纳米级氧化锌对花生生长及产量的影响

纳米级氧化锌对花生生长及产量的影响TNVKV·普拉萨德·一，P.SUDHAKAR一，Y.Sreenivasulu一，P.的Latha一，，K.V.Munaswamy一个拉贾·雷迪一个，TSSreeprasadb，Sajanlal版本首次公布的记录：2012年4月3日。引用本文：P.SUDHAKAR，TNVKV·普拉萨德·Y.Sreenivasulu，P.的Latha，V.Munaswamy，K.拉贾·雷迪，TSSreeprasad，：PRSajanlal＆T普拉迪普（2012年）：纳米级氧化锌的影响粒子对花生种子萌发，生长和产量，植物营养学杂志，35:6，905-927植物营养学杂志，35:905-927，2012年版权所有C？Taylor＆Francis集团有限责任公司ISSN：0190-4167的打印/1532-4087在线DOI：10.1080/01904167.2012.6634432DST单位系纳米科学，化学和精密的分析仪器设备，印度，晨奈，印度马德拉斯技术学院2调查开始研究纳米级的氧化锌微粒对植物的影响经济增长和发展。鉴于在印度普遍种植的花生和其他份全球及视图锌对其生长的潜在影响，这种植物被选为作为模型系统。花生种子分别处理不同浓度的纳米级氧化锌（ZnO）和螯合散装硫酸锌（硫酸锌）悬浮液（一种常见的锌补充剂），分别的效果，这种治疗方法对种子萌发，幼苗活力，植物生长，开花，叶片叶绿素含量，单株荚果产量和根系的生长进行了研究。纳米ZnO的治疗（25纳米平均粒径）在1000ppm的浓度，促进了种子萌发和幼苗活力，进而表现为早期建立在土壤中表现为初花期和较高的叶绿素含量。这些粒子被证明有效增加茎和根的生长。荚果产量每株高出34％，相比，螯合散装硫酸锌。因此，田间试验拉比赛季,2008-2009年和2009-2010年期间进行叶面喷施纳米ZnO颗粒的15倍低剂量相比，的螯合ZnSO4recommended和我们分别录得29.5％及26.3％荚果产量较高，分别比螯合锌。“抑制效果较高的纳米粒子的浓度（2000ppm的）揭示了需要明智这些颗粒在这类应用中使用的。这是第一次报告的纳米粒子的影响对花生生长发育和产量。关键词：纳米级氧化锌，花生，锌的吸收，种子发芽，荚果产量简介锌（Zn）是典型的第二个最丰富的过渡金属或-ganisms铁后的唯一代表所有六种酶类金属7月9日，2011年9月13号。905（氧化还原酶，转移酶，水解酶，裂解酶，异构酶，连接酶）（友谊，2001年）。锌是人体必需的微量营养素对人类，动物和植物。高等植物一般吸收作为二价阳离子（Zn2+离子），锌作为酶的金属成分，或作为一个功能结构的行为或管理大量的酶辅因子。许多重新搜救人员已经报告的必要性和作用，锌对植物的生长和产量（营和忽悠，1945年查普曼，1966年;Viets，1966年，安德森，1972年;mengel和柯比朗斯，1978;Marschner，1993;Brown等人，1993;Fageria等。根据从不同国家收集的298个土壤样品的分析尝试在世界上，锌的缺乏已被发现是最普遍微量营养素缺乏症（SillanpaaSillanpaa和Vlek，1990年，1985年）。在In-直径，锌现在被认为是第四个最重要的产生限制性营养氮（N），磷（P），钾（K）后。仅在印度，花生是生长在显示锌的缺乏，这是50％的土壤造成了相当大的产量损失（辛格，1999年）。有一半的耕地土壤TurkeyhaveZndeficiency（Eyupogluetal.，1993年）。Considerableincreasesin粮食产量由锌的应用程序，还展示了在印度（坦登，1995年，1998）和在澳大利亚（Graham等，1992）。锌，所需的氯phyll生产，花粉功能，施肥，发芽（Kaya和希格斯粒子，2002年Pandey等人，2006年恰克马克，2008年）。锌中起着重要在生物质生产中的作用（2002年Kaya和希格斯）。