前言
第一章 纳米技术与农业低碳经济
一、纳米技术
所谓纳米技术，是指在0.1～100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术。当前纳米技术的研究和应用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。
美国、英国、德国、中国、欧盟、俄罗斯等主要国家几乎同时提出了国家级纳米科技的战略规划。我国除了已有国家级的《中国国家纳米技术发展纲要》以外，各级政府均积极参与规划。目前已有十余个省（直辖市、自治区）制订了省级纳米规划，如北京、天津、上海、黑龙江、辽宁、吉林、江苏、浙江、安徽、广东、湖南、湖北、陕西、山西等省（直辖市）均有相应的规划安排。纳米科技、信息技术和生物技术是21世纪三大战略性的科技，必然引起舆论界的密切关注。许多专家预言“21世纪将是纳米的世纪”。纳米科技被誉为21世纪推动人类发展的三剑客之一，同时被全球科学界专家列入21世纪重点研究项目之一，到2010年仅纳米技术的市场容量就可达到14400亿美金。由此可见，纳米技术行业未来的发展空间将无法估量。
二、农业低碳经济
“低碳经济”是在全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战背景下提出的。随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识，不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害，大气中二氧化碳（CO2）浓度升高带来的全球气候变化也已被确认为不争的事实。在此背景下，“碳足迹”、“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳发展”、“低碳生活方式”、“低碳社会”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列新概念、新政策应运而生。2002年世界可持续发展首脑会议之后，在可持续发展框架下应对气候变化成为国际共识。为打破国际气候谈判中的僵局，着眼于国际气候制度建设，英国于2003年提出了低碳经济概念。低碳经济的实质是能源效率和清洁能源结构问题，其核心是能源技术创新和制度创新，目标是减缓气候变化和促进人类的可持续发展。因此，低碳经济指的是依靠技术创新和政策措施，进行一场能源革命，建立一种较少排放温室气体的经济发展模式，以减缓气候变化。
目前，国际上有关低碳经济研究的主要内容有：①能源消费与碳排放：包括与碳减排有关的能源消费结构的转换和低碳排放能源系统的建立；②经济发展与碳排放：主要探讨不同经济发展模式、阶段、速度与碳排放的关系；③农业生产与碳排放：包括土地利用变化、农业土地整治、农业生产水平与结构的变化等；④碳减排的经济风险分析与减排对策研究。
然而，关于低碳经济，讲工业的多，讲城市的多，讲乡村的少，讲农业的少，实际上发展低碳经济，农业潜力巨大。人类的农业生产活动与全球气候变化相互联系又相互影响。农业生产在全球温室气体（包括CO2、CH4、N2O）循环中占有重要地位。土壤中的有机物质经微生物分解，以CO2的形式释放入大气，超过全球人为温室气体排放总量的30%，相当于150亿吨的CO2；CH4可在长期淹水的农田中经发酵作用产生；全球一半以上的N2O来自土壤的硝化和反硝化过程。农业作为国民经济的基础产业，是一个重要的温室气体来源，同时又受到温室效应的严重影响。
农业低碳经济是指在农业生产、经营中排放最少的温室气体，同时获得整个社会最大效益的技术。农业的可持续发展必须实现由高碳经济向低碳经济的转变。必须通过农业科学技术的创新和突破，发展“生态高值农业”，增加科技对农业发展的贡献率和比较效益，来应对未来我国农业发展所面临的巨大挑战。高效农业的典型特征是：单位面积上农产品品种增多、质量更优、产量提高；农民经济收入增加；农村生态环境改善。坚持高效农业经营模式，实现经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。为确保农产品的提质增效，在农产品的产前、产中和产后都要给予科技创新，把现代科学管理、生物技术和传统农业精华相结合，建设高产优质、高效低耗的现代农业生产体系。
三、纳米技术对农业低碳经济的贡献
1.精确农业
精确农业是利用重要的作物参数和知识在适当的尺度上优化生产系统管理，根据特定地块的作物潜在生产能力控制不同的投入水平（如肥料、杀虫剂、除草剂等）。精确农业的核心是对变化因素进行精确管理，变化因素包括：空间因素、时间因素和预测因素。利用纳米技术生产的微型传感器和监测系统对未来的精确农业产生重大影响。
纳米装置的一个重要作用是增加与全球定位系统有关的自主传感器的应用，用于实时监测。这些纳米传感器可以遍布田间，用于检测土壤养分和农作物生长情况。美国和澳大利亚的一些农场已经在使用这种传感器，它们可以及早检测到环境的变化，可以为决策者提供准确信息，帮助农民作出明智的决定，提高农业的生产效率。
2.智能施药系统
20世纪后半叶以来，农业病虫害的控制经历了从利用杀虫剂到传统方法与生物方法相结合的病虫害综合管理系统。将来具有新型的纳米装置可以运用到农业的智能化中，这类装置可以针对不同的病虫害采取准确的补救措施，它们可以将所发现的问题及时提醒农民，帮助农民定量、定向地给农作物治病。
运用纳米技术生产的新型农药更易于溶于水，也可以自然分解为无害成分。科学家们正在研究能够针对环境变化施肥和施药的新技术，促进农作物对水、农药和化肥的高效吸收，以降低污染，使农业对环境更加友好。纳米技术还有助于提高农作物的产量和营养价值。
3.食品包装与加工
由专业咨询公司进行的调查研究预测，纳米食品的市场将从2004年的26亿美元发展到2010年的204亿美元。该调查报告认为，到2010年，亚洲将成为纳米食品的最大市场。由此可见，纳米技术在食品产业有巨大的发展潜力，纳米食品加工、纳米包装材料、纳米检测技术等方面的研究尤为活跃，成为纳米技术在食品工业应用的研究热点。
运用纳米技术研发的包装系统可以修复小的裂口和破损，可以适应环境的变化，并且能在食品变质的时候提醒消费者。此外纳米技术可以改进包装的渗透性、提高阻隔性、改进抗损和耐热，形成抗菌表面，阻止食物发生变质。除包装外，纳米技术对功能食品和互动食品的研发也有很大促进作用，这些食品能够按照人体需求更有效地提供营养。这类食品可以暂存人体内，需要时再把营养输送给细胞，这个领域的关键是开发纳米胶囊，把它们存入食品中，用于输送营养。
纳米技术是一项在微观领域进行的工程技术，有可能用于设计通过杀死细菌或阻止氧气穿透来阻止食物和饮料的塑料包装被污染；也可能被用来保存食物营养；农民也能利用该技术确保肥料在正确的时间缓慢释放；还可以用来探测害虫或污染物。
4.加工、粉碎技术
利用纳米加工、粉碎技术粉碎的磷矿石，可以直接用于农作物，能节省大量制磷肥用硫酸。动物杂碎骨、珍珠、蚕丝、茶叶等农副产品都可用纳米加工技术粉碎，生产食品、化妆品、保健品。硫磺、铜化合物等，经纳米加工技术粉碎至1微米以下细度，加上适当助剂，就成为很好的杀菌剂，甚至可以把一些固体农药直接加工成纳米农药。这种纳米级农药，易进入害虫的呼吸系统、消化系统及表皮内发挥作用。此外，还有可能将纤维素粉碎成单一葡萄糖和纤维二糖等，使地球上丰富的有机物成为人、畜可以利用的营养物质和化工原料。
5.光催化技术
利用纳米技术中的光催化技术，可以消除水果、蔬菜表面的农药及其他污染，还可以利用光、水、氧气等生产杀菌农药，因为光催化技术可使水、氧气等成为具有极强氧化还原能力的物质，可以杀灭细菌、真菌和病毒。这种农药很适用于绿色、有机食品生产。
6.人工模拟
纳米技术也为光合作用、生物固氮、生物制氢等具有重大意义的生物反应人工模拟提供可能。因为纳米材料粉末极细，表面积大、表面活性中心数目多，催化能力强，为光解水、利用二氧化碳和水合成有机物等提供有效催化手段。利用纳米材料可以制成防紫外线、转光和有色农用膜，而且也可分解地膜等。
四、纳米碳增效肥技术对农业低碳经济的贡献
1.农作物增产
近4年时间，国家杂交水稻工程技术研究中心、国家大豆工程研究中心、中国烟草总公司郑州烟草研究所、中国科学院东北地理与农业生态研究所、黑龙江省农业科学院、云南省农业科学院、中国农业大学、吉林农业大学等多家科研院所与大学在黑龙江省、吉林省、辽宁省、北京市、河北省、河南省、山东省、山西省、湖北省、湖南省、江西省、广西省、云南省、四川省、海南省、新疆维吾尔族自治区等中国全国16个省份多个地区，进行了多品种、多地域的纳米碳增效肥趋势性试验，包括水稻、小麦、玉米、大豆等大田作物、蔬菜、果树、花卉、棉花、烟草等经济作物共计30多个品种，均取得了阶段性的成果。
综合试验数据分析：在常规施肥量的基础上减少30%的施肥量，90%的试验点减产、减收。减少30%施肥量后添加肥料专用纳米碳材料，82.6%的试验点实现增产，78.3%的试验点实现增收。其中，水稻平均增产6.97%，小麦平均增产9.89%，玉米平均增产5.11%，大豆平均增产12.05%，烟草平均增产8%，猕猴桃平均增产41.98%，蔬菜平均增产13.19%。2009年，中国国家统计局部分粮食作物、经济作物和蔬菜的产量分别为：稻谷19510万吨，小麦11432万吨，玉米16397万吨，大豆1500万吨，蔬菜6.02亿吨。如果肥料施用中全部添加了纳米碳，则分别增产：稻谷1359.8万吨，小麦1130.6万吨，玉米837.9万吨，大豆180.8万吨，蔬菜7940.4万吨（表1-1）。
表1-1 中国主要粮食作物和大豆及蔬菜施用添加纳米碳的肥料后增产分析
2.降低肥料生产成本
表1-2中列出了中国化肥网2011年3月份进出口统计的部分肥料的价格。普通肥料添加纳米碳，在保证农民不增加施肥成本的前提下，可以降低肥料生产企业的生产成本。按照节肥30%、纳米碳添加比例0.3%及纳米碳价格260元/千克计算，生产700千克添加纳米碳的普通肥料和生产1000千克普通肥料相比，化肥生产企业降低生产成本如表1-2。
表1-2 肥料添加纳米碳企业生产成本变化幅度
3.减少面源污染的作用
据2010年中国第一次污染源普查报告，中国水体污染物来自于农业的COD、总氮、总磷分别占总排放的44%、57%和67%，如果全国化肥施用中推广使用纳米碳，较普通化肥减少30%的肥料投入量，则可使三者的比重分别降至31%、40%和47%（表1-3）。对减少环境污染具有重要意义。
表1-3 中国全部化肥添加纳米碳农业源水污染分析表
4.减少温室气体排放
（1）减少化肥施用中温室气体排放
2005年中国温室气体排放总量55.48亿吨CO2，施用化肥产生N2O占全国温室气体排放总量15%。如果农业施肥全部添加纳米碳，实现节肥30%，中国将直接减少温室气体排放量4.5%，折合2.5亿吨CO2。
（2）通过节省原料减少温室气体排放
2009年中国全国化肥总产量9000万吨左右（实物量），约消耗1亿吨标准煤，折合排放2.27亿吨CO2。如果通过添加用纳米碳减少30%的肥料产量，将折合减少排放6810万吨CO2，而纳米碳在生产过程中排放761万吨CO2，两项抵减将能减少排放6049万吨CO2。
以上两项合计，共可以减少的温室气体占中国全国排放总量的5.5%。若加上纳米碳添加进肥料对减少肥料氨挥发、增加植物生物量的积累、对土壤中有机质的固定作用，减少肥料运输、储存等环节的能耗，整体计算，该项技术对温室气体的减排贡献还会增加。
为此，中国科学院沈阳生态研究所与黑龙江省农业科学院于2009年12月19日，就此项技术，在北京共同举办了“纳米技术与农业低碳经济”高级研讨会。方荣祥院士、孙九林院士、任阵海院士、费维扬院士、方智远院士、著名植物营养学家毛达如教授以及中国科学院、黑龙江省农业科学院、国家杂交水稻工程技术研究中心、国家大豆工程研究中心、中国农业大学、浙江大学等单位的40余名专家、学者参加了会议。会议重点围绕我国自主研制的纳米碳增效肥的试验所取得的重要成果，从机理研究、安全性评价及产业化进程等多个方面，进行了深入研究和探讨。与会专家一致认为，这项技术在节能减排领域里，是一项全新的技术手段，在不增加额外减排费用的前提下，却能完成减排的目的，完全可以实现“可测量、可报告、可核实”的减排长期目标。纳米碳增效肥对发展低碳农业、保障我国粮食安全将发挥重要作用。在经济全球化的背景下，国家之间竞争的焦点日益集中于技术创新的速度以及高新技术产业发展的速度。国家应保护并扶持这项我国原创性的技术，最终实现纳米碳增效肥的“节肥、减排、增产、增效”的目标，为我国土肥资源高效利用，为我国农业低碳经济发展做出积极贡献。
第二章 纳米碳增效肥在粮食作物上的试验
第一节 纳米碳增效肥在水稻上的节肥增效试验
一、海南省三亚市中国杂交水稻研究中心纳米碳增效肥试验
1.材料与方法
（1）测定杂交稻根系生长条件下不同肥料处理的阴阳离子流向
①测试液浓度设计：配置0.1毫摩尔/升NH+4阳离子检测液，0.1毫摩尔/升NO-3的阴离子检测液。
②离子内外流：NH+4正值为外流，负值为内流（阳离子坐标正值为外流，坐标负值为内流）；NO-3正值为内流，负值为外流（阴离子坐标正值为内流，坐标负值为外流）。
（2）肥料品种
纳米碳增效肥包括：纳米碳增效碳酸氢铵、纳米碳增效尿素、纳米碳增效磷酸二氢铵、纳米碳增效硫酸钾。
普通肥料包括：尿素、碳酸氢铵、磷酸二氢铵、硫酸钾和中微量元素等。
（3）施肥量设计
施肥量试验设置5个处理：无氮空白区、纳米碳增效肥60%氮施肥区、纳米碳增肥70%氮施肥区、纳米碳增效肥100%氮施肥区；普通高效肥100%氮施肥区。磷肥、钾肥和微肥同等比例使用。
（4）施肥方法
①空白不施氮区，磷肥、钾肥和微肥做基肥一次性施入。
②纳米碳增效碳酸氢铵60%肥料处理，追肥2次各50%。
③纳米碳增效碳酸氢铵70%肥料处理，追肥2次各50%。
④纳米碳增效尿素100%肥料处理，追肥2次各50%。
⑤普通尿素100%肥料处理，追肥2次各50%。
（5）杂交稻品种
杂交稻广湘24S/R5、杂交稻新两优2012、杂交稻两优408、杂交稻两优798、杂交稻N两优342、杂交稻准S/608共6个品种。
（6）水稻生育期管理
水稻生长过程多次对福寿螺、大螟、稻纵卷叶螟和稻瘿蚊、纹枯病及稻飞虱等病虫害进行防治。并且多次进行人工锄草，肥水管理做到了浅水返青活棵，薄水晒田促分蘖，寸水追肥打药，薄水孕穗至抽穗，干干湿湿壮籽粒，收割前6天断水。
（7）测产程序
每个处理设5次重复。每个点均匀选取20株，测定有效穗、穗粒数、千粒重等几项指标。采样进行烘干、称重、分区测产。统计理论产量，进行显著性分析。
2.结果与讨论
（1）纳米碳增效肥增产机理
①纳米碳遇水后变超导体增加土壤电动电位。纳米碳有促进作物营养吸收和生物合成的双重功效。根据纳米碳的特性，5～30纳米尺度的纳米碳不导电，是绝缘体；纳米碳在土壤中遇水后则变成超导体，可以提高土壤的电动电位，增加土壤电位差，提高土壤中离子的游离动力，加速了离子的传导，提高土壤中的离子浓度，促进土壤有效养分的释放。还能提高作物对养分吸收的速度，提高作物生长速度，促进分蘖，提早成熟。在测定杂交稻盆栽稻苗时，纳米增效尿素比普通尿素每株增加分蘖数2～3个，根系数量增加1/3，根系长增加1/4，分蘖期纳米增效尿素稻根长达到27厘米，而普通尿素稻根长仅有17厘米，说明纳米碳增效肥增加了土壤电动电位，吸收土壤养分的功能增加。
②纳米碳增效肥使杂交稻根系外流NH+4离子的数量减少。
从测定水稻根系外流NH+4离子的数量看出，图2-1中空白处理曲线A，由于没有施氮肥，水稻根系吸收的NH+4离子浓度低，能从NH+4离子检测液中吸收NH+4离子，曲线A呈现负值。而普通尿素（曲线E）进入植物体内根部的NH+4合成和运转的速度较慢，植物体内累计的NH+4离子浓度高，所以会有大量的NH+4离子流出，进入根外的低浓度NH+4离子检测液中，水稻根系吸收的NH+4离子浓度高，能向NH+4离子检测液中释放NH+4离子，曲线E呈现较高正值。纳米碳增效肥（曲线B和曲线D）外流NH+4离子大大减少，其原因是纳米碳增效肥加速了营养成分的合成和运转，植物体内的NH+4离子浓度降低，使植物体内的NH+4浓度没有累计，水稻根系的NH+4浓度低于或略高于配置0.1毫摩尔/升NH+4阳离子检测液浓度，曲线B和曲线D是100%纳米碳增效肥和70%纳米碳增效肥，除了水稻根冠和300微米的根毛前端，其他根段随着根毛延长NH+4离子的外流量减少。1200微米的根毛段纳米碳增效肥NH+4阳离子的外流量近于零，而普通高效肥NH+4阳离子的外流量非常高，说明纳米碳增效肥使水稻根系外流NH+4离子的数量减少。
图2-1 纳米碳增效肥使水稻根系外流NH+4离子的数量减少
③纳米碳溶胶可以使土壤胶体重组释放出大量土壤营养元素。土壤胶体多是风化的硅酸盐、氧化物和有机酸，以带负电荷的硅酸盐颗粒为胶核。纳米碳带有负电荷，在土壤中吸附阳离子，形成以纳米碳为胶核的新的胶体颗粒，进行土壤微团聚体重组，在这个过程中会释放出大量土壤营养元素，纳米溶胶起到催化效应。实验证明这个过程是可逆的。土壤中无定型氧化硅活性较高，具有一定的羟基化表面，可以吸附阳离子和极性物质，也可接受带氢键的和带正电荷的溶胶。纳米碳可以促进阳离子的重新释放，通过EC值测定，纳米碳增效肥可降低土壤EC值30%以上，也就是在同样施肥条件下，要保持植物的营养平衡，保持EC值一致，必须减少30%的施肥量，否则会引起肥害，所以纳米碳增效肥有明显的节肥功能。
④纳米碳增效肥使杂交稻根系内吸NO-3阴离子数量增加。通过测定杂交稻两优343的根系吸收NO-3的结果，图2-2中空白处理曲线A，由于没有施氮肥，水稻根系吸收的NO-3离子浓度低，能从NO-3离子检测液中吸收NO-3离子，曲线A呈现正值。而普通肥（曲线D）和金正大肥（曲线E）其吸收土壤阴离子能力都近于零，也就是植物体内阴离子浓度与供试溶液浓度相接近。100%纳米碳增效肥（曲线B）和70%纳米碳增效肥（曲线C）对溶液中的阴离子NO-3有较强的内吸作用，植物对阴离子的吸附处于半饥饿状态，在体内运转很快，根本没有累计。所以纳米碳增效肥具有吸附土壤阴离子NO-3、PO3-4、SO2-4等离子的专项功能，尤其可增加水稻对磷酸盐（PO2-4）和硅酸盐（SiO2-3）的吸收。水稻多吸收硅酸盐（SiO2-3）可防止水稻倒伏；水稻多吸收磷酸盐（PO2-4）可减少水稻锈病的发生，有明显的防病效果。
图2-2 纳米碳增效肥使杂交水根系内吸NO-3阴离子数量增加
⑤纳米碳直接吸附土壤阴离子NO-3的内流过程。土壤胶体中氧化物是土壤吸附阴离子的主要载体，其中离子吸附过程与土壤的电解质浓度和土壤pH相关性比较大。纳米碳是带负电荷的，具有表面胶体扩散层，通过土壤胶体能吸附土壤NO-3、Cl-、SO2-4等离子，植物体对阳离子的吸收多了，导致了对阴离子的吸引。
（2）纳米碳增效肥田间试验
①纳米增效碳酸氢铵60%施氮肥量测产结果。纳米碳增效肥料60%氮肥试验第一品种为准S/608，于2009年4月21日采收、烘干、测产；纳米碳增效肥60%氮肥试验第二品种为N两优342，于2009年5月1日采收、烘干、测产。测产结果见表2-1。纳米碳增效肥第一品种准S/608亩产量为609.26千克/亩，普通高效肥100%施氮量亩产量为552.16千克/亩，其增产率为10.35%，差异显著。纳米碳增效肥料第二品种N两优342亩产量为742.69千克/亩，普通高效肥100%施用量亩产量为711.26千克/亩，其增产率为4.41%，差异不显著。所有施肥处理比对照增产明显，增产幅度为12.20%～51.02%，土壤肥力中等，试验结果可信（表2-1、表2-2）。
表2-1 准S/608、N两优342水稻品种不同施肥量理论产量
②纳米碳增效碳酸氢铵70%施氮肥量测产结果。纳米碳增效碳酸氢铵70%施氮肥量试验第一品种为两优798，于2009年4月23日采收、烘干、测产；纳米增效碳酸氢铵70%施氮肥试验第二品种为两优408，于2009年5月1日采收、烘干、测产，测产结果见表2。纳米增效碳酸氢铵施肥量试验第一品种两优798产量为778.64千克/亩，比普通高效肥100%施用量产量为710.89千克/亩增产，增产率为9.53%，差异显著。纳米增效碳酸氢铵70%施氮肥试验第二品种两优408产量为764.94千克/亩增产，比普通高效肥100%施用量产量为631.92千克/亩增产，增产率为21.05%，差异极显著。所有施肥处理比对照增产明显，增产幅度为28.46%～58.52%，土壤肥力中等，试验结果可信。
表2-2 两优798、两优408水稻品种不同施肥量理论产量
③纳米增效尿素100%施氮肥量测产结果。纳米增效尿素100%施氮肥量试验第一品种为新两优2012，于2009年4月25日采收、烘干、测产；纳米增效尿素100%施氮肥量试验第二品种为广湘24S/R5，于2009年5月3日采收、烘干、测产，测产结果见表3。纳米增效尿素100%施氮肥量试验第一品种新两优2012产量为724.80千克/亩，比普通高效肥100%施氮肥量产量为625.90千克/亩增产，增产率为15.83%，差异显著。纳米增效尿素100%施氮肥量试验第二品种广湘24S/R5产量为850.72千克/亩，比普通高效肥100%施氮肥量产量为812.80千克/亩增产，增产率为4.67%，差异不显著。所有施肥处理比对照增产明显，增产幅度为27.24%～72.96%，土壤肥力中等，试验结果可信（表2-3）。
表2-3 新两优2012、广湘24S/R5水稻品种不同施肥量理论产量
④纳米碳增效肥与普通高效肥效益比较。纳米碳增效肥有明显的增产效益。纳米碳增效肥共试验的6个品种比空白对照增产幅度为33.13%～85.98%，平均增产61.37%；普通高效肥供试验的6个品种比空白对照增产幅度为20.33%～64.02%，平均增产44.63%；纳米碳增效肥比普通高效肥料平均增产16.74%，其中施用纳米碳增效肥料的N两优342、两优798、两优408、广24S/R5四个品种皆超过亩产800千克以上，而广24S/R5品种亩产达到915千克（表2-4）。
表2-4 6种杂交水稻品种不同施肥量实产效益比较
纳米碳增效肥有明显的节肥效益。纳米增效碳酸氢铵70%施氮量试验的2个品种两优798和两优408产量为813.66～836.50千克/亩，比普通高效肥100%施用量产量为713.84～725.30千克/亩增产，增产率为12.28%～17.17%，在减少30%施肥量的条件下，增产幅度差异极显著。所有施肥处理比对照增产明显，增产幅度为20.33%～85.98%。土壤肥力中等试验结果可信。
纳米碳增效肥粮食增产幅度较高。100%纳米碳增效肥粮食增加幅度73.7～108.5千克/亩；70%纳米碳增效肥粮食增加幅度81.4～122.6千克/亩；60%纳米碳增效肥粮食增加幅度42.1～63.3千克/亩。纳米碳增效肥平均比普通高效肥料增加81.93千克/亩。
3.小结
（1）纳米碳遇水后变超导体增加土壤电动电位
根据纳米碳的特性，5～30纳米尺度的纳米碳不导电，是绝缘体；纳米碳在土壤中遇水后则变成超导体，可以提高土壤的电动电位，增加土壤电位差，提高土壤中离子的游离动力，加速了离子的传导，可提高土壤中的离子浓度，促进土壤有效养分的释放。
（2）纳米碳增效肥使两优343水稻根系外流NH+4离子的数量减少
从测定水稻根系外流NH+4离子的数量看出，纳米碳增效肥外流NH+4离子大大减少，加速了营养成分的合成和运转，植物体内的NH+4离子浓度降低，使植物体内的NH+4浓度没有累计。
（3）纳米碳直接吸附土壤阴离子NO-3的内流过程
土壤胶体中氧化物是土壤吸附阴离子的主要载体，其中离子吸附过程与土壤的电解质浓度和土壤pH相关性比较大。纳米碳是带负电荷的，具有表面胶体扩散层，通过土壤胶体能吸附土壤NO-3、Cl-、SO2-4等，植物体对阳离子的吸收多了，导致了对阴离子的吸引。
（4）从水稻田间试验结果看出，纳米碳增效肥均比普通对照肥料增产
其中，60%纳米碳增效肥增产幅度为4.41%～10.35%，70%纳米碳增效肥增产幅度为9.53%～21.05%，100%纳米碳增效肥增产幅度为4.67%～15.83%。
（5）70%纳米碳增效肥粮食增产幅度较高
100%纳米碳增效肥与100%普通高效肥料比较，粮食增加幅度73.7～108.5千克/亩；70%纳米碳增效肥与100%普通高效肥料比较，粮食增加幅度81.4～122.6千克/亩；60%纳米碳增效肥料与100%普通高效肥料比较，粮食增加幅度42.1～63.3千克/亩。纳米碳增效肥料平均比普通高效肥料增加81.93千克/亩。
（6）海南三亚地区水稻田为砂壤土，漏水、漏肥较严重，不利于肥料试验，更不利于超高产水稻试验
通过试验可以看出，纳米碳增效肥料100%、70%、60%（基肥+追肥）均比普通高效肥100%的处理增产，纳米碳增效肥不仅有增产效果，而且有节肥作用和温室气体减排效应。
二、2008年湖南省土壤肥料工作站杂交早稻纳米碳增效肥试验
1.前言
近年来，由于追求经济的快速发展、滥占土地、稻谷价格等多方面的原因，在沿海省份，如广东省和浙江省的水稻种植面积大幅度下降。由于在黄河流域及其以南地区有充分的可利用水资源，水稻生产多数集中在那里，这使湖南省成为最大的产稻省。与南方相比，中国北方的水稻生产正在稳步提高，主要是来自黑龙江、吉林及辽宁3个省份，河南省和山东省的水稻也有明显增加。中国是一个农业大国，全国十几亿的人口都以稻米作为主食，可见水稻生产的重要性，因此，如何保证在总种植面积减少的情况下，稳定和提高单位面积的产量，提高资源的利用效率和保护环境是目前水稻生产面临的最大问题。
2.试验材料与方法
（1）试验地点
宁乡县朱良桥乡罗巷村。
（2）供试土壤
土种为红黄泥，土壤pH为6.1，有机质23.1克/千克，碱解氮102.2毫克/千克，有效磷8.2毫克/千克，速效钾23毫克/千克。
（3）供试作物
早稻杂交稻，品种陆两优996号。
（4）供试肥料
纳米碳增效尿素、纳米碳增效碳酸氢铵、普通尿素、普通碳酸氢铵、过磷酸钙、氯化钾。
（5）试验设计
处理1：施用纳农环保肥料折纯N10千克/亩（其中纳米碳增效尿素折纯N5千克/亩+纳米碳增效碳酸氢铵N5千克/亩）+P2O54.8千克/亩+K2O5.1千克/亩（即用北京华龙肥料技术有限公司生产的纳米碳增效尿素10.9千克/亩+纳米碳增效碳酸氢铵29.4千克/亩+氯化钾8.5千克/亩，充分混匀后60%作基肥耙田深施，30%在移栽返青后作分蘖肥深施，10%在孕穗期作壮籽肥深施；过磷酸钙全部作基肥耙田深施）。
处理2：施用普通尿素+普通碳酸氢铵折纯N10千克/亩+P2O54.8千克/亩+K2O5.1千克/亩（即用普通尿素10.9千克/亩+普通碳酸氢铵29.4千克/亩+氯化钾8.5千克/亩，充分混匀后60%作基肥耙田深施，30%在移栽返青后作分蘖肥深施，10%在孕穗期作壮籽肥深施；过磷酸钙全部作基肥耙田深施）。
处理3：对照（不施任何肥料）。
试验设3个处理，3次重复，共9个小区，随机区组排列，小区面积33.3米2，小区试验周围设置宽2.5米的保护行。
（6）主要栽培管理措施
供试杂交早稻于3月21日播种，4月22日移栽，种植密度为14320蔸/亩。各处理的施肥、中耕、防治病虫等管理措施相同。试验田早稻于7月14日分小区单收、单晒、单独称重计算产量。
3.试验结果与分析
（1）不同处理对杂交早稻经济性状的影响
由表2-5看出，纳农肥处理与普通肥和对照处理相比，株高增加2.2～11.4厘米，穗长增加0.4～1.5厘米，有效穗增加0.46～2.98万/亩，实粒数增加0.6～10.1粒/穗，而结实率和千粒重较对照均有所降低。这说明施用纳米碳增效肥料主要是通过增加有效穗数和提高实粒数达到水稻增产的目的。
表2-5 不同处理对早稻经济性状的影响
（2）不同处理对杂交早稻产量的影响
由图2-3中实测产量可以看出，纳米碳增效肥能大幅度提高水稻产量，与不施肥和普通肥处理相比，其产量分别增加了41.2%和10.3%，处理间差异达极显著水平。
图2-3 纳米碳增效肥料对水稻实际产量的影响
（3）经济效益分析
由表2-6看出，纳米碳增效肥能够明显增加粮食产量，与不施肥和普通肥处理相比，其纯收入分别增加了118.7元和66.7元，经济效益显著。
表2-6 不同肥料处理对早稻经济效益的影响
4.小结
（1）有利于改善水稻经济性状
施用纳米碳增效肥较普通肥料的株高增加2.2厘米，穗长增加0.4厘米，有效穗增加0.46万/亩，实粒数增加0.6粒/穗，结实率增加1.7%，千粒重增加0.1克。
（2）增产效果显著
施用纳米碳增效肥料较普通肥料的实测产量增加40.5千克/亩，增产率达10.3%，增产效果达极显著水平。
（3）经济效益显著
