土施纳米氧化锌对蚯蚓生理和黄瓜幼苗生长的影响

纳米氧化锌(ZnO NPs)由于其独特的理化性质,被广泛应用于各行各业,在带来巨大利益的同时也存在着潜在风险,如细胞毒性、基因毒性等。在土壤环境中,ZnO NPs可能会对陆地生态系统中的生物构成严重威胁。本研究采用盆栽试验的方法,评估了ZnO NPs对蚯蚓生理以及黄瓜幼苗生长的影响。结果表明:各处理ZnO NPs对蚯蚓的生长发育影响不显著,但随着浓度的增加,蚯蚓的抗氧化酶活性发生变化,SOD呈现出增加的趋势,CAT和POD先降低再上升,二者表现为协同作用。当ZnO NPs处理为1 000 mg·kg-1时,蚯蚓受到的氧化胁迫最大,MDA含量较对照增加了19.2%。对于黄瓜幼苗而言,ZnO NPs处理能够普遍增强植株氧化应激,除了SOD在1 000 mg·kg-1时受到抑制外,SOD、CAT、POD及MDA均随浓度的增加而增加。蚯蚓的加入能显著促进幼苗生长,增加生物量、提高根系活力,同时也能在一定程度上缓解或抑制ZnO NPs对植株造成的损伤。ZnO NPs处理为500mg·kg-1和1 000 mg·kg-1时,SOD分别较不加蚯蚓处理降低了76.7%、63.5%,MDA分别降低了28.6%、23.7%。在28 d培养周期中,蚯蚓对ZnO NPs响应较低,组织锌含量没有显著变化;黄瓜幼苗地上部和地下部锌含量均随着处理浓度的增加而增加,而添加蚯蚓的处理降低了植株的锌含量,也反映了蚯蚓在系统中对胁迫条件下的黄瓜幼苗生长的调控和缓解作用。     

ZnO NPs对四种豆科种子发芽及幼苗生长的影响

采用发芽试验,探究了纳米氧化锌（ZnO NPs）对食用类及饲料类豆科植物豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草的种子萌发、幼苗生长和锌含量的影响。结果表明：不同浓度ZnO NPs（10、50、100、200、400、800 mg·L^-1）处理的4种豆科植物的发芽率与对照（无添加ZnO NPs）处理相比均无显著差异,随着ZnO NPs浓度的增加,豌豆和绿豆幼苗的生物量先增加后减少,紫花苜蓿和白三叶草的生物量呈减少趋势。豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草4种豆科植物表现出对ZnO NPs不同的敏感性,其根长的剂量反应阈值分别为200、100、50、50 mg·L^-1,超过浓度阈值,4种豆科植物的根长相比对照显著降低。最大浓度800 mg·L^-1 ZnO NPs处理对豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草根长的抑制率分别达68%、75%、83%、85%,呈现出较高的植物毒性。通过测定4种豆科植物幼苗的丙二醛（MDA）含量,发现高浓度（100~800 mg·L^-1） ZnO NPs处理对豌豆和白三叶草幼苗的胁迫作用强于绿豆和紫花苜蓿。豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草幼苗的锌含量均随着ZnO NPs浓度的升高而增加,分别从对照的9.17、12.04、8.98、17.84 mg·kg^-1增长到83.96、82.96、212.48、263.21 mg·kg^-1。研究表明,不同种类豆科植物对ZnO NPs的敏感性不同,敏感程度由高到低依次为白三叶草、紫花苜蓿、绿豆、豌豆。     

黄土高原潜在缺锌区施用纳米氧化锌（ZnO NPs）对冬小麦生长及籽粒品质的影响

为研究纳米氧化锌的施用方式对冬小麦生长及籽粒品质的影响,本研究在黄土高原潜在缺锌地区进行田间微区试验,使用传统的七水硫酸锌(ZnSO_4·7H_2O)和新型的纳米氧化锌(ZnO NPs)作为锌肥,设置对照(CK)、喷施硫酸锌(FZn)、土施ZnO NPs(SZnO)、喷施ZnO NPs(FZnO)和土喷结合ZnO NPs(SFZnO)五个处理。结果表明,不同处理对于冬小麦产量及其构成因素和籽粒品质(淀粉、可溶性糖和谷蛋白)未造成显著影响。ZnO NPs处理相比CK,在两季均显著提高了冬小麦的籽粒锌含量。对比硫酸锌处理,FZnO和SFZnO比FZn处理的籽粒锌含量在第一年分别提高了36%和45%,在第二年分别提高了12%和24%。拔节期叶片扫描表明FZn处理与CK的叶片结构没有差异,FZnO处理观察到颗粒表面附着,能谱仪扫描确定FZnO处理的锌含量显著高于FZn处理和CK。五个不同处理结果表明,小麦施用ZnO NPs比施硫酸锌有较显著的增锌效果,不同施用方式以土喷结合处理增锌效果最佳,籽粒锌含量达到37 mg·kg~(-1),单独喷施处理的锌转移吸收效率最高。施用ZnO NPs对小麦生长、籽粒品质以及叶片生理结构没有产生不良影响,ZnO NPs可作为新型锌肥应用于农业研究。