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氮化碳材料作为植物肥料在促进光合作用中的应用


技术摘要:
本发明公开了氮化碳材料作为植物肥料在促进光合作用中的应用,属于纳米农业技术领域。本发明所述的氮化碳材料作为植物肥料在促进光合作用中的应用,包括以下步骤:将氮化碳材料配置成氮化碳材料的水溶液,然后作为植物肥料施加到植物根部或叶面。通过根部或叶面施加,  全部
背景技术:
我国是一个人口大国,人多地少,粮食不足的问题长期存在。因此,增加粮食生产 是满足人口日益增长的迫切需要。光合作用是植物利用太阳能转化成化学能的有效途径, 是影响作物产量的重要过程。因此,提高作物光合作用效率,是增加作物产量的有效途径之 一。专利(CN  107306994  A)提供了一种纳米植物光合作用促进剂,主要由以下重量份数的 原料制成:纳米二氧化钛1-50份、纳米碳材料0.01-5份、增氧剂1-10份、分散剂0.1-40份、润 湿剂0.1-50份和水50-2000份;专利(CN  110100820  A)提供了一种促进设施内植物光合作 用的生物催化剂,包括如下重量份的组分:抗氧剂、纳米碳、润湿剂、分散剂、氨基酸、生物酶 等;目前的这些促进植物光合作用的方法成分多,操作复杂。
技术实现要素:
为了解决上述至少一个问题,本发明将氮化碳材料作为植物肥料极大的促进光合 作用的效果。碳能够促进植物的光合作用,N的掺杂有利于光生电子的转移,同时N也是植物 生长必须的大量元素。因此,本申请采用氮化碳材料作为植物肥料更有利于促进作物光合 作用及生长。 本发明的第一个目的是氮化碳材料作为植物肥料在促进光合作用中的应用,包括 以下步骤:将氮化碳材料配置成氮化碳材料的水溶液,然后作为植物肥料施加到植物根部 或叶面。 在本发明的一种实施方式中,所述的氮化碳材料的水溶液的浓度为:0.1~50mg/ L,优选为5~15mg/L也就是5-15mg氮化碳材料溶解在1L水中,更优选为10mg/mL。 在本发明的一种实施方式中,所述的氮化碳材料溶液的制备方法为:将氮化碳材 料加入水中,超声功率为150W,超声10~60min(优先取25~40min),得到均质氮化碳材料溶 液。 在本发明的一种实施方式中,所述的氮化碳材料具有层状结构,其厚度在0.1~ 2nm,宽度在1~10μm;光学性质为:吸收光的波长为300~400nm,荧光发射的波长为400~ 500nm。 在本发明的一种实施方式中,所述的氮化碳材料由碳、氮两种元素组成,碳、氮原 子比例为10:1~1:5,优选为碳、氮原子比例为3:4。 在本发明的一种实施方式中,所述的氮化碳材料为C10N6、C8N6、C10N10、C48N12、C12N6、 C3N4、C10N2、C18N2、C9N6、C4N2中的一种或者两种以上,优选为C3N4。 在本发明的一种实施方式中,所述的植物为单子叶植物,可以是小麦、玉米、小米、 甘蔗、薏仁、芦笋、竹笋、葱、蒜、韭、山药等,优选为玉米。 3 CN 111573636 A 说 明 书 2/5 页 在本发明的一种实施方式中,所述的植物可以采用水培模式进行培养,水培需要 保证氮化碳材料的浓度为5~15mg/L;可以采用土壤培养模式进行培养,土培需要保证氮化 碳材料的浓度为5~15mg/L,根部施加的用量大概为1mL-200mL/株,优先取50mL-100mL/株; 叶面施加的用量大概为1mL-50mL/株,优先取10mL-25mL/株。 在本发明的一种实施方式中,所述氮化碳材料的制备方法,包括如下步骤: (1)将含氮碳化合物在马弗炉中进行煅烧(高温分裂聚合),得到本体材料; (2)将本体材料分散在水溶液中,放入超声仪内,进行超声剥离; (3)将超声后的溶液进行抽滤、干燥,即得到具有荧光性质的氮化碳材料。 在本发明的一种实施方式中,所述的含氮碳化合物是三聚氰胺、蜜白胺、蜜勒胺、 尿素、二聚氰胺、二氰二胺、硫脲中的一种或两种以上。 在本发明的一种实施方式中,步骤(1)所述的本体材料的制备条件为:煅烧的温度 为200~800℃,优选为400~700℃;煅烧的时间为2~12h,优选为6~10h。 在本发明的一种实施方式中,步骤(2)所述的氮化碳材料的制备条件为:超声的功 率为150~1000W,优选为350~700W;超声的时间2~12h,优选为4~6h。 本发明的有益效果: (1)本发明的氮化碳材料具有结构稳定、光学性质好、毒性低的特点,尤其在300~ 400nm具有强的吸收,在400~500nm具有的蓝色荧光。 (2)本发明的氮化碳材料制备方法简单,适合大量合成。 (3)氮化碳材料对植物的光合作用促进效果明显,其主要光合参数明显提升:净光 合速率提升22.16%以上;胞间CO2浓度提升11.27%以上;气孔导度提升20.34%以上;蒸腾 速率提升11.22%以上;光合作用Rubisco酶提升147.12%以上。 附图说明 图1为实施例1合成的氮化碳材料的荧光光谱。 图2为实施例1合成的氮化碳材料的TEM图片。 图3为实施例2合成的氮化碳材料的TEM图片。 图4为实施例1合成的氮化碳材料对玉米净光合速率的影响。 图5为实施例1合成的氮化碳材料对玉米胞间CO2浓度的影响。 图6为实施例1合成的氮化碳材料对玉米气孔导度的影响。 图7为实施例1合成的氮化碳材料对玉米蒸腾速率的影响。 图8为实施例1合成的氮化碳材料对玉米光合作用Rubisco酶的影响。
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