施用纳米碳增效肥料较普通肥料的亩纯收入增加66.7元。
综上所述，纳农环保肥料在宁乡县早稻上施用具有显著的增产效果和经济效益，值得大面积推广。
三、2008年农业部优质农产品开发服务中心示范园区水稻纳米碳增效肥试验
1.试验方法
（1）试验地点
北京市朝阳区农业部优质农产品中心示范园区。
（2）供试品种
陆地水稻。
（3）方案设计
试验设置5个处理：对照（不施氮肥，下同）、长效碳酸氢铵、纳米碳增效碳酸氢铵、尿素、纳米碳增效尿素。播种量17.5千克/亩。小区宽3米，长11米，重复3次。土壤基本理化性质为：全氮0.82克/千克，有效磷33.3毫克/千克，速效钾157毫克/千克，pH7.8。
（4）施肥方案
总施肥量为N12千克/亩，P2O55.0千克/亩，K2O4千克/亩，小区具体施肥量见表2-7。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。
表2-7 水稻施肥方案
（5）测产
测产员在专家指导下田间取样1米2，测定有效穗数、穗粒数、千粒重，计算理论产量。
2.结果与分析
（1）纳米碳增效肥对水稻分蘖数和株高的影响
如图2-4所示，纳米碳增效肥对水稻分蘖数的影响程度达显著水平，以纳米增效尿素的效果较为明显，较尿素和长效碳酸氢铵处理分别增加了5个和3个；纳米碳增效肥对株高的影响趋势不明显，一方面纳米碳增效尿素处理的株高较尿素处理显著增加，另一方面纳米碳增效碳酸氢铵处理的株高与普通碳酸氢铵处理间差异不明显。
图2-4 纳米碳增效肥对水稻分蘖数和株高的影响（2008年7月19日测量）
（2）纳米碳增效肥料对水稻产量影响
由图2-5看出，纳米碳增效肥有提高水稻产量趋势，与长效碳酸氢铵处理相比，纳米碳增效碳酸氢铵处理的产量增加了4.1%，与尿素处理相比，纳米碳增效尿素处理的产量增加了3.4%，但处理间差异未达显著水平。
图2-5 不同肥料品种对水稻理论亩产的影响
由此，推断出以下结论：①纳米碳增效肥有利于促进水稻分蘖，增加亩穗数的潜力；②纳米碳增效肥对株高的影响规律不明显，其原因一方面在于株高的变异主要来源于品种的基因型特性，外界环境因素对其影响程度有限；另一方面试验过程规范程度不够。
四、2009年湖南、江西纳米碳增效肥中、晚稻的等养分肥效试验
1.试验目的
为了科学评价华龙肥料技术有限公司添加纳米碳的尿素在超级杂交稻超高产栽培生产上的节氮、增产、优质效应及经济效益，本试验把华龙肥料技术有限公司添加纳米碳的尿素和其他不同缓释/控释肥料在同一施氮肥水平和生产条件下进行试验比较，并探讨其配套施肥技术，为在该地区推广该肥料的农业效应进行科学评价。
2.试验设计
试验设7个处理，分别为空白对照、普通尿素12千克N/亩、添加纳米碳尿素12千克N/亩、缓释尿素12千克N/亩、添加纳米碳缓释尿素12千克N/亩、史丹利缓释复合肥12千克N/亩、添加纳米碳史丹利缓释复合肥12千克N/亩。随机区组排列，试验小区面积洞庭湖平原和鄱阳湖平原为20米2，长沙湘东丘陵区和江汉平原为25米2。每个处理重复4次。同时，小区间起20厘米高、30厘米宽的田埂，埂上覆膜并实行单独排灌。
供试品种：中稻准两优527，晚稻丰源优299。
3.试验地区及负责试验单位
①长沙湘东丘陵区，中稻（国家杂交水稻工程技术研究中心）。
②江汉平原，中稻（长江大学农学院）。
③洞庭湖平原，晚稻（湖南省农业科学院土壤肥料研究所）。
④鄱阳湖平原，晚稻（江西省农业科学院土壤肥料研究所）。
4.试验方法
（1）试验田选择
选地块方正，面积较大（2亩左右），排灌方便，土壤肥力中等均匀，附近无障碍设施和其他人为影响（如堆积肥处，前几季作物未做过肥料试验）的稻田进行田间试验。
（2）施肥
除史丹利复合肥处理外，其他各处理磷钾肥均施用过磷酸钙、氯化钾（P2O5、K2O与史丹利复合肥处理完全一致）。史丹利复合肥和缓释尿素均一次性作基肥施用，纳米增效尿素和普通尿素处理按基肥施50%N，移栽后5～7天施30%N，孕穗初期施20%的N。过磷酸钙和氯化钾均作基肥一次性施入，基肥施入后，立即用铁齿耙耖入5厘米深的土层内（注：纳米增效尿素单独施入土壤，不与磷肥、钾肥复混）。
（3）移栽
各小区划行规格移栽，密度按中稻插秧密度23.3厘米×23.3厘米为移栽密度，晚稻为20厘米×20厘米或根据当地习惯和品种要求确定。移栽时，精细选择秧苗，选个体素质好、生长匀称的秧苗，以保证各小区秧苗长势一致。每穴插2粒谷秧，整个试验田中每穴的基本苗数应保持一致，特别是定点观察的植株。移栽3～4天内查缺补苗，发现缺苗死苗及时进行补栽，保证全苗。
（4）其他管理
同当地水稻高产栽培大田生产。
5.田间观察记载与样品的采集
（1）土壤样品的采集
分别在试验前（未施肥翻耕）、分蘖盛期、孕穗期、乳熟期和试验后采用蛇形法多点采集0～25厘米的耕层土样，对试验前基础土壤和结束时的土壤进行分析，分析其pH、OM、全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K等养分含量，其他各生育期对土壤速效N、速效P、速效K含量进行分析。所取样品分别标记取样时间、处理名称和取样人等信息。
（2）分蘖动态观察记载
插秧时每处理定10蔸（每蔸秧苗素质和苗数应一致），插秧后每4天调查1次分蘖数，直到分蘖停止或减少为止，以观察水稻分蘖动态。在灌浆期调查有效穗数（基本苗、高峰苗及有效穗调查方法为：每小区随机调查50蔸，取平均值）。
（3）植株取样分析
移栽后每处理确定取植株样小区（测产时应回避），分别在分蘖盛期、孕穗期、乳熟期及成熟期取样（取样前调查各处理平均苗数，按此标准取植株3～6蔸，测定叶面积），取植株样时用SPAD叶绿素测定仪测定叶绿素SPAD值。洗净后在室内分别去掉地下部分，地上部分在105℃恒温下杀青20分钟，再在80℃恒温下烘干（4～8小时）至恒重，称取干重，最后将各部位样粉碎后分别测定其全N、P、K含量。
（4）理论产量和实际产量测定
收获前1～2天调查（20蔸）各处理的平均有效穗数，每处理选有代表性的稻株5兜（测产时尽可能回避），进行室内考种测定株高、穗长、平均穗数、总粒数、实粒数、结实率、千粒重、风干谷重和风干草重；收获时各小区分开脱粒、扬净、干燥并称重，单独计产，同时取稻草样和谷粒样分别测其氮素含量，计算不同处理的氮素生理利用率、氮素农学利用率等。
（5）对稻谷产量、产值、劳动成本、物质成本、总成本、净产值和利润等进行分析

6.结果与分析
（1）不同品种肥料对超级杂交中、晚稻产量影响
由图2-6可以看出，浏阳永安中稻试验结果表明，产量高低顺序为：缓释尿素处理＞普通尿素处理＞添加纳米碳的缓释尿素处理＞添加纳米碳的尿素＞普通复合肥＞添加纳米碳的增效复合肥＞不施氮肥处理；3种肥料一致表现为不添加纳米碳的肥料处理比添加纳米碳的肥料处理略有增产，除复合肥处理间产量差异达显著水平外，其他两组肥料处理差异不显著；3种肥料添加纳米碳处理比较，以缓释尿素增产效果最好，分别比普通尿素和复合肥增产14.2千克/亩、35.8千克/亩，增幅2.3%和6.1%。与湖南的试验结果相反，湖北荆州试验结果表明，添加纳米碳改性各种肥料的处理均比原肥料取得增产效果，这可能与地域的土壤条件相关，纳米碳在复杂的土壤环境中发挥其作用受到影响。
图2-6 不同肥料品种对南方稻田各地区超级杂交中稻产量的影响
两地的中稻试验表明，纳米材料在缓释尿素和复合肥上都有增产增效的功效。湖北荆州试验表明，纳米材料对普通尿素有较好的增效作用，湖南浏阳的试验效果不明显。总的来说，纳米材料改性肥料增产效果显著。
晚稻肥料试验的结果（图2-7）表明，江西上高的晚稻试验中施用添加纳米碳的肥料比各自对照（未添加纳米碳）处理增产，增幅为1.9%～3.5%；3种肥料以缓释尿素增产效果最好，平均比施普通尿素增产48.2千克/亩，比施复合肥增产70.25千克/亩，增幅分别为11.3%和17.4%；同等施氮水平下，添加纳米碳的缓释尿素比添加纳米碳的尿素增产效果好，达到极显著水平，增产52.3千克/亩，增幅达12.17%。
图2-7 不同肥料品种对南方稻田各地区超级杂交晚稻产量的影响
汉寿晚稻试验结果表明，添加纳米碳的3种肥料产量均高，添加纳米碳的尿素显著比添加纳米碳的缓释尿素和添加纳米碳的复合肥处理增产，分别比添加纳米碳的缓释尿素和添加纳米碳的复合肥处理增产6.4千克/亩和17.6千克/亩；添加纳米碳的尿素比普通尿素增产21.7千克/亩，达差异极显著水平，产量增幅5.5%；添加纳米碳的史丹利复合肥比普通史丹利复合肥增产29千克/亩，达差异极显著水平，产量增幅7.6%；添加纳米碳的缓释尿素与普通缓释尿素处理间差异不明显。综合分析以上结果可知，纳米碳促进晚稻增产作用非常明显。
（2）不同品种肥料对经济性状影响
由表3-1-8相关数据分析，江西晚稻试验表明，添加纳米碳3个肥料处理组合比较，施纳米碳尿素处理比施普通尿素有效穗减少0.9根/株，其他两个添加纳米碳的肥料处理比未添加纳米碳的肥料处理有利于有效穗数增加，平均增加0.5～0.6根/株，增幅2.6%～3.1%。结果表明，纳米碳对增加水稻穗粒数效果十分明显，添加纳米碳比未添加纳米碳的肥料处理每穗增加穗粒数1.9～6.2粒，增幅1.6%～5.4%；纳米碳对增加水稻结实率效果不明显；添加纳米碳的尿素处理比普通尿素处理结实率绝对值增加6.3%，增幅7.6%。
长江大学中稻试验表明，添加纳米碳比未添加纳米碳的肥料处理增加有效穗0.3～3.1根/株，增幅为1.3%～15.8%；纳米碳对增加水稻穗粒数效果十分明显，添加纳米碳比未添加纳米碳的肥料处理穗粒数增加2.7～13.4粒/穗，增幅1.3%～7.1%；纳米碳对增加水稻结实率效果不明显，3组对照处理互有增减，千粒重也没有明显规律。
中稻试验表明，纳米碳在改善中稻经济性状方面主要体现为增加有效穗和每穗实粒数，从而达到增产增效的作用。
汉寿晚稻试验结果表明，添加纳米碳3个肥料处理组合比较，除缓释尿素添加纳米碳比未添加纳米碳的施肥处理有效穗数略低（低0.3根/株）外，另两个组合一致表现添加纳米碳比未添加纳米碳的肥料处理有利于有效穗数增加，增加0.8～1.0根/株，增幅为4.5%～5.8%；纳米碳对增加水稻每穗总粒数效果十分明显。普通尿素和缓释尿素组合比较，添加纳米碳比未添加纳米碳的肥料处理每穗增加谷粒4.3～15.7粒/穗，增幅为2.3%～9.0%；纳米碳对增加水稻千粒重影响与对每穗总粒数的影响规律一致，可能与总粒数影响有一定关系；3组肥料组合比较，缓释尿素和复合肥的组合表现为添加纳米碳比未添加纳米碳的肥料处理结实率略高，普通尿素的呈相反趋势，总体上纳米碳对水稻结实率影响不明显（表2-8）。
表2-8 不同肥料品种各试验区处理间经济性状
表2-8 不同肥料品种各试验区处理间经济性状（续）-1
浏阳永安中稻试验表明，纳米碳对增加水稻有效穗、穗粒数、结实率和千粒重的影响效果没有明显规律，有待进一步分析。
（3）不同品种肥料对生长发育的影响
从图2-8可以看出，各处理对水稻分蘖变化影响明显。不施氮肥的处理水稻分蘖能力明显低于所有施氮肥的处理，但这种情况不利于水稻形成大的有效穗；添加纳米碳几个施肥处理组合间比较，施添加纳米碳的缓释尿素比施普通缓释尿素的处理水稻分蘖能力明显增强，最终有效穗也高，其他两个组合则相反。说明纳米材料对分蘖变化没有明显影响；3个肥料类型间比较，以施缓释尿素对促进分蘖的效果最好，复合肥次之，普通尿素最差，缓释尿素在保持水稻分蘖后期的养分稳定供应起到了很好的作用，有利于水稻较长时间保持较高分蘖能力。
图2-8 各试验区不同肥料品种处理对水稻生长发育的影响
（4）不同品种肥料对稻田水层中总氮含量的影响
氮素通过水的径流损失是南方稻区氮素损失的重要去向之一，降低施肥后水田中氮素含量是减少氮素损失的一条重要途径。因此，通过监测稻田水层的总氮含量，可以了解氮素径流损失的趋势大小。对江西上高晚稻肥料施用2天、9天、16天、23天后对稻田水层中总氮含量进行了测试，施肥后2天结果（图2-9）分别为：纳米尿素处理降低16.8%，纳米缓释尿素处理降低34.0%和史丹利复合肥降低6.7%；施用添加纳米碳后的肥料，明显比各自对照肥料显著降低稻田水层中总氮含量。一般来说，氮素流失主要发生在施肥后几天的时间内，所以纳米碳添加后有利于减少稻田氮素随水流失，提高氮肥的利用率。而不同肥料品种水层中总氮含量则是缓释尿素＜尿素＜史丹利复合肥。可见缓释尿素在前期对氮素的释放明显小于尿素及复合肥。施肥9天后，各处理水层中总氮含量迅速降低并一直保持较低水平。
图2-9 不同品种肥料对稻田水层中总氮含量的影响（江西上高晚稻，2009）
7.小结
①不同类型的肥料中添加纳米碳后呈现的增产效果存在差异，其增产幅度在不同试验区间存在差异。
②纳米碳添加到肥料中可以改善水稻经济性状，主要体现在增加每穗总粒数、实粒数和有效穗数。
③肥料中添加纳米碳可以降低施肥后田间水中的氮浓度，控制前期氮的释放，增加中后期氮的供应能力，有较好的缓释效果，可能会为提高稻区氮肥利用率，控制氮素面源污染提供一条全新的途径。
④分析发现，纳米碳具有改善作物营养吸收和生物合成的双重功效，同时还能促进土壤有效养分的转化与释放，进而保证作物具有充足的养分供给。
五、2009年江汉平原杂交中、晚稻纳米碳增效肥的节氮试验
1.试验目的
通过前期对纳米碳材料在农业上应用的探索，取得了大量的试验数据，为了进一步探索和掌握添加纳米碳的肥料在水稻作物上的节肥、增产效果及施用技术，本项目将纳米碳材料作为一种肥料增效剂，分别在长沙湘东丘陵区、江汉平原、洞庭湖平原、鄱阳湖平原进行了超级杂交水稻生产上的节氮试验，以期为添加纳米碳的肥料在南方水稻作物上的科学合理施用提供理论依据和数据支持。
2.试验设计
本试验共设7个处理，分别为：添加纳米碳的尿素0千克N/亩、6千克N/亩、9千克N/亩、12千克N/亩、15千克N/亩、18千克N/亩和普通尿素12千克N/亩。随机区组排列，试验小区面积为20～30米2，每个处理设4次重复。小区间起20厘米高、30厘米宽的埂，埂上覆膜并实行单独排灌。
供试品种：中稻准两优527，晚稻丰源优299。
3.试验地区及负责试验单位
①长沙湘东丘陵稻区，晚稻（国家杂交水稻工程技术研究中心）。
②江汉平原稻区，中稻（长江大学农学院）。
③洞庭湖平原稻区，晚稻（湖南省农业科学院土壤肥料研究所）。
④鄱阳湖平原稻区，中稻（江西省农业科学院土壤肥料研究所）。
4.试验方法
（1）试验田选择
选地块方正，面积较大（2亩左右）、排灌方便、土壤肥力中等均匀、附近无障碍设施和其他人为影响（如堆积肥处，前几季作物未做过肥料试验）的稻田进行田间试验。
（2）施肥
纳米碳增效尿素和普通尿素处理按基肥施50%N，移栽后5～7天施30%N，孕穗初期施20%N。各处理磷钾肥均施用过磷酸钙、氯化钾（P2O56.0千克/亩、K2O9.6千克/亩）。各处理的磷肥和钾肥均于插秧或抛秧前一天作基肥施入，基肥施入后立即用铁齿耙耖入5厘米深的土层内（注：纳米增效尿素单独施入土壤，不与磷肥、钾肥复混）。
（3）移栽
各小区划行规格移栽，密度按中稻插秧密度为移栽密度23.3厘米×23.3厘米，晚稻为20厘米×20厘米或根据当地习惯和品种要求定。移栽时，精细选择秧苗，选个体素质好、生长匀称的秧苗，以保证各小区秧苗长势一致。每穴插2粒谷秧，整个试验田中每穴的基本苗数应保持一致，特别是定点观察和将来取样的植株。移栽3～4天内查缺补苗，发现缺苗、死苗，及时进行补栽，保证全苗。
（4）其他管理
同当地水稻高产栽培大田生产。
5.田间观察记载与样品的采集
（1）土壤样品的采集
分别在试验前（未施肥翻耕）、分蘖末期、孕穗期、乳熟期、成熟期及水稻收获后采用蛇形法多点采集0～20厘米的耕层土样，试验前基础土壤和结束时的土壤对pH、OM、全N、全P、全K、速效N、速效P、速效K等养分含量进行分析，其他各生育期土壤对速效N、速效P、速效K含量进行分析。所取样品分别标记取样时间、处理名称和取样人等信息。
（2）分蘖动态观察记载
插秧时选对照处理10蔸（每蔸秧苗素质和苗数应一致），插秧后每4天调查一次分蘖数，直到分蘖停止或减少为止，以观察水稻分蘖动态。在灌浆期调查有效穗数（基本苗、高峰苗及有效穗调查方法为：每小区随机调查50蔸，取平均值）。
（3）植株取样分析
移栽后分别在分蘖末期、孕穗期、乳熟期、成熟期及水稻收获后取样（取样前调查各处理平均苗数，按此标准取植株3～6蔸，测定叶面积），取植株样时用SPAD叶绿素测定仪测定叶绿素SPAD值。洗净后在室内分别去掉地下部分，地上部分在105℃恒温下杀青20分钟，再在80℃恒温下烘干（4～8小时）至恒重，称取干重，最后将各部位样粉碎后分别测定其全N、P、K含量。
（4）理论产量和实际产量测定
收获前1～2天调查（20蔸）各处理的平均有效穗数，每处理选有代表性的稻株5兜（测产时尽可能回避），进行室内考种测定株高、穗长、平均穗数、总粒数、实粒数、结实率、千粒重、风干谷重和风干草重；收获时各小区分开脱粒、扬净、干燥并称重，单独计产，同时取稻草样和谷粒样分别测其氮素含量，计算不同处理的氮素生理利用率、氮素农学利用率等。
6.结果与分析
（1）不同氮肥用量对超级杂交中、晚稻产量的影响
由表2-9a和表2-9b相关数据分析可知，江西宜丰中稻试验表明，添加纳米碳的尿素0千克N/亩、6千克N/亩用量处理间产量差异不显著，说明6千克N/亩的用量偏低，不能满足水稻对氮肥的正常需要；6、9、12千克N/亩用量水平处理间虽然产量随着施用量的增加而增加，但差异亦不显著；添加纳米碳的尿素9、12、15、18千克N/亩用量水平和普通尿素12、18千克N/亩处理间产量差异不显著。可见9、12、15千克N/亩用量水平是一个合理的用量范围。进一步分析可知，施用添加纳米碳的尿素12千克N/亩比不施氮肥对照处理增产89.64千克/亩，增产幅度19.72%，说明试验田肥力水平比较高，施氮对产量增加影响不明显。总的来说，在该地域条件和肥力水平下，施用添加纳米碳的尿素比施普通尿素增产，超级杂交中稻以施用添加纳米碳的尿素9～12千克/亩为宜。
表2-9a 纳米碳增效尿素不同用量条件下南方稻区中、晚稻产量差异分析
表2-9a 纳米碳增效尿素不同用量条件下南方稻区中、晚稻产量差异分析（续）-1
表2-9b 纳米碳增效尿素不同用量条件下南方稻区中、晚稻产量增幅状况
长江大学中稻试验表明，随施氮量的增加，水稻产量逐渐增加，其中施氮量为15千克/亩时产量最高。同一施氮量水平，添加纳米碳的尿素处理与普通尿素处理间比较，亩施纯氮6千克、9千克、12千克时，添加纳米碳的尿素处理产量低于普通尿素处理；当施氮量增至15千克、18千克时，添加纳米碳的尿素处理产量高于普通尿素处理，增产10千克/亩左右。表明在较低施氮量范围内，添加纳米碳的尿素无增产效果，当施氮量达15千克/亩以上时，其增产效果明显，原因有待进一步研究分析。
浏阳永安晚稻试验结果表明，不同处理间产量差异均达到极显著水平，添加纳米碳的尿素12千克N/亩处理的实测产量最高，较普通尿素12千克N/亩处理增产48千克/亩，增幅8.0%，达到差异极显著水平；施用添加纳米碳的尿素15千克N/亩的处理，虽比施添加纳米碳的尿素12千克N/亩处理略微减产，但仍比普通尿素12千克N/亩处理增产33.5千克/亩，增幅3.8%。可见，添加纳米碳的尿素在该稻区表现出了较好的增产节肥效果。
汉寿洞庭湖平原晚稻试验表明，不施氮肥处理的产量显著低于其他各处理，施添加纳米碳的尿素18千克N/亩处理的产量显著高于其他各处理，其他处理之间差异不显著，原因有待进一步分析。
通过几个稻区的试验结果分析，总体上看，添加纳米碳的尿素有一定的节肥、增产效果，不同地域所表现出来的规律和趋势有所不同。
（2）不同氮肥用量对经济性状的影响
江西宜丰中稻试验数据分析表明（表2-10），添加纳米碳的尿素施用量与水稻有效穗数呈显著的直线相关关系（r=0.9889），同等用量水平施氮量比较，施添加纳米碳的尿素和普通尿素互有增减，施添加纳米碳的尿素的两处理平均比施普通尿素的两处理有效穗略有增加，但差异不明显。
表2-10 添加纳米碳的尿素不同用量条件下南方稻区中、晚稻经济性状
表2-10 添加纳米碳的尿素不同用量条件下南方稻区中、晚稻经济性状（续）-1
由此可见，添加纳米碳的尿素对增加水稻有效穗数效果不明显；添加纳米碳的尿素不同用量对每穗总粒数的影响较大，二者呈抛物线关系：Y=-1.1446X2+11.922X+153.05（R2=0.9924），当添加纳米碳的尿素施氮量为12千克/亩，每穗总粒数最高，达184.6粒/穗，比同等施氮量的普通尿素处理多0.4粒/穗；添加纳米碳的尿素施氮量与结实率呈显著负相关［Y=-1.1429X+91.929（R2=0.976）］，当添加纳米碳的尿素施氮量为12千克/亩，结实率为76.50%，比同等施氮量的普通尿素处理增加3.7%，增幅5.1%；添加纳米碳的尿素施氮量与千粒重呈显著负相关［Y=-0.0391X+26.855（R2=0.9668）］，当添加纳米碳的尿素施氮量为12千克/亩，千粒重为26.41克，比同等施氮量的普通尿素处理增加0.17克，增加幅度为0.6%。因此，从整体上比较而言，与普通尿素比较，添加纳米碳的尿素对增加水稻有效穗数无明显的促进作用，改善水稻经济性状作用主要体现在增加每穗总粒数、实粒数和千粒重方面，因而理论产量明显比施普通尿素增产。当施氮量为12千克/亩时，施添加纳米碳的尿素比施普通尿素增产26.24千克/亩，增幅5.1%，与实际产量差异基本一致。
长江大学中稻试验亦表明相似的规律性：添加纳米碳的尿素处理与普通尿素处理间产量构成因素差异显著。其中添加纳米碳的尿素处理每蔸有效穗数、穗粒数均显著大于普通尿素处理。随施氮量增加，结实率逐渐降低，添加纳米碳的尿素处理比普通尿素处理更有利于提高结实率。添加纳米碳的尿素不同用量水平对每穗总粒数的影响较大，二者呈抛物线关系：Y=-0.0672X2+3.5067X+230.1（R2=0.6097）；添加纳米碳的尿素施氮量与结实率呈显著负相关［Y=-0.0074X2-0.3886X+90.752（R2=0.9011）］；添加纳米碳的尿素施氮量与千粒重呈显著负相关［Y=-0.0067X2-0.1076X+20.568（R2=0.9668）］。
湘东丘陵稻区晚稻试验表明，随添加纳米碳的尿素施用量增加，每蔸有效穗数随之增加，但规律不明显。除不施氮肥处理有效穗数偏高外，施15千克N/亩处理有效穗数最高，达15.7根/蔸，分别比12千克/亩、18千克/亩处理多2.2根/蔸和2.8根/蔸。由表11结果分析可以看出，每穗总粒数随着添加纳米碳尿素用量的增加，施用量为12千克N/亩条件下表现最好，比施普通尿素12千克N/亩处理多4.8粒/株，增幅3.1%；添加纳米碳的尿素不同处理间对结实率影响规律不明显。施添加纳米碳的尿素12千克N/亩处理比施普通尿素12千克N/亩处理高3个百分点，增幅4.7%；添加纳米碳的尿素对千粒重的影响与对结实率的影响规律完全一致。相同施氮量条件下，施添加纳米碳的尿素处理比施普通尿素的处理千粒重增加0.3克。试验同时表明，添加纳米碳的尿素不同用量水平对每穗实粒数的影响较大且规律明显，二者呈抛物线关系：Y=-0.0479X2+1.1919X+102.39（R2=0.9539）；添加纳米碳的尿素施氮量与千粒重呈抛物线负相关（Y=-0.0069X2-0.109X+28.755（R2=0.7851）］。
由表2-11相关数据分析长江大学中稻试验表明，随施氮量的增加，经济系数逐渐降低，各施氮量处理间比较，添加纳米碳的尿素处理经济系数均大于普通尿素处理，M18、N18除外。表明施用添加纳米碳的尿素有利于获得较高的经济系数。
表2-11 添加纳米碳的尿素不同用量下各处理风干重及经济系数
（3）不同氮肥用量处理对生长发育的影响
由图2-10相关数据分析江西宜丰中稻试验表明，随着添加纳米碳的尿素用量的增加，无论是不施氮处理，还是高氮处理，其最高分蘖时期无明显差异，只是分蘖速度和数量有差异。水稻分蘖变化动态趋势呈现3种类型：第一种为完全不施氮肥的处理，分蘖速度缓慢，最高分蘖数为11.56根/株，而最终有效穗也明显低于其他施氮处理；第二种是施6千克N/亩的处理，其分蘖动态变化曲线几乎一致，前期分蘖数增加迅速，中后期则保持平稳的趋势，和普通尿素9、12、15和18千克N/亩的6个处理，分蘖至中后期一直保持较高的增长速度，虽最终有效穗数几乎相同，相差0.37～1.23根/株，但明显高于不施氮肥和施6千克N/亩的处理。施12千克N/亩条件下，添加纳米碳的尿素与普通尿素分蘖变化曲线很接近，但是添加纳米碳的尿素处理成穗率较高，平均增加有效穗0.37根/株。
图2-10 各地区不同氮肥施用量对水稻生长发育的影响
从图2-11可以看出，不施氮肥处理前期水稻分蘖能力明显低于所有施氮肥的处理，但这种情况不利于水稻形成大的有效穗；几个施肥处理分蘖前期随施氮量的提高，分蘖数的日增量也相应增加。施用等量纯氮（12千克/亩），添加纳米碳的尿素比普通尿素的处理前期分蘖明显较快，后期较平稳，最高株也略高，说明添加纳米碳的尿素在保持水稻分蘖后期养分的稳定供应起到了很好的作用，有利于水稻较长时间保持较高分蘖能力。
图2-11 汉寿晚稻添加纳米碳的尿素不同施用量对分蘖的影响
汉寿试验区添加纳米碳的尿素不同用氮量结果表明，除了施添加纳米碳的尿素15千克/亩、18千克/亩的两个处理分蘖变化幅度较大外，其他各施肥处理的变化曲线差异不明显，从图10右图可以看出，同等施氮量（12千克/亩），添加纳米碳的尿素和普通尿素的处理分蘖变化曲线差异不大，施添加纳米碳的尿素的处理最终有效穗数要高于施普通尿素的处理，平均增加0.35根/蔸，增幅3.2%。
（4）不同氮肥用量对功能叶叶绿素含量的影响
叶绿素含量能直接反映出测定时土壤供氮强度和水稻氮素营养状况。江西中稻试验分别于4个时期采用SPAD-502型叶绿素测定仪测定剑叶的相对叶绿素含量（以SPAD值表示）。由图12分蘖盛期测定结果显示，随着施氮量的增加，叶绿素SPAD值逐渐增加。同等施氮量，分蘖盛期施普通尿素处理的土壤供氮强度明显高于添加纳米碳的尿素处理，施普通尿素12千克/亩比施添加纳米碳的尿素12千克/亩SPAD值增加2.9%；其他各时期测定SPAD值结果显示，虽不同施肥处理间有差异，但总的趋势没变，施普通尿素比添加纳米碳的尿素能提高各时期叶片中叶绿素含量。
叶绿素含量（毫克/克）=［叶绿素浓度×提出液体积×稀释倍数］/样品鲜重
图2-12 不同生育期各施肥处理SPAD值变化
（5）施用添加纳米碳的尿素对收获后土壤肥力的影响
比较施用纳米碳的尿素与普通尿素收获后土壤养分的变化，结果表明（图2-13），增施纳米碳的尿素处理收获后土壤中的全氮、全钾含量差异不大，而全磷含量低于普通尿素处理；碱解氮、速效磷含量高于普通尿素处理，速效钾含量低于普通尿素处理。可见添加纳米碳的肥料对活化土壤磷有一定的作用，另外可能促进作物对钾素的吸收。
图2-13 施用添加纳米碳的尿素对收获后土壤肥力的影响（江西上高晚稻，2009）
7.讨论与结论
通过对几个稻区试验结果的分析，得出以下结论：
①从总体上看，尿素中添加纳米碳后有较好的节肥、增产或稳产效果，但不同地域所表现出来节肥量和增产幅度存在差异。
湖南永安的节肥试验结果表明，氮肥可节省25%，但在节肥的基础上增产效果不明显；湖南汉寿的节肥试验效果与湖南永安的结果相似，但在节肥的基础上呈现了增产趋势。
湖北长江大学的节肥试验效果不明显，除零氮对照和过量纳米增效尿素处理的水稻产量较低外，其他处理的产量均处于800千克/亩左右，与常规量普通尿素处理的产量差异较小，说明在该试验区肥料中添加纳米碳后有节肥、稳产的趋势。
江西宜丰的试验效果与湖南汉寿类似，在节省氮肥25%的基础上，实际产量呈现出了增产趋势。
②尿素中添加纳米碳可以改善水稻经济性状，主要体现在增加每穗总粒数、实粒数或有效穗数，为高产、再高产的水稻生产打下了坚实的生理基础，但对千粒重的影响规律不明显。
湖南永安的试验表明，提高穗实粒数和结实率是纳米增效尿素促进产量增加的主要途径；湖南汉寿的试验趋势为，与常规量的普通尿素处理相比，等量或减量的纳米增效尿素的亩穗数变化幅度较小，但不同程度地提高了穗总粒数和穗实粒数。
湖北长江大学的试验结果表明，纳米碳促进水稻穗粒数、结实率和亩穗数增加的幅度随着施氮量的增加而上升。
江西宜丰试验显示，与常规施用量尿素处理相比，减少纳米增效尿素施用量导致亩穗数、穗粒数降低，但大幅度提高了结实率，最终水稻产量反而有所上升。
六、2009年东北辽河平原水稻的节肥试验
1.试验目的
纳米碳增效肥是北京华龙肥料技术有限公司开发的新型肥料技术。经过3年的试验，已肯定由该技术生产的肥料节肥增产的效果，为了验证增效肥在实际生产应用过程中的效果，特于2009年在沈阳市东陵区安排了用户试用试验。
2.试验情况
（1）试验地情况
