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铁元素是植物生长必须的微量元素。有报道表明,纳米级别的铁氧化物具有粒径小、比表面积大的优点,可以发挥营养载体的作用。然而,目前关于水铁矿对植物生理影响方面的报道不多,本试验旨在研究根吸收及叶面喷施水铁矿对植物生长及生理生化的影响。论文主要结果如下:实验室人工合成的水铁矿粒径在2-7 nm之间,是典型的2线型水铁矿。具有粒径小,结晶度低,无定型结构等特点。水铁矿的固体粉末为团聚体状,在低浓度时为透明悬浮胶体状。水铁矿溶液浸玉米和水稻种子试验表明,20 mg/L的水铁矿能够显著增加玉米种子萌发指数、活力指数和平均根长,分别比清水对照(CK1)增加38.3%、62.0%和53.9%。类似地,与CK1相比,10 mg/L水铁矿处理水稻种子萌发指数、活力指数和平均根长分别增加21.6%、45.5%和9.4%。基质培养玉米幼苗生长试验表明,水铁矿浓度在20 mg/L时地上部鲜重、株高和叶绿素含量分别比无铁对照(CK2)显著增加了 15.4%、10.0%和24.9%,浓度高于50 mg/L时不利于玉米生长。水铁矿溶液浓度低于20 mg/L时玉米叶片中过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性逐渐升高,高于此浓度时POD和CAT活性逐渐降低。地上部铁含量检测和透射电镜观察结果显示:水铁矿浓度在10 mg/L时,能够进入玉米根细胞,且地上部铁含量比CK2显著提高了 75.1%,但水铁矿浓度大于20 mg/L时会造成根细胞质壁分离。营养液培养水稻幼苗生长试验表明,与无铁对照(CK2)相比,10和20 mg/L水铁矿处理株高分别增加32.1%和19.5%,地上部鲜重分别增加81.7%和55.8%,叶绿素含量是CK2的7.46和4.80倍。10 mg/L水铁矿处理后水稻叶片中可溶性蛋白含量是对照CK2的2.24倍。水铁矿浓度为20-200 mg/L时,水稻根中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性增强,叶片中SOD和POD活性增强。浓度为500 mg/L时水稻根和叶片细胞中抗氧化酶活性均显著降低。地上部铁含量检测和透射电镜观察结果显示:水铁矿浓度为20-200 mg/L时,根尖细胞的间隙观察到水铁矿颗粒,且沿着细胞壁分布,与CK2相比,10 mg/L和20 mg/L处理分别显著增加地上部铁含量42.9%和41.1%;但是浓度高于200 mg/L时根细胞和细胞间隙未观察到水铁矿颗粒。上述结果表明,低浓度水铁矿有助于玉米和水稻种子萌发和植株生长,而高浓度水铁矿不利于玉米和水稻生长。玉米土培盆栽试验设7个处理,分别喷施清水(CK)、0.5%尿素(U)、0.5%发酵产物(P)、氨基酸水解液(A)、U+100 mg/L水铁矿(UF)、P+100 mg/L水铁矿(PF)和A+100 mg/L水铁矿(AF)。与U、P和A相比,UF、PF和AF均显著增加玉米植株高度,分别增加了 12.2%、19.4%和17.1%;显著增加地下部干重,分别增加了 18.9%、13.2%和6.5%;显著增加地上部干重,分别增加了 45.5%、34.8%和36.7%。与U和P相比,UF和PF显著增加玉米SPAD值,分别增加了 7.3%和5.3%。此外,UF、PF和AF显著增加叶片中可溶性蛋白含量,分别是U、P和A的3.95、1.44和1.22倍,显著增加叶片中总铁含量,分别比U、P和A增加了 58.9%、72.6%和89.1%。本试验表明,喷施水铁矿叶面肥能显著促进玉米生长,显著增加地上部可溶性蛋白与总铁含量。