CN112296329A - 具有核壳结构的单质纳米粉体材料及其制备方法和在农业上的应用 - Google Patents

具有核壳结构的单质纳米粉体材料及其制备方法和在农业上的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供具有核壳结构的单质纳米粉体材料的制备方法，将铁、铜或硅单质纳米材料置于容器中，抽取真空至0.08‑0.15Pa，然后通入氩气和氧气混合气，质量流量比例为80‑90％:20％‑10％，直至8000‑12000Pa，保持压力2‑24小时，保压过程中容器不停旋转，得到具有核壳结构的单质铁、铜或硅纳米粉体材料。本发明还提供应用该制备方法制备得到的具有核壳结构的单质纳米粉体材料，以及该单质纳米粉体材料在促进作物生长、提高作物产量和提升作物品质中的应用。

Description

具有核壳结构的单质纳米粉体材料及其制备方法和在农业上 的应用
技术领域
本发明属于绿色农业技术领域，具体涉及具有核壳结构的单质纳米粉体材料，及其制备方法以及其在促进作物生长、提高作物产量和提升作物品质中的应用。
背景技术
粮食安全越来越成为全世界关注的话题，据统计世界上还有4亿多人因吃不饱饭而导致营养不良。良种的推广、化肥的使用等现代农业技术已经将粮食产量提高到了极致，已有的技术很难再提高粮食产量。近年来，随着纳米技术的快速发展，通过使用纳米技术来改善农作物的产量和品质已经引起人们广泛的兴趣。如CN102815999B公开了以纳米铁为原料之一制备杂交水稻专用肥，可使水稻产量和品质大大提高；CN103789114B公开了以纳米硅溶胶为载体，以***钠等为原料制备的硒掺杂纳米硅溶胶在抑制水稻重金属吸收，促进水稻生长、提高籽粒硒含量发挥作用；CN103467195B公开了纳米硅镁钾冲施复合肥的制备方法和提高作物产量的作用等，可见基于纳米技术开发新的纳米农药、纳米肥料能为农业的可持续发展提供很好的应用前景。但是低成本、规模化纳米材料的制备技术，以及纳米材料的使用量多少能有效的激发作物生长和产量、品质提升是限制纳米材料在农业上规模化推广应用的关键瓶颈。另一方面，纳米技术在农业上的应用虽然在基础研究取得了一些有价值的初步成果，但有些研究也表明纳米材料对农作物的生长产生负面作用，影响了纳米粉体技术在农业领域的应用。现有文献报道应用于农业上的纳米粒子大部分集中于各类氧化物纳米材料，如氧化钛，氧化铁，氧化硅，氧化锌等，单质纳米粒子在作物上的应用鲜见报道。加之许多方法制备的单质纳米颗粒易团聚，影响植物的直接吸收，导致其功能下降。因此利用单质纳米粉体材料改善农作物健康生长存在具体难度！其相应的研究也较少，大面积的应用完全没有！
尽管在农作物正常生长过程中，其对微量元素的需求并不多，大多仅为总量的百万分之几，然而它们所起的作用却是巨大的。当农作物的必需营养元素平衡时，农作物生长茂盛，农产品品质高。当农作物缺少一种或几种元素时，植株生长受到影响，病态出现。由于缺乏微量元素，农作物表现为：叶片叶绿素含量下降，光合作用强度和速率降低，顶端或幼叶失绿黄化，由脉间失绿发展到全叶淡黄白色，果树“黄叶病”，花卉、蔬菜幼叶脉间失绿黄化或白化，禾本科叶片脉间失绿呈条纹花叶。幼叶脉间失绿黄化，有褐色小斑点散布于整个叶片，燕麦“灰斑病”、豆类“褐斑病”、甜菜“黄斑病”，禾本科顶端发白枯萎，繁殖器官发育受阻，不结实或只有秕粒等。可见，微量元素对作物生长和品质改善起到了至关重要的作用。因此补充必要的微量元素是保证农作物健康生长的现代农业生产方式之一。常用的微量元素补给方法有：使用微量元素溶液进行拌种、追加基肥、根部吸湿法、树干引注法、涂枝法、叶面喷雾法等等。这些传统技术虽然能解决植物生长需求的一些问题，但是已有研究表明传统补给微量元素的方法不但对粮食产量提升和品质改善非常有限，而且已经造成土壤酸化、板结，不利于农业种植的可持续发展。因此利用有效手段、有效补充作物需要的微量元素是现代农业绿色发展的关键课题之一。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了具有核壳结构的单质纳米粉体材料，本发明还提供该单质纳米粉体材料的制备方法以及其在促进作物生长、提高作物产量和提升作物品质中的应用。本发明的具有核壳结构的单质纳米粉体材料包括单质铁、铜和硅三种纳米粉体材料，将其中一种或几种复配后，应用于作物种植中。