试验地设在辽宁省沈阳市东陵区深井子镇深井子村高国华家，土壤类型为砂质草甸土，肥力中下等，地势平坦，多年水稻田，无病虫害；试验地区常年有效积温为3000～3200℃，常年无霜期155天，年平均降水量700毫米。
（2）试验品种
沈农294，生育日数150天，活动积温2900～3000℃，长粒型，分蘖强，株型整齐，属中晚熟品种。
（3）播种方式
机播。
（4）试验设计
本试验设置4个处理（以纯氮量计算）：
常规肥：常规肥料（分期施入）。
肥料养分配比N∶P2O5∶K2O=21∶7∶8，亩施肥量为基肥50千克，分蘖后期追施10千克尿素。
70%纳米碳增效肥：70%纳米碳增效肥料（分期施入）。
肥料养分配比N∶P2O5∶K2O=21∶7∶8，亩施肥量为基肥30千克，分蘖后期追施20千克。
56%纳米碳增效肥料（一次性基施）。
肥料养分配比N∶P2O5∶K2O=21∶7∶8，亩施肥量为基肥一次性施入40千克。
70%纳米碳增效肥料（一次性追施）。
肥料养分配比N∶P2O5∶K2O=21∶7∶8，亩施肥量为分蘖前一次性施入50千克。
本试验采用大区对比，不设重复，每个处理面积1333.4米2，各项农事管理活动统一进行，收获前采点测产考种（选定密度一致地点采样），每处理采3点，每点实收1米2，称水稻全株重、全株粒重，计算各处理产量。
3.产量及经济效益分析
表2-12表明，纳米碳增效肥减量施用增产效果明显，增产幅度为5.98%～17.90%。其中，70%纳米碳增效肥（分期施入）处理增产幅度最高，达到17.90%；56%纳米碳增效肥（一次性基施）处理比常规增产14.25%；70%纳米碳增效肥（一次性追施）处理仅比常规处理增产5.98%。
表2-12 产量结果分析
由产量及肥料成本价格得知，纳米碳增效肥不同处理比常规施肥处理增收效益不同，亩增收效益为175.8～291.4元，70%纳米碳增效肥料（分期施入）处理比常规施肥亩增收效益高，为291.4元（表2-13）。
表2-13 产量经济效益分析
4.小结
由产量及经济效益分析得出，与常规施肥相比，纳米碳增效肥减量施用增产效果明显，增产幅度在5.98%～17.90%，70%纳米碳增效肥（分期施入）处理增产幅度最高，达到17.90%，比常规施肥每亩多增收291.4元，亩增收幅度最高；56%纳米碳增效肥（一次性基施）处理比常规施肥增产14.25%，亩增收223.8元，而且减少追肥工序，达到了增产、增收、节肥、省时、省工的目的。
七、2009年东北辽河平原水稻的节氮试验
1.试验目的
纳米碳增效肥技术是北京华龙肥料技术有限公司开发的新型肥料技术。经过3年的试验，已肯定了由该技术生产的肥料的节肥增产效果，为了验证增效肥在实际生产应用过程中的效果，特于2009年在辽宁开原安排了用户试用试验。
2.试验情况
（1）试验地情况
试验地设在辽宁省开原市庆云镇古城子村，土壤为黄棕壤，肥力中等，地势平坦，前茬水稻，无病虫害；试验地区常年有效积温为2800～3000℃，常年无霜期145天，年平均降水量591.9毫米。
（2）试验品种
长粒王，生育日数127天，活动积温2360～2380℃，穗大粒多，长粒型，分蘖强，株型整齐，对障碍性冷害耐性较强，属早熟、高产优质品种。
（3）种植方式
抛秧。
（4）试验设计
本试验设置2个处理：
常规肥：常规肥料：亩施纯养分量为：N24.02千克、P2O52.5千克、K2O2.5千克，插秧前一次性亩施入三元复合肥25千克（N∶P2O5∶K2O=22∶10∶10）、碳酸氢铵20千克；插秧30天后亩追施尿素10千克、碳酸氢铵15千克；插秧50天后亩追施尿素12.5千克、碳酸氢铵12.5千克。
纳米碳增效肥50%：亩施纯养分量为：N12.01千克、P2O52.5千克、K2O3千克，插秧前一次性亩施入纳米碳增效肥50千克（N∶P2O5∶K2O=19∶5∶6）；插秧60天后亩追施碳酸氢铵14.6千克。
本试验采用大区对比，不设重复，每个处理面积1333.4米2，各项农事管理活动统一进行，收获前采点测产考种（选定密度一致地点采样），每处理采3点。
3.室内考种及理论产量分析
如表2-14所示，纳米碳增效肥50%处理的每穴粒数比常规提高288.5粒，提高了10.87%；穗长比常规处理提高0.79厘米，千粒重比常规处理提高3.77克，提高了14.24%；理论产量比常规增产26.66%。
表2-14 室内考种数据表
由理论产量及肥料价格得知，纳米碳增效肥50%处理比常规施肥增产187.53千克/亩，增产率为26.66%，施肥成本比常规节约35.57元/亩，比常规多增加纯收益410.62元/亩（表2-15）。
表2-15 理论产量经济效益分析
4.实产数据分析
由实测产量及肥料成本价格得知，经实际测量发现，由于农户采取抛秧的种植方式，造成试验密度不一致，常规处理比纳米碳增效肥50%处理每亩多1800.1株，纳米碳增效肥50%处理比常规增产23.00千克/亩，增产3.85%，施肥成本比常规节约35.57元/亩，比常规多增加纯收益81.57元/亩（表2-16）。
表2-16 产量及经济效益分析
5.小结
室内考种数据说明，纳米碳增效肥减量施用，对提高水稻的穗粒数及千粒重有明显效果；理论产量比常规施肥增产26.66%，比常规多增加纯收益410.62元/亩；实际测量纳米碳增效肥50%处理比常规增产23.00千克/亩，增产3.85%，比常规多增加纯收益81.57元/亩，但由于本试验中农户采用了抛秧的种植方式，因此造成试验密度不一致，对实际增产数量影响较大。
八、2009年东北三江平原水稻的追肥试验
1.试验材料与方法
（1）试验作物与品种
作物为水稻，具体品种为垦鉴稻6和垦稻17。
（2）试验地概况
试验地设在黑龙江大兴农场研发中心，水田区，土壤类型为草甸白浆土。土壤养分含量：有机质4.42%、速效钾131.25毫克/千克、速效磷29.8毫克/千克、碱解氮161.4毫克/千克，pH6.3。
（3）试验设计及方案
采取大区对比法，穗肥+纳米碳增效肥3千克/亩，粒肥+纳米碳增效肥，设不施肥为对照，每个处理面积为3亩。
（4）主要农艺措施
4月9日育苗，4月15～21日搅浆平地，5月11～12日粒肥试验人工插秧，插秧规格9×3，每穴4～5棵，施肥25千克/亩，其中尿素12.0千克/亩+磷酸一铵6千克/亩+氯化钾7千克/亩，氮肥施肥量按4∶3∶3比例施用，化学除草：插秧前，大田封闭除草，应用30%阿罗津70毫升/亩，插秧后30%杀稗磷70毫升/亩+苄嘧磺隆10克/亩喷施，全生育期伤病3次，喷施叶面肥2次。
2.结果与分析
（1）气象因素对试验的影响
2009年有效积温2616.5℃，无霜期126天，水稻生育期降水（49日）471.55毫米，平均气温16.32℃。今年气候特点是春季气温正常，降水量少，6～7月份降水充分，7～8月份气温偏高。稻花授粉期降水偏少，空气湿度小，气温偏高，水稻稻瘟病、褐变穗发病轻。幼穗分化期遇低温多余天气，导致水稻空瘪粒增多。
（2）纳米碳增效肥对水稻生育期的影响
从生育期调查结果可以看出，纳米碳增效肥对水稻生育进程有延迟作用。抽穗期和成熟期都比对照增效作用明显，说明纳米碳增效肥延长了水稻的生长发育期，从而提高了产量（表2-17）。
表2-17 水稻生育期调查
（3）纳米碳增效肥对水稻产量及产量构成因素的影响
由产量性状调查分析可以看出，纳米碳增效肥在水稻不同时期的施用，可以显著提高水稻产量，穗肥期施用可以平均增产5.2%，粒肥期施用可以平均增产7.7%。施用纳米碳增效肥的两个时期的株高都比对照高3.2～4.2厘米，千粒重比对照高0.2～0.9克。由于处理的两个时期水稻延迟生育，生长旺盛，通风不好，造成水稻结实率比对照低（表2-18）。
表2-18 纳米碳增效肥对水稻产量及产量构成因素的影响
3.结论与讨论
纳米碳增效肥在水稻穗肥期和粒肥期施用都有明显的增产效果，增产的主要原因是：纳米碳增效肥可以提高土壤养分和肥料利用率，促进水稻生长发育，根系发达，增加千粒重，延迟生育进程，从而提高产量，但在施用过程中纳米碳增效肥内碳酸氢铵气味难闻，建议改变成长效碳酸氢铵剂型，方便撒施。
九、2009年黑龙江省农业科学院土壤肥料研究所水稻的节肥小区试验
1.试验目的
通过在黑龙江省农业科学院土壤肥料研究所的试验、示范工作，研究以下纳米碳增效肥的功效：研究纳米碳增效肥对作物产量、品质以及肥料利用率的影响；找出纳米碳增效肥的最佳施用地区、作物和施用方法；针对每种作物，筛选出适合黑龙江省农业生产特点的纳米增效专用肥料配方1～2个。
供试作物与试验地点基本情况见表2-19。
表2-19 供试作物与试验地点基本情况
2.试验设计与方法
（1）试验设计
小区试验，3次重复，水稻每小区面积20米2。
（2）供试肥料
尿素（N46%）、磷酸一铵（N11%、P2O544%）、氯化钾（K2O60%）、纳米碳酸氢铵（N17%）、重过磷酸钙（P2O546%）。
（3）供试品种
松粳9。
（4）试验处理
各处理氮肥基施60%，在水稻返青期追施40%。
①常规施肥（12千克N/亩、5千克P2O5/亩、3千克K2O/亩；12-5-3）。
②100%纳米碳增效肥（总养分量与常规肥相同，用纳米碳酸氢铵代替尿素；C+12-5-3）。
③70%纳米碳增效肥（总养分量为常规肥的70%，用纳米碳酸氢铵代替尿素；C+8.4-4-2.1）。
④70%N量纳米碳增效肥（P2O5、K2O养分量与常规肥相同，总氮量为常规肥的70%，用纳米碳酸氢铵代替尿素；C+8.4-5-3）。
⑤50%N量纳米碳增效肥（P2O5、K2O养分量与常规肥相同，总氮量为常规肥的50%，用纳米碳酸氢铵代替尿素；C+6-5-3）。
⑥CK（P2O5、K2O量与常规肥相同，不施氮肥；0-5-3）。
各处理氮肥基施60%，在水稻返青期追施40%。
3.结果与分析
（1）不同施肥对水稻孕穗期生长发育的影响
试验结果表明，在水稻孕穗期，100%纳米碳增效肥处理的平均株高最高，达45.6厘米；其次为常规施肥处理，平均株高43.5厘米；常规施肥处理的植株鲜重最大、分蘖数最多；在叶绿素含量上100%纳米碳增效肥处理最高，其次是常规施肥处理。各施肥处理生育性状均优于空白（表2-20）。
表2-20 不同施肥对水稻孕穗期生长发育的影响
（2）不同施肥对水稻灌浆期生长发育的影响
试验结果表明，在水稻灌浆期，100%纳米碳增效肥处理的平均株高最高，达91.2厘米；其次为常规施肥处理，平均株高91.0厘米；100%纳米碳增效肥处理的植株鲜重最大，分蘖数最多；在叶绿素含量上常规施肥处理最高，各施肥处理生育性状均优于空白（表2-21）。
表2-21 不同施肥对水稻灌浆期生长发育的影响
（3）不同施肥对水稻产量构成因子的影响
试验结果表明，在株高上常规施肥量处理的最高，平均株高达102.6厘米；其次为100%纳米碳增效肥处理，平均株高100.2厘米，再次是70%N量纳米碳施肥处理；在穗长上70%N量纳米施肥穗长最长，平均穗长19.3厘米，其次是70%纳米碳增效肥和常规施肥，平均穗长19.0厘米；在分蘖数上，100%纳米碳增效肥最多，平均分蘖20.0个/穴，其次是常规施肥，平均分蘖19.9个，70%纳米碳增效肥处理和70%N量纳米施肥处理平均分蘖数分别为16.1个/穴和16.0个/穴。
70%纳米碳施肥处理的穗粒数最多，达80.53个/穗，常规施肥处理平均穗粒数74.47个/穗，70%N纳米碳增效肥平均穗粒数72.87个/穗。千粒重上有随施肥量增加而减少的趋势，空白处理最大，平均千粒重21.99克，常规施肥最小，均千粒重16.51克，100%纳米碳增效肥平均千粒重17.23克。在空秕率上70%N量纳米碳施肥最低，空秕率为19.56%，常规施肥处理空秕率最高，空秕率为59.71%（表2-22）。
表2-22 不同施肥对水稻产量构成因子的影响
（4）不同施肥对水稻产量的影响
测产结果表明，70%纳米碳增效肥处理和70%N量纳米碳施肥处理的产量最高分别为633千克/亩和630千克/亩，与其他各处理产量差异达到极显著水平。其次是100%纳米碳增效肥处理和50%N量纳米碳施肥处理，产量分别为537千克/亩和534千克/亩，与常规处理产量差异达到显著水平。常规施肥处理平均亩产480千克/亩。空白处理的产量最低，平均亩产317千克/亩，与其他各处理产量差异达到极显著水平（表2-23）。
表2-23 不同施肥对水稻产量的影响
（5）不同施肥对水稻品质的影响
如表2-24所示，品质分析结果表明，各使用纳米肥料的处理，水稻的精米率、整精米率都高于常规施肥，不同施肥对水稻的食味性有影响，但没有达到改变食味性的程度，该影响属于正常范围内，70%N量纳米碳施肥和50%N量纳米施肥处理水稻没有垩白。
表2-24 不同施肥对水稻品质的影响
长江大学中稻试验表明，随施氮量的增加，水稻产量逐渐增加，其中施氮量为15千克/亩时产量最高。同一施氮量水平，添加纳米碳的尿素处理与普通尿素处理间比较，亩施纯氮6千克、9千克、12千克时，添加纳米碳的尿素处理产量低于普通尿素处理；当施氮量增至15千克、18千克时，添加纳米碳的尿素处理产量高于普通尿素处理，增产10千克/亩左右。表明在较低施氮量范围内，添加纳米碳的尿素无增产效果，当施氮量达15千克/亩以上时，其增产效果明显，原因有待进一步研究分析（表2-25）。
表2-25 不同施肥对水稻氮肥利用率的影响
表2-25 不同施肥对水稻氮肥利用率的影响（续）-1
4.小结
呼兰水稻小区试验结果表明：
①施肥量越高，水稻株高、叶绿素含量、分蘖数等生育指标表现越好。
②受今年特殊气候因素影响，试验地稻瘟病较重，导致水稻千粒重上有随施肥量增加而减少的趋势，具体表现为：空白处理＞50%N量纳米碳施肥＞70%N量纳米碳施肥＞70%纳米碳施肥＞100%纳米碳增效肥＞常规施肥。
③在空秕率上70%N量纳米碳施肥最低，常规施肥处理空秕率最高。
④在产量上70%纳米碳增效肥处理和70%N量纳米碳施肥处理的产量最高，与其他各处理产量差异达到极显著水平。其次是100%纳米碳增效肥处理和50%N量纳米碳施肥处理，与常规处理产量差异达到显著水平。
⑤各使用纳米肥料的处理水稻的精米率、整精米率都高于常规施肥，不同施肥对水稻的品质有影响，但没有达到改变食味性的程度，影响属于正常范围内。
⑥70%N量纳米碳施肥产量处理氮肥利用率最高，比常规施肥处理提高了13.41%，其次是50%N纳米碳增效肥处理，比常规施肥处理提高8.87%。
十、2009年黑龙江省农业科学院土壤肥料研究所水稻节肥盆栽试验
1.试验目的及意义
通过在黑龙江省农业科学院土壤肥料研究所的试验、示范工作，研究纳米碳增效肥对作物产量、品质以及肥料利用率的影响；找出纳米碳增效肥的最佳施用地区、作物和施用方法；针对每种作物，筛选出适合黑龙江省农业生产特点的纳米增效专用肥料配方1～2个。
供试作物与试验地点基本情况见表2-26。
表2-26 供试作物与试验地点基本情况
2.试验设计与方法
（1）试验设计
盆栽试验，4次重复。
（2）供试肥料
尿素（N46%）、氯化钾（K2O60%）、重过磷酸钙（P2O546%）、纳米碳。
（3）供试品种
龙稻3。
（4）试验处理
①常规施肥（10千克N/亩、5千克P2O5/亩、3千克K2O/亩；10-5-3）。
②100%纳米施肥（养分量与常规肥相同，添加肥料重量3‰的纳米碳；C+10-5-3）。
③70%氮量常规施肥（磷钾肥与常规肥相同，氮肥为常规肥的70%；7-5-3）。
④70%氮量纳米施肥（养分量与处理3相同，添加肥料重量3‰的纳米碳；C+7-5-3）。
⑤70%总量常规施肥（养分量为常规肥的70%；7-3.5-2.1）。
⑥70%总量纳米施肥（养分量与处理⑤相同，添加肥料重量3‰的纳米碳；C+7-3.5-2.1）。
⑦不施氮肥（磷钾肥与常规肥相同，不施氮肥；0-5-3）。
⑧不施氮肥+纳米碳粉（C+0-5-3）。
⑨单施纳米碳粉（与70%纳米碳增效肥中碳粉总量相同；C+0-0-0）。
⑩空白（0-0-0）。
3.结果与分析
（1）不同施肥对水稻孕穗期生长发育的影响
试验结果表明，在水稻孕穗期，常规施肥处理的平均株高最高，达67.7厘米；其次为70%N量常规施肥处理，平均株高65.3厘米；常规施肥处理的植株鲜重最大。常规施肥处理分蘖数最多，平均分蘖22.5个/穴；在叶绿素含量上100%纳米碳增效肥最高（表2-27）。
表2-27 不同施肥对水稻孕穗期生长发育的影响
（2）不同施肥对水稻灌浆期生长发育的影响
调查结果表明，在水稻灌浆期，常规施肥处理的平均株高最高，达73.4厘米；其次为100%纳米碳增效肥处理和70%总量纳米碳施肥，平均株高72.3厘米；常规施肥处理的植株鲜重最大，为152.05克/穴。常规施肥处理分蘖数最多，平均分蘖25.5个/穴；在叶绿素含量上100%纳米碳增效肥处理和70%总量纳米施肥最高（表2-28）。
表2-28 不同施肥对水稻灌浆期生长发育的影响
（3）不同施肥对水稻产量构成因子的影响
试验结果表明，在株高上100%纳米碳增效肥处理的最高，平均株高76.8厘米；其次为常规施肥处理，平均株高76.0厘米；再次是70%N量纳米碳施肥处理，平均株高73.5厘米；在穗长上各施用氮肥处理差异不显著，100%纳米碳增效肥处理穗长最长，平均穗长14.8厘米，其次是常规施肥处理，平均穗长14.7厘米；在分蘖数上，常规施肥，平均分蘖25.2个/穴，其次是100%纳米碳增效肥，平均分蘖24.3个，70%N量纳米碳施肥处理和70%总量纳米碳施肥处理平均分蘖数分别为20.8个/穴和19.0个/穴（表2-29）。
表2-29 不同施肥对水稻产量构成因子的影响
100%纳米碳增效肥处理的穗粒数最多，达77.3个/穗，70%总量纳米碳施肥处理平均穗粒数72.8个/穗，常规施肥平均穗粒数72.1个/穗。在千粒重上，在肥料减量条件下，各施用纳米碳的处理均比等养分的常规肥料处理重，常规施肥处理和100%纳米碳增效肥处理平均千粒重分别为25.7克和25.7克，在空秕率上，各施用纳米碳的处理均比等养分的常规肥料处理低。
（4）等量磷钾肥条件下纳米碳对水稻产量影响
测产结果表明，在等量磷钾肥条件下，施氮量越高产量也越高，在等养分条件下各施用纳米碳处理产量均高于等氮量常规施肥处理，其中100%纳米碳增效肥处理比常规施肥处理增产45千克/亩，增产率6.90%；70%N量纳米碳施肥处理比70%N量常规施肥处理增产66千克/亩，增产率11.85%，产量差异达到显著水平；“不施氮肥+纳米碳”处理比不施氮肥处理增产64千克/亩，增产率16.54%，产量差异达到极显著水平（表2-30、图2-14）。
表2-30 等量磷钾肥条件下纳米碳对水稻产量影响
图2-14 等量磷钾肥条件下纳米碳对水稻产量影响
（5）70%养分量条件下纳米碳对水稻产量影响
测产结果表明，在70%养分量条件下，施用纳米碳处理产量增产57千克/亩，增产率10.46%，产量差异达到显著水平（表2-31）。
表2-31 70%养分量条件下纳米碳对水稻产量的影响
（6）不施氮条件下纳米碳对水稻产量影响
测产结果表明，在不施氮条件下，“不施氮肥+纳米碳”处理产量最高，平均产量为451千克/亩，其次是单施纳米碳处理，平均产量为401千克/亩，比不施氮肥处理（0-5-3）增产14千克/亩。单施纳米碳处理（C）比空白处理增产32.34%，表明纳米碳具有促进水稻生长的作用（表2-32、图2-15）。
表2-32 不施氮条件下纳米碳对水稻产量的影响
图2-15 不施氮条件下纳米碳对水稻产量影响
（7）不同施肥对水稻肥料利用率的影响
对氮肥表观利用率分析结果表明，70%N量纳米碳施肥处理氮肥利用率最高，达44.57%，其次是100%纳米碳增效肥处理，氮肥利用率43.50%。70%N量常规施肥处理氮肥利用率35.86%。常规施肥处理氮肥利用率最低，为33.00%（表2-33）。
表2-33 不同施肥对水稻肥料利用率的影响
（8）经济效益分析
经济效益分析结果表明，施用纳米碳能够提高水稻经济效益，各肥料减量处理的经济效益低于常规施肥，100%纳米碳增效肥处理总效益最高，比常规施肥亩增收52.57元（表2-34）。
表2-34 不同施肥对水稻经济效益的影响
4.小结
①单施纳米碳处理（C）比空白处理增产32.34%，表明纳米碳具有促进水稻生长的作用。
②在等量磷钾肥条件下，施氮量越高产量越高，在等养分条件下各施用纳米碳处理产量均高于等氮量常规施肥处理。在70%养分量条件下，施用纳米碳处理比常规肥料增产57千克/亩，增产率10.46%，产量差异达到显著水平。具体产量结果为：100%纳米碳增效肥处理＞常规施肥处理＞70%N量纳米碳施肥处理＞70%总量纳米碳施肥＞70%N量常规施肥处理＞70%总量常规施肥＞“不施氮肥+纳米碳”。
③在等量磷钾肥条件下，70%N量纳米碳施肥处理氮肥利用率最高，达44.57%，比常规提高了11.57%，其次是100%纳米碳增效肥处理，比常规提高了10.50%。
④施用纳米碳能够提高水稻经济效益，各肥料减量处理的经济效益低于常规施肥，100%纳米碳增效肥处理总效益最高，比常规施肥亩增收52.57元。
十一、2009年吉林省盐碱地水稻的追肥试验
1.试验目的
纳米碳增效肥技术是北京华龙肥料技术有限公司开发的新型肥料技术，由该技术生产的肥料称纳米碳增效肥。经不同作物、不同地域3年的试验，发现其节肥增产作用明显。吉林省西部松嫩平原有数百万亩苏打盐碱地，其中大部分盐碱地已开发成水田。本次试验选择在大安市盐碱地，观察纳米碳增效肥在盐碱地水稻生产中的增产作用。
2.试验设计
试验地点在吉林省大安市叉干镇六合堂村韩昌华家地块，属重度盐碱地改良后的稻田，已种植水稻19年，试验品种为吉89-45。
试验地块每亩施用33.4千克复合肥（15-15-15）做底肥。纳米碳增效肥做追肥试验，设3个试验处理：
对照：分蘖末期每亩追施尿素33.4千克。
处理Ⅰ：施用50%纳米碳增效肥，分蘖末期每亩追施纳米碳增效尿素16.7千克。
处理Ⅱ：施用100%纳米碳增效肥，分蘖末期每亩追施纳米碳增效尿素33.4千克。
采用大区对比试验，每个处理试验面积2000米2，不设重复，各项农事管理措施一致。
3.考种测产结果
收获前对角线取样法，每个处理取3点，每点取1米2考种测产，收获时测实际产量，结果见表2-35。每穗实粒数处理Ⅰ比对照多12.3粒，对照Ⅱ比对照多12粒，千粒重差异不明显（表2-35）。
表2-35 水稻考种结果
4.小结
纳米碳增效肥对提高盐碱地水稻穗实粒数有明显作用，每穗实粒数纳米碳增效肥50%处理比对照增加17.3%，纳米碳增效肥100%处理比对照增加16.9%；实际产量纳米碳增效肥50%处理比对照增产17.9%，纳米碳增效肥100%处理比对照增产11.9%。结果表明，纳米碳增效肥在苏打盐渍土水稻生产中具有增产、节肥作用，但其增产节肥机理尚不明确，有待于进一步试验，并深入研究。
十二、水稻施用纳米碳增效肥试验总结
1.纳米碳增效肥对促进水稻生长发育，提高水稻产量具有显著作用
东北水稻节肥盆栽试验中，单施纳米碳处理比空白处理增产32.34%，表明纳米碳具有促进水稻生长的作用。湖北不同肥料品种对比试验结果表明，尿素中添加纳米碳可以改善水稻经济性状，主要体现在增加每穗总粒数、实粒数或有效穗数，为高产、再高产的水稻生产打下了坚实的生理基础，但对千粒重的影响规律不明显。湖南永安的试验表明，提高穗实粒数和结实率是纳米增效尿素促进产量增加的主要途径。湖南汉寿的试验趋势为，与常规量的普通尿素处理相比，不同程度地提高了穗总粒数和穗实粒数。
2.减量施用纳米碳增效肥能保证或提高作物增产
东北节肥试验结果表明，70%纳米碳增效肥处理和70%N量纳米碳施肥处理的产量最高，与其他各处理产量差异达到极显著水平。其次是100%纳米碳增效肥处理和50%N量纳米碳施肥处理，与常规处理产量差异达到显著水平。东北盆栽节肥试验表明，在70%养分量条件下，施用纳米碳处理比常规肥料增产10.46%，产量差异达到显著水平。
3.纳米碳增效肥能活化土壤养分，提高肥料利用率
离子流测试结果表明，与普通尿素相比，添加纳米碳的尿素有助于NH+4稳定供应，保肥增效明显；施用添加纳米碳的尿素处理有利于根系对钾离子的吸收转运。南方水稻试验表明，增施纳米碳的尿素处理收获后土壤中的全氮、全钾含量差异不大，而全磷含量低于普通尿素处理；碱解氮、速效磷含量高于普通尿素处理，速效钾含量低于普通尿素处理。可见添加纳米碳的肥料对活化土壤磷有一定的作用，可能是促进了作物对钾素的吸收。东北盆栽试验结果表明，在等量磷钾肥条件下，70%N量纳米碳施肥处理氮肥利用率最高，达44.57个百分点，比常规施肥处理提高了11.57个百分点，其次是100%纳米碳增效肥处理，比常规处理提高了10.50个百分点。
4.纳米碳能显著降低稻田水层中总氮含量，减少氮素流失
江西上高晚稻试验表明，施用添加纳米碳后的肥料明显比各自对照肥料显著降低稻田水层中总氮含量。施肥后2天稻田水层中总氮含量与各自对照相比，纳米尿素处理降低16.8%，纳米缓释尿素处理降低34.0%，史丹利复合肥降低6.7%。稻田氮素流失潜力明显减少，对控制农业面源污染有着重要的意义。
第二节 纳米碳增效肥在小麦上的节肥增效试验
一、2007—2008年农业部冬小麦纳米碳增效肥试验
1.试验方法
北京市朝阳区农业部优质农产品开发服务中心示范园区。土壤基本理化性质为：全氮0.82克/千克，有效磷33.3毫克/千克，速效钾157毫克/千克，pH7.8。
中昌绿源北农9549，为耐寒性强的中熟品种。幼苗生长健壮，植株繁茂，分蘖力中等。抗倒伏能力强，适宜在北部冬麦区种植，目标产量400千克/亩。
试验设置7个处理：对照（不施氮肥）、碳酸氢铵、长效碳酸氢铵、纳米碳增效碳酸氢铵、尿素、纳米碳增效尿素、纳米碳。3次重复。播种量17.5千克/亩。小区宽3米，长11米。
总施肥量为纯氮21千克/亩。分底肥、返青肥、拔节肥、灌浆肥4次施用（表2-36）。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。
表2-36 小麦施肥方案
6月19日进行测产，测产员在专家指导下田间取样1米2，测定有效穗数、穗粒数、千粒重，计算理论产量。试验数据采用Excel和SAS软件分析统计。
2.结果与分析
试验结果（表2-37）表明，对照处理的千粒重要高于其他处理，纳米碳处理的千粒重最低。对照处理平均亩产为416千克，其他处理与对照相比均有不同程度的增产效果，其中纳米碳增效尿素增产效果最为显著，亩产达541千克，比对照增产30.1%；纳米碳增效碳酸氢铵比对照增产20.7%；纳米碳增效尿素比尿素增产11.1%；纳米碳增效碳酸氢铵比长效碳酸氢铵增产6.3%，其增产的原因可能是由于纳米碳增效尿素和纳米碳增效碳酸氢铵处理的有效穗和穗粒数较高，而千粒重的影响较小。
表2-37 农业部优农中心冬小麦试验测产结果
表2-37 农业部优农中心冬小麦试验测产结果（续）-1
二、2007—2008年农业部冬小麦纳米碳增效肥的节氮试验
1.试验方法
北京市朝阳区农业部优质农产品开发服务中心示范园区。土壤基本理化性质为：全氮0.82克/千克，有效磷33.3毫克/千克，速效钾157毫克/千克，pH7.8。
中昌绿源北农9549，为耐寒性强的中熟品种。幼苗生长健壮，植株繁茂，分蘖力中等。抗倒伏能力强，适宜在北部冬麦区种植。
试验根据不同氮肥施用量设置9个纳米增效碳酸氢铵梯度处理，分别为4、8、12、16、20、24、28、32千克纯N，每个处理3次重复。施用量为小区宽3米，长11米。播种量17.5千克/亩。
2.结果与讨论
具体施肥方案如表2-38所示。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。6月19日进行测产，测产员在专家指导下田间取样1米2，测定有效穗数、穗粒数、千粒重，计算理论产量。测产结果见表2-39。本试验为肥料在小麦上的量级试验，探讨纳米碳增效肥的最佳施肥量、最经济施肥量。由表2-39结果可以看出，对照处理平均亩产为423千克，其他处理与对照相比均有不同程度的增产效果。其中32千克纯氮增效碳酸氢铵处理比对照增产7.1%，在所有施肥处理中效果最差，说明施氮肥量过剩会造成小麦减产；而16千克纯氮增效碳酸氢铵处理增产效果最好，比对照增产22.7%，为最佳施肥量处理；其次为4千克纯氮增效碳酸氢铵处理，比对照增产21.3%，为最经济施肥量。上述节肥试验结果表明，纳米碳增效肥在节肥30%～50%的情况下，有10%～20%的增产效果。纳米碳增效肥的节肥试验首次在小麦作物中发现，节肥试验比常规施肥增产效果更明显。因此发现纳米材料对农业低碳经济的贡献。
表2-38 冬小麦施肥方案
表2-39 农业部优农中心冬小麦肥料用量试验测产结果
表2-39 农业部优农中心冬小麦肥料用量试验测产结果（续）-1
三、2007—2008年中国科学院地理研究所山东禹城站冬小麦的节肥试验
1.试验设计
（1）试验地点
