石墨烯在林业产业中的应用(上)
来源:党委宣传部 发布时间:2019-07-09 10:21:26 阅读量:

主讲嘉宾
  赵建国,6188彩票化工学院教授、太原理工大学博士生导师、碳纤维制备技术国家工程实验室客座研究员。现任6188彩票化学与环境工程学院院长、炭材料研究所所长、固体物理与应用化学研究所所长、大同市炭材料研究中心主任、山西省石墨烯功能材料工程技术研究中心主任、山西省“1331工程”石墨烯产业化应用技术协同创新中心主任、石墨烯炭材料林业产业中应用技术国家林草局重点实验室(筹)主任、山西省新型炭素功能材料工程研究中心(筹)主任。主要从事石墨烯、炭/炭复合材料等新型炭材料制备及应用研究,先后主持国家自然科学基金、省部级科研项目、国际合作项目、地市级科研项目和企业横向合作科研基金项目30多项,发表学术论文60余篇,获国家发明专利21项。

研究背景
  石墨烯是新型炭素纳米材料,在复合材料、储能、光电器件、涂料化工等领域的应用前景被广泛看好。随着石墨烯材料的研发和应用规模不断扩大,关注石墨烯等炭素材料对植物生长的影响,逐渐成为新的研究热点。
  国外研究表明:石墨烯可促进某些植物种子萌发、根和茎的生长,并促进生物量的增加。石墨烯对植物生长的影响受植物种类、石墨烯浓度等多种因素影响;石墨烯可与传统肥料复合制备成缓释肥,减少肥料损失,提高利用率。
  从国内来看,刘健等最早于2007年将纳米炭(5-50nm)添加到肥料中,制成纳米增效肥。在大豆、玉米、萝卜、白菜、甘蓝、茄子等十余种作物上进行试验,发现能促进作物生长,增产20-40%,并能提高品质。王小燕、李淑敏等学者通过田间试验证实,石墨烯等纳米炭材料与传统肥料配施可促进玉米、小麦、水稻等作物增产,并提高农田化肥利用率,起到节肥增效的作用。朱宏伟、张宝珠等学者在花卉上进行了实验,表明石墨烯可促进玫瑰切花花期延长,促进火鹤等花卉生长。王秀平等发明了氧化石墨烯基与含苯基杀菌剂的复配杀菌剂,可用于防治蔬菜霜霉病、灰霉病、枯萎病,农作物玉米大小斑病和果树轮纹斑病等。
  目前,石墨烯等碳纳米材料对木本植物的影响研究报道很少。渠慎春等通过组培实验发现,0.1mg/L的氧化石墨烯对苹果的不定根形成有积极影响。研究还发现,石墨烯处理增加了苹果根系抗氧化酶的活性,并上调了某些激素基因、根生长和发育基因的转录水平。王国栋等通过盆栽实验发现,尿素配施纳米碳可改善土壤理化性状,有效吸附土壤中的氮素,显著降低氮素损失率,提高植株氮素利用率和土壤氮素残留率,促进桃树须根系的生长和植株形态建成。
前期研究成果
  石墨烯可促进油麦菜和香菜根系生长、生物量增加,可显著促进红豆种子发芽、小麦和烟草根茎生长、萝卜产量增加,表皮花青素含量增多。适量的石墨烯可促进番茄幼苗和成年植株根系生长,可促进番茄芽及茎的横截面积增加、番茄根部线粒体增加,提高植株ATP能量水平。
  采用10%聚乙二醇(PEG)水溶液模拟干旱、100mmol/LNaCl溶液模拟高盐条件,水培法进行红豆的抗逆性实验。结果表明:添加1.0mg/L的石墨烯可提高红豆抗旱、抗盐的能力。表现在叶绿素含量更高,根茎比接近1,丙二醛和过氧化氢酶活性等抗逆性指标表现较好。
  石墨烯促进植物生长的机理在于石墨烯可穿透种子表皮,促进种子水分含量增加。一是石墨烯可促进植物根部水通道蛋白基因表达,促进根系生长。二是石墨烯表面的亲水、疏水基团产生桥联作用促进植物对水分的吸收。三是石墨烯促进根部细胞内线粒体增多,提高植株ATP能量水平。石墨烯比表面积大,能提高土壤对养分元素的吸持力和根系细胞外电化学势梯度,促进离子进入根系细胞。
  石墨烯促进植物生长的效果可用于林木种苗快繁、经济林速生丰产、困难立体条件造林、园林花卉高效繁育、林下栽培经济开发等林业领域中,促进林业“绿化”“彩化”“财化”发展,开拓石墨烯技术应用的新领域。

    媒体链接:

Copyright © 2019 6188彩票 All Rights Reserved.

校址:山西省大同市兴云街 邮政编码:037009

晋ICP备11005719号-2

晋公网安备 14020002000134号