本发明提供具有核壳结构的单质纳米粉体材料的制备方法，将铁、铜或硅单质纳米材料置于容器中，抽取真空至0.08-0.15Pa，然后通入氩气和氧气混合气，质量流量比例为80-90％:20％-10％，直至8000-12000Pa，保持压力2-24小时，保压过程中容器不停旋转，得到具有核壳结构的单质铁、铜或硅纳米粉体材料。
本发明还提供具有核壳结构的单质纳米粉体材料，是应用上述方法制备得到的。
本发明还提供上述具有核壳结构的单质纳米粉体材料在作物种植中的应用。
作为优选，所述应用为具有核壳结构的单质纳米粉体材料在促进作物生长、提高作物产量和提升作物品质中的应用；所述具有核壳结构的单质纳米粉体材料为单质铁纳米粉体材料、单质铜纳米粉体材料或单质硅纳米粉体材料中的一种或几种。
作为优选，所述具有核壳结构的单质铁纳米粉体材料的用量为0.1-10克/亩；所述具有核壳结构的单质铜纳米粉体材料的用量为0.1-5克/亩；所述具有核壳结构的单质硅纳米粉体材料的用量为0.5-100克/亩。
作为优选，所述具有核壳结构的单质铁、铜、硅纳米粉体材料按照质量比0-2:0-1:0-5进行复配。
作为优选，所述应用为，使用具有核壳结构的单质纳米粉体材料，在播种前对种子进行拌种处理或对种子进行浸种处理。
作为优选，所述应用为，使用具有核壳结构的单质纳米粉体材料，在作物生长时期对作物进行叶面喷洒处理或对作物进行灌根处理。
作为优选，所述应用为，使用具有核壳结构的单质纳米粉体材料，在播种前与基肥混合后施加；或，与微生物菌剂混合施加；或，与农药混合施加；或，在作物生长时期与追肥肥料混合后施加。
本发明制备的具有核壳结构的铁、铜和硅单质纳米粉体材料，尺寸在1-100纳米间，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，球形、具有核壳结构、分散性好(不易团聚)，其颗粒小于植物叶面的缝隙尺寸，因此很容易被植物从表面直接吸收，从而有效地促进植物对营养物质的吸收，促进植物生长。另一方面纳米粉体材料具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，显示出许多奇异的特性，在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体相比将会有显著的不同，因此本发明的具有核壳结构的铁、铜和硅单质纳米粉体材料还能有效刺激种子的细胞生物活性，对土壤的微量元素充分吸收发挥意想不到的催化活化效果，增强对外界环境的抗逆性，进而***地促进作物生长、提高产量和提升品质。本发明申请人已经将单质纳米粉体技术在不同农作物上进行效果应用，效果显著，该技术具有十分重大的经济效益、生态效益和社会效益。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的具有核壳结构的单质纳米粉体材料，平均粒径控制在1-100纳米范围；除了具备纳米材料的通用特点外，还对每个纳米颗粒进行了表面包覆处理，形成了核壳结构；壳层结构赋予每个铁纳米颗粒较强的磁性，可防止铁纳米颗粒在储存、运输和使用过程中产生团聚，有利于在拌种、施肥、叶面喷洒过程中分别与丛根菌、氮磷钾肥、营养元素、农药等混合使用，同时具备使用量少、作用效果显著、操作简单、省时、省力的特点。