山东中国科学院地理研究所禹城站。
（2）供试品种
小偃号、科农。
（3）方案设计
试验为正交试验，每个处理3次重复。
（4）施肥方案
供试肥料有纳米碳增效肥料、普通复混肥料等。肥料用量（亩施）：减量N∶P2O5∶K2O=13.9∶8.1∶5.7；中量N∶P2O5∶K2O=16.4∶9.5∶6.9；增量N∶P2O5∶K2O=18.9∶10.9∶7.9。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。
（5）测产
成熟后测量有效穗数、穗粒数、千粒重，计算理论产量，见表2-40。
表2-40 冬小麦小偃号测产结果
2.试验结果与分析
由表2-40可以看出，中量纳米碳增效碳酸氢铵处理的穗粒数和每亩有效穗数高于增量普通肥处理，每亩产量高于其他两个处理；其次是减量纳米碳增效碳酸氢铵，其每亩产量高于增量普通肥处理。中量纳米碳增效碳酸氢铵处理的株高最高，并显著高于减量纳米碳增效碳酸氢铵处理。
中量纳米碳增效肥料于秋季冬小麦播种期间做基肥一次性施入，春天减少2次追肥，其施肥量为纯氮量16.4千克/亩，磷（P2O5）9.5千克/亩，钾（K2O）6.9千克/亩。小偃号小麦不同肥料品种产量测定结果（表2-41）表明，中量纳米碳增效碳酸氢铵处理的有效穗和穗粒数较高，最终产量显著高于其他处理，各处理间千粒重差异不显著。中量纳米碳增效肥（N∶P2O5∶K2O=16.4∶9.5∶6.9）比中量氨基酸肥（N∶P2O5∶K2O=16.4∶9.5∶6.9）增产32.58%；中量纳米碳增效肥比增量普通肥（N∶P2O5∶K2O=18.9∶10.9∶7.9）增产14.5%。增量普通肥（N∶P2O5∶K2O=18.9∶10.9∶7.9）与减量纳米碳增效肥（N∶P2O5∶K2O=13.9∶8.1∶5.7）产量相近，两者相比后者每亩节省5千克N、2.8千克P2O5、2.2千克K2O，有明显的节肥效应。
表2-41 冬小麦科农不同肥料品种产量测产结果
小麦旗叶面积测定结果表明，增量普通肥处理旗叶面积最大，其次是中量纳米碳增效肥处理，中量纳米碳增效肥比中量氨基酸肥平均旗叶面积增加14.0%，但是各处理间差异不显著（表2-42）。
表2-42 冬小麦科农不同肥料品种旗叶面积测定结果
四、2007—2008年北京市大兴区农业科学研究所冬小麦肥效对比试验
1.试验设计
（1）试验地点
①北京市大兴区农业科学研究所。②北京市大兴区青云店农科站。
（2）供试品种
①京9428，该品种叶宽秆粗，株高可达85厘米左右。冬性好，抗寒性中。长芒、白壳、红粒，千粒重高。亩产400千克左右。②京411，冬性中早熟品种。叶色深绿，叶片宽短，分蘖中等，成穗率较高。
（3）试验设计
试验设置8个处理：对照、常规肥、碳酸氢铵、长效碳酸氢铵、纳米碳增效碳酸氢铵、尿素、纳米碳增效尿素、纳米碳，每个处理3次重复。小区宽3米，长11米，面积33米2，3次重复。
（4）施肥方案
总施肥量：京9428为纯氮15.9千克/亩；京411为纯氮14.56千克/亩。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。
（5）测产
成熟后测量有效穗数、穗粒数、千粒重，计算理论产量见表2-43、表2-44
表2-43 大兴区青云店镇农科站冬小麦测产结果
表2-44 大兴区农科所小麦农田试验测产结果
2.结果与分析
由表2-43可以看出：纳米碳增效碳酸氢铵和纳米碳增效尿素两个处理的有效穗数高于其他处理，穗粒数和千粒重不同处理间差异不明显。对照处理平均亩产为385千克，其他处理比对照均有不同程度的增产效果，其中纳米碳增效碳酸氢铵增产效果最为显著，亩产达到476千克，比对照提高23.6%，比碳酸氢铵处理提高19.9%；纳米碳增效尿素处理比常规肥处理提高18.7%，比尿素处理提高4.0%，分析产量三因素可知，纳米碳增效肥提高产量的途径主要是增加了每亩有效穗数。
试验结果（表2-44）表明，纳米碳增效碳酸氢铵和纳米碳增效尿素两个处理的有效穗数和穗粒数高于其他处理，不同处理间千粒重差异不明显。对照处理平均亩产为327.8千克，其他施肥处理与对照相比均有不同程度的增产效果，其中尿素处理为328.7千克，略高于对照，差异不显著；纳米碳增效碳酸氢铵处理亩产438.0千克，比对照增产33.7%，比普通碳酸氢铵处理提高29.3%。施用常规肥处理亩产为354.2千克，高于对照、尿素和碳酸氢铵处理，而纳米碳增效碳酸氢铵处理比常规肥处理增产23.7%。
五、2008—2009年中国农业科学院冬小麦肥效对比试验
1.试验目的
通过纳米碳增效肥与常规肥料在相同养分情况下进行肥效对比，在100亩面积上进行试验示范，进一步验证纳米碳增效肥在小麦作物上的增产效果，为大面积推广提供科学依据。
2.材料与方法
试验于2008年10月在中国农业科学院国际示范园廊坊万庄园区进行，试验面积约100亩，土壤质地分别为：25亩黏壤土（肥力较高），40亩中性壤土（中等肥力），35亩砂壤土（肥力较低）。根据土壤地力情况分别在3种不同的地块进行纳米碳增效尿素与普通尿素等养分的比较试验。
根据土壤肥力和作物需肥性，施肥量设计为氮（N）10千克/亩、磷（P2O5）3千克/亩，分基施和追施两次施入，基施肥为尿素氮（N）6千克/亩、磷酸氢二铵（P2O5）3千克/亩，追施肥为尿素氮（N）4千克/亩。
3.田间管理
试验地前茬为夏玉米，10月初将夏玉米收获，收获后及时将秸秆粉碎还田，10月10日前做好试验区域划分、整地、均匀施肥、深翻、平地等工作。10月10日播种，每亩用种量25千克，采用机械开沟播种，镇压。
管理水平与当地正常管理一致，及时中耕、追施肥、防治病虫害。整个生育期浇水5次，分别为小麦底墒水、小麦过冬水、小麦返青水、小麦拔节水、小麦灌浆水。大型机器收获后，统一测产。
4.结果与分析
（1）纳米碳增效肥对植株性状的影响
由表2-45调查结果表明，在基本苗高于普通肥处理的条件下，纳米碳增效肥能明显促进越冬前小麦生长和增加分蘖，其中纳米碳增效肥试验平均增加分蘖率为38.2%，此外，小麦的株高、叶片数和叶宽亦显示出增加趋势。
表2-45 冬前小麦植株性状调查
表2-46显示纳米碳增效肥小麦试验春季调查分蘖数结果，其中纳米碳增效肥在土壤高肥区分蘖增加率为9.0%，在土壤中肥区分蘖增加率为25.0%，在土壤低肥区分蘖增加率为28.0%，平均分蘖数增加幅度为21.0%。
表2-46 春季小麦分蘖数调查
表2-46 春季小麦分蘖数调查（续）-1
（2）纳米碳增效肥对实测产量的影响
表2-47实收测产结果表明，纳米碳增效肥能明显促进小麦生长和增加产量，其中纳米碳增效肥在土壤高肥区、中肥区、低肥区的试验平均增产率为8.67%。其中纳米碳增效肥在土壤高肥区增加率为4.0%，在土壤中肥区增加率为13.0%，在土壤低肥区增加率为10.0%。
表2-47 小麦的实收测产结果
5.小结
①纳米碳增效肥能明显促进越冬前小麦生长，增加小麦分蘖能力。纳米碳增效肥的亩分蘖数较普通肥处理平均增加38.2%，其中在土壤高肥区分蘖增加率为9.00%，小于中肥区25.0%和低肥区28.0%。
②纳米碳增效肥对小麦产量影响的趋势与分蘖数相似，在土壤高肥区增加率为4.0%，小于中肥区13.0%和低肥区10.0%。
六、2008—2009年中国农业科学院冬小麦纳米碳增效肥小区试验
1.试验目的
通过分析比较不同配比类型的常规肥与纳米碳增效肥在小麦上的作用效果，探讨小麦纳米碳增效肥适宜的配方，为其在小麦生产中大面积推广提供科学依据。
2.试验材料
试验于2008年10月在中国农业科学院国际示范园廊坊万庄园区进行，设置以下8个处理：
①对照：不施肥。
②普通高效肥N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17。
③普通高效肥N∶P2O5∶K2O=13∶5∶5。
④纳米碳增效肥N∶P2O5∶K2O=13∶5∶5。
⑤普通高效肥N∶P2O5∶K2O=20∶5∶5。
⑥纳米碳增效肥N∶P2O5∶K2O=20∶5∶5。
⑦普通高效肥N∶P2O5∶K2O=17∶0∶0。
⑧纳米碳增效肥N∶P2O5∶K2O=17∶0∶0。
每个小区试验面积为33米2，试验共设8个处理，每个处理设3次重复，小区间保护行设1米宽。
3.田间管理
试验于2008年10月1日前平整好地块，10月1日播种，每亩用种量20千克，采用机械开沟播种，深浅一致，播种后覆土、镇压，要保证一次全苗。在试验过程中做好田间的调查工作，如播种期、出苗期、返青时间、拔节时间、灌浆时间、成熟时间的记录。封冻前做好单位面积有效株数，小麦株高、叶数、小麦齐叶宽度调查。返青后拔节前做好小麦单位面积分蘖株数、株高、叶片数、齐叶长度田间调查。乳熟期做好有效穗、穗粒数、旗叶面积的调查。
4.结果与讨论
（1）不同肥料处理对冬前小麦植株性状的影响
调查结果表明纳米碳增效肥能明显促进越冬前小麦生长和增加分蘖。
除17∶0∶0的纳米碳增效肥较相同配比的普通肥处理叶片数及叶长稍微降低外，其余配比的纳米碳增效肥处理均在增加小麦叶片数的基础上促进叶片生长。
与相同配比的普通肥处理相比，纳米碳增效肥处理的小麦分蘖数均具有增加趋势。13∶5∶5纳米碳增效肥的分蘖较同配比普通肥料增加32.5%；17∶0∶0纳米碳增效肥的分蘖较同配比普通肥料增加20.2%，而20∶5∶5纳米碳增效肥较同配比普通肥处理有所降低，这说明高施肥量表现出明显的抑制分蘖作用。另外，纳米碳增效肥的N∶P2O5∶K2O比例为13∶5∶5含量的复混肥比普通常规肥料17∶17∶17含量的复混肥分蘖增加率达55.0%，其他配比的纳米碳增效肥也具有一定的增产效果（图2-16）。
图2-16 冬前小麦基本苗、分蘖数、叶片数及叶长情况
（2）不同肥料处理对小麦理论性状的影响
表2-48理论测产结果表明，纳米碳增效肥能明显促进小麦增产，其中纳米碳增效肥13∶5∶5比普通肥料13∶5∶5增加率34.6%，配比合理。纳米碳增效肥料17∶0∶0比普通肥料17∶0∶0增加率16.33%，纳米碳增效肥料20∶5∶5比普通肥料20∶5∶5没有增加效果，减产0.05%，高施肥量表现出明显的减产。另外，分析产量三要素可知，纳米碳增效肥对千粒重的影响程度较小，主要是通过增加有效穗数或穗粒数来达到增产效果。
表2-48 小麦的理论产量性状调查表
表2-48 小麦的理论产量性状调查表（续）-1
（3）不同肥料处理对小麦实测产量的影响
从图2-17可以看出，纳米碳增效肥明显促进小麦增产，其中13∶5∶5的纳米碳增效肥料较相同配比的普通肥料增加11.68%，配比较为合理；17∶0∶0的纳米碳增效肥较相同配比的普通肥料增加14.2%，而20∶5∶5的纳米碳增效肥料没有增加效果，这说明高施肥量不但无增产效果，反而可能导致减产。
图2-17 小麦试验的实测产量
5.小结
①适宜配比的纳米碳增效肥能明显促进越冬前小麦增加分蘖，其中13∶5∶5的纳米碳增效肥处理分蘖较相同配比的普通肥料处理增加32.5%，配比最为合理，其次为17∶0∶0配比的纳米碳增效肥处理，而20∶5∶5纳米碳增效肥处理却呈现出分蘖量下降趋势。
②适宜配比的纳米碳增效肥能明显促进小麦增产，其中17∶0∶0的纳米碳增效肥处理的产量较相同配比的普通肥料处理增加14.2%，其次为13∶5∶5配比的纳米碳增效肥处理，增产幅度达11.7%，而20∶5∶5的纳米碳增效肥处理没有增加效果，说明高施肥量的纳米碳增效肥可能导致小麦减产。
七、2007—2008年中国科学院地理研究所山东禹城站冬小麦试验
1.试验目的
是2007年首次发现纳米碳对肥料有增效作用。李振声院士对此发现非常重视。2008年受李振声院士的委托，中国科学院地理研究所山东禹城实验站（黄淮海地区盐碱地改良工作站）接受了该项试验工作，系统地开展了纳米碳增效肥的试验。2008年看出了一定的增产节肥趋势。2009年又继续了该项试验，试验设计更为全面，不同小麦品种，不同施肥量，不同肥料品种，皆为随机排列3次重复，对数据经过统计分析，试验结果可信度强。通过纳米碳增效肥与常规肥料在相同养分情况下进行肥效对比试验，进一步验证纳米碳增效肥在冬小麦试验中的明显增产效果，为该肥料的大面积推广提供科学依据
2.试验材料
根据土壤地力情况，设3组对比试验，纳米碳增效碳酸氢铵由华龙肥料技术有限公司提供，尿素、磷酸一铵、氯化钾等普通肥料市场购买。根据土壤肥力和小麦作物需肥性能，试验施肥量设计为常量施肥、减量施肥和增量施肥3种。施肥方法氮肥为基施和追施两次施入，磷肥和钾肥作基肥一次施入。试验区为两种小麦品种对比试验，成熟后取样测定单位面积穗数、穗粒数、千粒重，计算理论产量。整个小区机械收获后分别计实产。
3.结果与讨论
（1）冬小麦品种
小偃和济麦。
（2）施肥量设计方案
减量施肥、常量施肥、增量施肥和不施肥小区对照。所有处理为前茬玉米秸秆全部还田区。供试肥料有纳米碳增效碳酸氢铵肥料、普通氮磷钾复混肥料等。肥料用量设减量N∶P2O5∶K2O=10∶6∶4；常量N∶P2O5∶K2O=12∶7∶5；增量N∶P2O5∶K2O=15∶9∶6。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。各种肥料亩施肥量见表2-49。
表2-49 2009年冬小麦施肥量等级
（3）试验小区分布图
小区数量共48个，每小区面积30米2，小麦洼设计10米×3米。所有小区3次重复，随机排列，为做好空白试验选择6次重复，数理统计规范化，取3组数据（表2-50）。
表2-50 2009年冬小麦施肥量分布图
（4）冬小麦济麦测产结果
表2-51冬小麦济麦株高测定结果表明，各施肥区处理小麦株高为66.77～70.53厘米，没有明显差异。所有施肥区处理小麦株高与空白区对比有显著性差异。
表2-51 2009年冬小麦济麦株高
表2-52冬小麦济麦穗长测定结果表明，各施肥区和空白区处理小麦穗长没有明显差异。
表2-52 2009年冬小麦济麦穗长
2009年冬小麦济麦结实小穗数差异较大，减量增效碳酸氢铵济麦、常量增效碳酸氢铵济麦、增量增效碳酸氢铵济麦和增量普通肥济麦之间没有显著差异。减量普通肥济麦、常量普通肥济麦和空白区处理济麦结实小穗数与上述4种肥料处理有明显减少，小穗数结实数减少为0.9～1.14个，差异明显（表2-53）。
表2-53 2009年冬小麦济麦结实小穗数
冬小麦济麦不孕小穗数各施肥区和空白区处理小麦之间没有显著差异。空白区处理小麦不孕小穗数最高为2.05个，而减量增效碳酸氢铵济麦不孕小穗数为1.33个，小麦不孕小穗数明显减少，减少率为34.96%（表2-54）。
表2-54 2009年冬小麦济麦不孕小穗数
冬小麦济麦实际测产结果表明，增量纳米碳增效碳酸氢铵和减量纳米碳增效碳酸氢铵做氮源的复混肥料增产幅度最高，比空白对照增产54.24%～58.21%。供试纳米碳增效碳酸氢铵复混肥料与普通氮磷钾复混肥济麦实际测产，数据统计分析没有明显的显著性差异。与空白处理比较增产幅度为31.71%～58.21%。低施肥量处理纳米碳增效碳酸氢铵复混肥与增量纳米碳增效碳酸氢铵复混肥料增产幅度相当，说明纳米碳增效肥料有节肥空间（表2-55、表2-56）。
表2-55 2009年冬小麦济麦实测产量
表2-56 2009年冬小麦济麦理论产量
图2-18 2009年冬小麦济麦理论产量柱状图
冬小麦济麦理论测产结果表明，纳米碳增效碳酸氢铵做氮源的复混肥料比普通氮磷钾复混肥有明显的增产效果，其增产幅度为6.17%～35.55%，高施肥量处理纳米碳增效碳酸氢铵复混肥比普通氮磷钾复混肥增产幅度最低，仅有6.17%；常量施肥量处理纳米碳增效碳酸氢铵复混肥比普通氮磷钾复混肥增产幅度较高，达到20.70%；低施肥量处理纳米碳增效碳酸氢铵复混肥比普通氮磷钾复混肥增产幅度最高，达到35.55%，实际测产结果与理论测产结果基本相符。低施肥量处理纳米碳增效碳酸氢铵复混肥有明显的增产节肥效果，在同等产量水平上节肥量能达到30%（表2-57）。
表2-57 2009年冬小麦济麦测产结果
（5）冬小麦小偃测产结果
冬小麦偃麦株高测定结果表明，增量纳米碳增效碳酸氢铵小偃株高76.05厘米，与其他各施肥区处理小麦株高有显著性差异；其他施肥处理小偃株高为71.32～74.63厘米，没有明显差异。所有施肥区处理小麦株高与空白区对比有显著性差异（表2-58）。
表2-58 2009年冬小麦小偃株高
冬小麦偃麦穗长测定结果表明，各施肥区处理小麦穗长没有明显差异。各施肥区处理小麦穗长与空白区有显著性差异（表2-59）。
表2-59 2009年冬小麦小偃穗长
冬小麦偃麦结实小穗数测定结果表明，各施肥量处理小麦结实小穗数没有明显差异，在11.00～13.08之间，各施肥处理区小偃麦和空白区处理结实小穗数有明显差异（表2-60）。
表2-60 2009年冬小麦小偃结实小穗数
冬小麦偃麦不孕小穗数各施肥区和空白区处理小麦之间没有显著差异。空白区处理小麦不孕小穗数为2.05个（表2-61）。
表2-61 2009年冬小麦小偃不孕小穗数
冬小麦小偃实际测产结果表明，增量纳米碳增效碳酸氢铵、常量纳米碳增效碳酸氢铵、减量纳米碳增效碳酸氢铵做氮源的复混肥料和常量普通氮磷钾复混肥增产幅度较高，属于同样产量水平，比空白对照增产21.73%～25.02%。减量纳米碳增效碳酸氢铵复混肥料与增量普通氮磷钾复混肥产量相当，没有明显的显著性差异，两者相比说明纳米碳增效碳酸氢铵复混肥料有节肥作用。与空白处理比较所有施肥处理增产幅度差异显著（表2-62）。
表2-62 2009年冬小麦小偃实际产量显著性
图2-19 2009年冬小麦小偃实际产量柱状图
冬小麦小偃理论测产结果表明，增量纳米碳增效碳酸氢铵、减量纳米碳增效碳酸氢铵做氮源的复混肥料增产幅度最高，比空白对照增产49.97%～75.81%。常量纳米碳增效碳酸氢铵复混肥料与增量、常量、减普通氮磷钾复混肥产量相当，没有明显的显著性差异。说明纳米碳增效碳酸氢铵复混肥料有增产节肥作用。所有施肥处理与空白处理比较增产幅度差异显著（表2-63、表2-64、图2-20）。
表2-63 2009年冬小麦小偃理论产量显著性
表2-64 2009年冬小麦小偃理论测产结果
图2-20 2009年冬小麦小偃理论测产结果测产结果柱状图
4.小结
①冬小麦济麦测产结果，纳米碳增效碳酸氢铵做氮源的复混肥料比普通氮磷钾复混肥有明显的增产效果，其增产幅度为6.17%～35.55%，高施肥量处理纳米碳增效碳酸氢铵复混肥比普通氮磷钾复混肥增产幅度最低，仅有6.17%；常量施肥量处理纳米碳增效碳酸氢铵复混肥比普通氮磷钾复混肥增产幅度较高，达到20.70%；低施肥量处理纳米碳增效碳酸氢铵复混肥比普通氮磷钾复混肥增产幅度最高，达到35.55%。实际测产结果与理论测产结果基本相符。低施肥量处理纳米碳增效碳酸氢铵复混肥有明显的节肥效果，在同等产量水平上节肥量能达到30%。
②冬小麦小偃测产结果，增量纳米碳增效碳酸氢铵、减量纳米碳增效碳酸氢铵做氮源的复混肥料增产幅度最高，比空白对照增产49.97%～75.81%。常量纳米碳增效碳酸氢铵复混肥料与增量、常量、减普通氮磷钾复混肥产量相当，没有明显的显著性差异。说明纳米碳增效碳酸氢铵复混肥料有增产节肥作用。
八、小麦施用纳米碳增效肥试验总结
通过2007—2009年不同地区所做的小麦试验结果分析，总体上看，可以推断出以下几点结论：
①在适宜的施肥量、等养分条件下，在肥料中添加纳米碳后表现出较好的增产效果，适宜施肥提供纯N水平在4～10千克/亩，超过16千克/亩过高提供纯N施肥量的纳米碳增效肥处理反而可能导致小麦减产。
②在不同的土壤地力条件下，纳米碳增效肥的增产幅度存在差异，其中在基础地力较肥沃地块的增产幅度小于地力中等和贫瘠地块。
③在节肥30%～40%的条件下，纳米碳增效肥料对小麦产量有10%～20%的稳产、增产效果，有明显的节肥效益。
④肥料中添加纳米碳后可以改善小麦的品质和经济性状，小麦的品质主要体现在油脂含量增加，小麦经济性状主要体现在有效穗数和穗粒数增加。
第三节 纳米碳增效肥在玉米上的节肥增效试验
一、2008年农业部示范园春玉米的节氮、肥效对比试验
1.试验设计
（1）供试品种
纪元1号。
（2）种植日期
播种时间为2008年3月15日，定植时间为4月14日。
（3）试验设计
试验设置7个处理：对照、纳米碳、碳酸氢铵、尿素、纳米碳增效尿素、纳米碳增效碳酸氢铵（等氮）和纳米碳增效碳酸氢铵（等重），3次重复。试验小区宽3.6米，长11米，共21个小区，两边设有隔离带。各施肥处理条件一致，统一管理。株行距30厘米×22厘米，目标产量1000千克/亩。
（4）施肥方案
试验以等氮量的尿素和纳米碳增效尿素处理比较，等氮量的碳酸氢铵和纳米碳增效碳酸氢铵处理比较，等氮量的尿素和纳米碳增效碳酸氢铵处理比较，以对照作参考，探讨纳米碳增效肥的效果（表2-65）。底肥施用时间为3月5日，追肥时间分别为4月21日和5月6日。
表2-65 春玉米施肥方案
2.结果与分析
由表2-66可知，与对照和普通氮肥相比，纳米碳增效肥对玉米茎粗的影响较小，其原因可能在于玉米茎粗的变化主要来源于基因型间的差异，而受肥料因素的影响较小。
表2-66 不同处理对春玉米茎粗的影响（厘米）
由表2-67可以看出，与普通氮肥处理相比，纳米碳增效尿素及等重量的纳米碳增效碳酸氢铵有增加玉米产量的趋势，增产幅度分别达到9.3%和6.4%，但等氮量的纳米碳增效碳酸氢铵对玉米产量的影响较小，说明纳米碳增效肥具有增产、节肥的功效。
表2-67 不同处理对春玉米理论产量的影响（千克）
另外，方差分析结果显示，处理间差异均未达显著水平，其原因可能在于：在对照不施氮的条件下，重复Ⅰ的产量较高，达431.16千克，其余处理同样也呈现出重复间差异较大的现象，超过了处理间差异，可能是由于试验地的基础肥力分布不均匀，个别地块过于肥沃，掩盖了纳米碳增效肥料试验的效果。收获时间可能过早，阻滞了春玉米的灌浆进程。
二、2008年农业部示范园春玉米的节氮试验
1.试验设计
（1）供试品种
纪元1号。
（2）种植日期
播种时间为2008年3月15日，定植时间为4月18日。
（3）试验设计
试验设置7个处理：对照、普通尿素（N23）、纳米碳增效碳酸氢铵（N14）、纳米碳增效碳酸氢铵（N18）、纳米碳增效碳酸氢铵（N23）、纳米碳增效尿素（N12）和纳米碳增效尿素（N23），每个处理3次重复。试验小区面积19.8米2，共21个小区，两边设有隔离带。各施肥处理条件一致，统一管理。株行距30厘米×22厘米，目标产量1000千克/亩。
（4）施肥方案
试验为纳米碳增效碳酸氢铵不同用量的试验，探讨纳米肥料的效果（表2-68）。
表2-68 春玉米试验施肥方案（梯度氮配比）
2.结果与分析
由表2-69可知，与普通尿素处理相比，肥料中添加纳米碳后有提高春玉米理论产量的趋势，平均增产幅度达10%左右，以12千克/亩纯N的增产幅度最高增产率达16.7%。另外，方差分析结果显示，处理间差异均未达显著水平，其原因可能在于：在对照不施氮的条件下，春玉米的产量能达到本试验最高产量85%以上，说明试验地的基础肥力较高，掩盖了纳米碳增效肥的效果。各处理重复间差异较大，超过了处理间差异。收获时间可能过早，阻滞了春玉米的灌浆进程。春玉米基础土壤养分的数据未找到，缺乏试验地的基础肥力状况，有可能与土壤肥力分布不均有关。
表2-69 不同配比肥料对春玉米理论产量的影响
三、2009年黑龙江省大兴农场玉米的节肥追施试验
1.试验设计
（1）试验品种
垦玉6号。
（2）试验地基本情况
试验地设在大兴农场农业研发中心，旱田区，前茬作物为大豆，秋翻，秋大垅，土壤类型为草甸白浆土，土壤养分含量：有机质4.7%，碱解氮134.5毫克/千克，速效磷32.5毫克/千克。
（3）试验设计
试验采取大区对比法，不设重复，设4个处理，每个处理6垅，每垅65米，行长20米，小区面积78米2，人工沟施，试验设置以下4个处理：处理1∶100%常规肥，常规追肥量尿素10千克/亩；处理2：100%纳米碳增效肥：处理3：70%常规追肥量，尿素7千克/亩；处理4：70%纳米碳增效肥。
（4）施肥方案
5月12日春整地，破大垅，5月13日机械条播，亩播量3.5个，行距65厘米，施肥量尿素17千克/亩，磷酸二铵8千克/亩，氯化钾5千克/亩，其他同大田管理。
2.结果与分析
（1）气象因素对试验的影响
2009年≥10℃有效积温2616.5℃，无霜期126天，玉米生育期降水471.5毫米，平均气温16.32℃。今年的气候特点是春季温度正常，降水偏少，6～7月份降水充足，7～8月份气温偏高，此期玉米生长速度过快，植株高大，过于郁闭，通风透光差，空秆率高（表2-70）。
表2-70 2009气象资料
（2）纳米碳增效肥对玉米生育期的影响
从表2-71可以看出，玉米在追施纳米碳增效肥后，开始逐渐吸收养分，纳米碳增效肥对玉米生育过程有促进早熟作用，抽雄期和成熟期都比常规追肥拖后1～2天，说明纳米碳增效肥增效作用明显，延长了玉米生长发育期，从而提高了产量。
表2-71 玉米生育期调查表
（3）纳米碳增效肥对玉米产量的影响
纳米碳增效肥不仅促进玉米后期生长发育和生育进程，还对产量的形成起了重要的作用，由表2-72可以看出，纳米碳增效肥处理比只有常规追肥增产8.8%，70%纳米碳增效肥比70%常规追肥产量提高了10.7%。
表2-72 纳米碳增效肥对玉米产量性状的影响
3.小结
纳米碳增效肥在玉米追肥期与常规追肥比较，可显著提高玉米产量，比玉米常规追肥增产8.8%～10.7%，由此可见，纳米碳增效肥应用于玉米追肥期是可行的，是否能用于底肥施用而免除追肥施用还有待讨论。
四、2009年黑龙江省农垦总局九三分局玉米的节肥追施试验
1.试验设计
（1）试验品种
德美亚，活秆成熟，抗倒伏性强，硬粒，喜肥水，适宜机械化作业。
（2）试验地情况
试验地设在黑龙江省农垦总局九三分局荣军农场科研站试验区，地势平坦、黑土，前茬马铃薯，无病虫害，秋整地达到播种状态；试验地区常年有效积温为2250℃，常年无霜期120天，常年降水量490毫米；当年有效积温为2500℃，当年无霜期116天，当年降水量440毫米（5～8月）。
（3）施肥方案
本试验为纳米碳增效肥在玉米上的追施试验，底肥施用尿素100千克/公顷、磷酸二铵112千克/公顷、复合肥200千克/公顷，追肥设置4个处理（依据纯氮量计算）：常规肥料100%：尿素75千克/公顷（折合纯氮34.5千克/公顷）；纳米碳增效肥50%：纳米碳增效长效碳酸氢铵100.3千克/公顷（折合纯氮17.25千克/公顷）；纳米碳增效肥70%：纳米碳增效长效碳酸氢铵140.4千克/公顷（折合纯氮24.15千克/公顷）；纳米碳增效肥100%：纳米碳增效长效碳酸氢铵200.6千克/公顷（折合纯氮34.5千克/公顷）。
本试验采用大区对比，不设重复，每处理面积47.25米2，机械播种施底肥，追肥在7月21日人工施入。各项农事管理活动统一进行，收获前选取15米2实测产量。
2.室内考种及产量分析
经调查，纳米碳增效肥50%用量的处理穗粒数比常规提高22.1粒，百粒重比常规处理提高6.42克，棒三叶叶面积比常规处理提高0.01米2，茎粗比常规提高0.36厘米，产量比常规处理提高58.58千克/亩，增产10.31%；纳米碳增效肥70%用量的处理穗粒数比常规处理提高8.3粒，百粒重比常规处理提高5.12克，棒三叶叶面积比常规处理提高0.02米2，茎粗比常规处理提高0.36厘米，产量比常规处理提高8.25千克/亩，增产1.45%；纳米碳增效肥100%用量的处理百粒重比常规处理提高3.97克，棒三叶叶面积比常规处理提高0.01米2，茎粗比常规处理提高0.19厘米。产量比常规处理提高-19.40千克/亩，增产-3.4%。纳米碳增效肥有明显节肥效果（表2-73）。
表2-73 考种及产量分析
3.小结
纳米碳增效碳酸氢铵作为追肥施用，可以提高玉米的棒三叶面积、百粒重、茎粗，对于提高光合产物转化、增加产量及玉米抗倒伏具有非常重要的意义；纳米碳增效肥50%用量的处理增产10.31%，增产效果明显；纳米碳增效肥70%和纳米碳增效肥100%的处理产量与常规处理产量相近，无明显增产效果；与常规追肥相比，纳米碳增效碳酸氢铵减量50%施用可以提高玉米产量，具有一定的节肥增产的效果。
五、2009年黑龙江省农业科学院春玉米的节肥试验
1.目的意义
通过在黑龙江省农业科学院的试验、示范工作，研究纳米碳增效肥对作物产量、品质以及肥料利用率的影响；找出纳米碳增效肥的最佳施用地区、作物和施用方法；针对每种作物，筛选出适合黑龙江省农业生产特点的纳米碳增效专用肥配方1～2个。
供试作物与试验地点基本情况见表2-74。
表2-74 供试作物与试验地点基本情况
2.试验设计与方法
（1）试验设计
小区试验，3次重复，玉米每小区39米2。
（2）供试肥料
