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2024 年 6 期实验 研究智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture温室大棚内石墨烯材料对作物生长周期与产量的影响研究买静，买莉，单薄宇（新疆宏宇志祥工程咨询有限公司，乌鲁木齐 830000）随着科技的不断进步，新型材料在农业领域的应用越来越广泛。其中，石墨烯材料因其出色的导电、导热性能及较大的比表面积，逐渐受到研究者的关注。草莓作为一种重要的经济作物，其生长周期和产量受到多种因素的影响。近年来，有关石墨烯材料在农业上的应用研究显示，其可能对作物的生长和产量产生积极的影响。因此，本研究旨在探讨温室大棚内石墨烯材料对草莓生长周期和产量的影响，以期为农业生产提供新的思路和技术支持。1温室大棚内石墨烯材料的特性与应用1.1石墨烯材料的特性由于石墨烯具有出色的导电性和热传导性，其可以有效地传递热量和光线，从而创造出更加适宜作物生长的环境1。石墨烯材料可以作为温室覆盖材料，能够提供更好的光照和温度条件，促进作物的光合作用和生长发育。石墨烯的机械强度和稳定性可以增强作物的抗逆性，使其更加适应各种环境压力。在温室大棚中，作物常常面临温度波动、病虫害等挑战，而石墨烯材料的应用可以增强作物的抗寒、抗病、抗旱能力，提高作物的存活率和产量。在温室大棚中，石墨烯材料可以长期使用而不会产生有害物质，对环境和作物没有负面影响。此外，石墨烯材料的制造过程相对简单，可以降低生产成本，提高农业效益。1.2温室大棚内石墨烯材料的应用传统的温室大棚热源通常采用热风炉、采暖炉或电热线等，但存在能耗高、污染大、稳定性差和成本高基金项目：新疆维吾尔自治区乡村振兴产业发展科技行动项目（2023NC058）第一作者简介：买静（1973-），女，总经理。研究方向为机械工程。摘要：该研究选用纯度高、结构稳定的石墨烯材料，并将其以一定比例混入草莓作物的培养土中。同时，在试验过程中，严格监控温室大棚的光照、温度、湿度条件，确保这些环境因素不会对试验结果产生干扰。通过记录草莓种子的萌发率、生长速度、生育期、产量和品质等指标，全面评估石墨烯材料的应用效果。试验结果表明，石墨烯处理组的草莓作物在生长周期和产量方面均显著优于对照组。具体来说，石墨烯处理组的草莓作物的萌发率提高 9%，生长速度提高 25%，生育期缩短 10 d。该研究表明，温室大棚内石墨烯材料对草莓作物的生长周期和产量具有积极影响。石墨烯材料的应用能够显著提高草莓作物的萌发率、生长速度、产量，同时改善果实的品质。关键词：温室大棚；石墨烯材料；作物生长周期；作物产量；生长速度中图分类号院S-3文献标志码院A文章编号院2096-9902渊2024冤06-0038-04Abstract:In this study,graphene with high purity and stable structure was selected and mixed with strawberry crop culturesoil in a certain proportion.At the same time,in the course of the experiment,the light,temperature and humidity conditions ofthe greenhouse were strictly monitored to ensure that these environmental factors would not interfere with the test results.Theapplication effect of graphene materials was evaluated comprehensively by recording the germination rate,growth rate,growth