(2)本领域技术人员公知，作物缺少微量元素会导致植株生长受阻，出现各种病态。而本发明所公开的单质纳米粉体材料不但能有效的治疗作物缺素症状，还能有效激活植物细胞活性，有利于作物吸收土壤中的养分，进而***地促进作物成长、提高作物产量和品质。
(3)本发明涉及的铁、铜和硅等单质纳米材料，其中单质铁纳米材料能有效治疗植物缺铁症状，同时还能增加叶绿素含量、提高光合效率；单质铜纳米材料可有效防治植物的病原菌病害；单质硅纳米材料在植物状杆、防倒伏、增加植物叶片蜡质层等作用；在抵御外界生物非生物胁迫上发挥重要作用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为实施例1制备的单质纳米铁粉体材料的结构组成。
(a)为单质纳米铁粉体材扫描电镜图：制备的单质纳米铁为球形，并且分散性好；(b)为单质纳米铁粉体材投射电镜图：制备的单质纳米铁为纳米级，尺寸在40nm左右；(c)为单质纳米铁粉体材投射电镜图：制备的单质纳米铁为核壳结构，外层包覆了一层2-3nm的氧化层，包覆均匀完整；(d)为单质纳米铁粉体材投射电镜图：单质纳米铁被磁性材料包备，核心为单质铁；(e)为单质纳米铁粉体材投射电镜下的铁元素分布；(f)为单质纳米铁粉体材投射电镜下的氧元素分布；(g)为单质纳米铁粉体材的XRD图：证明制备的材料成分为Fe与四氧化三铁。
图2为实施例2制备的单质纳米铜粉体材料的结构组成。
(a)为单质纳米铜粉体材扫描电镜图；(b)扫描电镜粒径分布统计图；(c)DES元素图；(d)为单质纳米铜粉体材的XRD图。
图3为实施例3制备的单质纳米硅粉体材料的结构组成。
(a)为单质纳米硅粉体材扫描电镜图(b)扫描电镜粒径分布统计图；(c)为单质纳米铜粉体材的XRD图。
图4为实施例1制备的单质纳米铁粉体材料磁力线。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售。
本发明的具有核壳结构的单质纳米粉体材料的制备方法为：
本发明使用甘肃科院西泾新材料有限公司生产的铁、铜和硅单质纳米材料为原料，将铁、铜或硅单质纳米材料置于不锈钢容器中，抽取真空至0.08-0.15Pa，然后通入氩气和氧气混合气，质量流量比例为80-90％:20％-10％，直至8000-12000Pa，根据包覆层厚度的需要，保持压力2-24小时对纳米粉体表面进行钝化，保持压力时间越长，包覆层越厚。保压过程中不锈钢容器以50-100rpm不停旋转保证钝化均匀。钝化完成后即可得到用于农业的具有核壳结构的单质纳米粉体材料，表面氧化物包覆层在2-10nm。根据需要，不锈钢容器内温度在室温至250℃可调：根据单质纳米材料的活性来设定钝化过程中的温度，铁80-120℃；铜150-200℃；硅60-100℃。通过上述方法生产的具有核壳结构的铁、铜和硅单质纳米粉体材料，除了具备纳米材料的通用特点外，还对每个纳米颗粒进行了表面包覆处理，从而形成了核壳结构；壳层结构赋予每个铁纳米颗粒较强的磁性，制备得到的纳米颗粒平均粒径在1-100纳米之间。
实施例1
本发明的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料的制备方法为：
本发明使用甘肃科院西泾新材料有限公司生产的铁单质纳米材料为原料，将铁单质纳米材料置于不锈钢容器中，抽取真空至0.1Pa，然后通入氩气和氧气混合气，质量流量比例为9:1，直至10000Pa，根据包覆层厚度的需要，保持压力8小时对纳米粉体表面进行钝化，保压过程中不锈钢容器以60rpm不停旋转保证钝化均匀，钝化过程中的温度设定为100℃。钝化完成后即可得到用于农业的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料，表面氧化物包覆层为2.5nm。通过上述方法生产的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料，除了具备纳米材料的通用特点外，还对每个纳米颗粒进行了表面包覆处理，从而形成了核壳结构；壳层结构赋予每个铁纳米颗粒较强的磁性，制备得到的纳米颗粒平均粒径为43.4纳米。
