CN110183276A - 一种促进植物生长的有机小分子配方及其应用 - Google Patents

一种促进植物生长的有机小分子配方及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种促进植物生长的有机小分子配方及其应用。其配方主要包括小分子有机酸、含有K、Ca、Mg等金属离子的小分子有机盐、含有羟基官能团的有机小分子、含有酚羟基官能团的有机小分子、含氨基官能团的有机小分子和水。有机小分子中的官能团可以活化植物细胞，促进植物生长；小分子有机盐所含的K、Ca、Mg等金属离子是植物生长所必需的的营养元素；同时这一类有机小分子中的碳链结构可以作为光合途径的代谢物直接参与光合代谢，减弱植物光合作用对光和二氧化碳的依赖，从而消除雾霾天气对植物生长所产生的不良影响。

Description

一种促进植物生长的有机小分子配方及其应用
技术领域
本发明涉及农业资源与肥料增效剂应用技术领域，具体涉及一种促进植物生长的有机小分子配方及其应用。
背景技术
光合作用是绿色植物利用太阳的光能，同化二氧化碳和水制造有机物质并释放氧气的过程。光合作用所制造的有机物，除了其中很小的一部分被植物呼吸作用所消耗外，很大一部分都被人类和其他的异养生物所利用，光合作用是人类营养和活动的能量来源，因此，提高植物光合作用对人类意义重大。但是由于雾霾日益加重，由其所带来的一系列的问题也严重影响着人们的生产生活。雾霾不仅可以影响人们的身体健康，而且还会对植物生长带来一系列的影响，最显而易见的就是影响植物的光合作用。因为雾霾肉眼可见的可以削弱太阳光的照射，植物受到的光照不足自然使光合作用下降。另外一个方面，雾霾中所含的颗粒物会堵塞叶片表面的气孔，从而阻碍气体进出叶片，这样也会使光合作用减弱。
在提高植物光合作用方面，国内外的研究也都取得了一定进展，其主要是通过改变植物本身的结构或通过改变外部条件来提高植物光合作用。具体如下：
1.通过对植物自身进行改造来达到提高光合作用的目的。
1.1在育种方面的进展，标记辅助育种等技术的支持下，作物光合作用增强产量得到大幅度提高，在这一方面已经取得了长足的发展，这也是较为传统的提高植物光合作用的方法。
1.2通过光吸收或增加光和电子的传递来提高植物光合作用，现在的想法是：将某些能进行光合作用的细菌同植物结合起来，以扩大光合作用吸收光谱的范围。在光合暗期碳固定的改善方面，因为RuBP与Rubisco的比值限制了植物的固碳能力，因此考虑将能够进行光合作用的藻类细胞中的某些结构引入到高等植物中，比如说将CCM和硅藻中的Rubisco引入到高等植物中；还有将C4途径引入到C3植物中的想法。但是这些方法都要通过转基因来实现，从目前取得的成果来看，都不是很理想。
2.通过改善外部条件来提高植物的光合作用
关于这一方面的研究也不少，早年的研究是关于如何更有效的利用植物生长所必须的营养元素如氮磷钾大量元素和一些中微量元素，促进了肥料生产领域的蓬勃发展。近年来的一些研究又同干旱胁迫和盐胁迫结合起来，探索某些物质是否能够缓解植物胁迫通过测定光合相关参数的形式表现出来。最近还有一些关于功能性肥料的研究。通过改善外部条件来提高光合作用的研究由于在实际的大田操作中没有太过复杂的技术限制，因而应用较为广泛。
目前国际上正在开展有机/无机人工光合复合催化体系，这代表着人工光合领域的一个新的研究热点。但是由于起步较晚，国内目前在某些方面的研究水平都还不能与国际上媲美。
