纳米材料在农业生产中的应用受到广泛关注。水铁矿（HF）是一种亚稳定型天然铁氧化物纳米材料,具有极大的比表面积和高表面活性,控制和影响着环境中一些环境污染物和植物营养元素的形态、迁移和转化。水铁矿对重金属污染修复和微生物活性的影响方面已有较多研究,但对作物生长和土壤养分有效性的研究仍不多见。本文首先研究了不同浓度水铁矿、螯合铁（CI）、硫酸亚铁（FS）对稻麦种子萌发的影响和不同浓度水铁矿对水培小麦幼苗生长影响,然后通过稻麦轮作土壤盆栽试验探索了外源水铁矿对于小麦和水稻生长以及土壤磷和铁及一些重金属元素的生物有效性的影响。主要研究结果如下:1.水培小麦试验结果表明,不论是否缺磷,添加水铁矿均能够促进小麦生长。磷正常处理下（霍格兰氏营养液中加入136mg/L磷酸二氢钾）,低浓度水铁矿能够显著促进小麦幼苗生长,缓解小麦体内自由基胁迫;高浓度水铁矿则会抑制小麦生长。与CK1（普通1/2改良霍格兰氏营养液）相比,10mg/LHF处理可以显著增加小麦幼苗的根长、根系活力、地上部干重和根系干重,分别增加29%、8%、20%和 33%,叶片 CAT（Catalase）活性增加了 45%和 SOD（Superoxide Dismutase）活性降低了 26%,并显著增加地下部的NPK含量。磷胁迫（霍格兰氏营养液中加入0、10或50 mg/L磷酸二氢钾）时,施加水铁矿有利于小麦生物量和抗氧化酶活性增加。2.小麦和水稻种子萌发试验结果表明,低浓度铁素浸种对小麦和水稻的种子萌发起到显著的促进作用,高浓度铁素浸种则有抑制作用,HF对小麦和水稻种子萌发的促进作用优于CI和FS。与无添加铁的对照相比,10 mg/L低浓度HF处理显著提高了小麦种子的发芽率、活力指数、发芽指数、小麦幼芽和根的伸长量,分别提高了 14%、20%、17%、6%和33%,促进作用最为明显;高浓度的CI和FS处理降低了小麦的发芽指数和活力指数,抑制了芽和根的伸长量。三种铁素在低中浓度时均显著地提高了水稻种子的发芽指数和活力指数,但对水稻发芽率无显著作用;高浓度FS处理对水稻种子发芽指数、根长和芽长产生抑制作用。其中,50 mg/L的HF处理的水稻种子发芽指数和活力指数相比于对照分别提高了 13%和103%,促进作用最为明显;200mg/LFS处理的水稻种子的发芽率、发芽指数和活力指数相比对照分别减少了 13%、63%和5%,抑制作用最为明显。3.小麦季土壤盆栽试验研究结果表明,添加HF不仅改善小麦生长也对土壤理化性质有调控作用。与不施肥处理（CK）相比,添加HF、CI和FS这三种外源铁肥对小麦生长起到不同程度的促进作用,其中HF处理促进小麦生物量和农艺性状效果最为明显,小麦的茎叶干重、穗干重、穗数、籽粒重和千粒重相比对照分别提高了 16%、26%、32%、20%和3%。相比于CK,HF处理土壤速效钾和铵态氮含量分别提高了 8%和51%,但速效磷和硝态氮含量分别降低了 7%和20%。相比于CI和FS处理,HF处理土壤弱晶质氧化铁（Poorly crystalline iron oxides,Feo）含量分别提高22%和20%,非晶质氧化铁（Feo-Fep）含量分别提高31%和27%,氢氧化钠提取态磷（NaOH-P）分别提高7%和15%。相比于CF,HF处理显著增加 了土壤 DGT（Diffusive Gradients in Thin films）铁含量 75%,降低了 DGT磷含量82%。4.水稻季盆栽试验研究结果表明:施加水铁矿有利于促进水稻光合作用、改良土壤肥力和土壤铁和磷赋存状态。水稻拔节期时,相比于CI和FS处理,HF处理株高分别提高7%和16%,叶绿素含量分别提高6%和12%。水稻灌浆期,同其他处理相比,HF处理叶绿素荧光参数的ETR（Photosynthetic electron transport rate）、qP（Photochemical quenching）和 Φ PS Ⅱ（Effective quantum yield of photosystem Ⅱ）值均呈现不同程度的提升,表明水稻光合作用增强。水稻成熟期时,同CF相比,HF处理可显著提高水稻结实率6%,增加穗粒数8%和籽粒重20%。收获后,与CK相比,HF处理土壤硝态氮、速效磷和速效钾含量分别提高了 30%、81%和30%;同CF相比,HF处理显著提高了土壤弱晶质氧化铁、游离氧化铁、非晶质氧化铁和氢氧化钠提取态磷含量,显著降低了土壤盐酸提取态磷含量。