表1具有核壳结构的单质铁纳米粉体材料的性能
Figure BDA0002714913550000051
Figure BDA0002714913550000061
实施例2
本发明的具有核壳结构的单质纳米铜粉体材料的制备方法为：
本发明使用甘肃科院西泾新材料有限公司生产的铜单质纳米材料为原料，将铜单质纳米材料置于不锈钢容器中，抽取真空至0.12Pa，然后通入氩气和氧气混合气，质量流量比例为8:2，直至9000Pa，根据包覆层厚度的需要，保持压力10小时对纳米粉体表面进行钝化，保压过程中不锈钢容器以80rpm不停旋转保证钝化均匀，钝化过程中的温度设定为180℃。钝化完成后即可得到用于农业的具有核壳结构的单质纳米铜粉体材料，表面氧化物包覆层为3nm。通过上述方法生产的具有核壳结构的单质纳米铜粉体材料，除了具备纳米材料的通用特点外，还对每个纳米颗粒进行了表面包覆处理，从而形成了核壳结构；制备得到的纳米颗粒平均粒径为76.1纳米。
表2具有核壳结构的单质铜纳米粉体材料的性能
Figure BDA0002714913550000062
实施例3
本发明的具有核壳结构的单质纳米硅粉体材料的制备方法为：
本发明使用甘肃科院西泾新材料有限公司生产的硅单质纳米材料为原料，将硅单质纳米材料置于不锈钢容器中，抽取真空至0.1Pa，然后通入氩气和氧气混合气，质量流量比例为9:1，直至10000Pa，根据包覆层厚度的需要，保持压力12小时对纳米粉体表面进行钝化，保压过程中不锈钢容器以75rpm不停旋转保证钝化均匀，钝化过程中的温度设定为80℃。钝化完成后即可得到用于农业的具有核壳结构的单质纳米硅粉体材料，表面氧化物包覆层为2.6nm。通过上述方法生产的具有核壳结构的单质纳米硅粉体材料，除了具备纳米材料的通用特点外，还对每个纳米颗粒进行了表面包覆处理，从而形成了核壳结构；制备得到的纳米颗粒平均粒径为41纳米。
表3具有核壳结构的单质硅纳米粉体材料的性能
Figure BDA0002714913550000063
实施例4
本发明的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料的制备方法为：
本发明使用甘肃科院西泾新材料有限公司生产的铁单质纳米材料为原料，将铁单质纳米材料置于不锈钢容器中，抽取真空至0.15Pa，然后通入氩气和氧气混合气，质量流量比例为85:15，直至12000Pa，根据包覆层厚度的需要，保持压力2小时对纳米粉体表面进行钝化，保压过程中不锈钢容器以50rpm不停旋转保证钝化均匀，钝化过程中的温度设定为80℃。钝化完成后即可得到用于农业的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料，表面氧化物包覆层为2.8nm。通过上述方法生产的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料，除了具备纳米材料的通用特点外，还对每个纳米颗粒进行了表面包覆处理，从而形成了核壳结构；壳层结构赋予每个铁纳米颗粒较强的磁性，制备得到的纳米颗粒平均粒径为56纳米。
实施例5
本发明的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料的制备方法为：
