石墨烯不同添加方式对玉米幼苗生物量的作用研究

摘要：研究石墨烯不同添加方式对玉米幼苗生物量的作用，采用盆栽法，使用经不同方式处理的土壤培育玉米幼苗。测量玉米幼苗的地上鲜重、地上干重、根系鲜重、根系干重等参数。根据实验数据发现不同处理方式都能增加玉米幼苗的地上鲜重和地上干重并减少根系鲜重，但对根系干重影响不一。在各种处理中，处理一，即经过无紫外线照射（阴干）干燥的蚯蚓粪处理后的土壤所培育的玉米幼苗在地上和根系重量上的变化相较对照组有比较大的变化。

关键词：石墨烯；玉米；生物量

1.引言

石墨烯的优良特性使其在多方领域拥有良好发展前景，甚至被认为有望引发新一轮技术革命。但是对于石墨烯的多项研究仍处于初级阶段，尤其在农业领域，石墨烯的研究才刚刚起步，石墨烯对植物的影响还存在一定的争议，对农作物生长发育所产生的正面或负面影响的规律和诸多机理不够明确，还需要更多的实验作为支撑。我国石墨烯储量丰富，产量也位居世界前列，同时目前我国农业发展面临着耕地面积减少、劳动力减少、生态环境高要求等问题，对于石墨烯的进一步研究不仅有利于扩大资源利用而且是农业发展的一大机遇，极有可能引发新农业生产技术革命。

2.实验部分

2.1实验材料

本实验采用的玉米为郑单958，购自于山东省寿光市顺昌种业销售公司。玉米重量测量采用型号MA200万分之一电子天平，购自于上海良平仪器仪表有限公司。玉米根系及地上部烘干采用电热恒温鼓风干燥箱，购自于上海跃进医疗器械有限公司。

2.2实验步骤

玉米种植于2020年10月播种于直径为20cm的花盆中，玉米在大同大学炭材料研究所植物培养室中进行常规培养。实验分为六组，第一组为对照组，其余五组为实验组，分别为处理一、处理二、处理三、处理四、处理五。对照组是正常栽培基质；处理一的基质中添加了经过无紫外线照射（阴干）干燥的蚯蚓粪；处理二的基质中添加经过无紫外线（阴干）照射干燥并加压的蚯蚓粪；处理三的基质中添加经过干燥加压制成成片剂的蚯蚓粪，与石墨烯分别添加；处理四的基质中添加正常湿润状态蚯蚓粪添加石墨烯；处理五的基质中添加正常湿润状态蚯蚓粪。经过40天的培养后，用蒸馏水清洗植株根系进行取样，用万分之一电子天平称量玉米幼苗的地上鲜重及根系鲜重，然后将称量过的玉米幼苗放入电热恒温鼓风干燥箱进行烘干，24h后再称量烘干后的地上干重和根系干重。

2.3实验结果与数据分析

无添加的对照组所培育的玉米幼苗地上部分鲜重为3.42g；基质中添加经过无紫外线照射（阴干）干燥的蚯蚓粪的处理一所培育的玉米幼苗地上鲜重为4.666g；基质中添加经过无紫外线（阴干）照射干燥并加压的蚯蚓粪的处理二所培育的玉米幼苗地上鲜重为3.73g；基质中添加经过干燥加压制成片剂的蚯蚓粪与石墨烯的处理三所培育的玉米幼苗地上鲜重为4.21g；基质中加入正常湿润状态蚯蚓粪并添加石墨烯处理后的处理四所培育的玉米幼苗地上鲜重为4.59g；基质中添加正常湿润状态蚯蚓粪处理后的处理五所培育的玉米幼苗地上鲜重为3.974g。通过实验数据可知，不同处理方式都增加了玉米幼苗的地上鲜重，其中处理一，即经过无紫外线照射（阴干）干燥的蚯蚓粪的地上鲜重值最大，相比于对照组增加了36.43%，而增幅最小的处理二也增加了9.06%，平均增幅为23.80%。