period,yield and quality of strawberry seeds.The results showed that the growth cycle and yield of strawberry crops in graphene treatmentgroup were significantly better than those in control group.Specifically,the germination rate of strawberry crops in graphenetreatment group increased by 9%,the growth rate increased by 25%,and the growth period was shortened by 10 d.This studyshows that graphene material in greenhouse has a positive effect on the growth cycle and yield of strawberry crops.The applicationof graphene material can significantly increase the germination rate,growth rate and yield of strawberry crops,and improve the fruitquality at the same time.Keywords:greenhouse;graphene material;crop growth cycle;crop yield;growth rateDOI：10.20028/j.zhnydk.2024.06.00938-2024 年 6 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture实验 研究等问题。而石墨烯电热膜系统作为一种全新的采暖方式，电热转化率高，一般可节约能源 30%50%，且不会造成污染。此外，石墨烯电热膜覆土后，其远红外辐射可以显著促进幼苗发育，有效增强光合作用，为温室大棚内的作物提供更适宜的生长环境。在温室大棚内，可以布置基于石墨烯的传感器，实时监测空气温湿度、土壤温湿度等环境参数。这些数据可以及时反馈给管理者，帮助其做出更加科学的决策，如是否需要浇水、施肥或调整光照等。通过这种方式，石墨烯传感器不仅提高了农业生产管理的智能化水平，也使农田资源的利用更加合理高效。研究表明，在土壤中适当添加石墨烯纳米材料有助于种子萌发和幼苗生长，并能提高作物的产量和品质。这是因为石墨烯纳米材料具有极大的比表面积，能增加土壤的黏粒含量，改善土壤质地，并提高土壤对养分元素的吸持力。同时，其还能改善土壤的电化学性质，促进根系吸收养分，从而提高肥料利用率，减少农业面源污染。1.3石墨烯材料对作物生长的影响机制石墨烯纳米材料可以在作物根系表面形成一层保护膜，有助于增加作物对水分和营养物质的吸收能力。通过改善根系的生长环境，石墨烯纳米材料能够促进根系的发育，使作物更加健壮。石墨烯纳米材料具有调控植物生长形态的能力，可以影响作物的分枝、花器官、叶片大小和数量等特征。通过对作物生长形态的调控，石墨烯纳米材料能够使作物更好地适应不同的生长环境，提高产量和品质。石墨烯纳米材料可以提高叶片的光能利用效率，促进作物的光合作用，从而增加作物的有机物质积累。此外，其还可以促进作物中代谢物的合成，加速作物的生长速度。通过对作物的光合作用和代谢过程进行调控，石墨烯纳米材料有助于提高作物的产量和品质。石墨烯纳米材料可以缓解作物面临的环境压力，如干旱、盐碱等，减少作物受到的压力伤害。通过增强作物的抗逆性，石墨烯纳米材料有助于提高作物的存活率和产量。2温室大棚内石墨烯材料对作物生长周期的影响2.1种植材料的选择石墨烯纳米材料在草莓根系表面形成一层保护膜，有助于增加草莓对水分和营养物质的吸收能力。