18 淮南师范学院 一种叶面阻抑水稻籽粒镉积累的种植方法
CN110511094A (zh) * 2019-10-09 2019-11-29 扬州大学 一种水稻复合纳米基质肥料及其制备方法
CN112811954A (zh) * 2021-01-14 2021-05-18 黑龙江科尔沃肥业有限责任公司 纳米新型增效肥料
CN112931103A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 湖北省农业科学院农业经济技术研究所(湖北省农业科学院农业规划设计研究所) 一种优质安全富硒水稻的种植方法
CN113439623A (zh) * 2021-06-10 2021-09-28 江南大学 一种基于调控根系微生物提高叶菜产量及硒含量的方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101791081A (zh) * 2009-12-31 2010-08-04 苏州硒谷科技有限公司 一种富硒米及其生产方法
CN102771296A (zh) * 2012-08-15 2012-11-14 苏州硒谷科技有限公司 一种提高水稻对含硒肥料吸收利用率的方法
CN104529630A (zh) * 2014-12-18 2015-04-22 湖南安邦新农业科技股份有限公司 一种提高水稻肥料利用率的混合增效剂及其使用方法
CN105309257A (zh) * 2015-10-21 2016-02-10 安徽牧马湖农业开发集团有限公司 一种高品质水稻的种植方法
CN105384520A (zh) * 2015-11-17 2016-03-09 湖南科技学院 一种微纳米富硒缓控释微生物肥及其制备方法
CN109892185A (zh) * 2019-04-01 2019-06-18 淮南师范学院 一种叶面阻抑水稻籽粒镉积累的种植方法
CN110511094A (zh) * 2019-10-09 2019-11-29 扬州大学 一种水稻复合纳米基质肥料及其制备方法
CN112811954A (zh) * 2021-01-14 2021-05-18 黑龙江科尔沃肥业有限责任公司 纳米新型增效肥料
CN112931103A (zh) * 2021-01-26 2021-06-11 湖北省农业科学院农业经济技术研究所(湖北省农业科学院农业规划设计研究所) 一种优质安全富硒水稻的种植方法
CN113439623A (zh) * 2021-06-10 2021-09-28 江南大学 一种基于调控根系微生物提高叶菜产量及硒含量的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
缓释纳米肥施用对青椒生长、土壤养分及酶活性的影响研究;滕青等;《安徽农学通报》;20181130(第22期);第82-86页 *

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