尿素（N46%）、磷酸一铵（N11%、P2O544%）、氯化钾（K2O60%）、纳米增效碳酸氢铵（N17%）、重过磷酸钙（P2O546%）。
（3）供试品种
永丰2号。
（4）试验处理
100%常规施肥（12千克N/亩、5千克P2O5/亩、3千克K2O/亩；12-5-3）；100%纳米碳增效肥（总养分量与常规肥相同，用纳米碳增效碳酸氢铵代替尿素；C+12-5-3）；70%纳米碳增效肥（总养分量为常规肥的70%，用纳米碳增效碳酸氢铵代替尿素；C+8.4-4-2.1）；70%N纳米碳增效肥（P2O5、K2O养分量与常规肥相同，总氮量为常规肥的70%，用纳米碳酸氢铵代替尿素；C+8.4-5-3）；50%N纳米碳增效肥（P2O5、K2O养分量与常规肥相同，总氮量为常规肥的50%，用纳米碳增效碳酸氢铵代替尿素；C+6-5-3）；CK（P2O5、K2O量与常规肥相同，不施氮肥；0-5-3），各处理氮肥基施60%，在玉米拔节期追施40%。
3.结果与分析
（1）不同施肥对玉米拔节期生长发育的影响
试验结果表明（表2-75、图2-21），在玉米拔节期，100%纳米碳增效肥处理的平均株高最高，达110.3厘米；其次为常规施肥处理，平均株高109.5厘米；70%纳米碳增效肥处理的平均株高是108.7厘米。
表2-75 不同施肥对玉米拔节期生长发育的影响
图2-21 不同施肥对玉米拔节期玉米植株和根干重的影响
100%纳米碳增效肥处理的植株鲜、干重最大，分别为200.6克/株和30.3克/株，其次是常规施肥处理，植株鲜、干重分别为196.5克/株和30.3克/株。70%N量纳米碳施肥处理的地下鲜重最大，为113.2克/株，其次是70%纳米碳增效肥处理，地下鲜重112.3克/株。
在叶绿素含量上，70%N量纳米碳施肥处理最高，SPAD值为45.6，其次是100%纳米碳增效肥处理，SPAD值为45.2。各施肥处理生育性状均优于空白。
（2）不同施肥对玉米灌浆期生长发育的影响
试验结果表明（表2-76、图2-22），在玉米灌浆期，100%纳米碳增效肥施肥量处理的平均株高最高，达284.6厘米；其次为70%N纳米碳增效肥处理，平均株高282.6厘米；100%纳米碳增效肥处理的植株鲜、干重最大；常规施肥量处理根部鲜、干重最大；在叶绿素含量上100%纳米碳增效肥处理最高，各施肥处理生育性状均优于空白。
表2-76 不同施肥对玉米灌浆期生长发育的影响
图2-22 不同施肥对玉米灌浆期玉米植株和根干重的影响
（3）不同施肥对玉米产量构成因子的影响
试验结果表明（表2-77），在株高上100%纳米碳增效肥处理和70%纳米碳增效肥处理株高最高，平均株高达306.4厘米；其次为50%N量纳米碳施肥处理，平均株高304.3厘米，再次为常规施肥处理；在穗长上70%纳米碳增效肥处理穗长最长，平均穗长21.2厘米，其次是常规施肥和100%纳米碳增效肥处理，平均穗长分别为20.3厘米和20.0厘米。在秃尖上，100%纳米碳增效肥处理的秃尖长最短，平均秃尖长1.15厘米，比常规施肥减少0.63厘米，比空白减少1.27厘米；其次是70%N量纳米碳施肥和常规施肥处理，秃尖长度分别为1.77厘米和1.78厘米。在千粒重上，常规施肥处理最大，平均百粒重38.63克，其次是100%纳米碳增效肥处理，百粒重38.59克，各施用氮肥处理百粒重均高于空白。
表2-77 不同施肥对玉米产量构成因子的影响
（4）不同施肥对玉米产量的影响
测产结果表明（表2-78、图2-23），70%纳米碳增效肥处理产量为720千克/亩，比100%常规施肥处理增产36千克/亩，增产率5.26%。比空白处理增产9.09%，产量差异达到极显著水平。其次是50%N纳米碳施肥处理和70%N纳米碳增效肥处理，产量分别为694千克/亩和689千克/亩，与空白处理产量差异不显著。100%纳米碳增效肥由于施肥量大而出现减产。
表2-78 不同施肥对玉米产量的影响
图2-23 不同施肥对玉米产量的影响
（5）不同施肥对玉米品质的影响
分析结果表明（表2-79），不同施肥对玉米品质有影响，与不施肥相比，施用100%纳米碳肥处理玉米粗蛋白含量最高为10.39%，其次是70%纳米碳肥和常规施肥，粗蛋白含量为10.08%，其他处理粗蛋白含量变化不大；粗脂肪含量与粗蛋白含量正好相反。
表2-79 不同施肥对玉米品质的影响
（6）不同施肥对玉米肥料利用率的影响
利用氮素表观利用率公式对氮肥利用率进行计算，得出结果见表2-80。各处理中70%N量纳米碳施肥产量处理氮肥利用率最高，达30.83%，其次是100%纳米碳增效肥处理，氮肥表观利用率29.83%，再次是50%N量纳米碳施肥处理，氮肥表观利用率26.33%，各使用纳米碳处理氮肥表观利用率均高于常规施肥，但各处理整体偏低。
表2-80 不同施肥对玉米氮肥利用率的影响
4.小结
①各生育期调查结果表明，100%纳米碳增效肥处理的株高、叶绿素含量均高于常规施肥处理，说明施用纳米碳可以促进玉米生长。
②测产结果表明，70%纳米碳增效肥处理的产量最高，70%N量纳米碳增效施肥处理和50%N纳米碳增效肥处理也均比常规施肥处理增产，但产量差异不显著。
③各处理中70%N量纳米碳施肥产量处理氮肥利用率最高，达30.83%，其次是100%纳米碳增效肥处理，氮肥表观利用率29.83%，再次是50%N量纳米碳施肥处理，氮肥表观利用率26.33%，各使用纳米碳处理氮肥表观利用率均高于常规施肥，但各处理整体偏低。
④品质分析结果表明，不同施肥对玉米的品质有影响，与不施肥相比，施用100%纳米碳增效肥处理玉米粗蛋白含量最高为10.39%，其次是70%纳米碳增效肥和常规施肥，粗蛋白含量为10.08%。
六、玉米施用纳米碳增效肥试验总结
①纳米碳增效肥不仅促进玉米后期生长发育和生育进程，在玉米追肥期配合常规追肥，可显著提高玉米产量，具有增产、节肥的功效。
②纳米碳增效碳酸氢铵作为追肥施用，可以提高玉米的棒三叶面积、百粒重、茎粗，对于提高光合产物转化、增加产量及玉米抗倒伏方面具有非常重要的意义。
③与常规肥处理相比，添加纳米碳的肥料处理可以提高氮肥利用率，并对玉米品质有一定的改善作用。
④与常规追肥相比，纳米碳增效肥减量50%施用可以提高玉米产量，具有明显的节肥增产的效果。
第三章 纳米碳增效肥在经济作物上的试验
第一节 纳米碳增效肥在油料类作物上的节肥增效试验
一、2009年黑龙江省大兴农场大豆的节肥试验
1.试验方法
（1）试验作物与品种
试验作物大豆，供试品种为垦丰16号。
（2）试验基本情况
试验地设在园区旱田试验区。前茬甜菜，土壤类型为草甸白浆土。
（3）试验处理与方法
①试验设计。试验设置以下6个处理：
1）100%常规施肥（亩施46%尿素4千克、磷酸二铵6千克、40%氯化钾5千克）。
2）100%纳米碳增效肥（总养分量与常规肥相同，用纳米碳酸氢铵代替尿素）。
3）70%纳米碳增效肥（总养分量为常规肥的70%，用纳米碳酸氢铵代替尿素）。
4）70%P2O5量纳米碳增效肥（N、K2O养分量与常规肥相同，P2O5量为常规肥的70%，用纳米碳酸氢铵代替尿素）。
5）50%P2O5量纳米碳增效肥（N、K2O养分量与常规肥相同，总P2O5量为常规肥的50%，用纳米碳酸氢铵代替尿素）。
6）CK（N、K量与常规肥相同，不施磷肥）。
试验采用随机排列法，3次重复，4行区，行长10米，行距0.65米，小区面积26米2。人工等距点播，5月9日播种，5月24日出苗。
②调查方法和时间。在大豆成熟以后取样，每小区取连续不断10株大豆进行考种。收获时去掉边行进行实测。
③气象条件分析。根据当地气象站提供的资料，2009年气象条件≥10℃活动积温2616.5℃，无霜期126天，4～9月降水量604毫米，比去年多300毫米。2009年活动积温可以满足大豆的生长需求，5月中旬的低温对大豆出苗不利，播种到出苗时间长，根腐病较严重，出苗后6月上中旬平均气温16.3℃，大豆生长缓慢，开花结荚期雨水充足，长势较好，8月上旬没有降雨，造成大豆粒重下降、秕荚增多，对大豆产量造成影响（表3-1）。
表3-1 2009年4～9月平均气温及降水量
2.结果与分析
（1）纳米碳增效肥对大豆苗期生长的影响
纳米碳增效肥料对大豆出苗没有影响，出苗整齐一致。分枝期以后株高和长势田间表现差异很大，施用纳米碳增效肥的处理株高和长势明显好于常规施肥，8月12日对其进行植株分析（表3-2）。
表3-2 鼓粒期植株考种结果
通过植株分析可以看到施用纳米碳增效肥的处理株高和株荚数有很大的优势，70%氮量用纳米碳肥代替的株荚数最多，比常规施肥增加21.5个荚。
（2）纳米碳增效肥对大豆熟期的影响
纳米碳增效肥可使大豆提前成熟，调查应用纳米碳增效肥的处理为9月22日成熟，常规施肥和不施磷肥成熟期为9月25日成熟，提早成熟3天。
（3）纳米碳增效肥对大豆产量构成因子及产量的影响
①对产量因子的影响。表3的考种结果表明施用纳米碳增效肥的处理，各种产量指标均好于常规施肥，50%P2O5量纳米碳施肥单株粒数最高，平均102.9粒，比常规施肥多19.7粒。
表3-3 考种及产量结果
②纳米碳增效肥对产量的影响。2009年9月24日黑龙江省农业科学院组织专家进行测产，测产结果：50%P2O5量纳米碳施肥产量最高，比常规施肥增产18.9%，不施磷肥的处理比常规施肥减产10.6%。
实测的产量趋势和测产的趋势相同，50%P2O5量纳米碳施肥，比常规施肥的处理增产17.9%，不施磷肥的处理比常规施肥减产7.7%。
对纳米碳增效肥试验的实测产量进行统计分析结果如表3-4：
表3-4 小区产量结果分析
表3-4差异显著性结果表明，4个纳米碳增效肥处理之间没有显著差异，50%P2O5量纳米施肥与常规施肥之间有1%水平上的显著性，70%P2O5量纳米施肥与常规施肥之间有5%水平上的显著性，100%纳米碳增效肥和70%纳米碳增效肥与常规施肥之间没有显著差异。
通过2009年的试验结果分析，纳米碳增效肥在大豆上应用效果是显著的，无论田间长势和产量上效果都非常明显，增产最多的是50%P2O5量纳米碳施肥，比常规施肥增产17.9%，这证明纳米碳增效肥可提高肥料的利用率，提高大豆的抗逆性。
3.结论
纳米碳增效肥在大豆上应用效果显著，田间长势差异很大，增长率也很突出。50%P2O5量纳米碳施肥的这个配方最佳，亩产236.0千克，比常规施肥增产17.9%，经统计分析达极显著水平。
二、2009年黑龙江省九三农场大豆的节肥试验
1.试验目的
纳米碳增效肥技术是北京华龙肥料技术有限公司开发的新型肥料技术。据介绍，由该技术生产的肥料产品具有节肥、增产的效果。2008年于荣军农场科研站安排了纳米碳增效肥在马铃薯、大豆上施用的田间小区试验，取得了初步增产效果，为了进一步验证该产品在本地区的使用效果，于2009年5月在荣军农场开展纳米碳增效肥的大豆田间节肥示范试验。
2.试验情况
（1）试验地情况
试验地设在黑龙江省九三局荣军农场科研站1号试验地，地势平坦，黑土，前茬大豆，无病虫害，秋整地达到播种状态；试验地区常年有效积温为2250℃，常年无霜期120天，常年降水量490毫米；当年有效积温为2500℃，当年无霜期116天，当年降水量440毫米（5～8月）。
（2）试验品种
疆丰22-3349，分枝型，耐重茬，抗旱涝，综合抗病，高产稳定。
（3）试验设计
本试验设置4个处理：
处理1（常规肥料）：尿素65千克/公顷+磷酸二铵150千克/公顷。
处理2（纳米碳增效肥50%）：纳米碳增效尿素32.5千克/公顷+纳米碳增效磷酸二铵75千克/公顷。
处理3（纳米碳增效肥70%）：纳米碳增效尿素45.5千克/公顷+纳米碳增效磷酸二铵105千克/公顷。
处理4（纳米碳增效肥100%）：纳米碳增效尿素65千克/公顷+纳米碳增效磷酸二铵150千克/公顷。
本试验采用大区对比，不设重复，每处理面积175.5米2，各项农事管理活动统一进行，收获前采点实测产量，每处理采3点，每点5米2。
3.室内考种及产量分析
（1）室内考种数据分析
经调查，纳米碳增效肥50%处理的单株荚数比常规提高1.47个，单株粒数比常规提高8.37粒，百粒重比常规提高0.93克；纳米碳增效肥70%处理的单株荚数比常规提高1.17个，单株粒数比常规提高6.5粒，百粒重比常规提高0.95克；纳米碳增效肥100%处理的单株粒数比常规提高0.63粒，百粒重比常规提高0.1克（表3-5）。
表3-5 室内考种数据
（2）产量及经济效益分析
根据实测产量及肥料成本价格，经分析，纳米碳增效肥50%处理比常规每公顷节省肥料投入329.05元，增产300.02千克/公顷，增产13.72%，比常规多增加纯收益1409.11元/公顷；纳米碳增效肥70%处理比常规每公顷节省肥料投入130.35元，增产373.35千克/公顷，增产17.07%，比常规多增加纯收益1474.42元/公顷；纳米碳增效肥100%处理比常规每公顷多增加肥料投入169元，增产60千克/公顷，增产2.74%，比常规多增加纯收益47.01元/公顷（表3-6）。
表3-6 产量及经济效益分析
4.小结
纳米碳增效肥减量施用，对提高大豆的单株荚数、单株粒数和百粒重有明显效果；纳米碳增效肥50%处理、纳米碳增效肥70%处理在节肥50%、30%的前提下使大豆产量分别增加了300.02千克/公顷、373.35千克/公顷，分别比常规多增加纯收益1409.11元/公顷、1474.42元/公顷，增产增收效果显著。
三、2009年黑龙江省农垦总局九三分局荣军农场科研站大豆的喷施肥试验
1.试验目的
纳米碳增效叶面肥是北京华龙肥料技术有限公司开发的叶面肥新产品。据介绍，该产品有一定的增产、杀菌功效。为了验证该产品在本地区的使用效果，于2009年7月在荣军农场开展纳米碳增效叶面肥的喷施试验。
2.试验情况
（1）试验地情况
试验地设在黑龙江省农垦总局九三分局荣军农场科研站试验区，地势平坦，黑土，前茬玉米，无病虫害，秋整地达到播种状态；试验地区常年有效积温为2250℃，常年无霜期120天，常年降水量490毫米；当年有效积温为2500℃，当年无霜期116天，当年降水量440毫米（5～8月）。
（2）试验设计
本试验设置两个处理，①对照：喷施等量水；②纳米碳增效叶面肥：由华龙肥料技术有限公司提供（纳米碳增效长效碳酸氢铵，50克/亩，稀释300倍后喷施）。试验品种为北1873。试验采用大区对比，不设重复，每个处理面积208米2，机械播种施底肥。每公顷施磷酸二铵150千克、尿素65千克。叶面肥人工喷施，锥型喷头，收获前采点调查产量，每处理采3点，每点5米2。
3.室内考种及产量分析
经调查，喷施纳米碳增效叶面肥的处理单株粒数52.8个，比对照增加了4.5个，单株荚数23.2个，比对照增加了0.3个，百粒重18克，比对照增加了0.5克，从而提高了产量。经实际测产，纳米碳增效叶面肥处理较对照增产5.2%（表3-7）。
表3-7 室内考种及产量
4.小结
施用纳米碳增效叶面肥的处理单株粒数52.8个，比对照增加了4.5个，与对照相比，纳米增效叶面肥增产5.2%，具有一定的增产效果。
四、2009年北京大兴区纳米碳增效肥大豆的节氮试验
1.试验目的
通过分别施用普通肥和纳米碳增效肥，研究纳米碳增效肥对大豆产量的影响。通过减少肥料的用量，研究纳米碳增效肥的节肥效果。通过和普通肥比较，研究纳米碳增效肥对大豆蛋白质含量、脂肪含量的影响。
2.材料与方法
（1）试验地概况
试验于2009年6月12日至2009年9月30日在北京市大兴区华龙肥料技术有限公司园区试验地进行，试验地长73米，宽23米，面积共1679米2。前茬种植冬青、小叶黄杨等苗木。试验地位于永定河冲积平原，土壤以砂壤土为主。
（2）供试材料
试验所用大豆品种为“科20-3”和“科97-128”，由中国科学院遗传与发育生物学研究所朱保葛研究员提供。其中“科20-3”蛋白质含量较高，简称为“高蛋白”品种；“科97-128”脂肪含量较高，简称为“高油”品种。
（3）试验设计
试验每个品种设6个处理，每个处理重复3次，完全随机排列，共36个小区。每个小区长11米，宽3.5米，面积为38.5米2。各处理及施肥量见表3-8、表3-9。
表3-8 高蛋白品种试验处理及施肥量
表3-9 高油品种试验处理及施肥量
大豆播种株距为20厘米，行距为45厘米，每亩播种量为4～6千克，每穴播种4粒。大豆各生育期对应日期见表3-10。
表3-10 大豆生长发育时间表
各处理基肥施50%N，结荚期追肥50%N。各处理磷、钾肥均施用磷酸一铵和硫酸钾，均在播种前一天作基肥施入。在大豆开花结荚期、鼓粒期喷施石家庄2号叶面肥，稀释300倍液，各施肥时间见表3-11。
表3-11 大豆施肥时间
（4）取样时期及测定项目
9月25日，每个小区取1.8米2的面积进行理论测产，9月29日收获，经晾晒后实测产量。
各处理取150克样品，送朱保葛研究员处测蛋白质含量、脂肪含量。
3.结果与分析
（1）理论产量
从图3-1、图3-2可以发现，高蛋白品种普通尿素100%用量处理的理论产量最高，达到192.39千克/亩，远高于纳米碳增效尿素100%用量处理的158.84千克/亩和普通尿素70%用量处理的151.90千克/亩，差异达到显著水平。纳米碳增效尿素70%用量处理紧随其后为186.69千克/亩。然而，不施氮肥对照处理的理论产量排名第三，高达177.97千克/亩。但是值得注意的是纳米碳增效尿素70%用量处理显著高于普通尿素70%用量处理。
图3-1 高蛋白品种理论产量
图3-2 高油品种理论产量
高油品种各处理间差异不显著，普通尿素70%用量处理最高，为206.18千克/亩。不施氮肥对照处理为181.02千克/亩，高于普通尿素100%用量的172.88千克/亩。
（2）实测产量
高蛋白品种的实测产量，纳米碳增效尿素70%用量处理最高，为217.70千克/亩，但是各处理间差异不显著。不施氮肥对照处理为216.09千克/亩，高于其他处理（图3-3）。
图3-3 高蛋白品种实测产量
高油品种的实测产量各处理间差异不显著。纳米碳增效尿素70%用量处理最高，为200.87千克/亩（图3-4）。
图3-4 高油品种实测产量
（3）蛋白质含量
高蛋白品种的蛋白质含量分布在44.0%～44.9%之间，高油品种的蛋白质含量分布在41.5%～43.0%之间（图3-5、图3-6）。
图3-5 高蛋白品种蛋白质含量
图3-6 高油品种蛋白质含量
高蛋白品种的蛋白质含量普通尿素100%用量处理和70%用量处理要高于纳米碳增效尿素100%用量处理和70%用量处理。
高油品种的蛋白质含量纳米改磷尿素100%用量处理最高，为43.0%。
（4）脂肪含量
高蛋白品种的脂肪含量分布在20.9%～21.2%之间，高油品种的脂肪含量分布在21.8%～22.4%之间（图3-7、图3-8）。
图3-7 高蛋白品种脂肪含量
图3-8 高油品种脂肪含量
高蛋白品种的脂肪含量纳米碳增效尿素70%处理最高，为21.2%。
高油品种的脂肪含量纳米碳增效尿素70%处理最高，为22.4%。
4.讨论
本试验各处理是以氮素为梯度，磷钾施用量均相等。但是大豆可以通过根瘤固氮，一般来说，大豆整个生育期所需氮素的2/3都通过此途径获得。氮肥施用量过多，反而会影响根瘤的生长发育。所以建议今后豆科植物的试验，应避免设计氮素的梯度。另外，在大豆苗期，没有进行间苗、定苗，结果造成每穴的大豆株数不等，给后期的测产带来一定的困难，造成理论产量和实际产量相差较大。
①从本试验大豆的实测产量可以看出，高蛋白品种70%普通尿素施用量处理要高于100%普通尿素施用量处理。同样，70%纳米碳增效尿素施用量要高于100%纳米碳增效尿素施用量。但是70%纳米碳增效尿素处理要高于70%普通尿素施用量处理，100%纳米碳增效尿素处理也要高于100%普通尿素施用量处理。这说明在同等尿素施用量的情况下，同普通肥料相比，添加纳米材料可能对大豆根瘤的生长有促进作用，进而在某种程度上提高了大豆的产量。
②砂性土壤透气好，导热性强。白天吸热快，增温高，夜间散热迅速，能形成较大的温差，不仅有利于大豆对水分矿物质营养的吸收，而且也利于光合作用的运转，提高叶片的同化率，更有利于淀粉的积累。一般来说，大豆蛋白质含量＞45%为高蛋白质品种，脂肪含量＞23%为高油品种。高蛋白品种施用普通尿素的蛋白质含量要高于施用纳米增效尿素处理，但是其脂肪含量要低于纳米增效尿素处理。高油品种也表现出相同的趋势，这表明纳米增效尿素在一定程度上有助于大豆脂肪含量的提高。
③总体来说，纳米增效尿素70%处理的产量、脂肪含量都高于其他各处理，可为今后的试验设计提供依据。
五、油料大豆作物纳米碳增效肥试验总结
通过近两年的大田试验，纳米碳增效肥在大豆上的应用效果主要表现在：
①施用纳米碳增效肥对大豆株高和株荚数有较好的促进作用，在节肥的条件下有利于提高大豆产量及肥料利用率。
2009年大兴农场的试验结果分析表明，节氮30%纳米碳增效肥的处理株荚数最多，比常规施肥增加21.5个荚。在产量上纳米碳增效肥的增产效果也非常明显，增产最多的是50%P2O5量纳米碳施肥，比常规施肥增产17.9%，这也证明纳米碳增效肥可提高肥料的利用率，提高大豆的抗逆性。
同时，2009年荣军农场的试验结果分析表明，纳米碳增效肥料减量施用对提高大豆的单株荚数、单株粒数和百粒重有明显效果；纳米碳增效肥50%处理、纳米碳增效肥70%处理在节肥50%、30%的前提下使大豆产量分别增加了300.02千克/公顷、373.35千克/公顷，分别比常规多增加纯收益1409.11元/公顷、1474.42元/公顷，增产增收效果显著。
②通过叶面喷肥的方式添加纳米碳增效肥也能在一定程度上提高大豆产量。
2009年荣军农场的叶面喷肥试验结果显示，叶面喷施纳米碳增效肥处理单株粒数52.8个，比对照增加了4.5个，与对照相比，纳米碳增效叶面肥增产5.2%，具有一定的增产效果。
③纳米碳增效肥对调节大豆品质也有一定的改善作用。
在北京大兴的试验结果表明，高蛋白品种施用普通尿素的蛋白质含量要高于施用纳米碳增效尿素处理，其脂肪含量要低于纳米碳增效尿素处理。高油品种也表现出相同的趋势，这表明纳米碳增效尿素在一定程度上有助于大豆脂肪含量的提高。
第二节 纳米碳增效肥在纤维类作物上的节肥增效试验
一、2008年农业部优质农产品开发服务中心棉花纳米碳增效肥基施及喷施试验
1.试验目的与意义
华龙肥料技术有限公司所研发的具有自主知识产权的纳米碳增效肥技术，其产品为纳米碳增效肥。2008年在农业部优质农产品中心基地进行了棉花肥效对比试验和喷施杀虫效果试验，纳米碳增效肥料与普通肥料进行对比，做基肥施用有明显增产效果。与碳酸氢铵和尿素比较增产幅度为6.34%～7.23%，与对照比较增产幅度为12%～13%。
纳米碳增效肥做喷施试验有明显杀虫作用，能够抑制植物病虫害的发生。纳米碳增效复混肥500倍浓度处理效果最好，新叶虫眼数平均为12.5个，与清水对照处理新叶虫眼数相比降低了48.3%，差异极显著。纳米碳增效碳酸氢铵1200倍处理与对照相比虫眼数降低了5.7%。
本试验目的为继续验证纳米碳增效肥料的增产效果和杀虫效果，进而为机理研究提供一定的理论及实践依据。
2.供试作物和试验处理
供试作物：新疆矮秸棉花
供试基施肥料：对照、普通碳酸氢铵、普通尿素、纳米碳增效碳酸氢铵、纳米碳增效尿素。
供试喷施肥料：对照、纳米碳增效碳酸氢铵、纳米碳增效氮磷钾复混肥。
3.试验时间及地点
棉花播种时间为5月10日，肥料用量每亩10千克纯氮，基施肥料50%，追施肥料50%。
供试喷施肥料，7月26日开始喷施，每周喷施1次。开始试验时棉花叶面无病虫害现象。
试验地点为北京市朝阳区农业部优质农产品中心示范园。
4.试验方案
供试肥料试验，设置5个处理：①对照；②普通碳酸氢铵；③普通尿素；④纳米碳增效碳酸氢铵；⑤纳米增效尿素。肥料用量每亩10千克纯氮，磷钾肥料每亩5千克。
喷施肥料试验，设置3个处理：①空白（只喷清水）；②纳米碳增效肥（15∶5∶5）；③纳米增效碳酸氢铵。其中纳米碳增效肥和纳米碳增效碳酸氢铵两处理各设置500、800、1000、1200、1500倍5个浓度梯度。
5.试验结果分析
棉花纳米碳增效肥试验小区产量田间采摘结果表明（表3-12），纳米碳增效尿素增产幅度较高，比对照增产13%，比尿素增产7.23%，达到显著差异；纳米碳增效碳酸氢铵比对照增产12%，比碳酸氢铵增产6.34%，也达到显著差异。尿素和碳酸氢铵与对照比较也有6%～8%的增产效果。
表3-12 棉花施肥试验小区产量田间采摘结果
从表3-13看出，棉籽重与皮棉重测产结果表明，皮棉重：普通酸氢尿素＞普通碳酸氢铵＞纳米增效碳酸氢铵＞纳米增效尿素＞对照。棉籽重对照最高。
表3-13 棉籽重与皮棉重测产结果
棉絮长测定结果表明，纳米碳增效尿素＞纳米碳增效碳酸氢铵＞普通碳酸氢铵＝普通尿素＝对照。纳米增效尿素，纳米碳增效碳酸氢铵棉絮较长，能提高棉絮质量。
纳米碳增效肥杀虫试验结果表明，经过5次的叶面喷肥试验可以判定本试验所选用的几种浓度的纳米肥料均具有一定的防虫效果（表3-14）。纳米增效复混肥500倍浓度处理效果最好，新叶虫眼数平均为12.5个，与清水对照处理新叶虫眼数相比降低了48.3%，差异极显著。所有纳米碳增效肥处理中只有纳米增效碳酸氢铵1200倍处理与对照相比差异不显著，虫眼数只降低了5.7%。
表3-14 纳米碳增效肥杀虫试验结果
6.小结
①纳米碳增效尿素比对照增产13%，比尿素增产7.23%；纳米碳增效碳酸氢铵比对照增产12%，比普通碳酸氢铵增产6.34%。
②棉籽重与皮棉重测产结果表明，皮棉重普通尿素＞普通碳酸氢铵＞纳米碳增效碳酸氢铵＞纳米碳增效尿素＞对照。棉籽重对照最高。
③棉絮长测定结果表明，纳米碳增效尿素＞纳米碳增效碳酸氢铵＞普通碳酸氢铵＝普通尿素＝对照。纳米碳增效尿素，纳米碳增效碳酸氢铵棉絮长。
④叶面喷施纳米碳增效肥对防治棉花棉铃虫具有显著的效果，纳米碳增效复混肥在防治棉铃虫效果上要好于纳米碳增效碳酸氢铵。
⑤高浓度（500、800倍）的纳米碳增效肥防治棉铃虫效果要显著好于低浓度（1000～1500倍）的纳米碳增效肥处理。
二、2009年新疆八十一团十连棉花的节肥试验
1.试验目的
通过田间试验，鉴定纳米碳增效肥的丰产性、综合表现及与常规施肥的差异，客观评价纳米碳增效肥的特性与生产利用价值，为纳米碳增效肥的应用和推广提供科学依据。
2.试验设计
（1）试验地点
新疆八十一团十连。
（2）参试肥料
常规肥料品种为尿素、滴灌专用肥（6-30-30）硫酸钾及北京华龙肥料技术有限公司开发的纳米碳增效肥。
（3）供试品种
标杂A1。
（4）试验设计
采用常规肥料（常规肥）与常规肥料、纳米碳增效肥混配（70%纳米碳增效肥）2个处理，3次重复，随机排列，常规肥每个小区0.823亩，共2.5亩：70%纳米碳增效肥每个小区1.233亩，共3.7亩，试验区总面积为6.2亩。肥料施用方法：常规肥以当地常规棉田施肥量为对照，随大田滴水施入；70%纳米碳增效肥按照常规肥施肥量，纳米碳增效肥按9∶1比例混合施用，均匀混合后的重量是常规肥重量的70%；用单独灌水系统和大田同步滴施。
3.栽培管理概况
（1）试验地选择
试验地选在农五师八团十连10#2条田，面积189亩。2007—2008年平均皮棉单产达到185千克/亩以上。该地滴灌设施齐全，土壤肥力中上等，盐碱轻，基本无黄萎病发生，属无病或轻病地。
（2）播种
播前种子处理：播种前种子用福多钾包衣，用量为种子量的2%。
播前土壤处理：4月16日用氟乐灵100克/亩进行土壤封闭处理。
播种期：4月17日，膜上点播，带墒播种。
种植方式：1.3米膜，三膜12行，使用机械采棉模式，滴灌带随播种机铺设膜下正中，一膜一管。滴水出苗时间：4月19日滴出苗水。
（3）调控技术
水肥管理：生育期共滴水11次，总灌水定额为307米3。肥料实施见施肥表3-15。
表3-15 肥料实施
化学调控：由于2009年从5月下旬开始大风降温一直影响棉花的正常生长，故全生育期化控5次，苗齐后开始化控，打顶后5天轻控一次，促使顶部果枝稳步生长，过一周重控封顶，共计亩用缩节胺11.6克。
打顶时间：7月12日。
虫害防治：标杂A1属抗虫棉，但易受蚜虫、红蜘蛛为害。今年根据虫害发生情况，在蕾期和花铃期防治蚜虫3次、红蜘蛛2次，选用高效、低毒、专杀性杀虫剂，采用人工点片防治与机力化防相结合，取得了很好的防治效果。
4.气候概况
气候特点：2009年整个生育期的气候与历年相比偏低，气温变幅较大，年降水量较多，造成光照不足，日照时数短。
5.结果与分析
（1）生育期记载的对比与分析
因2009年整个生育期的气候与历年相比气温偏低，降水量较多，日照时数短等原因，使棉花生育期延长。通过表3-16可知：两种不同的试验处理下的棉花生育中生育期仅相差1天；各生育阶段就长势和整齐度而言：花期整齐度常规施肥处理略好于纳米碳增效肥处理，而其他生育阶段总体差别不大。
表3-16 生育期记载
（2）不同处理农艺性状的对比与分析