本发明使用甘肃科院西泾新材料有限公司生产的铁单质纳米材料为原料，将铁单质纳米材料置于不锈钢容器中，抽取真空至0.08Pa，然后通入氩气和氧气混合气，质量流量比例为8:2，直至8000Pa，根据包覆层厚度的需要，保持压力24小时对纳米粉体表面进行钝化，保压过程中不锈钢容器以100rpm不停旋转保证钝化均匀，钝化过程中的温度设定为120℃。钝化完成后即可得到用于农业的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料，表面氧化物包覆层为3.2nm。通过上述方法生产的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料，除了具备纳米材料的通用特点外，还对每个纳米颗粒进行了表面包覆处理，从而形成了核壳结构；壳层结构赋予每个铁纳米颗粒较强的磁性，制备得到的纳米颗粒平均粒径为61纳米。
实施例6实施例1制备的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料在新疆呼图壁冬小麦的应用
冬小麦品种为新冬52号，示范面积为480亩，其中对照为200亩，试验处理280亩。
试验组冬小麦处理方式：4月中旬小麦分蘖期灌水时以灌根的方式，每亩添加0.5克的单质纳米铁粉体材料，随后在小麦分蘖期、拔节期和抽穗期以无人机喷洒的方式与除草剂或杀虫剂混合喷洒，每亩喷洒0.5克的单质纳米铁粉体材料，具体为在小麦分蘖期每亩喷洒0.2克、拔节期每亩喷洒0.2克和抽穗期每亩喷洒0.1克，小麦生长季每亩地共使用1.0克单质纳米铁粉体材料。
小麦的其余管理方法两组保持一致。
小麦收获是用联合收割机将对照和处理分别收获，对照每亩实收产量380千克，处理每亩实收产量430千克，与对照相比增产了13％。与对照相比，试验处理小麦的抗倒伏能力有所增强：对照组小麦倒伏面积为50％，而处理组倒伏面积约占20％。
实施例7实施例1制备的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料在甘肃白银市景泰县春小麦上的应用
春小麦品种宁春15号，试验面积为4亩，其中，
对照(CK)：即不做处理，实施面积为1亩；
喷施处理(T1)：在对照的基础上小麦分蘖期叶面喷施单质纳米铁粉体材料0.1克/亩，实施面积为1亩；
拌种处理(T2)：每亩种子用0.5克单质纳米铁粉体材料加20ml清水混合均匀后，拌种处理，实施面积1亩；
拌种+喷洒处理(T3)：拌种处理(T2)的基础上小麦分蘖期和抽穗期分别叶面喷施单质纳米铁粉体材料0.1克/亩，实施面积1亩。
各组间小麦的其余管理方法均一致。
小麦成熟后，将保护行去除后，试验处理用小型收割机采取实收产，其中CK实收产量374.2千克/亩，T1实收产量403.8千克/亩，T2实收产量482.4千克/亩，T3实收产量565.8千克/亩。不论拌种还是叶面喷洒，单质纳米铁粉体材料均能提高小麦产量，拌种加两次喷洒处理效果最好，单质纳米铁粉体材料的使用量为0.7g，增产43％，而且还能显著提高小麦籽粒铁含量(表4)。
表4使用单质纳米铁粉体材料对小麦籽粒铁含量的影响
Figure BDA0002714913550000081
Figure BDA0002714913550000091
实施例8实施例1制备的具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料在河南许昌冬小麦上的应用
分别在河南许昌县农机推广中心试验田、蔡冯和孙庄3处示范地开展具有核壳结构的单质纳米铁粉体材料的示范应用。农机推广中心试验田小麦品种为西农511，蔡冯示范点小麦品种为存麦五号，孙庄示范区小麦品种为众麦一号。示范面积总计500亩。
3处示范地，各示范地均设置空白对照(不处理)、空白+叶面喷施1次、空白+叶面喷施2次；拌种、拌种+叶面喷施1次、拌种+叶面喷施2次；浸种、浸种+叶面喷施1次、浸种+叶面喷施2次。具体为：
空白对照(CK)：不拌种、叶面喷洒时不加单质纳米铁粉体；
空白+叶面喷施1次(T1)：在对照的基础上小麦分蘖期叶面喷施单质纳米铁粉体材料0.1克/亩；
空白+叶面喷施2次(T2)：在对照的基础上小麦分蘖期和抽穗期分别叶面喷施单质纳米铁粉体材料0.1克/亩；