其中的micronutrients，锌和锰（Mn）可以影响植物的易感性干旱胁迫（Khan等人，2003）。有多种机制，可依据锌效率（伦赫尔，2001年）。根据实验条件和的植物种类中，最重要的机制可能是锌利用率组织，称为内部效率（Hacisalihoglu等，2003）和锌的吸收，所谓的外部效率（根奇等人，2006）。锌是中间的莫bility或韧皮部出口。Longnecker和罗宾逊（1993）认为，锌效率取决于所供给的量和性质的植物物种。锌从叶到根，茎和发展粮食，从一个移动根目录到另一个（伦赫尔，2001年）。其他营养素的摄取量较高也已知的增加的需求的Zn（2001）报道，超过3亿人在整个世界上遭受微量营养素缺乏和建议，考虑大量的研究能够在21世纪应该致力于开发为强化微量营养素的吸收和积累的技术食用的植物部分。花生是重要的豆科作物，在食品，直径约800万公顷的土地种植花生种植区世界各地的108个国家。花生中的平均生产力印度大约是1178千克HA-1，这是远远低于世界平均水平1400公斤公顷，1（首长花生研究所，2008年）。低生产拉了一主要是由于的作物主要是生长在雨水浇灌的事实，低肥力土壤。微量营养素，特别是锌，将发挥重要的作用，加强生产力花生。在田间试验纳米ZnO是一种有效的锌补充。907花生的营养，由于缺锌的产量损失被发现是13.3％至20％（Singh等人，2004年）。土施硫酸锌具有良好的发芽率和荚果产量增加表现出了积极的响应，荚果数和油含量（Singh等人，2004年）。拌种锌牛IDE的增加thepod收率（哥帕拉Gowda等人，1994）。一个显著增加豆荚/工厂（14.97％），出仁率（3.56％），和POD的数量产率（22％），由于应用程序的P和Zn报道了马宗达等。（2001）。基于吉塔等田间试验，所获得的数据，人。（1996）报道，根长，根干重和叶花生面积显着影响种子处理钙（Ca）+锌+锰。最近，大量耕地作物响应锌施肥已在澳大利亚，印度，土耳其，自20世纪90年代中期以来的小麦籽粒产量增加了超过600％伴随年创经济效益1亿美元（恰克马克，2004年）。粒子的大小可能会影响锌肥料的农艺成效。减少粒径的查询结果，每单位重量的颗粒的数量增加应用应用锌。粒径减少也增加了比表面积肥料，应提高肥料的溶解速率低氧化锌（ZnO）（Mortvedt，1992），如在水中的溶解度。颗粒锌比细硫酸锌，硫酸（硫酸锌）（1.4至2毫米）有点不太有效（0.8至1.2毫米），而氧化锌颗粒是完全无效的（阿伦特曼，1966）。逐步增加锌的吸收可以观察到降低颗粒大小和仅产生的粉末状植物与Zn在足够的范围内的浓度。由于1.5毫米的颗粒重量更轻比2.0或2.5毫米的颗粒的，更小的颗粒被用于表示相同的重量，所得的Zn中的更好的分布，具有较高的表面积Zn肥的接触导致了更好的Zn吸收（Liscano等人，2000）。因此，充足的工作已经完成，重点是在同水准颗粒大小，以提高其效率的肥料更好的吸收，并更高的产量。纳米材料是建议在新千年的材料。碳系和基于金属纳米颗粒是最常用的工程化包埋，并经常研究。纳米粒子的尺寸在100纳米以下属于单个分子和相应的之间的过渡区域散装物料，产生正面和负面的生物效应在活体细胞（NEL等，2006）。有越来越多的研究高等植物中的纳米颗粒的生物效应。几项研究有关纳米材料的合成，采用生物路线。仅有限的研究已经报道的promotory影响的纳米颗粒CLES在低浓度下对植物。纳米二氧化钛（TiO2）据报道，促进光合作用和生长的菠菜（香港等人，2005年;Yang等人，2006）。同样地，的纳米级SiO2and的混合物TiO2hasten大豆的发芽和生长（Lu等，2002）。“presenceofnanoscalealuminum（铝）particlesdidnothaveanegativeeffect“908在测试的浓度增长菜豆和黑麦草加以登记范围（多希等人，2008）。