无论是我国还是国际上关于光合作用的研究上进展都不错，但是实用性都比较低的，大部分都能在实验室取得成功，但是因为成本以及技术上的原因等，难以应用到实际生产中，从长远来看，这些技术可能会应用到实际生产生活中，但从目前来看，这些技术能够应用到实际中还只是一个假设，因此，当下我们需要找到一个价格便宜、又在技术上不需要太难的操作，最好通过传统的耕作便可以达到提高作物光合作用效率的方法。
目前市面上广泛存在的能促进植物生长的物质主要包括两类：
1.肥料类，其又包括化肥和有机肥。化肥存在问题是利用率较低，未利用肥料易流失而造成水体污染或扩散到大气中而造成大气污染，并且施肥过多易造成土壤板结，使作物减产；部分有机肥存在的问题是达到作物生长所需的量过多，制造和运输成本过高。
2.植物生长调节剂类，如2,4-滴、防落素、多效唑、赤霉素、吲哚乙酸等，它的问题是容易在植物上形成残留从而给人和环境造成危害。
综上，目前一些技术和方法的使用虽然会提高植物光合作用，促进植物生长，但是，一方面由于技术手段所限，通过基因工程来提高植物光合作用的方法难以应用到实际生产生活中；另一方面的化肥类和植物生长调节剂类易形成残留从而对人体和环境造成一定的危害。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种促进植物生长的有机小分子配方，本发明的有机小分子配方中所选用的有机小分子结构简单、原料易得、价格低廉，为易溶于水的粉末状物质，易于储存和运输，并且无毒无害，不会对环境造成危害；有机小分子中的碳链结构可以作为光合途径的代谢物直接参与光合作用的过程，减弱植物光合作用对光和二氧化碳的依赖，从而消除雾霾天气对植物生长所产生的不良影响。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供有机小分子物质在如下(1)-(4)至少一项中的应用：
(1)促进植物生长；
(2)促进种子萌发时期根系的生长；
(3)促进植物地上部分干物质的积累；
(4)促进植物在遮光条件下的生长。
优选的，所述有机小分子物质包括：有机小分子和含有金属离子的小分子有机盐类；所述有机小分子的相对分子质量为40-500；含有金属离子的小分子有机盐类的相对分子质量为70-550。
优选的，所述有机小分子至少含有一种官能团。
进一步的，所述官能团选自羧基、羰基、羟基、酚羟基或氨基。
优选的，含有酚羟基官能团的有机小分子中碳原子的个数为6-10个，含有其他种类官能团的有机小分子中碳原子的个数为1-6个。
本发明的第二方面，提供一种促进植物生长的配方，所述配方以上述的有机小分子物质为有效成分。
优选的，所述促进植物生长的配方具有如下(1)-(3)任一项所述的原料组成：
(1)小分子有机酸5-10份、水90-95份；
(2)含有金属离子的小分子有机盐30-50份、水50-70份；
(3)小分子有机酸5-10份、含有金属离子的小分子有机盐20-40份、含有羟基官能团的有机小分子3-5份、含有酚羟基官能团的有机小分子2-4份、含有氨基官能团的有机小分子5-10份、水31-65份。
本发明的第三方面，提供上述促进植物生长的配方的制备方法，包括以下步骤：
将配方中除水以外的其他原料混合均匀，然后用水溶解，并调节pH为5.5-6.8。
本发明的第四方面，提供上述配方在如下(1)-(3)至少一项中的应用：
(1)制备能够提高种子发芽率并促进幼苗生长的浸种液；
(2)制备促进植物生长的叶面肥；
(3)制备促进植物生长的无土栽培营养液。
本发明的第五方面，提供一种促进植物生长的方法，包括以下步骤：
将上述促进植物生长的配方稀释，得到的溶液进行浸种处理；或者作为叶面肥直接喷施于植物；或者作为无土栽培营养液栽培植物。
本发明的有益效果：