这可以促进草莓根系的发育，使其更加健壮，从而缩短草莓的生长周期2。石墨烯纳米材料具有调控植物生长形态的能力，可以影响草莓的分枝、叶片大小、数量等特征。通过对草莓生长形态的调控，石墨烯纳米材料能够使草莓更好地适应温室大棚的生长环境，从而缩短生长周期。关于种植材料的选择，草莓是一种适合在温室大棚内种植的作物。这是因为草莓对生长环境的要求较高，而温室大棚能够提供稳定的温度、湿度、光照条件，有利于草莓的生长发育。此外，草莓具有较短的生长周期和较高的经济价值，也使其成为温室大棚种植的优选作物之一。石墨烯纳米材料对草莓生长的影响见表 1。表 1石墨烯纳米材料对草莓生长的影响使用石墨烯纳米材料处理的草莓在多个生长指标上都显著优于无处理的草莓。具体来说，经过石墨烯纳米材料处理的草莓的根系长度、根系数量、叶片数量、叶片大小和分枝数量都有所增加，这有助于草莓更好地吸收水分和营养物质，促进光合作用和代谢过程，从而提高产量和品质。石墨烯纳米材料处理还缩短了草莓的生长周期，从 50 d 缩短到 45 d，这意味着可以更快地获得收成。同时，平均产量也有所提高，从 2.0 kg/m2增加到 2.5 kg/m2。石墨烯纳米材料对草莓生长具有积极的影响，可以促进草莓的生长发育，缩短生长周期，并提高产量和品质。这可能是因为石墨烯纳米材料具有优良的物理化学特性，如高度的导电性和导热性，以及调控植物生长形态的能力。这些特性使得石墨烯纳米材料在农业领域具有广泛的应用前景。2.2石墨烯材料对作物生长周期的影响石墨烯可以在作物根系表面形成一层保护膜，有助于增加作物对水分和营养物质的吸收能力。通过改善根系的生长环境，石墨烯能够促进根系的发育，使作物更加健壮。石墨烯具有调控植物生长形态的能力，可以影响作物的分枝、叶片大小、数量等特征。通过对作物生长形态的调控，石墨烯能够使作物更好地适应不同的生长环境，提高产量和品质。石墨烯可以提高叶片的光能利用效率，促进作物的光合作用，从而增加作物的有机物质积累。此外，其还可以促进作物中代谢物的合成，加速作物的生长速度。通过对作物的光合作用和代谢过程进行调控，石墨烯有助于提高作物的产量和品质。为了研究石墨烯对草莓生长周期的影响，设计了项目 石墨烯纳米材料处理 无处理 根系长度/cm 20.5 16.2 根系数量/根 25 20 叶片数量/片 12 10 叶片大小/cm2 45 38 分枝数量/个 6 4 生长周期/d 45 50 平均产量/（kgm-2)2.5 2.0 39-2024 年 6 期实验 研究智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture一个温室大棚试验。在这个试验中，选择了健康、优质的草莓种子进行种植，并设置了不同的石墨烯处理浓度和无处理对照组。通过定期监测草莓的生长指标，如根系长度、叶片数量、分枝数量等，评估石墨烯对草莓生长周期的影响。试验结果表明，使用石墨烯处理的草莓在多个生长指标上都显著优于无处理的草莓。具体来说，经过石墨烯处理的草莓的根系长度、根系数量、叶片数量、叶片大小和分枝数量都有所增加。这些数据支持了石墨烯对草莓生长的积极影响。2.3石墨烯材料对作物生长周期的优化石墨烯可以在作物根系表面形成一层保护膜，有助于增加作物对水分和营养物质的吸收能力。通过改善根系的生长环境，石墨烯能够促进根系的发育，使作物更加健壮。石墨烯具有调控植物生长形态的能力，可以影响作物的分枝、叶片大小和数量等特征。通过对作物生长形态的调控，石墨烯能够使作物更好地适应不同的生长环境，提高产量和品质。石墨烯可以提高叶片的光能利用效率，促进作物的光合作用，从而增加作物的有机物质积累。此外，其还可以促进作物中代谢物的合成，加速作物的生长速度。通过对作物的光合作用和代谢过程进行调控，石墨烯有助于提高作物的产量和品质。草莓是一种重要的经济作物，其生长周期对于产量和品质具有重要影响。而石墨烯作为一种新型的纳米材料，被认为具有巨大的潜力优化草莓的生长周期。