拌种处理(T3)：每亩小麦种子用0.5克单质纳米铁粉体材料加20ml清水混合均匀后，拌种处理；
拌种+叶面喷施1次(T4)：拌种处理(T3)的基础上小麦分蘖期叶面喷施单质纳米铁粉体材料0.1克/亩；
拌种+叶面喷施2次(T5)：拌种处理(T3)的基础上小麦分蘖期和抽穗期分别叶面喷施单质纳米铁粉体材料0.1克/亩。
浸种(T6)：每亩种子用0.5克单质纳米铁粉体材料加50L清水混合均匀后，将小麦种子放在里面浸泡4～6小时。
浸种+叶面喷施1次(T7)：浸种处理(T6)的基础上小麦分蘖期叶面喷施单质纳米铁粉体材料0.1克/亩；
浸种+叶面喷施2次(T8)：浸种处理(T6)的基础上小麦分蘖期和抽穗期分别叶面喷施单质纳米铁粉体材料0.1克/亩。
各组间小麦的其余管理方法均一致。
小麦成熟时，以实测产为主结合理论测产示范区产量见表5，表6和表7。从产量结果看，浸种、拌种均有明显增产效果，尤以浸种增产效果最为显著；农技中心示范区和孙庄示范区增产幅度均超过10％以上。
表5农技中心示范区(公斤/亩)
Figure BDA0002714913550000101
孙庄示范区空白(种子不处理)平均亩产量383.6公斤，浸种平均亩产量458.3公斤，比空白亩增产74.7公斤，增加19.5％；拌种平均亩产量425.8公斤，比空白亩增产42.2公斤，增加11％。
表6孙庄示范区(公斤/亩)
Figure BDA0002714913550000102
蔡冯示范区空白(种子不处理)平均亩产量492.9公斤，浸种平均亩产量524.7公斤，比空白亩增产31.8公斤，增加6.4％；拌种平均亩产量511.1公斤，比空白亩增产18.2公斤，增加3.7％。增产最为明显的是农技中心示范区“浸种+喷洒两次”处理比空白亩增产139.5公斤，增产幅度达27.3％。
表7蔡冯示范区(公斤/亩)
Figure BDA0002714913550000103
实施例9实施例1和2制备的具有核壳结构的单质纳米铁和铜粉体材料在苜蓿上的应用
在宁夏贺兰县暖泉农场35亩苜蓿开展具有核壳结构的单质纳米粉体材料的应用，其中试验组18亩为具有核壳结构的单质纳米粉体材料处理，17亩为对照。三年生苜蓿二茬收割后，试验组随除草剂一起每亩喷施0.5克单质纳米铁粉体材料和0.25克单质纳米铜粉体材料(单质纳米铜粉体材料的加入还能够防治病虫害，喷洒前统计叶面蚜虫及幼虫数量，约30-50个，7天后统计相同叶片的蚜虫及幼虫数量，约0-6个)，10天后每亩第二次喷施0.5克单质纳米铁粉体材料，35天收割。18亩示范处理叶面喷施单质纳米粉体材料2次，共计每亩使用1.0克单质纳米铁和0.25克单质纳米铜，总产量10268千克，平均亩产570.4千克，有效粗蛋白含量18.10％。对照17亩为空白对照。两组中苜蓿的其余管理方法均一致。对照17亩共收产8932千克，平均亩产525.4千克，有效粗蛋白含量16.76％。使用本发明的具有核壳结构的单质纳米粉体材料处理不但增产了8.6％，而且还提高了苜蓿的品质。
在甘肃民勤蔡旗镇欣海牧草种植基地三年生第四茬苜蓿开展具有核壳结构的单质纳米粉体材料的应用，其中10亩对照，对照组为空白对照。试验处理为三年生苜蓿三茬收割后，每10天叶面喷施一次，共喷施三次，处理1每次每亩喷施0.5克单质纳米铁粉体材料，使用量共计1.5克/亩；处理2每次每亩喷施0.3克单质纳米铁粉体材料，使用量共计0.9克/亩。各组的其余管理方法均一致。40天收割，对照亩产494.7千克，处理1亩产554.7千克，处理2亩产530.3千克。与对照相比，处理1增产了12.1％，处理2增产了7.2％。
实施例10实施例1和3制备的具有核壳结构的单质纳米铁、硅粉体材料在甘肃武威黄羊镇大豆上的应用