本发明提出了一种促进植物生长的配方，该配方是以有机小分子物质为有效成分，其中，含有羧基的有机小分子具有和植物激素相似的作用，可以调节植物生长，根据植物的不同生长情况调节使用时的浓度，可以达到不同的促进植物生长的目的；有机小分子中所含的碳结构可通过根系或气孔进入植物细胞，作为光合产物被植物吸收利用，从而促进植物生长(含碳量较低、只含有1个官能团的小分子有机物应用于番茄、水稻等一年生作物效果较好，含碳量较高、含有2个官能团的小分子有机物应用于苹果树等多年生大型作物效果较好)；同时有机小分子上的羧基、氨基、酚羟基等官能团可以活化植物细胞，调节和促进植物生长，增强抗逆能力；含有金属元素的有机小分子中的金属离子可以给植物提供养分。这类有机小分子施用于植物可以消除当前雾霾天气下对植物生长所产生的不良影响。本发明所使用的有机小分子简便易得，为粉末状物质，易于运输，成本较低，价格低廉。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术部分介绍的，现有的提高植物光合作用的方法中，通过基因工程来提高植物光合作用的方法难以应用到实际生产生活中；化肥类和植物生长调节剂类易形成残留从而对人体和环境造成一定的危害。加之雾霾日益严重，也会降低植物的光合作用。因此，如何简单、有效提高植物光合作用，消除雾霾天气对植物生长所产生的不良影响，是目前的难点所在。
有机小分子结构简单，目前广泛应用于医药工业和化学生产等方面，农业方面主要用来做杀菌剂。增碳可以促进植物生长，而碳是有机小分子必不可少的一种元素(含碳量较低、只含有1个官能团的小分子有机物应用于番茄、水稻等一年生作物效果较好，含碳量较高、含有2个官能团的小分子有机物应用于苹果树等多年生大型作物效果较好)。由于结构简单，有机小分子可能会被植物吸收，作为光合作用的原料，同时其所含的羧基、氨基、酚羟基等官能还可以活化植物细胞，促进植物生长，并且协调使用效果更好，从而削弱雾霾天气下对光合作用的影响。由此，本发明提出了一种促进植物生长的有机小分子配方。
所述有机小分子配方中促进植物生长的物质为有机小分子。所述的有机小分子的相对分子质量为40-500，含有K、Ca、Mg等金属离子的小分子有机盐类的相对分子质量为70-550。
所述的有机小分子含有一个或两个官能团，这些官能团为羧基、羰基、羟基、酚羟基、氨基等。
所述的含酚羟基的有机小分子含碳量为6-10个，其余有机小分子含碳量为1-6个。
所述的含有官能团的有机小分子中的一种或一种以上类型，但是必须有一种有机小分子含有羧基官能团。
在本发明的一种实施方案中给出了三种促进植物生长的配方，以重量份数计：
类型1：小分子有机酸5-10份，水90-95份；
类型2：含有K、Ca、Mg等金属离子的小分子有机盐30-50份，水50-70份；
类型3：小分子有机酸5-10份，含有K、Ca、Mg等金属离子的小分子有机盐类20-40份，含有羟基官能团的有机小分子3-5份，含有酚羟基官能团的有机小分子2-4份，含氨基官能团的有机小分子5-10份，水31-65份。
上述配方可采用如下方法进行制备：
(1)用电子秤准确称量所需原料，混匀。
(2)加入相应份数的水溶解，并调节pH为5.5-6.8，备用。
使用时，将类型1溶液稀释1800-2000倍，类型2溶液稀释1500-1800倍，类型3溶液稀释2200-2500倍，得到的溶液用于浸种，可提高种子发芽率并促进幼苗的生长；得到的溶液用作叶面肥直接喷施于植物或用作无土栽培营养液，可促进植物生长。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
实施例1：
