納米二氧化硅對黃瓜幼苗生長的影響

梅文宇 付榮杰 劉林忠 周武藝 孫光聞

納米材料是指在三維空間上至少有一維處于1～100 nm的材料，20世紀80年代至今，隨著納米技術的高速發展，納米材料在工業、醫學及農業等領域的應用越來越廣泛[1]。納米材料因為其獨特的尺寸效應、表面界面效應等，具備許多大尺寸材料所不具備的優良理化性質[2]。硅肥被列為氮、磷、鉀之后的第四大元素肥料，雖未證實是植物生長的必需元素，但已發現硅能夠顯著促進植物的生長及提高其抗性，且因硅肥穩定無毒，在農業生產上應用潛力巨大[3]。有研究發現，相比傳統硅肥，納米硅材料具有更強的滲透性，噴施納米二氧化硅材料可更好地促進植物生長[4]，提高植物干物質量及促進氮、磷、鉀等營養元素的吸收[5]。

黃瓜原產于印度，又稱刺瓜、青瓜等，為葫蘆科黃瓜屬植物，因其果實營養豐富、肉質脆嫩，既可生食又可熟食而深受人們喜愛[6]。育苗是黃瓜生產的關鍵環節，幼苗質量直接影響黃瓜的花芽分化、移栽成活率、緩苗期以及果實的發育，并最終影響黃瓜的產量和品質，因此黃瓜的壯苗技術顯得尤為關鍵[7]。本試驗以黃瓜為材料，研究不同濃度納米二氧化硅對黃瓜幼苗生長的影響，并篩選最適宜噴施的納米二氧化硅材料濃度，以期為納米材料在蔬菜育苗生產上的應用提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗黃瓜品種為改良花青大吊瓜，購于廣東省農業科學院種子市場；試驗材料為納米二氧化硅，由華南農業大學材料與能源學院提供。

1.2 試驗方法

試驗于2021年3月28日至4月16日在華南農業大學園藝學院大棚進行，試驗將50孔穴盤拆分為25孔穴盤進行育苗，以椰糠為育苗基質。播種后，用清水澆灌，待黃瓜幼苗2片子葉完全展開后，開始用1/2劑量霍格蘭營養液澆灌，并進行第1次納米二氧化硅澆施處理，試驗設CK（0 mg/L）、T1（20 mg/L）、T2（40 mg/L）、T3（60 mg/L）、T4（80 mg/L）、T5（100 mg/L）6個處理，將納米二氧化硅材料均勻混在1/2劑量營養液中，然后均勻噴施黃瓜葉片。每個處理3次重復，每個重復1盤，每盤25株苗。日常管理時澆灌1/2劑量營養液，納米二氧化硅共處理2次，2次處理間隔7 d。當幼苗生長至3葉1心時，每小區隨機選擇10株進行各項生長指標測定。

1.3 測定項目及方法

株高、最大葉長、最大葉寬、子葉長、子葉寬用直尺測量；莖粗用游標卡尺測量；地上部鮮質量：用剪刀剪去地下部分，用電子天平稱量；根鮮質量：用清水將附著在根部的基質洗去，用濾紙吸去多余水分，待晾干后用電子天平稱量；地上部干質量、根部干質量：將地上部和根部分別放入烘箱中，于105℃殺青30 min，隨后在75℃烘干至恒重，再用分析天平稱量；壯苗指數=（莖粗/株高）×總鮮質量×10[8]；使用葉綠素儀測量葉片SPAD值。

1.4 數據分析

試驗數據用Excel 2013和SPSS軟件統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度納米二氧化硅對黃瓜幼苗株高、莖粗、壯苗指數及葉綠素含量的影響

由表1可知，和CK相比，不同濃度納米二氧化硅處理下的黃瓜幼苗株高和莖粗2項指標變化不大，高濃度（60、80、100 mg/L）納米二氧化硅處理下的株高和莖粗與CK相比略有降低；低濃度納米二氧化硅處理下的植株壯苗指數比CK的有所增加，其中T2處理的壯苗指數最大，較CK增加14.2%。不同濃度納米二氧化硅處理的黃瓜幼苗葉綠素含量均有一定增加，其中T4處理的最大，比CK增加14.2%，其次是T3、T5處理，且T3、T4、T5處理與CK間存在顯著差異。

表1 不同濃度納米二氧化硅對黃瓜幼苗株高、莖粗、壯苗指數及葉綠素含量的影響

2.2 不同濃度納米二氧化硅對黃瓜幼苗生物量的影響

如表2所示，與CK相比，T1、T2、T3處理對黃瓜幼苗地上部鮮質量均有提升作用，其中T2處理地上部鮮質量最大，比CK顯著增加12.3%；各處理均可不同程度提高黃瓜幼苗的地上部干質量，其中T1處理最大，較CK顯著增加14.6%，其余處理與CK相比無顯著差異。與CK相比，納米二氧化硅處理對黃瓜幼苗根部鮮質量、干質量均有一定促進作用，其中T2處理根鮮質量比CK增加23.6%，T3處理的根部干質量比CK增加41.2%。

表2 不同濃度納米二氧化硅對黃瓜幼苗生物量的影響 g/株

2.3 不同濃度納米二氧化硅對黃瓜幼苗葉片性狀的影響

如表3所示，納米二氧化硅處理后的黃瓜幼苗，最大葉長、最大葉寬上相較CK整體略有升高，其中T2處理的最大葉長比CK增加12.4%、最大葉寬比CK增加5.7%，但所有處理間差異不顯著。與CK相比，各處理對黃瓜幼苗子葉長和子葉寬有一定的促進效果，其中T2處理子葉長比CK增加8.8%，子葉寬比CK增加9.1%，均達到顯著差異水平，且T1處理的子葉長也顯著大于CK。

表3 不同濃度納米二氧化硅對黃瓜幼苗葉片性狀的影響 cm

3 結論與討論

不同作物對于納米二氧化硅的耐受度不盡相同，目前多數研究都表明納米硅材料能在一定程度上對多種植物幼苗的生長及種子的萌發起到促進作用[9]。Siddiqui等[10]研究發現，納米二氧化硅能夠促進番茄幼苗的生長，還能夠提高番茄種子的發芽率及縮短發芽時間。另外施用納米二氧化硅對植物的益處不僅體現在促進種子萌發、幼苗生長等方面，還能夠提高植物的抗性，Nisaq等[11]發現，利用納米二氧化硅處理過的蝴蝶蘭具有更強的軟腐病抗性。此外，介孔納米二氧化硅可以作為一種農藥載體促進植物對藥物的吸收，Zhao等[12]利用介孔二氧化硅顆粒裝載咪鮮胺（一類殺菌劑）對黃瓜苗進行處理，與常規懸浮液相比，裝載咪鮮胺的介孔納米二氧化硅具有相同的殺菌活性，更易被植物吸收，且不易殘留。本試驗結果與劉建華等[13]研究結果相似，即40 mg/L濃度下澆施納米二氧化硅對幼苗生長具有最好的促進作用，這可能與葉片中葉綠素含量提高有關。相關研究認為，納米硅材料經過植物的吸收與運輸，最終能夠嵌合到葉綠體上，提高相關光合色素含量，促進氣體交換，從而增強植株的光合作用[9]。

綜上所述，本試驗通過對比各處理黃瓜幼苗生長指標發現，低濃度的納米二氧化硅處理可促進黃瓜幼苗生長，其中40 mg/L濃度處理下的黃瓜幼苗生長綜合效果最好。