金属有机框架(MOF)类新型肥料在水稻上的应用初探

摘要：

[目的]金属有机框架(metal-organic framework,MOF)是基于分子设计的一种新型团簇功能化合物,为实现多元化养分设计,生产环境友好的新型肥料提供了新的手段.本研究在水热条件下合成了两种MOF肥料,评估了这两种MOF材料作为新型肥料的潜力和可行性.[方法]以氯化铁(FeCl3·6H2O)、硫酸锌(ZnSO4·7H2O)、磷酸(H3PO4)、草酸(H2C2O4·2H2O)和尿素(CO(NH2)2)为基础原料,在高压反应釜内100℃ 下合成MOF1和MOF2.MOF1和MOF2分别含Fe 18.6％、15.6％,P 15.7％、16.5％,N 5.16％、4.57％,C 4.61％、5.21％,MOF2还含Zn 2.89％.试验共设4个处理:不施肥(CK)、常规施肥(CF)、MOF1和MOF2.3个施肥处理为等氮磷钾设计,施肥水平为N 150 kg/hm2、P2O5200 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2.在水稻分蘖、拔节、孕穗及成熟期,采集土样,测定铵态氮、硝态氮、有效磷、有效铁、有效锌含量及pH.水稻成熟后,测定产量、千粒重、穗粒数、有效穗数和结实率.[结果]与CF相比,MOF1和MOF2处理的水稻产量分别增加了7.7％和6.3％,相关农艺性状也均有改善.MOF1和MOF2处理的水稻营养器官总干物质量和氮累积量均显著高于CF处理;CF处理的氮素利用率为32.8％,而MOF1和MOF2处理分别达到46.4％和43.0％,与CF差异显著.在成熟期,MOF1和MOF2处理的土壤铵态氮、硝态氮及有效铁含量较CF均显著增加.[结论]两个以磷和铁为主要养分的新型金属框架结构肥料不仅能提高水稻产量和氮素利用率,而且也可改善水稻相关农艺性状以及提高土壤养分含量,其作为新型肥料,具有广阔的应用潜力.

关键词：金属有机框架、分子设计、多元复合肥料、水稻

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资助基金：中国科学院"STS"项目KFJ-STS-QYZX-03,KFJ-STS-QYZX-046;江苏省农业重点示范项目BE2017388

在线出版日期：2020-04-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：2170-2177