在甘肃武威黄羊镇甘肃省农科院试验站开展具有核壳结构的单质纳米粉体材料在大豆上的应用试验。试验处理包括，CK：对照；T1：每亩地种子用2克单质纳米硅粉体材料拌种；T2：每亩地种子用0.2克单质纳米铁粉体材料和2克单质纳米硅粉体材料拌种；T3：每亩地种子用0.3克单质纳米铁粉体材料和2克单质纳米硅粉体材料拌种；T4：每亩地种子用0.5克单质纳米铁粉体材料和2克单质纳米硅粉体材料拌种；T5：每亩地种子用0.5克单质纳米铁粉体材料拌种。大豆成熟后对每株大豆籽粒产量分析(表8)，单质纳米硅粉体材料显著增加大豆株籽粒产量，其中0.2克单质纳米铁粉体材料和2克单质纳米硅粉体材料混合拌种处理效果最好。
表8不同纳米粉体材料对大豆株籽粒产量的影响
Figure BDA0002714913550000111
Figure BDA0002714913550000121
综上所述，本发明所述的铁、铜和硅等单质纳米粉体材料，不论单一使用、还是复配使用均能促进作物生长、提高产量和品质。本发明的铁、铜和硅单质纳米粉体材料不仅仅限于实施例所使用的量和复配比例，还涉及到铁、铜和硅等单质纳米粉体材料为原料的不同复配比例和施加量的使用。本发明所述的铁、铜和硅等单质纳米粉体材料，不仅仅局限于大宗作物的使用，还涉及到中药材、牧草种植等经济作物的种植、园林绿化、草地修复、土壤改良等方面的应用，只要是作物中需要补充铁、铜或硅，均可以使用本发明的单质纳米粉体材料按照本发明的方法进行施用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.具有核壳结构的单质纳米粉体材料的制备方法，其特征在于：将铁、铜或硅单质纳米材料置于容器中，抽取真空至0.08-0.15Pa，然后通入氩气和氧气混合气，质量流量比例为80-90％:20％-10％，直至8000-12000Pa，保持压力2-24小时，保压过程中容器不停旋转，得到具有核壳结构的单质铁、铜或硅纳米粉体材料。
2.具有核壳结构的单质纳米粉体材料，是应用权利要求1的方法制备得到的。
3.权利要求2所述的具有核壳结构的单质纳米粉体材料在作物种植中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述应用为具有核壳结构的单质纳米粉体材料在促进作物生长、提高作物产量和提升作物品质中的应用；所述具有核壳结构的单质纳米粉体材料为单质铁纳米粉体材料、单质铜纳米粉体材料或单质硅纳米粉体材料中的一种或几种。
5.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：所述具有核壳结构的单质铁纳米粉体材料的用量为0.1-10克/亩；所述具有核壳结构的单质铜纳米粉体材料的用量为0.1-5克/亩；所述具有核壳结构的单质硅纳米粉体材料的用量为0.5-100克/亩。
6.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：所述具有核壳结构的单质铁、铜、硅纳米粉体材料按照质量比0-2:0-1:0-5进行复配。
7.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：所述应用为，使用具有核壳结构的单质纳米粉体材料，在播种前对种子进行拌种处理或对种子进行浸种处理。
8.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：所述应用为，使用具有核壳结构的单质纳米粉体材料，在作物生长时期对作物进行叶面喷洒处理或对作物进行灌根处理。
9.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于：所述应用为，使用具有核壳结构的单质纳米粉体材料，在播种前与基肥混合后施加；或，与微生物菌剂混合施加；或，与农药混合施加；或，在作物生长时期与追肥肥料混合后施加。
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