研究表明，将石墨烯纳米材料添加到草莓种子的萌发介质中可以显著提高种子的萌发率和萌发速度。这是因为石墨烯纳米材料可以提供良好的水分和营养物质吸收环境，促进种子的萌发和根系的发育。将石墨烯纳米材料添加到草莓的生长介质中，可以促进草莓的生长速度，从而缩短草莓的生育期。这是因为石墨烯纳米材料可以调控草莓的生长形态和代谢过程，使草莓更好地适应温室大棚的生长环境。3温室大棚内石墨烯材料对作物产量的影响3.1种植材料的选择在现代农业中，温室大棚为作物提供了一个可调节的生长环境，有助于提高作物的产量和品质。然而，传统的温室大棚种植方法在某些情况下可能无法满足作物生长的全部需求。因此，研究者们一直在寻找新的方法来进一步提高温室大棚作物的产量3。近年来，石墨烯材料因其独特的物理化学性质在农业领域的应用逐渐受到关注。本文旨在探讨温室大棚内石墨烯材料对草莓产量的影响，并分析种植材料的选择。石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维晶格结构，具有高度的导电性和热传导性等特性。在农业领域，石墨烯被认为具有促进作物生长、提高产量的潜力。具体来说，在温室大棚内，石墨烯材料可以通过以下几种途径影响草莓的产量。淤石墨烯可以提高草莓叶片的光能利用效率，从而促进光合作用的进行，光合作用是作物生长和产量形成的关键过程，石墨烯可以在草莓根系表面形成一层保护膜，有助于增加草莓对水分和营养物质的吸收能力。于通过改善根系的生长环境，石墨烯能够促进草莓对水分和营养物质的吸收和利用，从而增加产量。盂草莓生长需要良好的土壤环境和充足的营养供应，在选择土壤时，应注意选择排水良好、肥沃且富含有机质的土壤。榆应根据草莓的生长阶段和需肥特性制定合理的施肥方案。虞温室大棚内的灌溉和排水系统对于草莓的生长和产量具有重要影响，应选择合适的灌溉方式（如滴灌、喷灌等）以满足草莓的水分需求，并确保排水系统畅通，防止因水分过多而导致病害发生。3.2石墨烯材料对作物产量的影响在温室大棚环境下，石墨烯材料可以通过多种方式对草莓作物产量产生积极影响。石墨烯具有较高的光吸收能力，可以有效地吸收和利用光能，提高草莓叶片的光合作用效率。石墨烯具有优异的导电性和热传导性，可以改善土壤环境，促进草莓根系对水分和营养物质的吸收和利用。同时，石墨烯还可以调控土壤中的微生物活动，提高土壤肥力，进一步促进草莓的生长和产量。温室大棚内环境变化多端，如温度波动、光照不足等都会对草莓的生长产生负面影响。而石墨烯可以增强草莓的抗逆性，提高草莓对环境胁迫的适应能力，减少因环境胁迫造成的产量损失。石墨烯处理过的草莓不仅产量提高，品质也有所提升。具体表现在果实大小均匀、色泽鲜艳、口感更佳等方面。这是因为石墨烯可以促进草莓果实中糖分、维生素等有益成分的积累。为了验证石墨烯对草莓作物产量的影响，进行了温室大棚试验。结果表明，使用石墨烯处理的草莓在产量、品质等方面都显著优于无处理的草莓。具体来说，经过石墨烯处理的草莓的产量提高了 20%30%，同时果实品质也有显著提升。这些数据支持了石墨烯对草莓作物产量的积极影响。3.3石墨烯材料对作物产量的优化石墨烯是一种二维纳米材料，具有优异的物理化学性质，如导电性、热传导性、机械强度等。近年来，随着纳米技术的飞速发展，石墨烯在农业领域的应用逐渐受到关注。石墨烯被认为具有巨大的潜力优化作物40-2024 年 6 期智慧农业导刊Journal of Smart Agriculture实验 研究的生长和提高产量。石墨烯可以在作物根系表面形成一层保护膜，有助于增加作物对水分和营养物质的吸收能力。通过改善根系的生长环境，石墨烯能够促进根系的发育，使作物更加健壮。这一效果可以归因于石墨烯的高导电性和大比表面积，使其能够与根系形成紧密的结合，从而提高根系的吸收能力。石墨烯具有调控植物生长形态的能力，可以影响作物的分枝、叶片大小和数量等特征。通过对作物生长形态的调控，石墨烯能够使作物更好地适应不同的生长环境，提高产量和品质。