试验表明（表3-17），常规施肥的株高、单株成铃数分别高出2厘米、0.1个，而第一果枝高度、有效果枝、空果枝等较纳米碳增效肥稍低一点。以上因素除去受密度的影响外基本相差不大。因此，两种施肥方式下棉花表现的农艺性状也相差不多。
表3-17 不同处理农艺性状调查
（3）不同处理单铃重调查与分析
如表3-18所示，与70%纳米碳增效肥相比，常规施肥亩用量上比纳米碳配肥多30%的情况下，平均单铃重相差0.09克/铃；对比中行棉花的单铃重：纳米碳配肥的5.417克/铃是4个棉样中最重的一个，较常规施肥棉样高0.194克/铃。但纳米碳配肥边、中行单铃重的差异0.728克/铃也是最大。这是否说明纳米碳配肥对边行棉花养分的吸收有一定的影响有待进一步研究。
表3-18 单铃重调查汇总
（4）产量构成与经济效益分析
对比两处理的产量结构调查（表3-19）和经济效益分析（表3-20）可知，在常规施肥的常规肥比纳米碳配肥施肥量多30%的情况下，亩总铃数、棉籽单产和皮棉单产仅比70%纳米碳增效肥分别高500个、9.6千克/亩和4千克/亩。而70%纳米碳增效肥肥料节约成本比常规肥籽棉超产效益扣除超产部分拾花等成本费用后竟盈余3.9元/亩，说明纳米配肥施肥处理具有一定的丰产性。
表3-19 产量结构调查
表3-20 两处理经济效益分析
6.结论
由上可知，通过2009年一个生育期的田间试验，纳米碳增效肥的丰产性、综合表现与常规施肥的差异不大，在生产中具有一定的节肥效益，有推广利用价值。
三、2009年新疆农五师八十三团九连棉花的节肥试验
1.试验目的
棉花是一种喜肥、耗肥的作物，肥料的投入约占总成本的1/4，是节本增效的一个主要突破口，本试验就是鉴定纳米肥料与常规肥料，两者之间丰产性、综合性状表现的差异，为纳米碳增效肥在大田上的应用和推广提供科学依据。
2.试验材料与方法
（1）试验地点
八十三团九连3斗8农陈友元责任田。
（2）供试土壤
黄黏土地，肥力中等。
（3）供试作物
棉花，品种冀958。
（4）供试肥料
尿素、磷酸二氢钾、滴灌专用肥、纳米碳增效肥（北京华龙肥料技术有限公司开发）。试验地灌水方式为加压滴灌，肥料随水滴施。
（5）田间试验设计
本试验采用常规肥料与纳米碳增效肥2个处理，3次重复，每个试验的小区面积1亩，常规肥料与纳米碳增效肥各3亩地。常规肥料与纳米碳增效肥各小区在田间由北向南依次排列。常规肥处理与大田共用一套滴灌设施，纳米碳增效肥处理为独立水系，两处理滴水滴肥同步进行。每次施用的纳米肥料用量均为常规施肥施用的70%（纳米肥料即在一定用量的常规肥料中加入纳米增肥精，混合比例为9∶1）。本试验与6月15日开始执行。具体试验方案见表3-21。
表3-21 试验设计
3.结果与分析
（1）不同处理生育期肥料施用分析
由于该试验下达时，承包户已施过一次肥料（尿素1千克/亩），常规肥、70%纳米碳增效肥处理的肥料施用总量中均忽略未计，所以两处理的肥料实际用量略大于试验计划用量，其余每次施肥量均严格按照试验设计实施（表3-22）。
表3-22 不同处理生育期肥料施用分配
表3-22 不同处理生育期肥料施用分配（续）-1
（2）不同处理生育期记载分析
本试验中棉花的播种时间为4月20日，播种至出苗时间间隔8天，由于本试验下达执行较晚（6月15日），因此，两处理出苗和现蕾的天数基本一致；从现蕾至开花至吐絮70%纳米碳增效肥较常规肥分别提前2天，累计成熟期提前4天（表3-23）。调查数据表明，纳米碳增效肥有一定的促进棉花快速生长及提前早熟的功能。
表3-23 不用处理生育期记载
（3）不同处理植物性状调查分析
由表3-24分析得出以下几点：
表3-24 不同处理植物性状调查
株高和果枝始节：在其他栽培管理措施相同的条件下，70%纳米碳增效肥平均株高略低于常规肥，差异不显著；果枝始节高度也是70%纳米碳增效肥略低于常规肥，两处理始节相同。由于试验开始较晚，此结果还有待于进一步证实。
结铃性：从单株果枝数、结铃数看，70%纳米碳增效肥较常规肥平均分别高0.27和0.37，说明纳米碳增效肥与常规肥相比更有利棉株生长，提高结铃数。
单铃重：70%纳米碳增效肥较常规肥高0.13克，纳米碳增效肥比常规肥更有利于增加棉花的单铃重。
抗黄萎病性：黄萎病发病率和病指，70%纳米碳增效肥较常规肥平均分别高5%和3.67%，表明纳米碳增效肥对黄萎病的抑制作用较差。
（4）不同处理产量调查表分析
由表3-25可知，单产70%纳米碳增效肥较常规肥平均增产7.98千克，增产率2.42%，霜前花率高3.68%，纳米碳增效肥较常规肥对棉花产量提高有一定的作用，有利于促进棉花早熟，提高品质。
表3-25 不同处理棉花产量
4.小结
（1）有促进棉花快速生长及提前早熟的功能
试验结果表明，70%纳米碳增效肥较常规肥全生育期累计提前4天。
（2）有利于改善棉花的经济性状
试验结果表明，单株果枝数、结铃数70%纳米碳增效肥较常规肥平均分别高0.27和0.37；单铃重高0.13克。
（3）对棉花产量提高有一定的作用
有利于促进棉花早熟、提高品质，但增产效果不显著，霜前花比率高，有利于促进棉花早熟，提高品质。
（4）对黄萎病的抑制作用较差
本试验只进行了一年，而且开始较晚（6月15日），对黄萎病抑制作用有待于进一步验证。
四、2009年新疆九十团七连棉花的节肥试验
1.试验目的
通过田间试验，鉴定纳米碳增效肥的丰产性、综合表观及与常规肥的差异，客观评论纳米碳增效肥的特性与生产利用价值，为纳米碳增效肥的应用和推广提供科学依据。
2.试验设计
（1）试验地点
新疆九十团七连。试验跟踪负责单位：农五师农业技术推广站。
（2）参试肥料
常规肥料、北京华龙肥料技术有限公司开发的纳米碳增效肥。
（3）田间试验设计
试验采用施用常规肥料与纳米碳增效肥2个处理3个重复，每个实验小区面积1亩。纳米碳增效肥处理施用时期与常规肥料施用时期相同，每次施用纳米碳增效肥的用量均为常规肥的70%（纳米碳增效肥即在一定常规肥料用量中加入纳米碳增效肥精，常规施肥量：纳米碳增效肥精=9∶1，均匀混合后的重量是常规肥的70%）。
（4）试验概况
2009年七连通过在五号井一条田对纳米肥的田间试验，对纳米肥的丰产性及其综合表观有了认识和了解。本试验除肥料用量不同外，其他的与正常棉花一致。播种时期：4月8日；播种方式：精量点播超宽膜。供试品种：金博818；肥料总量：35千克/亩。
3.调查记载结果
①出苗后生长势、处理与对照表现一致，整齐度表现较好，花期的生长势与整齐度在处理与对照间表现基本差异不明显。
②各小区始花期均为5月26日，盛花期为7月2日，与大田相比提前1天。
③第一果枝节，处理平均为4节，对照为4.5节。第一果枝高度处理为15.5厘米，对照为16厘米。单株平均果枝台数处理为7.1个，对照为7.3个。8月20日调查单株结铃，对照为6个，处理为5.8个。
④全生育期滴水14次，随水滴施常规肥料10次，共24.5千克/亩，处理分别施用纳米碳增效肥20.5千克/亩。通过对大田和小区测产，大田产量425千克/亩，处理小区单产423千克，其中肥料的投入与大田相比，节省成本22.05元/亩。
⑤单铃重与霜前花比例，处理小区的平均单铃重为5.32克，大田单铃重平均为5.2克，霜前花比例处理为90%，对照为96%，对照略高于处理6%。
4.结论
纳米碳增效肥的施用，的确节省了肥料成本，但在增加棉花产量方面不明显。如果在大田中推广使用，节肥单位成本有所降低，通过大面积试验，可以推广。
五、2009年新疆八十九团十四连棉花的节肥试验
1.试验目的
通过田间试验，鉴定纳米肥的丰产性、综合表观，以及与常规肥的差异，客观评论纳米碳增效肥的特性与生产利用价值，为纳米碳增效肥的应用和推广提供科学依据。
2.参试肥料
北京华龙肥料技术有限公司开发的纳米碳增效肥。常规使用的尿素、滴灌专用肥、磷酸二氢钾。
3.试验地情况
试验地选在八十九团十四连1井2条田，地势平坦、地力均匀、排灌方便、土壤肥力中等以上。上年种植棉花，平均产量在450千克/亩。
4.田间试验设计
本试验采用施常规肥（对照）与纳米碳增效肥（处理）2个处理、不重复，试验的小区面积3.584亩，对照3.7亩，共计7.284亩。
纳米碳增效肥处理施用时期与常规肥施用时期相同，每次施用的纳米碳增效肥用量均为常规肥料的70%（纳米碳增效肥即在一定常规肥料用量中加入纳米碳增效肥精）。
纳米碳增效肥料处理是按照常规施肥量∶纳米碳增效肥精=9∶1的比例混合施用，均匀混合后的重量是常规肥的70%。施用方法与当地常规相同。详细的灌水、施肥方案见表3-26。
表3-26 纳米碳肥料试验灌水、施肥方案
5.栽培管理
除了肥料用量不同外，其他的均与正常棉田管理一致。4月17日播种，为机采棉模式，5月6日出苗，5月10日定苗结束，全期中耕2次，分别在5月11日和5月25日。灌水采用膜下高压滴灌方式，共11次，肥料随水滴施，所用肥料见表25。全生育期共化调5次，共用缩节胺15克。
6.结果与分析
（1）纳米碳增效肥对棉花生长发育的影响
通过表3-27可以看出，施70%纳米碳增效肥的处理和常规施肥灌水的处理，在株高、长势上差异不显著，整齐度与生长势表现较好，结铃上表现较好，处理较对照多0.23个铃。
表3-27 各处理棉花生长发育调节
从表3-28看出：70%纳米碳增效肥处理较常规肥处理生育期提前2天，表现早熟，生长势和整齐度表现较好。
表3-28 生育期调查表
（2）纳米碳增效肥对棉花产量构成的影响
从表3-29看出，70%纳米碳增效肥处理较常规肥处理铃数增加4200个/亩，单铃重增加0.325克，衣分增加0.5%，皮棉单产增产14.4%。
表3-29 棉花产量结构调查表
从表3-30看出，70%纳米碳增效肥处理较常规肥处理绒长增加0.73毫米，单铃重增加0.325克。
表3-30 室内考种数据
从表3-31看出，70%纳米碳增效肥处理较常规肥处理皮棉单产增加21.63千克/亩，增产率为14.4%。
表3-31 棉花产量分析
7.结论
通过小区试验，施用纳米碳增效肥可节省肥料施用量、提高单株结铃数、增加铃重、改善棉花品质、提高棉花产量，增产率达14.4%。有大面积推广价值。
六、纤维类棉花施用纳米碳增效肥试验总结
1.减量施用纳米碳增效肥对棉花产量及农艺性状有一定的促进作用
2008年在农业部优质农产品中心所做的试验结果表明，纳米碳增效尿素比对照增产13%，比尿素增产7.23%；纳米碳增效碳酸氢铵比对照增产12%，比碳酸氢铵增产6.34%。同时，试验发现纳米碳增效肥处理的棉絮比其他对照处理长。
2009年在新疆建设兵团所做试验结果表明，使用纳米碳增效肥能促进棉花快速生长及提前成熟，70%纳米碳增效肥较常规肥全生育期累计提前4天成熟，霜前花比率高，有利于促进棉花早熟、提高品质，有利于改善棉花的经济性状；同时，其单株果枝数、结铃数分别高0.27和0.37个，单铃重提高0.13克，进而对棉花产量提高有一定的作用。通过小区试验，施用纳米碳增效肥可节省肥料施用量、提高单株结铃数、增加铃重、改善棉花品质、提高棉花产量，增产率达14.4%。
2.施用纳米碳增效肥对棉花病虫害有一定的抑制作用，可提高植株抗病性
2008年在农业部优质农产品中心所做的试验结果表明，叶面喷施纳米碳增效肥对防治棉花棉铃虫具有显著的效果，纳米碳增效复混肥在防治棉铃虫效果上要好于纳米碳增效碳酸氢铵。同时，高浓度（500、800倍）的纳米碳增效肥防治棉铃虫效果要显著好于低浓度（1000～1500倍）的纳米碳增效肥处理。2009年在新疆建设兵团所做试验结果表明，纳米碳增效肥对棉花黄萎病抑制效果一般，这可能是由于本试验只进行了一年，且开始的较晚，需进一步试验验证。
3.施用纳米碳增效肥有较好的经济效益
通过2009年一个生育期的田间试验，纳米碳增效肥处理可节省原肥料施用量的30%，并且在试验区产量表现为稳产或增产达10%以上的试验效果，因此，施用纳米碳增效肥可节省成本，增加农民的纯收入，具有很好的经济效益。
第三节 纳米碳增效肥在果树类植物上的节肥增效试验
一、2008年农业部优质农产品开发服务中心示范园区桃的节肥、肥效对比试验
1.供试品种
供试品种为早黄密，为水蜜桃系。树龄6年，单果重400克，株行距5米×4米，目标产量为1 000千克/亩。
2.试验方案
（1）试验地点
北京市朝阳区农业部优质农产品中心示范园区。
（2）施肥方案
每个处理选择树冠大小相同果树10棵，各个施肥量按等氮量设计，磷、钾肥施肥量按常规处理（表3-32）。每株施底肥20千克有机肥、过磷酸钙2千克。分别3月12日和5月15日、6月20日施入不同时期的肥。
表3-32 桃树施肥方案
（3）小区布置方案
试验设置6个处理：对照、普通尿素、普通碳酸氢铵（等氮量）、普通碳酸氢铵（等重量）、纳米碳增效碳酸氢铵（等氮量）、纳米碳增效碳酸氢铵（等重量），每个处理重复3次。各施肥处理条件一致，统一管理。
3.试验结果
由图3-9看出，与普通尿素处理相比，普通碳酸氢铵（等氮量）的桃直径增长速度表现较快，其余碳酸氢铵处理未表现出增长优势。分析比较普通碳酸氢铵与纳米碳增效碳酸氢铵处理可知，等氮量的普通碳酸氢铵中添加纳米碳后未表现出促进桃生长的趋势，而等重量的碳酸氢铵中添加纳米碳后桃15天直径增长量呈现出了明显上升趋势，这表明在节肥条件下，添加纳米碳有利于促进桃的生长。
图3-9 不同肥料的类型、用量对桃直径的影响
二、2009年四川省蒲江县猕猴桃园猕猴桃的节肥、增效试验
1.试验目的
纳米碳增效肥是由华龙肥料技术有限公司开发的根据纳米碳增效肥技术生产的肥料新产品，对花卉、大田作物、蔬菜作物等的增效作用十分明显。为了在猕猴桃上验证纳米碳增效肥的节肥、增产及品质改善效果，于2009在四川中新农业科技有限公司的万亩猕猴桃标准示范园中安排了试验，以研究在节肥的基础上，纳米碳增效肥对猕猴桃产量、品质的影响。
2.试验地情况
猕猴桃营养包试验设在蒲江县复兴乡陈坝村猕猴桃园中，地形为丘陵、山坡地，主要灌溉方式为喷灌和浇灌，排水系统良好。供试土壤为红壤土，土壤质地较黏，偏酸性，pH处于5.5～6.5之间；土壤肥力中等。
3.试验材料
供试猕猴桃品种为金艳，该品种的种植密度为50株/亩，株距为3米，行距为5米。该品种为黄肉型果，口感好，耐贮性强，于11月中旬成熟。本试验选取3年龄第二年挂果和2年龄第一年挂果的猕猴桃树为研究材料。
4.试验处理设置
已结果的金艳猕猴桃树在整个生育期间需肥关键时期主要分为：休眠肥、萌芽肥、幼果膨大肥和品质肥，针对休眠肥在猕猴桃采摘后（2008年11月底）已施入土壤的情况，制定其余3个关键时期的猕猴桃营养肥料试验方案。试验采用L9（34）正交试验设计（表3-33、表3-24），于2009年3月开始试验，选取株形接近的12株猕猴桃树为一个处理，重复2次。
表3-33 纳米碳增效肥料试验设计表（3年龄猕猴桃树）
表3-34 纳米碳增效肥料试验设计表（2年龄猕猴桃树）
②固态肥使用：7月22日、23日施用由磷酸一铵、硫酸钾配制的纳米碳改钾肥，其配制资料为21千克的硫酸钾与纳米碳混合后，再与19千克的磷酸一铵混合。固态肥施入时在树体周围70～90厘米处，挖10厘米深的浅沟，撒肥料于沟中，与土混合后掩埋。
采果时按一株猕猴桃树对应一个已做试验标记的水果箱，待去掉猕猴桃外面的套袋后，称量每株猕猴桃树的果实产量，随后从每个水果里面挑选中等大小的果实4个，即每处理约选取40个果以用于采收时、熟化时果实品质测定。熟化过程采用乙烯催熟的方式。
5.测定内容与方法
①果实硬度采用果实硬度计（GY21）进行测定。
②可溶性固形物含量采用阿贝折射仪（手持折光仪）进行测定。
③色彩角采用色彩色差计（美能达，CR-400）进行测定。
④干物质含量测定方法为：取一薄片中间部分的猕猴桃，用精确到0.0001的电子天平称取其鲜重后，在60℃条件下烘制24小时后，称取其干重，最终计算干物质占鲜重的百分比值。
6.结果与分析
（1）纳米碳增效肥料对3年龄猕猴桃产量和品质性状的影响
①猕猴桃产量性状分析。单果重和单株个数是形成猕猴桃产量的最主要因素，通过表3-35极差分析表明，肥料对3年龄单株产量影响的效应排列顺序为：A＞B＞C，萌芽肥对单果重的影响最大，重复间趋势一致。通过比较平均值k，最优组合是A2B2C3，对应表中的处理⑤。
表3-35 猕猴桃产量性状的极差分析（3年龄猕猴桃树）
肥料对单株个数影响的效应与单株产量相似，即萌芽肥是影响单株个数的主要因素，最优组合为A2B2C2，实际试验中以处理④、⑤、⑥表现较多。
比较最大极差占最高平均值的比例，可知不同时期施用对产量性状的影响程度，分析表3-35可知，单果重的最大极差占最高平均值的比例为9.4%，单株个数为18.2%，单株产量为21.0%。以上结果说明对3年龄的猕猴桃树而言，肥料通过影响单株个数而影响了猕猴桃产量，萌芽肥和膨大肥在产量形成中起了较大的作用，且可以推断萌芽期追施适量的纳米碳增效高氮肥，有利于增加猕猴桃结果量。
分析表3-36中单株产量性状可知，与整个生育施用常规肥的处理①（对照）相比，猕猴桃生长发育期间施用纳米碳增效肥的处理均不同程度地提高了单株产量，其中处理④、⑤的增长幅度最大，达40%以上。纳米碳增效肥提高猕猴桃单株产量的途径主要是增加了猕猴桃单株个数，影响单果重的程度相对较低。
表3-36 不同肥料处理的产量性状比较（3年龄猕猴桃树）
②采收时猕猴桃品质性状分析。采收期果实的干物质含量、可溶性固形物含量、果肉硬度及色彩角等指标是衡量猕猴桃收获程度、耐贮性的重要指标。
分析表3-37可知，不同生育期的肥料对猕猴桃采收期品质性状的影响程度在重复间存在差异。计算最大极差占最高平均值的比例分别为：干物质含量4.6%，可溶性固形物含量为10.7%，果肉硬度为7.5%，色彩角为1.2%，可以认为纳米碳增效肥对猕猴桃可溶性固形物含量的影响较大，其次为果肉硬度，而对果肉色彩角的影响不明显。
表3-37 猕猴桃采收时品质性状的极差分析（3年龄猕猴桃树）
分析表3-37可以看出，与处理①（对照）相比，处理④、⑤的果肉硬度偏低，可溶性固形物、干物质含量偏高，果肉色彩角差异不大。而结合表31可知，处理④、⑤的品质形成肥均使用了纳米碳增效肥，与由此推断使用纳米碳增效肥后，有促进猕猴桃早熟的趋势，这对于金艳（晚熟品种）来说，是一个有利的条件。
表3-38 不同肥料处理的采收时品质性状比较（3年龄猕猴桃树）
表3-38 不同肥料处理的采收时品质性状比较（3年龄猕猴桃树）（续）-1
③熟化时猕猴桃品质性状分析。熟化时果实的可溶性固形物含量、果肉硬度及色彩角等指标是衡量猕猴桃成熟程度、可食性的重要指标。分析表3-39可知，果肉硬度的最大极差占最高平均值的比例多数达30%以上，说明果实的软熟程度不一致，这可能与试验中使用乙烯催熟的程度不够有关。不同生育期的肥料对可溶性固形物含量的影响程度在重复间表现不一致，对色彩角的影响不明显。
表3-39 猕猴桃熟化时品质性状的极差分析（3年龄猕猴桃树）
表3-40中熟化时的品质指标测定结果表明，除处理④的可溶性固形物含量高于处理①外，增长幅度达6.32%，其余处理的变化幅度不明显。在采收时品质表现较优的处理⑤，其可溶性固形物含量、果肉硬度和色彩角与处理①接近。色彩角处理间差异较小，可以证明施用纳米碳增效肥后，未发现猕猴桃品质降低的现象，但提高猕猴桃品质的潜力尚待进一步研究。
表3-40 不同肥料处理的熟化时品质性状比较（3年龄猕猴桃树）
表3-40 不同肥料处理的熟化时品质性状比较（3年龄猕猴桃树）（续）-1
（2）纳米碳增效肥料对2年龄猕猴桃产量和品质性状的影响
①猕猴桃产量性状分析。通过表3-41的极差分析表明，肥料对2年龄单株产量影响效应最大的是膨大肥，萌芽肥的影响程度在重复间表现不一致，总体分析后最优组合为A1B1C1，对应处理①。
表3-41 猕猴桃产量性状的极差分析（2年龄猕猴桃树）
表3-41 猕猴桃产量性状的极差分析（2年龄猕猴桃树）（续）-1
肥料对单株个数影响的效应与单株产量基本一致。
肥料对单果重影响程度较大的施肥时期为萌芽期和膨大期，但具体到最优组合上，重复间表现不一致，无明显规律性。
分析表可知，单果重最大极差占最高平均值的比例为11.1%，单株个数为43.8%，单株产量为38.5%。由此说明，与3年龄的猕猴桃树试验结果类似，肥料通过影响单株个数而影响猕猴桃产量，萌芽肥和膨大肥在产量形成中起到较大的作用。
分析表3-42中单株产量性状可知，与整个生育施用常规肥的处理①（对照）相比，猕猴桃生长发育期间施用过纳米碳增效肥的处理均不同程度地降低了单株产量，其中处理⑧、⑨降幅较大，其降幅的主要来源是减少了单株结果数，而单果重在处理间的差异不明显。对2个重复的单株产量分别进行分析，重复Ⅱ的处理①产量水平远高于其他处理，而重复Ⅰ的产量水平优势不明显。其原因是否与树体分布位置、土壤水分、树势生长强度等因素有关，还有待于深入研究。
表3-42 不同肥料处理的产量性状比较（2年龄猕猴桃树）
②采收时猕猴桃品质性状分析。分析表3-43可知，对2年龄的猕猴桃而言，采收时品质性状的极差在不同生育期的肥料处理间差异不大，说明品质的形成与各生育期的施肥均有密切关系。计算最大极差占最高平均值的比例分别为：干物质含量5.7%，可溶性固形物含量为7.5%，果肉硬度为7.7%，色彩角为1.1%，由此推断，可溶性固形物含量和果肉硬度受肥料的影响较大，而果肉色彩角受影响程度非常小。
表3-43 猕猴桃采收时品质性状的极差分析（2年龄猕猴桃树）
表3-43 猕猴桃采收时品质性状的极差分析（2年龄猕猴桃树）（续）-1
由表3-44可以看出，肥料对果肉硬度和可溶性固形物含量影响的趋势在重复间差异较大，果肉硬度、可溶性固形物含量、干物质含量均较高，而重复Ⅱ中的处理①与其他处理相比，无明显优势。其原因可能在于，2年龄猕猴桃的试验地分布较散，重复之间距离较远，地势不均一（坡地），导致水肥耦合效应在不同肥料处理间差异较大。
表3-44 不同肥料处理采收时品质性状的比较（2年龄猕猴桃树）
③熟化时猕猴桃品质性状分析。分析表3-45中极差值可知，重复Ⅰ熟化时的可溶性固形物含量受品质肥的影响较大，而重复Ⅱ受萌芽肥的影响较大，也即表明不同类型的肥料对熟化时品质指标的影响不具有明显的规律性。这可能与熟化程度不一致有关（试验时的照片显示果肉颜色还未完全转黄），故推断纳米碳增效肥对猕猴桃品质的影响趋势待定。
表3-45 猕猴桃熟化时品质性状的极差分析（2年龄猕猴桃树）
表3-46中熟化时的品质指标测定结果表明，由于重复Ⅰ的处理①可溶性固形物含量较高，与之相比，其他处理的可溶性固形物含量均不等程度的降低，但重复Ⅱ的可溶性固形物含量处理间差异较小，因此，是否因试验地本身的差异导致试验结论模糊或是其他原因，如何尽量减少类似的不确定因素，是今后果树试验的最关键环节。
表3-46 不同肥料处理熟化时品质性状的比较（2年龄猕猴桃树）
7.讨论与小结
综合以上2年龄和3年龄猕猴桃树产量、品质性状试验分析结果，得出相应结论并加以分析如下：
①纳米碳增效肥对3年龄猕猴桃产量的作用为正效应，而对2年龄的效果趋势为负效应，其现象出现是否与树龄、园区管理（灌溉、喷药等）、施肥类型（膨大肥存在差异，其中3年龄以氯化钾配制，并掺有腐殖酸，2年龄以硫酸钾配制）或试验处理的分散程度存在差异有关，还有待于进一步验证。
②萌芽肥和膨大肥的使用是形成猕猴桃产量的主要因素。萌芽期追施适量的纳米碳增效肥是否有效还有待于进一步验证；膨大期施用的复合肥N∶P2O5∶K2O配比约控制在2∶1∶2时有利于高产量的形成，并在该比例的肥料中添加些微量元素诸如硼、锌等效果将更好。
③膨大肥和品质肥是影响猕猴桃品质性状的主要因素。膨大肥中以常规冲施肥的可溶性固形物含量较高，由此推断膨大肥中加入微量元素可能有利于提高猕猴桃可溶性固形物的积累；品质肥以常规肥处理的可溶性固形物含量较高，其原因可能在于纳米碳增效肥促进了K+的吸收，取代Ca2+后，增加了膜的渗透性，导致了果实中矿质营养失调。
④本试验中使用的纳米碳增效肥与常规肥的生产技术不一致，且试验处理所选取的猕猴桃树分布较散，难以排除肥料外其他因素的影响，这在今后的试验中要尽量避免。因此，下一步的试验原则上将利用当地肥料掺入纳米碳，用以比较添加纳米碳的肥料与常规肥的肥效差异，且试验材料选取时尽量保证园区基础养分、地势分布和人工管理的一致性。
三、果树施用纳米碳增效肥试验总结
1.减量施用纳米碳增效肥有利于促进果实的生长
2008年研究发现，等重量的碳酸氢铵中添加纳米碳后桃直径15天增长量呈现出明显上升趋势，这表明在节肥条件下，添加纳米碳有利于促进桃的生长。
2009年猕猴桃的纳米碳增效肥试验表明，在减少施肥量30%的条件下，施用纳米碳增效肥的3年龄猕猴桃树，其单果重、单株产量均呈现出了增加的趋势。
2.施用纳米碳增效肥对果实品质的影响趋势规律性不明显
2009年四川的猕猴桃试验表明，对成龄的猕猴桃树而言，施用纳米碳增效肥有提高猕猴桃产量的趋势，但对猕猴桃品质的影响趋势难以断定，其原因可能在于果实膨大期纳米碳增效肥处理不含微量元素，而当地土壤中残留较少，影响了果实中碳水化合物的积累。
3.施用纳米碳增效肥有较好的经济效益
通过2009年整个生育期的跟踪试验，纳米碳增效肥处理可节省原肥料施用量的30%，并且在试验区产量表现为稳产或增产达30%以上的试验效果，因此，施用纳米碳增效肥可在节省成本的同时，增加农民的纯收入，具有良好的经济效益。
4.纳米碳增效肥试验结果尚待进一步验证
一方面，本试验中使用的纳米碳增效肥与常规肥的生产技术不一致，且试验处理所选取的猕猴桃树分布较散，难以排除肥料之外其他因素的影响，这在今后的试验中要尽量避免；另一方面，果树是一种多年生作物，肥料吸收利用规律较大田作物复杂，试验材料选取时难以保证园区基础养分、地势分布和人工管理的一致性。因此，关于果树的纳米碳增效肥试验仍需进一步探索。
第四节 纳米碳增效肥在块茎类植物上的节肥增效试验
一、2008年农业部优质农产品开发服务中心示范园甘薯的等养分肥效对比试验
1.试验设计
（1）供试品种
甘薯。
（2）试验地点
试验设置在北京市朝阳区农业优质农产品中心示范园区内，土壤基础理化性质为全氮0.82克/千克，有效磷33.3毫克/千克，速效钾157毫克/千克，pH7.8。
（3）试验方案设计
试验设置4个处理：对照（不施氮肥）、普通尿素、纳米增效尿素、纳米增效碳酸氢铵。
（4）施肥方案
总施肥量为纯氮6千克/亩，K2O千克/亩，以底肥的方式全部施入，具体施肥种类和施肥量见表3-47。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。
表3-47 甘薯施肥方案
（5）测产
收获期统一进行测产。
2.试验结果与分析
由图3-10看出，与普通尿素处理相比，纳米碳增效尿素和纳米碳增效碳酸氢铵处理对甘薯产量的增产效果不明显。其原因可能如下：
图3-10 不同肥料处理对甘薯产量的影响
①试验过程中地力不均，土壤肥力差异较大，从而导致纳米肥效不明显，对照处理产量较高的现象。
②本试验中涉及的纳米碳增效肥主要是通过改氮素进行，而甘薯是一种喜钾作物，造成纳米碳增效肥的潜力尚未发挥。
二、2009年黑龙江省农业科学院马铃薯的节肥试验
1.试验目的
通过在黑龙江省的试验、示范工作，研究纳米碳增效肥对作物产量、品质以及肥料利用率的影响。找出纳米碳增效肥的最佳施用地区、作物和施用方法。针对每种作物，筛选出适合黑龙江省农业生产特点的纳米增效专用肥配方1～2个。
2.供试作物与试验地点基本情况
参见表3-48。
表3-48 供试作物与试验点基本情况
3.试验设计与方法
（1）试验设计
小区试验，3次重复，每小区26米2。
（2）供试肥料
尿素（N46%）、磷酸一铵（N11%、P2O544%）、氯化钾（K2O60%）、纳米碳酸氢铵（N13%、P2O55%、K2O5%）、重过磷酸钙（P2O546%）。
（3）供试品种
克新13。
（4）试验处理
①常规肥（5千克N/亩、6千克P2O5/亩、8千克K2O/亩；5-6-8）②100%纳米碳增效肥（总养分量与常规肥相同，用纳米碳酸氢铵代替尿素；C+5-6-8）③70%纳米碳增效肥（总养分量为常规肥的70%，用纳米碳酸氢铵代替尿素；C+3.5-4.2-5.6）④70%K2O量纳米碳增效肥（N、P2O5养分量与常规肥相同，总K2O量为常规肥的70%，用纳米碳酸氢铵代替尿素；C+5-6-5.6）⑤50%K2O量纳米碳增效肥（N、P2O5养分量与常规肥相同），总K2O量为常规肥的50%，用纳米碳酸氢铵代替尿素；C+5-6-4⑥CK（N、P2O5量与常规肥相同），不施钾肥。
4.结果与分析
（1）不同施肥对马铃薯生长发育的影响
7月7日调查结果表明（表3-49），70%纳米碳增效肥处理的平均株高最高，达34.7厘米；100%纳米碳增效肥处理的平均茎粗最大，平均茎粗是0.92厘米，70%纳米碳增效肥的叶绿素含量最高，SPAD值为37.5。8月25日调查结果表明，70%纳米碳增效肥处理的平均株高最高，达51.6厘米；100%纳米碳增效肥处理的平均茎粗最大，叶绿素含量最高。
