不同pH值下MgO NPs悬浮液中Mg2+质量浓度的动态变化及其对小麦生长的影响

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.210383

摘要/Abstract

摘要：

MgO NPs在广泛应用的同时会进入到植物的生长环境中，环境的pH值也会影响纳米粒子中金属离子的释放及其与植物间的相互作用。本文选择我国种植面积较大的农作物—小麦（Triticum aestivum L.）为受试对象，使用镁离子选择性微电极研究不同pH值时MgO NPs悬浮液中Mg²⁺质量浓度的动态变化及其对小麦生长的影响。结果表明，MgO NPs悬浮液中Mg²⁺质量浓度随时间逐渐增大，48 h后趋于稳定。调节pH值至悬浮液呈酸性促进了Mg²⁺的释放，对于80 mg/L的MgO NPs悬浮液，pH=6.5时Mg²⁺质量浓度由未调节pH值时的24.31 mg/L增加到31.47 mg/L。与此同时，小麦对Mg²⁺的吸收增加，从而在一定程度上减轻了MgO NPs对小麦生长的抑制作用。

关键词: MgO NPs, Mg²⁺, 小麦, 离子选择性微电极, pH值

Abstract:

When MgO NPs are widely used， they will be leaked into the growth environment of plants. The pH value of the environment will also affect the release of metal ions from nanoparticles and their interaction with plants. In this study， wheat （Triticum aestivum L.）， which was largely planged in China， was chosen as the test subject for the investigation of the mass concentration changes of Mg²⁺ ions in MgO NPs suspension at different pH values and its effects on wheat growth via ion-selective microelectrod. The results showed that the mass concentration of Mg²⁺ gradually increased with time and stabilized after 48 h. Adjusting the pH value of the suspenstion to acidic values promoted the release of Mg²⁺. For the 80 mg/L MgO NPs suspension， the mass concentration of Mg²⁺at pH=6.5 was 24.31 mg/L， increased significantly as compared with that in the unadjusted suspension， 31.47 mg/L. At the same time， this adjustment also increased the absorption of Mg²⁺ by wheat， thereby， to a certain extent， reduced the inhibitory effect of MgO NPs on wheat growth.

Key words: MgO NPs, Mg²⁺, Wheat, Ion selective microelectrode, pH value

中图分类号:

O657.1

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图/表 10

图1 未培养（A）与培养（B）小麦时不同质量浓度MgO NPs悬浮液48 h内Mg2+质量浓度的变化情况

Fig.1 Changes of Mg2+ mass concentration in （A） uncultivated and （B） cultivated wheat at different mass concentrations of MgO NPs suspensions within 48 h

图2 未培养、培养小麦的条件下，MgO NPs悬浮液为质量浓度20（A）、50（B）、80（C）和100 mg/L（D）时释放Mg2+的质量浓度随时间变化曲线的拟合结果

Fig.2 Fitting curves of Mg2+ release mass concentrations when MgO NPs suspension is 20 （A）， 50 （B）， 80 （C） and 100 mg/L （D） under uncultivated and cultivated wheat conditions

图3 （A）未培养、培养小麦的条件下，质量浓度为20、50、80和100 mg/L的MgO NPs悬浮液中， Mg2+质量浓度达到饱和时所需时间t0统计图；（B）前4 h 内Mg2+变化速率统计图

Fig.3 （A） Statistical diagram of the time t0 required for the Mg2+ mass concentration to reach saturation in the MgO NPs suspension with the mass concentration of 20， 50， 80 and 100 mg/L under uncultivated and cultivated wheat；（B） Statistic diagram of the mass concentration change rate of Mg2+ in first 4 h

表1 小麦在去离子水中生长时引起的水中pH值变化

Table 1 pH changes in DI water caused by the cultivation of wheat

时间

Time/h

0.5

pH值

pH value

表2 培养与未培养小麦时80 mg/L MgO NPs悬浮液中pH值的变化

Table 2 pH changes in MgO NPs （80 mg/L） suspension with/without wheat cultivated in it

时间

Time/h

0.5

pH （未培养小麦

uncultivated wheat）

pH （培养小麦

cultivated wheat）

图4 生根阶段的小麦在不同质量浓度的MgO NPs悬浮液处理3 d后的（A）平均净生长量和（B）平均株高；（C）在MgO NPs悬浮液中处理3 d后小麦的形貌图（从左到右处理质量浓度依次为0、20、40、50、60、70、80和100 mg/L）

Fig.4 （A） Average net growth and （B） average plant height of wheat germination stage treated with different mass concentrations of MgO NPs suspensions for 3 days；（C） Morphology of wheat treated with MgO NPs suspension for 3 days （The processing mass concentration is 0， 20， 40， 50， 60， 70， 80 and 100 mg/L， from left to right）

图5 MgO NPs悬浮液处理7 d后小麦的平均株高统计图注：插图为小麦株高形貌图（从左到右对应MgO NPs悬浮液浓度分别为0、40、60和80 mg/L）

Fig.5 Statistical diagram of the average plant height of wheat after 7 days of treatment with MgO NPs suspensionNote： The illustration is the physiognomy of wheat plant height （from left to right： 0， 40， 60 and 80 mg/L）

图6 生根阶段小麦在不同质量浓度的Mg2+溶液中处理3 d后根部净生长量的统计图

Fig.6 Statistics of the net growth of the roots of wheat treated in different mass concentrations of Mg2+ solution for 3 days at the rooting stage

图7 未培养（A）与培养（B）小麦时不同pH值下MgO NPs悬浮液48 h内释放的Mg2+质量浓度变化情况

Fig.7 Changes of Mg2+ mass concentration in MgO NPs suspensions at different pH values in uncultivated （A） and cultivated （B） wheat within 48 h

图8 不同pH值下，（A）质量浓度为80 mg/L的MgO NPs悬浮液处理下小麦根部净生长量的统计图；（B）培养3 d后的小麦形貌图

Fig.8 At different pH values，（A） The net growth of wheat roots treated with MgO NPs suspension at a mass concentration of 80 mg/L；（B） wheat morphology after 3 days of cultivation

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不同pH值下MgO NPs悬浮液中Mg²⁺质量浓度的动态变化及其对小麦生长的影响

The Changes of Mg²⁺ Mass Concentration in MgO NPs Suspension and Its Effects on the Growth of Wheat （Triticum aestivum L.） under Different pH

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