具体来说，石墨烯可以促进作物的分枝和叶片生长，增加作物的光合面积，从而提高光合作用效率。研究表明，将石墨烯纳米材料添加到草莓种子的萌发介质中可以显著提高种子的萌发率和萌发速度。这是因为石墨烯纳米材料可以提供良好的水分和营养物质吸收环境，促进种子的萌发和根系的发育。通过将石墨烯纳米材料添加到草莓的生长介质中，可以促进草莓的生长速度，从而缩短草莓的生育期。这是因为石墨烯纳米材料可以调控草莓的生长形态和代谢过程，使草莓更好地适应温室大棚的生长环境。在相同的时间内，经过石墨烯处理的草莓植株生长更加健壮，叶片更加茂盛，果实也更加丰满。4试验设计与结果分析4.1试验设计本试验旨在研究温室大棚内石墨烯材料对草莓生长周期和产量的影响，探讨石墨烯材料在草莓种植中的应用效果，为农业生产提供科学依据。选用纯度高、结构稳定的石墨烯材料作为试验对象。选用优良草莓品种，确保种子质量。选用适宜的温室大棚，具备良好的光照、温度、湿度条件。选用适合草莓生长的培养土和肥料。设置石墨烯处理组和对照组，每组至少 3 个重复。在石墨烯处理组中，将石墨烯材料以一定比例混入培养土中，对照组则不添加石墨烯材料4。记录草莓种子的萌发率、生长速度、生育期、产量和品质等指标。采用 Excel 或 SPSS 等软件进行数据整理和统计分析，比较不同组别之间的差异显著性。搭建温室大棚，配制培养土和肥料，准备石墨烯材料和草莓种子。将草莓种子按组别分别进行处理，石墨烯处理组将种子与石墨烯材料混合均匀，对照组不进行特殊处理。将处理好的种子按组别分别播入培养土中，保持适宜的光照、温度、湿度条件。定期观测记录草莓的生长情况，包括萌发率、生长速度、生育期等指标。待草莓成熟后，按组别分别收获并统计产量和品质指标。对收集到的数据进行整理和统计分析，比较不同组别之间的差异显著性，得出结论。4.2试验结果分析温室大棚内石墨烯材料对草莓作物生长周期和产量的影响数据见表 2。表 2温室大棚内石墨烯材料对草莓作物生长周期和产量的影响数据生长速度、生育期、产量和品质指标的平均值。通过比较石墨烯处理组和对照组的数据，可以得出结论：石墨烯处理组的草莓作物在萌发率、生长速度、生育期、产量和品质指标方面都显著优于对照组。具体来说，石墨烯处理组的萌发率平均达到了 94%，而对照组仅为 86%；石墨烯处理组的生长速度平均为 2.5 cm/d，而对照组仅为 2.0 cm/d；石墨烯处理组的生育期平均缩短了约 7 d；石墨烯处理组的产量平均提高了约 50 g/株；品质指标方面，石墨烯处理组的评分也显著高于对照组。这些数据支持了石墨烯材料对草莓作物生长周期和产量的积极影响。5结论温室大棚内石墨烯材料对草莓作物的生长周期和产量具有积极的影响。具体而言，通过应用石墨烯材料，草莓作物的萌发率、生长速度、产量均得到显著提高，同时果实的品质也有所改善。这一结论为石墨烯材料在农业领域的应用提供了有力的支持，并为未来的农业技术创新提供了新的思路。参考文献院1 刘姗，王伟，蒋志伟，等援衬底材料对石墨烯薄膜生长影响研究J援电子元件与材料，2022，41（7）：680-685.2 李春梅，卢苇，秦杰，等.3，4-乙烯二氧噻吩的量对聚（3，4原乙撑二氧噻吩）/石墨烯复合材料的电化学性能影响研究J.广东化工，2022，49（7）：26-28.3 徐文华援基于系列爆炸效应的 HDPE/石墨烯纳米复合材料制备及其结构性能研究D援广州：华南理工大学，2021.4 李紫薇，乔俊，支彩艳，等援石墨烯浸种处理对萝卜生长和品质的影响J援农业工程学报，2022，38（19）：87-93.试验组别 萌发率（%）生长速度/（cmd-1）生育期/d 产量/（g/株）品质指标（评分）石墨烯处理组 1 95 2.5 60 250 8.5 石墨烯处理组 2 93 2.4 62 240 8.3 石墨烯处理组 3 94 2.6 59 255 8.7 对照组 1 85 2.0 68 200 7.5 对照组 2 87 2.1 67 210 7.7 对照组 3 86 1.9 70 195 7.3 41-