Zhu等（2008）报道，南瓜最大值在水性介质中含有磁性纳米粒子的增长可以吸收，移动和积累的植物组织中的粒子，而菜豆limensis是不能够吸收和移动粒子。这表明不同的植物有不同的响应于相同的纳米粒子。Phytotox-icities纳米粒子在植物上报道了杨和Watts（2005）（白菜和胡萝卜），林兴（2007年）（萝卜，油菜和黑麦草）浓度大于2000ppm。的实验APPLI-阳离子的含水二氧化钛（尺寸为25nm和100nm之间）没有柳树插条显示出任何显着的毒性作用，也有人认为，量聚集物的形成和沉积似乎是与较大高颗粒（西格等，2009）。相比NPK化肥，缓/控释肥料的应用通过纳米涂层和毡材料据报道，一个微不足道的增加提高粮食产量在蛋白质含量和可溶性糖含量减少，小麦（强等，2008）。药害的市售氧化锌纳米粒子黑麦草植物林和兴（2008年）和发展报告市售的金属氧化物纳米颗粒的毒性拟南芥Lee等人报道拟南芥。（2010年）。不同浓度的纳米ZnO对经济增长的影响，发展和最终产量的花生（花生L）。纳米粒子体积小，比表面积大，预计将是理想的候选人在植物中的锌肥料使用。农民使用硫酸盐和螯合锌（具有ethylenediamminetetraacetic酸，乙二胺四乙酸），土壤和叶面应用阳离子;然而，疗效低。因此，这个研究开始时纳米级氧化锌的疗效产生新的信息花生的成长和发展。从四个方面进行了研究调查：1）的合成的纳米级氧化锌（平均粒径为25nm）;2）种子处理的纳米ZnO和种子萌发的研究;3）盆栽试验，以及4）叶面喷施的田间试验的纳米级氧化锌的应用的剂量和最佳剂量为2g15L-1的（或0.13克L-1），到达用于叶面喷雾，它已被较螯合的硫酸锌（30克15L-1，或2克L-1）的推荐剂量。材料与方法纳米氧化锌ZnO纳米粒子的平均直径为25nm的大小中所使用的研究。纳米氧化锌已编制了使用草酸分解技术。草酸锌制备通过混合等摩尔纳米ZnO是一种有效的锌补充909广泛地与双去离子水（DI水）和收集和漂洗在空气中干燥。草酸，然后研磨，通过放置在空气中分解它在一个预加热的炉中45分钟，在500◦C。的表征的样品是通过透射电子显微镜（HRTEM，JEOL3010;JEOLLTD，皮博迪，MA，USA），扫描电子显微镜（SEM，FEIQuanta200型FEI，马尔文，英国）和能量色散X-射线分析（EDAX，FEIQuanta200型FEI）。一滴的TEM样品的制备铸造悬浮液涂碳铜网上。种子从农业再采购花生种子的品种“K-134”搜索站，卡迪里，阿查里雅，吴朗高农业大学，安得拉邦，印度。的种子平均发芽率分别为85％，进行了初步研究。种子选择大小均匀，以减少在种子萌发和幼苗活力的错误。粒子悬浮液的制备和种子处理螯合型的散装ZnSO4was用作一个参考Zn源。由于散装氧化锌不溶于水和植物不能吸收它，农民广泛使用螯合锌。材料，直接悬挂在去离子通过超声波振动（100瓦，40千赫）的水和分散30分钟。磁性棒被放置在搅拌的悬浮液，以避免在使用前颗粒的聚集。散装（螯合）硫酸锌和纳米ZnO的制备悬浮液的浓度为400，1000和2000的（PPM浓度中的锌含量）。五花生种子浸泡在两个散装这些溶液/悬浮液的100毫升所有批量ZnSO4later的引用在文本螯合锌该悬浮液被标记为B和N，使得指散装硫酸锌纳米ZnO。例如，400B和400N指悬浮液，分别为400ppm散装ZnSO4and纳米ZnO。“纳米悬浮液，如预期般，出现明确的解决办法。的pH值所有制备的悬浮液被发现是6.8-7.0。的控制也维护，对应于纯水。实验室实验两套种子处理试验是在实验室中进行。一种子萌发和幼苗活力，以确定治疗效果910索引和另一组的种子被用于进行盆栽实验。幼苗活力指数治疗花生种子阴干燥1小时。然后，种子用一块无菌过滤器放置在陪替氏培养皿（100毫米×15毫米）的纸和5毫升水的溶液中加入（作为每的建议的国际种子检验协会（1976年）。培养皿覆盖并放置在温箱中26±1◦C的