无添加的对照组所培育的玉米幼苗地上部分干重为0.402g；基质中添加经过无紫外线照射（阴干）干燥的蚯蚓粪的处理一所培育的玉米幼苗地上干重为0.544g；基质中添加经过无紫外线（阴干）照射干燥并加压的蚯蚓粪的处理二所培育的玉米幼苗地上干重为0.404g；基质中添加经过干燥加压制成成片剂的蚯蚓粪与石墨烯的处理三所培育的玉米幼苗地上干重为0.444g；基质中加入正常湿润状态蚯蚓粪并添加石墨烯处理后的处理四所培育的玉米幼苗地上干重为0.486g；基质中添加正常湿润状态蚯蚓粪处理后的处理五所培育的玉米幼苗地上干重为0.462g。通过实验数据可知，不同处理方式都增加了玉米幼苗的地上干重，其中处理一，即经过无紫外线照射（阴干）干燥的蚯蚓粪的地上干重值最大，相比于对照组增加了35.32%，增幅最小的处理二增加了0.50%，平均增幅为16.42%。

基质中无添加的对照组所培育的玉米幼苗根系部分鲜重为2.386g；基质中添加经过无紫外线照射（阴干）干燥的蚯蚓粪的处理一所培育的玉米幼苗根系鲜重为2.02g；基质中添加经过无紫外线（阴干）照射干燥并加压的蚯蚓粪的处理二所培育的玉米幼苗根系鲜重为1.952g；基质中添加经过干燥加压制成成片剂的蚯蚓粪与石墨烯的处理三所培育的玉米幼苗根系鲜重为2.042g；基质中加入正常湿润状态蚯蚓粪并添加石墨烯处理后的处理四所培育的玉米幼苗根系鲜重为2.417g；基质添加正常湿润状态蚯蚓粪处理后的处理五所培育的玉米幼苗根系鲜重为2.113g。通过实验数据可知，除处理四，即正常湿润状态蚯蚓粪并添加石墨烯的根系鲜重值略微增加，与对照组相比增加了1.30%，其他不同处理方式都减少了玉米幼苗的根系鲜重，降幅最大的处理二减少了18.19%。

基质中无添加的对照组所培育的玉米幼苗根系干重为0.162g；基质中添加经过无紫外线照射（阴干）干燥的蚯蚓粪的处理一所培育的玉米幼苗根系干重为0.208g；基质中添加经过无紫外线（阴干）照射干燥并加压的蚯蚓粪的处理二所培育的玉米幼苗根系干重为0.144g；基质中添加经过干燥加压制成成片剂的蚯蚓粪与石墨烯的处理三所培育的玉米幼苗根系干重为0.148g；基质中加入正常湿润状态蚯蚓粪并添加石墨烯处理后的处理四所培育的玉米幼苗根系干重为0.196g；基质中添加正常湿润状态蚯蚓粪处理后的处理五所培育的玉米幼苗根系干重为0.204g。通过实验数据可知，处理一、处理四、处理五的根系干重增加，与对照组相比分别增加了28.40%、20.99%、25.93%而处理二和处理三的根系干重较对照组有所下降，分别下降了11.11%和8.64%。

3.结论与讨论

由实验数据可知，土壤添加石墨烯蚯蚓粪后可增加玉米地上部分重量，降低根系鲜重，但对干系干重影响不一。经过紫外线照射（阴干）干燥的蚯蚓粪可显著增加玉米幼苗的根系干重，正常湿润状态蚯蚓粪添加石墨烯和正常湿润状态蚯蚓粪的玉米幼苗根系干重可较对照组稍有增加。但经过无紫外线（阴干）照射干燥并加压的蚯蚓粪会降低根系干重，经过干燥加压制成成片剂的蚯蚓粪与石墨烯分别添加也会降低玉米幼苗根系干重。因此，石墨烯不同添加方式对玉米幼苗生物量影响不同，但添加适量石墨烯和蚯蚓粪会促进玉米幼苗的生长。这一结论与张晓用石墨烯处理提高了白榆扦插苗地上茎叶和地下根系生物量，其中地上器官较地下根系鲜重增加更为显著和胡晓飞等人在用石墨烯处理树莓组培苗时发现适量浓度的石墨烯对树莓组培苗不定根的发育具有积极地促进作用的结论相似。

参考文献

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