表3-49 不同施肥马铃薯生长发育的影响
（2）不同施肥对马铃薯产量的影响
测产结果表明（表3-50、图3-11），70%纳米碳增效肥处理产量最高，为1635千克/亩，比常规施肥处理增产127千克/亩，增产率8.42%，产量差异达到显著水平。其次是100%纳米碳增效肥处理，产量为1631千克/亩，比常规肥处理增产123千克/亩，增产率8.19%，产量差异达到显著水平。再次是70%K量纳米施肥处理，比常规施肥增产51千克/亩，增产率3.41%。50%K量纳米碳增效肥处理比常规肥减产257千克/亩。除50%K量纳米施肥处理外，其他各施用钾肥处理均比空白增产，且产量差异均达到极显著水平。
表3-50 不同施肥对马铃薯产量的影响
图3-11 不同施肥对马铃薯产量的影响
（3）不同施肥对马铃薯品质的影响
品质分析结果表明（表3-51），还原糖含量在各处量间差异不明显，粗蛋白含量纳米碳增效肥处理较常规肥处理有所下降，干物质含量表现为100%纳米碳增效肥处理、50%K量纳米碳增效肥处理和70%K量纳米碳增效肥处理的均高于常规肥处理，淀粉含量纳米碳增效肥处理均高于常规肥处理，说明纳米碳增效肥可以提高马铃薯淀粉含量。
表3-51 不同施肥对马铃薯品质的影响
（4）不同施肥对马铃薯钾肥利用率的影响
利用钾素表观利用率公式对钾肥利用率进行计算，得出下列结果（表3-52），各处理中70%K量纳米碳增效处理钾肥利用率最高，达40.21%，其次是100%纳米碳增效肥处理，钾肥表观利用率36.80%，再次是50%K量纳米施肥处理，钾肥表观利用率34.16%，各使用纳米碳处理钾肥表观利用率均高于常规施肥。
表3-52 不同施肥对马铃薯钾肥利用率的影响
5.小结
①70%纳米碳增效肥处理的平均株高最高，达34.7厘米；100%纳米碳增效肥处理的平均茎粗最大。
②70%纳米碳增效肥处理产量最高，为1635千克/亩，比常规施肥处理增产127千克/亩，增产率8.42%，产量差异达到显著水平。其次是100%纳米碳增效肥处理，产量为1631千克/亩，比常规施肥处理增产123千克/亩，增产率8.19%，产量差异达到显著水平。再次是70%K量纳米施肥处理，比常规施肥增产51千克/亩，增产率3.41%。
③各施用纳米碳增效肥处理的淀粉含量均高于常规肥处理，说明肥料中添加纳米碳后可以提高马铃薯淀粉含量。100%纳米碳增效肥处理、50%K量纳米碳增效肥处理和70%K量纳米碳增效肥处理的干物质含量均高于常规肥处理。
④70%K量纳米碳增效肥产量处理钾肥利用率最高，达40.21%，其次是100%纳米碳增效肥处理，钾肥表观利用率36.80%，再次是50%K量纳米施肥处理，钾肥表观利用率34.16%，各使用纳米碳增效肥处理的钾肥表观利用率均高于常规肥处理。
三、块茎类经济作物施用纳米碳增效肥试验总结
1.施用纳米碳增效氮肥对甘薯产量及品质影响不明显
2008年在农业部优质农产品中心所做的试验结果表明，与普通尿素处理相比，纳米碳增效尿素和纳米碳增效碳酸氢铵处理对甘薯产量的增产效果不明显，这说明对于块茎类喜钾作物而言，纳米碳增效氮肥的作用效果较小。
2.施用纳米碳增效复混肥有利于提高马铃薯产量及品质
2009年在黑龙江省所做的试验结果表明，施用纳米碳增效肥对马铃薯植株的生长及产量有较大的影响。经统计，70%纳米碳增效肥处理的平均株高最高，达34.7厘米；100%纳米碳增效肥处理的平均茎粗最大。同时，70%纳米碳增效肥处理产量最高，为1635千克/亩，增产率8.42%，而100%纳米碳增效肥处理增产率为8.19%，70%K量纳米施肥处理增产率3.41%，这说明纳米碳增效肥对马铃薯的产量有较好的促进作用，能提高养分的吸收，促进作物产量构成及经济性状的提高。
另外，研究还发现，各添加纳米碳的肥料处理淀粉含量均高于常规施肥处理，说明施用纳米碳增效肥可以提高马铃薯淀粉含量。
3.施用纳米碳增效复混肥有利于提高马铃薯的钾肥利用率
2009年在黑龙江省所做的试验结果表明，使用纳米碳各处理钾肥表观利用率均高于常规施肥，其中70%K量纳米碳施肥产量处理钾肥利用率最高，达40.21%；100%纳米碳增效肥处理钾肥表观利用率36.80%；50%K量纳米碳施肥处理，钾肥表观利用率34.16%。
第五节 纳米碳增效肥在茶叶上的节肥增效试验
一、2009年四川省蒲江县复兴乡茶叶纳米碳增效肥试验
1.试验目的
茶树作为一种多年生木本常绿植物，一年中又多次采收嫩梢、嫩叶，养分消耗大。为了获得优质高产的名优绿茶，施肥是一项必不可少的技术措施，本试验通过喷施和沟施纳米碳增效肥，以达到如下目的：
①采取喷施不同浓度梯度的纳米碳增效肥，以探讨纳米碳增效肥较为适宜的喷施浓度。
②采取土施纳米碳增效肥的方式，以探讨减量土施纳米碳增效肥对谷雨茶产量、品质的影响。
2.试验设计
（1）试验地点
四川省蒲江县复兴乡陈坝村猕猴桃园中。
（2）试验材料
试验材料为10年龄茶树；试验品种为绿茶。
（3）试验方式
①喷施：2009年3月18日之前茶园已成封行状态，茶树枝间较为密敝，结合试验地当时状况，不易在行间开沟施肥，而采取了喷施方式。
②沟施：2009年3月19日进行了茶园修剪，选取修剪过的地块在茶树旁边进行开沟，把肥料稀释后浇入沟中。
3.试验方案
（1）喷施肥试验
试验设置4个处理，分别为：①喷施清水；②200倍常规肥喷施；③300倍纳米碳增效肥喷施；④750倍纳米碳增效肥喷施。试验小区面积90米2。
取尿素25克、20∶10∶10硫酸钾型复合肥115克溶解到15千克水中，配成200倍普通肥；分别取128.10克、320.64克稀释4倍纳米碳增效液态肥料溶解到15千克水中，配成750、300倍纳米碳增效肥。
喷肥方式为用容量为15千克的小型喷雾器，均匀地喷施在茶树上，每小区用量均为15千克稀释肥液。喷施时间分别为2009年3月18日、3月30日和4月12日。
（2）沟施肥试验
试验设置3个处理，分别为：①常规肥处理（施肥量：尿素35千克/亩）；②80%纳米碳增效肥处理；③60%纳米碳增效肥处理。纳米碳增效肥配方为N∶P2O5∶K2O=30∶10∶10。试验小区面积为50米×1.5米=75米2。
75米2土地面积的肥料施入量为：常规肥处理（尿素3.94千克），80%纳米碳增效肥处理（稀释到100千克的液态肥35.2千克），60%纳米碳增效肥处理（稀释到100千克的液态肥26.4千克）。
沟施方式为把各处理所需肥料溶解到1750千克水中，人工担入茶园后，把肥水稀释液均匀地浇入已开好的沟中。沟施时间为2009年3月21日。
4.测试内容与方法
采用GB/8302-14-2002中茶叶品质检测方法，检测了以下8个指标，分别为水浸出物、氨基酸含量、儿茶素含量、茶多酚含量、咖啡碱含量、叶绿素总量、叶绿素a和叶绿素b含量。
5.结果与分析
（1）喷施纳米碳增效肥对茶叶品质性状的影响
成品茶中除4%～6%水分之外的干物质中有35%～45%物质是溶于沸水的，如氨基酸、多酚类、咖啡碱、茶色素、可溶性糖和芳香物质等数十种成分，都是人体所必需及平衡协调作用的营养成分，这些能溶于沸水物质之和称为水浸出物。
从表3-53可以看出：
表3-53 茶叶品质检测结果（喷施肥试验）
①与常规肥200倍处理相比，纳米碳增效肥300倍处理的水浸出物虽然下降了7.3%，但酚/氨比却降低了15.2%，儿茶素含量上升了28.3%，这说明喷施纳米碳增效肥改善了绿茶的苦涩感，提高了茶素的抗逆能力。
②纳米碳增效肥750倍处理的水浸出物较其他处理有所上升，但酚/氨比和儿茶素含量与常规肥200倍处理间差异不明显。
③与常规肥200倍处理相比，喷施纳米碳增效肥200倍、750倍处理的茶叶中咖啡碱含量均显著降低。
由表3-54中叶绿素含量的检测结果可以看出，喷施纳米碳增效肥对叶绿素a和叶绿素b含量的影响较小，其中纳米碳增效肥300倍处理与常规肥200倍处理相近，喷施清水的处理与纳米碳增效肥750倍接近，这说明通过喷施纳米碳增效肥的方式对茶叶的外观和幼嫩度品质的影响较小。
表3-54 叶绿素含量检测结果（喷施肥试验）
（2）沟施纳米碳增效肥对茶叶品质性状的影响
表3-55的结果表明，与100%常规肥处理相比，80%、60%纯N纳米碳增效肥处理的水浸出物均呈增加趋势，儿茶素含量均趋于大幅度上升，酚/氨比分别上升了9.7%、11.3%，咖啡碱含量均呈降低趋势。这说明，沟施纳米碳增效肥后促进了营养元素的吸收，提高了茶叶抗氧化能力，减少了对人体中枢神经系统的刺激程度。
表3-55 茶叶品质检测结果（沟施肥试验）
从表3-56的叶绿素含量测定结果可知，与100%常规肥处理相比，80%、60%纯N纳米碳增效肥处理的叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b及叶绿素a/b均呈降低趋势，这说明沟施纳米碳增效肥后，能显著降低叶绿素尤其是叶绿素a的含量，提高了茶叶的幼嫩程度。很多名优绿茶以嫩取胜，纳米碳增效肥能提高茶叶幼嫩程度的这一特点极具经济价值。
表3-56 叶绿素含量检测结果（沟施肥试验）
6.试验结果讨论与小结
本试验通过喷施和沟施两种方式进行试验，对比分析常规肥处理与纳米碳增效肥处理的茶叶品质性状，可以得出以下结论：
①沟施纳米碳增效肥能明显提高茶叶中水浸出物的含量。喷施纳米碳增效肥的效果还不能断定，这可能是本试验中材料为10年龄已封行的茶树，无法对茶叶背面（养分吸收较强的部位）进行喷施的缘故。
②氨基酸含量高，茶多酚含量适宜（约16%～24%），且酚/氨比值小的品种，制绿茶品质优。本试验喷施肥试验的茶叶中茶多酚含量均超过27%，而喷施300倍纳米碳增效肥处理较常规肥200倍处理的茶多酚含量明显降低，说明喷施纳米碳增效肥在一定程度上改善了夏茶的苦涩感；沟施80%、60%纯N纳米碳增效肥处理的茶多酚含量均较100%常规肥处理上升，趋近于最适宜值（20%左右），因此，虽然其酚/氨比值趋于增加，但对茶叶营养品质来说，纳米碳增效肥的施入可能是有益的。
③茶叶中儿茶素的总含量达10%～25%，具有很强的抗氧活性，可清除体内氧化自由基，对延缓人体衰老进程，延年益寿起着十分重要的作用。茶叶中咖啡碱含量适宜范围为2%～5%，在生理上具有提神、利尿、促进血液循环、助消化、解除烟酒之毒等功效。本试验结果表明，无论喷施或沟施纳米碳增效肥，均增加了茶叶中儿茶素含量，降低了咖啡碱含量，以趋近于适宜值。
④叶绿素是绿色植物进行光合作用的主要色素，其含量在一定程度上能反映植物同化物质的能力，直接影响植物光合作用。高等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿素a和叶绿素b两种，二者的含量和比值与叶片的嫩绿程度有密切关系。本试验表明，沟施纳米碳增效肥均促使绿素a、叶绿素b及叶绿素a/b降低，由此推断，施入纳米碳增效肥后能显著降低叶绿素尤其是叶绿素a的含量，提高茶叶的幼嫩程度；喷施纳米碳增效肥对叶绿素含量的影响较小，其原因可能在于喷施纳米碳增效肥在10年龄已封行的茶树上，喷施的量十分有限。
二、茶叶施用纳米碳增效肥试验总结
1.施用纳米碳增效肥对特殊用途的经济作物品质具有改善作用
试验结果表明，减量施用纳米碳增效肥可以改善茶叶的苦涩度，提高儿茶素含量，增加茶树抗逆性，使其酚/氨比值趋于适宜值（20%左右），降低咖啡碱含量，提高茶叶的幼嫩程度，由此推断纳米碳增效肥有促进营养元素吸收的作用，在一定程度上优化了作物品质。
2.特殊用途经济作物的纳米碳增效肥试验地点选择应慎重
多年的栽培研究结果表明，具有特殊用途的经济作物对光照、积温、土壤类型、空气温湿度等均具有较强的选择性，因此，若要取得显著的试验效果，需在该作物适宜种植区进行试验，所得的试验数据才具有说服力。
第四章 纳米碳增效肥在蔬菜作物上的试验
第一节 纳米碳增效肥在根茎类蔬菜上的节肥增效试验
一、2007年北京大兴区青云店镇萝卜的纳米碳添加梯度试验
1.试验地点
北京市大兴区青云店镇。
2.试验品种
白萝卜。
3.试验处理
试验设置9个处理，分别为：普通尿素、长效尿素、0.3%纳米碳增效尿素、0.5%纳米碳增效尿素、普通碳酸氢铵、长效碳酸氢铵、0.1%纳米碳增效碳酸氢铵、0.3%纳米碳增效碳酸氢铵、0.5%纳米碳增效碳酸氢铵，其中纯氮均设10kg/亩。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。
4.结果与分析
由表4-1可见，与普通碳酸氢铵和长效碳酸氢铵相比，不同纳米碳添加量的纳米碳增效碳酸氢铵处理的根茎长、茎粗、根茎重均表现较高，其中0.1%纳米碳增效碳酸氢铵、0.3%纳米碳增效碳酸氢铵增产幅度最大，增重率达70%左右。
表4-1 碳酸氢铵、长效碳酸氢铵和纳米增效碳酸氢铵白萝卜测产记录
从表4-2看出，普通尿素中添加纳米碳后同样显示出明显的增重、增产效果，与普通碳铵处理不同的是，0.5%纳米碳增效尿素处理的增产效果略好于0.3%纳米碳增效尿素处理，这说明不同类型的肥料中纳米碳的添加量可能存在差异。另外，比较表4-1和表4-3可知，①本试验中纳米碳增效碳酸氢铵对萝卜生长的促进效果好于纳米碳增效尿素。②纳米碳增效碳酸氢铵较尿素处理的根茎重增产148.2%～197.8%、根长增加62.3%～82.6%，较长效碳酸氢铵处理根茎重增产19%～31%、根长增加3.1%～15.1%，其中0.1%纳米碳增效碳酸氢铵处理与0.3%纳米碳增效碳酸氢铵处理间差异不显著，两者的增产效果高于0.5%纳米碳增效碳酸氢铵处理。
表4-2 尿素、长效尿素和纳米碳增效尿素白萝卜测产记录
二、2008年农业部科技园萝卜的等养分肥效对比试验
1.供试品种
供试品种为长春大型春萝卜，其主要特点为根重900～1100克，叶数少，直立性，根肥大块，产量高。栽培要点为大棚及露地栽培，株距30厘米×22厘米，亩产量3000～3600千克。
2.试验方案
试验设置3个处理（对照、碳酸氢铵、纳米碳增效碳酸氢铵），每个处理3次重复。小区宽2.4米，长5.5米。总施肥量：每亩16千克N、8千克P2O5，8千克K2O，1千克ZnSO4。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。测产员在专家指导下田间取白萝卜20株，称鲜果重，计算理论产量。并且测量萝卜叶数、全株重、根茎重、根茎长和根茎粗。
施肥方案见表4-3，测产数据见表4-4至表4-6。
表4-3 萝卜的施肥方案
3.结果与分析
由不同时期的测量结果看出，纳米碳增效碳酸氢铵的增粗幅度明显大于普通碳酸氢铵，其中，在萝卜生长前期增粗幅度较后期明显。不同处理对萝卜长度的影响也较明显（表4-4）。由成熟期萝卜的长度来看，纳米碳增效碳酸氢铵的增长幅度明显大于普通碳酸氢铵。
表4-4 不同处理对萝卜粗度的影响
由表4-5可见，在等氮量施肥情况下，纳米碳增效碳酸氢铵可以增加萝卜的粗度和长度，为萝卜增产奠定了基础。白萝卜测产结果表明（表4-6），纳米碳增效碳酸氢铵比普通碳酸氢铵亩增产1850千克，增产幅度为17.19%，按每千克0.5元计可增加收入925元；纳米碳增效碳酸氢铵与对照相比，增产幅度为23.26%，说明纳米碳增效碳酸氢铵对根茎类蔬菜增产效果显著。
表4-6 白萝卜不同肥料处理根茎重测产结果
表4-5 不同处理对萝卜长度的影响
三、2009年北京大兴区庞各庄镇萝卜的纳米碳添加梯度试验
1.试验目的
通过施用普通肥和纳米碳增效肥试验，设置不同纳米碳浓度，来验证纳米增效氮肥对萝卜增产和品质改善的影响。
2.试验设计
（1）试验地点
北京市大兴区庞各庄镇华龙肥料公司试验园区。试验品种：象牙白萝卜。
（2）试验品种
①白萝卜：象牙白。
品种特性：生长势较强，半直立型，叶片深绿色；肉质根长圆筒形，有1/2露出地面，皮肉均为白色，表皮光滑，质地脆嫩微甜；抗病力较强，为中晚熟品种，生长期90天。适于秋季露地栽培，播期为7月下旬至8月上旬。
②红萝卜：金粒达红光。
品种特性：生育期70～80天，叶色深绿、顶小根细、表面全红、鲜艳亮丽、果肉白色、质地细腻味甜、耐热、适应性强、高产稳产。
（3）试验设计
试验共设置5个处理：普通复合肥（碳酸氢铵），普通复合肥（尿素），0.3%纳米碳增效肥（碳酸氢铵），0.2%纳米碳增效肥（碳酸氢铵），0.1%纳米碳增效肥（碳酸氢铵）。
（4）施肥方案
①白萝卜施肥方案：肥料施用配比为N∶P2O5∶K2O=15∶0∶5。施肥量：10千克纯N/亩，3.3千克纯K2O/亩。试验采用随机区组设计，3次重复。小区面积为11米×2.4米=26.4米2，埂宽0.3米，株距0.4米。基肥和追肥施用量各占50%，在肉质根膨大期进行追肥。各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。统计出苗率，测量萝卜肉质根粗和肉质根重。
②红萝卜施肥方案：肥料施用配比为N∶P2O5∶K2O=15∶5∶5。总施肥量：5千克纯N/亩，1.7千克纯P2O5/亩，1.7千克纯K2O/亩。试验采用随机区组设计，小区面积为8.6米×2.4米=20.64米2，埂宽0.3米，3次重复随机排列，株距0.4米。
肥料作为基肥一次性施入，各施肥处理条件一致，统一施肥、浇水管理。统计出苗率，测量萝卜肉质根粗和肉质根重。
3.试验结果与分析
（1）白萝卜的试验结果
①出苗率，见图4-1。
图4-1 不同处理出苗率统计
②肉质根粗，见图4-2。
图4-2 不同处理肉质根粗变化
③肉质根重，见图4-3。
图4-3 不同处理肉质根重比较
由以上数据总结得出，与普通肥料对比，不同梯度纳米碳添加量的纳米碳增效肥对萝卜的出苗率、肉质根粗、肉质根重效果不明显。在白萝卜的整个生长过程中，根腐病等病虫害比较严重，其原因可能是试验用地为生地，原来杂草较多，没有种植农作物，病虫害比较严重，虽然中间不断防治，效果不是很明显，对萝卜生长发育影响很大；另外，由于试验地较硬，阻碍了肉质根的下扎，导致萝卜分叉的现象很严重，影响了萝卜的品质；再有由于下茬安排了小麦试验，为了保证小麦试验的准时进行，对萝卜进行了提前采收，对产量也有一定影响，多种因素造成产量数据不准确。
（2）红萝卜的试验结果
①出苗率，见图4-4。
图4-4 不同处理出苗率统计
②肉质根粗，见图4-5。
图4-5 不同处理肉质根粗度变化
③肉质根重，见图4-6。
图4-6 不同处理肉质根重比较
红萝卜整个生育期病虫害较严重，根腐病等病虫害以及提前采收对红萝卜产量的统计有一定影响，尽管如此，从以上数据中仍可以看出，纳米碳增效肥处理的单个肉质根重均高于普通复合肥，其中0.3%纳米碳增效肥处理最高。
四、根茎类蔬菜施用纳米碳增效肥试验总结
从2007—2009年3年的试验结果来看，可以得到如下结论：
①在同等氮源条件下，与普通肥料相比，添加不同量纳米碳的纳米碳增效肥处理其根茎长、茎粗、根茎重均表现较高，且差异极显著，但不同氮源的肥料纳米碳的最优添加量可能存在差异。
②对根茎类蔬菜而言，纳米增效碳酸氢铵的促进效果相对好于纳米增效尿素。
③2007年的试验中，0.1%纳米碳增效碳酸氢铵处理与0.3%纳米碳增效碳酸氢铵处理间差异不显著，两者的增产效果高于0.5%纳米碳增效碳酸氢铵处理，说明0.5%是纳米碳添加量的最高限，超过此量有可能使根茎类作物减产。
④在等氮量施肥情况下，纳米碳增效碳酸氢铵比普通碳酸氢铵亩增产1850千克，增产幅度为17.19%，按每千克0.5元计可增加收入925元，说明纳米碳增效碳酸氢铵对根茎类蔬菜增产增收效果显著。
⑤2009年的试验中作物整个生育期病虫害较严重，对产量的统计有一定影响，尽管如此，从数据中仍可以看出，纳米碳增效肥处理的单个肉质根重均高于普通复合肥，其中0.3%纳米碳增效肥处理最高。
⑥由大田作物及叶菜类蔬菜的试验中看出，纳米碳增效肥减量施用节肥增产增收效果显著，但是根茎类作物的试验中未安排节肥试验，因此建议在根茎类蔬菜中安排节肥梯度试验。
第二节 纳米碳增效肥在叶菜类蔬菜上的节肥增效试验
一、2008年农业部优质农产品开发服务中心示范园韭菜肥效对比试验
1.供试品种
供试品种为紫根韭菜。韭叶纤维少，质鲜嫩，品质优良。行距20厘米。
2.试验方案
（1）播种日期
2008年3月5日。
（2）试验地点
试验设置在北京市朝阳区农业部优质农产品开发服务中心示范园区内，0～20厘米土壤中含全氮1.36克/千克，有效磷184毫克/千克，速效钾362毫克/千克，pH7.9。
（3）施肥方案
底肥施用时间为2008年3月5日，追肥时间为4月21日。纳米碳增效碳酸氢铵施肥量是尿素的40%，也就是节肥量60%（表4-7）。
表4-7 韭菜施肥方案
（4）试验设置
试验设置3个处理（对照、纳米改性碳酸氢铵、尿素），每个处理3次重复。小区宽1米，长5米，共9个小区。各施肥处理条件一致，统一管理。
（5）土壤基础养分
全氮1.36克/千克，有效磷184毫克/千克，速效钾362毫克/千克，pH7.9。
3.试验结果
（1）纳米碳增效肥的节肥试验效果
韭菜试验结果表明（表4-8），纳米碳增效碳酸氢铵节肥60%的情况下，比尿素等重量肥料处理增产4.87%，有明显的节肥增产效果，平均株高增高7.1%。纳米碳增效碳酸氢铵比对照增产10.09%，株高平均增加4.3%，尿素比对照增产6.18%。上述结果表明纳米碳增效肥有明显节肥作用。
表4-8 韭菜等重量测产结果
由图4-7看出，与对照和尿素处理相比，纳米碳增效碳酸氢铵节肥60%处理的韭菜株高和产量有明显的增加趋势，其中株高较对照、尿素处理平均增加了1厘米、2厘米，小区产量较对照、尿素处理平均增加了19.2%、4%，这说明减量施用纳米碳增效碳酸氢铵对韭菜生长有一定的促进作用。
图4-7 不同肥料品种对韭菜株高及小区产量的影响
（2）韭菜使用纳米碳增效肥能增加氨基酸含量
韭菜使用纳米碳增效肥氨基酸测定结果表明，供试的18种氨基酸都有不同程度的增加，增加幅度为4.64%～48.05%，其中增加最多是丝氨酸（48.05%）、苏氨酸（23.66%）、脯氨酸（18.60%）、谷氨酸（17.82%）等。尤其是谷氨酸（17.82%）和精氨酸（7.97%）可增加韭菜的鲜度，提高韭菜品质（表4-9）。
表4-9 韭菜使用纳米碳增效肥氨基酸测定结果
一部分人体所需要的氨基酸可以在体内合成，故称为非必需氨基酸；但另一部分氨基酸则不能合成或合成的速度远不能适应机体的需要，这类氨基酸称为必需氨基酸。人体的必需氨基酸为赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸（又称甲硫氨酸）、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸及组氨酸（它是婴幼儿所必需），一般来说，人体的必需氨基酸为9种。在人体内的非必需氨基酸中，半胱氨酸与酪氨酸可以分别由蛋氨酸和苯丙氨酸合成，连同这两种可以转变而成的氨基酸在内，这几种氨基酸均存在于机体细胞的蛋白质内。其余的9种非必需氨基酸也见于大部分人体的蛋白质之中。如果这9种氨基酸在膳食提供不足或缺乏，机体可以用简单的前体来合成。
二、2008年农业部优质农产品开发服务中心示范园露地芹菜纳米碳增效肥试验
1.试验设计
（1）供试品种
供试品种为文图拉。该品种植株高大，生长旺盛，株高80厘米左右。种植株行距为25厘米×30厘米，目标产量为6 000千克/亩。
（2）试验地点
试验设在北京市朝阳区农业部优质农产品开发服务中心示范园区内，0～20厘米土壤的基础养分状况见表4-10。
表4-10 芹菜土壤肥力检测
（3）播种日期
2008年3月5日。
（4）施肥方案
试验以等重量的尿素和纳米碳增效碳酸氢铵处理比较，以空白对照作参考，探讨纳米碳增效肥的效果（表4-11）。底肥施用时间为3月5日，追肥时间分别为3月18日和4月21日。
表4-11 芹菜施肥方案
（5）小区布置方案
试验设置3个处理（对照、纳米碳增效碳酸氢铵、尿素），每个处理3次重复。小区宽1.93米，长5.5米，共9个小区。各施肥处理条件一致，统一管理。
2.结果与分析
（1）纳米碳增效肥对芹菜的增产效果
由表4-12看出，与对照相比，普通尿素对芹菜的生长性状影响较小，均未达显著水平；纳米碳增效碳酸氢铵显著增加了芹菜的株高、叶片数、茎粗及单株重。与普通尿素处理相比，纳米碳增效碳酸氢铵对芹菜的茎粗和生物量影响最大，增产幅度16%以上，说明纳米碳增效碳酸氢铵对芹菜的生长有较强的促进作用。
表4-12 不同肥料品种对芹菜植株性状的影响
2008年3月19日播种，生长期测定芹菜的株高、叶片数、粗度，在收获时测定芹菜产量。测产方法：测产员在专家指导下田间取芹菜20株，称鲜果重，计算理论产量。不同处理对芹菜株高的影响：由不同时期的测量结果看出，纳米碳碳酸氢铵的增高幅度明显大于等重量的尿素处理，其中，最高增幅达26.9%。不同处理对芹菜叶片数的影响：施氮能明显增加芹菜的叶片数，但纳米碳碳酸氢铵与等重量的尿素处理相比差异不明显。施肥能显著增加芹菜的粗度，在生长前期纳米碳的增粗幅度不大，但随着生长期的延长，纳米碳比等重量尿素处理增粗12.8%。
（2）纳米碳增效肥对芹菜的节肥效果
不同处理对芹菜产量的影响效果列于表4-13。芹菜测产结果表明，在等重量施肥情况下，碳酸氢铵加纳米碳比普通尿素亩增产933.8千克，按每千克0.6元计可增加收入560.28元，增产幅度为12.12%；纳米改性碳酸氢铵与对照相比，增产幅度为46.0%，说明纳米改性碳酸氢铵对芹菜等叶菜类作物增产效果显著，有推广前景。
表4-13 不同处理对芹菜节肥效果
（3）纳米碳增效肥对芹菜氨基酸含量的影响
芹菜使用纳米碳增效肥氨基酸测定结果表明，供试的18种氨基酸都有不同程度的增加，增加幅度为18.42%～70.0%，其中增加最多是丙氨酸（70.0%）、蛋氨酸（70.0%）、精氨酸（69.60%）、谷氨酸（51.39%）等。尤其是谷氨酸（51.39%）和精氨酸（70.0%）可增加芹菜的鲜度，提高芹菜品质。具有两个碱基的氨基酸如精氨酸、赖氨酸和组氨酸，或具有两个羧基的氨基酸如天冬氨酸与谷氨酸所形成的碱性或酸性，对确定蛋白质的性质是重要的。两个羧基的氨基酸在细胞膜上十分丰富，可以利用这一特点改善作物的品质。
表4-14 芹菜使用纳米碳增效肥氨基酸测定结果
表4-14 芹菜使用纳米碳增效肥氨基酸测定结果（续）-1
组织中游离必需氨基酸的浓度是很低的。而4种非必需氨基酸的浓度则高一些（丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺和甘氨酸），同时，游离氯基酸在人体血浆中的浓度也有相类似的情况，这可能是因为这4种非必需氨基酸在组织中都十分丰富并能够充分地被合成而留存于细胞内。
三、2009年结球生菜的节肥试验
1.试验目的
纳米碳增效肥是一种新型肥料，本试验通过纳米碳增效肥和普通复合肥对比施用，验证纳米碳增效肥在结球生菜上的实际使用效果，为合理施肥提供科学依据。
2.试验材料和方法
（1）试验材料
本试验于2009年4月9日至2009年6月9日在昆明市嵩明县杨桥镇嵩明伟诚蔬菜种植有限公司基地开展。供试品种为H101。
（2）试验设置
本次试验设2个处理，分别为：常规肥（对照，基地常规施肥），常规复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15），施底肥24千克/400米2，根据长势用复合肥追肥3次，每次追肥12千克左右；70%纳米碳增效肥，纳米碳增效肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15），施底肥14.4千克/400米2，追肥按常规复合肥使用量的60%施用，次数相同。
试验设置3次重复，共6个小区，小区面积400米2。
3.试验结果与分析
从试验结果分析，70%纳米碳增效肥比常规肥平均亩产量增加333.35千克，增幅达18.89%；从蔬菜的外观叶色来看，没有明显的差别；从生长周期来看，70%纳米碳增效肥比常规肥提前了6天，生长周期缩短了10%。
表4-15 纳米碳增效肥对结球生菜的主要影响指标统计
4.小结
从试验结果来看，施用纳米碳增效肥后，在肥料施用量降低40%的情况下，结球生菜的商品菜产量可提高18.98%，经济效益显著。
施用纳米碳增效肥对结球生菜外观品质的影响不明显，但可缩短结球生菜的生长周期，提早成熟，提前上市。
四、叶菜类蔬菜施用纳米碳增效肥试验总结
1.叶菜类施用纳米碳增效肥有增产效果
2008年韭菜、芹菜的等重量肥效试验，与对照和尿素处理相比，纳米碳增效碳酸氢铵处理对韭菜、芹菜生长性状有较明显的影响，增产4%～19.2%；但试验设计中，采用了纳米碳增效碳酸氢铵与尿素对比，而且为重量比较，氮源的不同对叶菜类蔬菜的作用效果不同，虽然纳米碳增效碳酸氢铵的施用量远远小于尿素，但试验结果的说服力较弱，建议谨慎使用。
2.叶菜类施用纳米碳增效肥有节肥效果
2009年在昆明安排了结球生菜试验，与常规施肥相比，纳米碳增效肥节肥30%施用增产18.89%，经济效益显著；但对结球生菜外观品质影响不明显，生长周期缩短了6天，可提早成熟，提前上市。
第三节 纳米碳增效肥在茄果类蔬菜上的节肥增效试验
一、2008年农业部优质农产品开发服务中心示范园区露地茄子试验
1.试验设计
（1）供试品种
供试品种为紫圆，栽培密度2200株/亩，种植株行距为60厘米×50厘米，目标产量为3500千克/亩。
（2）试验地点
试验设在北京市朝阳区农业部优质农产品开发服务中心示范园区内，0～20厘米土壤的基础养分状况见表4-16。
表4-16 茄子地基础土壤肥力
（3）试验方案
试验以等氮量的尿素和纳米碳增效尿素处理比较，等氮量的碳酸氢铵和纳米增效碳酸氢铵处理比较，以空白对照作参考，探讨纳米肥料的效果，具体施肥方案见表4-17。底肥施用时间为3月4日，追肥时间分别为4月19日和5月7日。播种日期为2008年3月5日。
表4-17 茄子施肥方案
（4）小区布置方案
试验设置6个处理，每个处理分3次重复。小区宽1.2米，长5.5米，共18个小区。各施肥处理条件一致，统一管理。
2.结果与分析
由表4-18看出，不同肥料处理间对茄子的结果数、株高及产量的影响均未达到显著水平，其原因可能在于试验地基础肥力重复间差异较大（表4-16），未能反映出真实的试验效果。
表4-18 不同肥料品种对茄子产量的影响
二、2009年山东省寿光市南孙村大棚茄子的节肥试验
1.试验目的
纳米碳增效肥是由北京华龙肥料技术有限公司开发的根据纳米碳增效肥技术生产的肥料新产品。据介绍，该产品在蔬菜上节肥增产效果明显，为了验证该产品在山东蔬菜生产应用过程中的效果，特于2009年在山东寿光安排了用户试用。
2.试验情况
（1）试验地情况
试验地设在山东省寿光市南孙村郭丛山家，大棚种植。
（2）试验品种
快圆，果皮紫黑油亮，着色好，有光泽，果实圆形略扁，肉质洁白细腻，商品性状极佳，生长势强，抗多种茄果类病害，适宜我国大部分地区温室越冬、秋延迟及早春保护地栽培。
（3）试验设计
本试验为追肥试验，底肥施用：鸡粪6米3/亩，棉籽饼300千克/亩，腐殖酸肥20千克/亩。追肥设置以下两个处理：
常规肥：常规肥料（16-8-21）：亩施纯养分量为：N29.76千克、P2O514.88千克、K2O39.06千克，分为8次追肥施用，共计施用常规复合肥186千克/亩。
70%纳米碳增效肥：纳米碳增效肥70%（16-8-21）：亩施纯养分量为：N20.83千克、P2O510.42千克、K2O27.34千克，分为8次追肥施用，共计施用纳米碳增效复合肥130.2千克/亩。
本试验采用大区对比，不设重复，每个处理面积333.4米2，各项农事管理活动统一进行，产量分批记录。
3.产量及经济效益分析
由产量及肥料价格得知，纳米碳增效肥70%处理比常规施肥增产1289.73千克/亩，增产率为16.4%，施肥成本比常规节约474.3元/亩，比常规多增加纯收益4343.49元/亩（表4-19）。
表4-19 产量及经济效益分析
4.小结
分析结果表明，纳米碳增效肥减量30%施用，茄子产量比常规施肥增产16.4%，比常规多增加纯收益4343.49元/亩。
三、2009年北京大兴区庞各庄镇大棚茄子的节肥试验
1.试验目的
观察纳米碳与N、P、K肥料不同复混顺序对茄子生长及产量的影响。
2.试验材料
试验作物：圆茄。
试验地点：北京市大兴区庞各庄镇华龙肥料技术有限公司院内11号棚。
栽培方式：基质栽培（草炭∶蛭石=3∶1）。
3.试验方案
①对照（100%施肥量）24克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=14∶7∶28。
②先改氮（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=14∶3.5∶14。
③先改磷（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=14∶3.5∶14。
④先改钾（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=14∶3.5∶14。
⑤NPK同改（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=14∶3.5∶14。
⑥NPK同改+钙（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=14∶3.5∶14。
⑦NPK同改+有机肥（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=14∶3.5∶14。
试验共设7个处理，其中对照设置10个重复，其余各处理设置6个重复，对照肥料配方为14-7-28，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入），纳米碳供试肥料配方为14-3.5-14，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入）。施肥情况见表4-20。正常管理，根据茄子生育期发育情况适时进行采收、测产。
表4-20 大棚茄子试验施肥量
4.试验结果
将各次采收结果进行统计（以各箱为单位进行处理），分析如下：
由表4-21可知，纳米碳与不同营养元素肥料复合的先后顺序对茄子的产量影响较大，其中，纳米碳先NPK同改+有机处理增产22.74%，增产幅度最大，其次为纳米碳先改磷、纳米碳先改钾处理，增产幅度为14.59%～19.59%，增产显著性明显；纳米碳先改氮、纳米碳NPK同改处理增产效果不明显；与对照相比，NPK同改+钙处理的产量有一定程度的降低，这与之前研究结果钙的加入会影响纳米碳效果的发挥相符合。
表4-21 不同处理对茄子产量的影响
表4-21 不同处理对茄子产量的影响（续）-1
四、2009年北京大兴区庞各庄镇露地茄子的节肥试验
1.试验目的
观察纳米碳与N、P、K肥不同复混顺序对茄子生长及产量的影响。
2.试验材料
试验作物：圆茄。
试验地点：北京市大兴区庞各庄镇华龙肥料技术有限公司院内11号棚。
栽培方式：露地栽培。
3.试验方案
试验设置对照、先改磷、先改钾、NPK同改、NPK同改（无有机肥）共5个处理，设置3次重复，每个小区54米2，除NPK同改（无有机肥）处理外，其他处理有机肥底施240千克/区，各处理具体施肥情况见表4-22、表4-23。正常管理，根据生育期发育情况进行采收、测产。
表4-22 露地茄子试验施肥量
表4-23 露地茄子试验施肥量（纯养分）
4.试验结果
（1）纳米碳增效肥不同处理增产效果试验
将各次采收结果进行统计（以各区为单位进行处理），分析如下：
由表4-24可知，纳米碳与不同营养元素肥料复合的先后顺序对茄子产量的影响较大，其中，先改钾处理增产56.25%，增产幅度最大；其次为先改磷、NPK同改（无有机肥）处理；氮磷钾同改处理增产幅度相对较小，仍能达到29.00%。试验结果与以前在蔬菜上进行的试验效果相吻合。
表4-24 不同处理对茄子产量的影响
（2）纳米碳增效肥对茄子氨基酸含量的测试结果
茄子使用纳米碳增效肥氨基酸测定结果表明，供试的18种氨基酸都有不同程度的增加，增加幅度为4.65%～48.05%，其中增加最多是丝氨酸（48.05%）、苏氨酸（23.66%）、脯氨酸（18.60%）、谷氨酸（17.82%）等。尤其是谷氨酸（17.82%）和精氨酸（7.97%）可增加茄子的鲜度，提高茄子品质。具有两个碱基的氨基酸如精氨酸、赖氨酸和组氨酸，或具有两个羧基的氨基酸如天冬氨酸与谷氨酸所形成的碱性或酸性，对确定蛋白质的性质是重要的。两个羧基的氨基酸在细胞膜上十分丰富，可以利用这一特点改善作物的品质。非必需氨基酸的浓度则高一些（丙氨酸、谷氨酸和甘氨酸），这可能是因为非必需氨基酸在组织中都十分丰富并能够充分地被合成而留存于细胞内（表4-25）。
表4-25 茄子使用纳米碳增效肥氨基酸测定结果
表4-25 茄子使用纳米碳增效肥氨基酸测定结果（续）-1
五、2008年农业部优质农产品开发服务中心示范园区番茄的等养分肥效试验
1.供试品种
供试品种为金蓬盛冠。栽培密度为3300株/亩，株行距50厘米×45厘米，目标产量5000千克/亩。
2.试验方案
（1）试验地点
试验设在北京市朝阳区农业部优质农产品开发服务中心示范园区内，0～20厘米土壤的基础养分状况见表4-26。
表4-26 番茄地土壤肥力检测
（2）施肥方案
试验设置3个处理（对照、纳米碳增效尿素、尿素），每个处理6次重复，以等氮量的尿素和纳米碳增效尿素处理比较，以空白对照作参考，探讨纳米碳增效肥的效果，具体施肥量见表4-27。底肥施用时间为3月5日，追肥时间分别为4月19日和5月7日。
表4-27 番茄施肥方案表
（3）小区布置方案
小区宽1.1米，长5米，共18个小区，两边设有隔离带。各施肥处理条件一致，统一管理。番茄的种植日期为2008年3月6日。
3.结果与分析
由图4-8看出，2008年5月31日测定的番茄直径与最终小区产量对不同类型肥料的响应趋势存在差异，其中番茄直径以普通尿素处理较大，小区产量则以纳米碳增效尿素处理较高。
图4-8 不同类型肥料对番茄直径和产量的影响
另外，尽管纳米碳增效尿素较对照和尿素处理的小区产量高，但由于其重复间误差较大，造成与其他处理间差异不显著，说明纳米碳增效尿素对番茄产量有增产趋势，但其增产潜力还有待于进一步验证。
六、2009年北京大兴区庞各庄镇番茄的节肥试验
1.试验目的
观察纳米碳与N、P、K肥不同复混顺序对番茄生长、产量及品质的影响。
2.试验材料
试验作物：番茄；试验地点：公司院内11号棚；栽培方式：基质栽培（草炭∶蛭石=3∶1）。
3.试验方案
①对照（100%施肥量）24克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶17∶17。
②先改氮（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶8.5∶8.5。
③先改磷（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶8.5∶10。
④先改钾（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=20∶5∶8.5。
⑤NPK同改（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶8.5∶8.5。
⑥NPK同改+钙（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶8.5∶8.5。
⑦NPK同改+有机肥（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶8.5∶8.5。
共7个处理，其中对照设置10个重复，其余各处理设置6个重复，对照肥料配方为17-17-17，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入），纳米碳供试肥料配方为17-8.5-17，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入）。施肥情况见表4-28。正常管理，根据番茄生育期发育情况适时进行采收、测产。在番茄颜色变红时，用糖度计进行糖分测定。
表4-28 大棚番茄试验施肥量
表4-28 大棚番茄试验施肥量（续）-1
4.试验结果
（1）不同处理对产量的影响
将各次采收结果进行统计（以各箱为单位进行处理），分析如下：
由表4-29可知，纳米碳与不同元素肥料复合的先后顺序对辣椒产量的影响不同，其中，纳米碳与NPK同改+有机处理增产19.27%，增产幅度最大；其次为纳米碳先改磷、纳米碳与NPK同改处理，增产幅度为13.43%～16.45%，增产效果明显；纳米碳先改钾处理增产效果不明显；纳米碳先改氮、NPK同改+钙处理与对照相比产量反而有不同程度的降低。
表4-29 不同处理对产量的影响
（2）不同处理对番茄甜度的影响
表4-30中的数据反映出，先改钾、NPK同改+钙处理对改善番茄的甜度有较明显的效果，均使番茄甜度增加26.67%；纳米碳先改氮处理也可使番茄的甜度增加，但是增加作用不明显。
表4-30 不同处理对番茄糖分含量的影响
（3）不同处理对番茄氨基酸含量的影响
表4-31 番茄使用纳米碳增效肥氨基酸测定结果
5.小结
综上所述，得出以下结论：
①本次试验中纳米碳NPK同改+有机、先改磷、NPK同改处理均能使番茄增产13%以上，但是这3个处理对增加番茄甜度的作用不明显。
②纳米碳先改氮、NPK同改+钙处理与对照相比产量反而有不同程度的降低，其中NPK同改+钙处理的试验结果，与之前研究中曾发现的加入钙会抑制纳米碳效果发挥的结果相符合。
③纳米碳先改钾、纳米碳NPK同改+钙处理对改善番茄的甜度有较明显的效果，但是其增产效果不明显，纳米碳与不同营养元素的先后复合顺序不同，产生的作用效果不同。因此，建议根据不同的作用效果有针对性地生产专用肥料（例如：针对同一配比的肥料根据增产、改善品质等不同的目的改变纳米碳复合营养元素的先后顺序）。
七、2008年农业部优质农产品开发服务中心示范园区露地青椒的节肥试验
1.供试品种
供试圆椒品种为郎力富贵，栽培密度3300～3500株/亩，种植株行距为45厘米×40厘米，目标产量为3500千克/亩。
2.试验方案
（1）试验地点
试验设在北京市朝阳区农业部优质农产品开发服务中心示范园区内，0～20厘米土壤的基础养分状况见表4-32。
表4-32 辣椒地土壤基础土壤肥力
（2）施肥方案
各个处理施肥量按等氮量设计，磷、钾肥施肥量按常规处理。底肥施用时间为3月5日，追肥时间分别为4月19日和5月8日（表4-33）。
表4-33 辣椒施肥方案
（3）小区布置方案
试验设置6个处理（对照、普通尿素、纳米碳先改氮、纳米碳先改磷、纳米碳先改钾、纳米碳NPK同混），每个处理6次重复。小区宽1.05米，长5米，共30个小区。各处理均于2008年3月7日进行播种。各施肥处理条件一致，统一管理。
3.结果与分析
（1）不同肥料处理对辣椒结果量和株高的影响
由表4-34看出，与普通尿素处理相比，纳米碳先改钾处理显著提高了辣椒果实数和株高，增幅分别达31.67%和25.77%，其次为纳米碳先改磷处理和纳米碳NPK同改处理，而纳米碳先改氮处理的影响程度较小，这可能与辣椒需钾肥较多的特性有关。
表4-34 辣椒果实数目和株高的统计分析结果
由表4-35看出，与纳米碳先改钾处理增产16.93%，对辣椒产量的影响程度最为明显。
表4-35 辣椒鲜果重测产记录
八、2009年北京大兴庞各庄镇露地青椒的节肥试验
1.试验目的
观察纳米碳与N、P、K肥不同复混顺序对青椒生长及产量的影响。
2.试验材料
试验作物：青椒；试验地点：大兴公司院内；栽培方式：露地栽培。
3.试验方案
试验设置对照、先改磷、先改钾、NPK同改、NPK同改（无有机肥）共5个处理，设置3次重复，所用肥料配方为17-8-25，每个小区54米2，除NPK同改（无有机肥）处理外，其他处理有机肥底施240千克/区，各处理具体施肥情况见表4-36。正常管理，根据生育期发育情况进行采收、测产。
表4-36 露地青椒试验施肥量
4.试验结果
将各次采收结果进行统计（以各区为单位进行处理），分析如表4-37所示，NPK同改处理对青椒产量的影响较大，增产幅度达41.12%，增产幅度最大；其次为先改磷、NPK同改（无有机肥）处理；纳米碳先改钾处理增产效果不明显。
表4-37 不同处理对青椒产量的影响
九、2009年北京大兴区庞各庄镇大棚青椒的节肥试验
1.试验目的
观察纳米碳与N、P、K肥不同复混顺序对辣椒生长及产量的影响。
2.试验材料
试验作物：青椒。
试验地点：公司院内11号棚。
栽培方式：基质栽培（草炭∶蛭石=3∶1）。
3.试验方案
①对照（100%施肥量）24克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶8∶25。
②先改氮（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶4∶13。
③先改磷（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶4∶13。
④先改钾（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶4∶13。
⑤NPK同改（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶4∶13。
⑥NPK同改+钙（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶4∶13。
⑦NPK同改+有机肥（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶4∶13。
试验共设7个处理，其中对照设置10个重复，其余各处理设置6个重复，对照肥料配方为17-8-25，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入）；纳米增效供试肥料配方为17-4-13，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入）。施肥情况见表4-38。正常管理，根据辣椒生育期发育情况适时进行采收、测产。
表4-38 大棚青椒试验施肥量（纯养分克/箱）
4.试验结果
将各次采收结果进行统计（以各箱为单位进行处理），分析如下：
由表4-39可知，纳米碳与不同元素肥料复合的先后顺序对辣椒的产量影响较大，其中，先与氮素复合的处理增产49.62%，增产幅度最大，达到极显著差异；其次为纳米碳与NPK同改+钙混合、纳米碳先改钾混合、纳米碳先改磷混合这3个处理，增产幅度为20.08%～30.99%，达到显著差异；纳米碳NPK同改和纳米碳NPK同改+有机处理增产效果不明显。本试验中NPK同改+钙处理的增产效果进一步验证了钙的加入不会影响纳米碳效果的发挥。
表4-39 不同处理对辣椒产量的影响
综上，本次试验中纳米碳分别与N、P、K复合后的增产效果均较明显，其中增产效果纳米碳先改氮＞先改钾＞先改磷；NPK同改处理和NPK同改+有机处理增产效果不明显；NPK同改+钙处理的增产效果有待进一步试验验证。
十、茄果类蔬菜施用纳米碳增效肥试验总结
1.茄子试验总结
2008年在农业部优质农产品开发服务中心示范园的试验由于地力差异较大未得出试验结果，由于纳米碳增效肥在其他作物上增产效果均较明显，因此于2009年在山东寿光、公司园区大棚、露地均安排了试验，结果表明：
①纳米碳增效肥在节肥30%的条件下比常规施肥增产1289.73千克/亩，增产率为16.4%，施肥成本比常规节约474.3元/亩，比常规多增加纯收益4343.49元/亩。
②纳米碳与不同营养元素肥料复合的先后顺序对茄子的产量影响较大，但基质栽培与露地试验的结果有所不同：基质栽培中，纳米碳先NPK同改+有机处理增产22.74%，增产幅度最大；其次为纳米碳先改磷、纳米碳先改钾处理，增产幅度为14.59%～19.59%，增产显著性明显；纳米碳先改氮、纳米碳NPK同改处理增产效果不明显；露地试验中，先改钾处理增产56.25%，增产幅度最大，其次为先改磷、NPK同改（无有机肥）处理；氮磷钾同改处理增产幅度相对较小，仍能达到29.00%，这可能是由于基质栽培与露地试验的作物根系生长环境、养分供应及气候条件差异较大造成的，因此露地试验更接近实际生产。
2.番茄试验总结
2008年的试验由于地力不均，重复间数据误差较大，与其他处理差异不显著，纳米碳增效肥对番茄产量的增产潜力还有待于进一步验证。
2009年安排了纳米碳与不同单质元素符合先后顺序的试验，试验中纳米碳NPK同改+有机、先改磷、NPK同改处理均能使番茄增产13%以上，但是这3个处理对增加番茄甜度的作用不明显；纳米碳先改氮、NPK同改+钙处理与对照相比产量反而有不同程度的降低；纳米碳先改钾、纳米碳NPK同改+钙处理对改善番茄的甜度有较明显的效果，但是其增产效果不明显。纳米碳与不同营养元素的先后复合顺序不同，产生的作用效果也不同，因此建议根据不同的作用效果有针对性地生产专用肥料（例如针对同一配比的肥料根据增产、改善品质等不同的目的改变纳米碳复合营养元素的先后顺序）。
3.辣椒试验总结
2008、2009年在青椒上均安排了不同营养元素复合顺序的试验，纳米碳先改钾处理显著提高了辣椒果实数、株高和产量，其次为纳米碳先改磷处理，而纳米碳先改氮处理对青椒生长性状和产量的影响程度较小；2009年露地试验中NPK同改处理对青椒产量的影响较大，其次为先改磷、NPK同改（无有机肥）处理，纳米碳先改钾处理增产效果不明显，这与2008年试验和2009年大棚基质栽培的试验结果差异较大，原因是2009年露地试验的青椒在生长期内病虫害严重，虽多次防治，效果不佳，严重影响了试验数据的准确性，建议以2008年试验和2009年大棚基质栽培的试验结果为准。
第四节 纳米碳增效肥在瓜类蔬菜上的节肥增效试验
一、2009年北京大兴区庞各庄镇大棚黄瓜节肥试验
1.试验目的
观察纳米碳与N、P、K肥不同复混顺序对黄瓜生长及产量的影响。
2.试验材料
试验作物：秋黄瓜。
试验地点：公司院内11号棚。
栽培方式：基质栽培（草炭∶蛭石=3∶1）。
3.试验方案
①对照（100%施肥量）24克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶10∶23。
②先改氮（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶5∶12。
③先改磷（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶5∶12。
④先改钾（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶5∶12。
⑤NPK同改（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶5∶12。
⑥NPK同改+有机肥（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶5∶12。
⑦NPK同改+（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=17∶5∶12。
试验共设7个处理，其中对照设置10个重复，其余各处理设置6个重复，对照肥料配方为17-10-23，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入）。供试肥料配方为17-5-12，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入）。后两次仅施氮肥，施肥情况见表4-40。正常管理，根据黄瓜生育期发育情况适时进行采收、测产。
表4-40 大棚黄瓜试验施肥量
4.试验结果
将各次采收结果进行数据统计（以各箱为单位进行处理），分析如表4-41。
表4-41 不同处理对黄瓜产量的影响
由表4-41对黄瓜产量测定可知，除纳米碳NPK同改+钙对黄瓜有明显增产外，其他处理对黄瓜的产量均无明显效果，说明黄瓜对钙元素有特殊的需要，由于之前研究中曾发现，钙的加入会影响纳米碳效果的发挥，本试验中NPK全改+钙处理的增产效果没有受到明显抑制作用，另外，由于基质栽培试验与实际生产的土壤、气候条件等方面差异较大，建议本试验结果应进一步进行试验验证。
二、2009年北京大兴区庞各庄镇大棚西瓜节肥试验
1.试验目的
观察氮（N）、磷（P2O5）钾（K2O）纳米碳增效肥不同复混顺序对西瓜生长、产量及品质的影响。
2.试验材料
试验作物：袖珍西瓜。
试验地点：公司院内11号棚。
栽培方式：基质槽栽培（草炭∶蛭石=3∶1）。
3.试验方案
试验设置：
①对照（100%施肥量）24克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=20∶10∶20。
②先改氮（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=20∶5∶10。
③先改磷（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=20∶5∶10。
④先改钾（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=20∶5∶10。
⑤NPK同改（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=20∶5∶10。
⑥NPK同改+有机肥（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=20∶5∶10。
⑦NPK同改+（50%施肥量）12克/箱，氮（N）∶磷（P2O5）∶钾（K2O）=20∶5∶10。
试验共设7个处理，其中对照设置10个重复，其余各处理设置6个重复，对照肥料配方为20-10-20，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入），供试肥料配方为20-5-10，每箱为1个重复，0.3米2，共施入4次肥料（以500倍液施入）。施肥情况见表4-42。正常管理，根据西瓜生育期发育情况适时进行采收、测产。
表4-42 大棚西瓜试验施肥量
4.试验结果
（1）不同纳米碳处理的氮、磷、钾肥料对西瓜产量的影响
将各次采收西瓜结果进行累加统计（以各箱为单位），分析如下：
由表4-43可知，纳米碳与不同营养元素肥料复合的先后顺序对袖珍西瓜的产量影响较大，其中，先与磷素复合的处理增产43.74%，增产幅度最大，达到极显著；其次为先改钾、先改氮、NPK同改+有机这3个处理，达到显著差异。NPK同改处理增产效果不明显；NPK同改+钙处理与对照相比产量反而降低12.74%，可能是由于西瓜对钙元素不敏感所致，这与之前研究中曾发现的加入钙会抑制纳米碳效果发挥的结果相符合。
表4-43 不同处理对产量的影响
（2）不同处理对西瓜甜度的影响
表4-44中的西瓜采摘数据反映出，纳米碳与钾先复合对改善袖珍西瓜的品质有较明显的效果，使袖珍西瓜甜度增加40%，达到极显著差异；其次为NPK同改+有机处理，甜度增加为23.33%；纳米碳先改磷、NPK同改+钙增产幅度为13.33%～16.67%，有显著差异；先改氮和NPK同改处理对袖珍西瓜甜度的增加效果不明显。
表4-44 不同处理对西瓜糖分含量的影响
5.小结
综上，本次试验中先改钾、纳米碳NPK同改+有机处理不仅能使袖珍西瓜的产量分别增加29.41%和20.14%，而且还使袖珍西瓜的甜度分别增加40%和23.33%，对袖珍西瓜的产量和品质改善都有较明显的作用。
三、瓜类蔬菜施用纳米碳增效肥试验总结
通过2009年对大棚黄瓜和西瓜的纳米碳增效肥试验，总结如下：
①纳米碳NPK同改+钙对黄瓜产量有明显促进作用，而其他纳米碳增效肥处理对黄瓜的产量均无明显效果，说明黄瓜对钙元素有特殊的需要。该现象不同于之前的研究结果——钙的加入会影响纳米碳效果的发挥。
②纳米碳与不同营养元素肥料复合的先后顺序，对袖珍西瓜的产量影响程度存在差异。纳米碳先与磷素复合的处理增产43.74%，增产幅度最大，达到极显著；其次为先改钾、先改氮、NPK同改+有机肥这3个处理，达到显著差异，NPK同改处理增产效果不明显，而NPK同改+钙处理与对照相比产量反而降低12.74%，其原因可能在于西瓜对钙元素不敏感所致，这与之前研究中曾发现的加入钙会抑制纳米碳效果发挥的结果相符合。
③纳米碳与钾先复合对改善袖珍西瓜的品质有较明显的效果，使袖珍西瓜甜度增加40%，达到极显著差异；其次为NPK同改+有机肥、纳米碳先改磷和NPK同改+钙处理，与常规肥处理间差异亦达显著水平；而先改氮和NPK同改处理对袖珍西瓜甜度的作用效果不明显。
④纳米碳与钙元素结合后形成的纳米碳增效肥对黄瓜与西瓜产量的作用效果截然相反，这说明纳米碳与钙结合的形式及其对不同作物生长发育的作用机理还不明确，仍需在植物营养学、植物生理学等领域进行深入研究。