将小分子有机酸5份，水95份配成溶液。本实施例中所述的小分子有机酸含有一个碳，每个分子上含有一个羧基。稀释1800倍后，量取15ml到铺有两层滤纸的培养皿中，点上番茄种子，同吲哚乙酸和去离子水对照，定期恒重补水，三天之后测定相应数据，发现与植物激素类物质溶液对照发芽率可提高1.32％，地下部分平均可增长4.02％，地上部分平均降低2.53％；与去离子水对照比较地下部分平均可增长23.25％，地上部分平均可增长29.38％。
将小分子有机盐30份，水70份配成溶液。本实施例中所述的小分子有机盐含有一个碳，每个分子上含有一个羧基，其所结合的金属离子为K+。稀释1500倍后，量取15ml到铺有两层滤纸的培养皿中，点上番茄种子，同硫酸钾和去离子水对照，定期恒重补水，三天后测定相应数据，发现与无机盐类物质溶液对照发芽率可提高5.14％，地下部分平均可增长24.44％，地上部分平均可增长5.37％；与去离子水对照发芽率可提高11.58％，地下部分平均可增长19.69％，地上部分平均可增长24.62％。
将小分子有机酸5份，小分子有机盐20份，含羟基的有机小分子3份，含酚羟基的有机小分子2份，含氨基的有机小分子5份，水64份配成溶液，本实施例中所述的小分子有机物中，除了含有酚羟基的有6个碳外，其余的都是1个碳，小分子有机盐中的金属离子为K+。稀释2200倍后，量取15ml到铺有两层滤纸的培养皿中，点上番茄种子，同硫酸钾+吲哚乙酸溶液和去离子水对照，定期恒重补水，三天后测定相应数据，发现与硫酸钾+吲哚乙酸溶液对照发芽率可提高5.54％，地下部分平均可增长11.74％，地上部分平均可增长8.73％；与去离子水对照发芽率可提高13.28％，地下部分平均可增长25.88％，地上部分平均可增长30.83％。
经过试验证明：加本发明所述的小分子有机物溶液可以促进种子萌发时期的生长，尤其是根系方面。
实施例2：
消毒后的水稻种子点在石英砂上避光培养，待种子全部发芽后移到光下。种子在光下继续培养十天左右，将溶液稀释后，用作水稻无土栽培营养液，具体实施方式如下：
将小分子有机酸8份，水92份配成溶液。本实施例中所述的小分子有机酸含有3个碳，每个分子上含有一个羧基。稀释1900倍后，用作水稻无土栽培营养液，同吲哚乙酸和去离子水作对照，每三天更换一次营养液，在遮1/2光条件下培养30天后，测定相应数据，发现与吲哚乙酸对照地下部分平均可增长3.21％，地上部分平均会降低3.13％，干物质的积累量增长2.35％，叶宽增长0.76％。与去离子水对照比较地下部分平均可增长48.67％，地上部分平均可增长22.32％，干物质的积累量增长30.07％，叶宽增长22.34％。在不遮光条件下培养30天后，测定相应数据，发现与吲哚乙酸溶液对照比较地下部分平均可增长2.14％，地上部分平均会降低4.62％，干物质的积累量增长3.15％，叶宽增长降低0.38％。与去离子水对照比较地下部分平均可增长37.25％，地上部分平均可增长18.97％，干物质的积累量增长25.65％，叶宽增长23.77％。
将小分子有机盐40份，水60份配成溶液。本实施例中所述的小分子有机盐含有3个碳，每个分子上含有1个羧基，其所结合的金属离子为Ca2+。稀释1600倍后，用作水稻无土栽培营养液，同氯化钙和去离子水作对照，每三天更换一次营养液，在遮光条件下培养30天后，测定相应数据，发现与氯化钙对照地下部分平均可增长33.24％，地上部分平均可增长8.23％，干物质的积累量增长22.34％，叶宽增长20.75％。与去离子水对照比较地下部分平均可增长45.24％，地上部分平均可增长12.36％，干物质的积累量增长40.98％，叶宽增长33.47％。在不遮光条件下培养30天后，测定相应数据，发现与无机盐类物质溶液对照比较地下部分平均可增长28.74％，地上部分平均可增长9.32％，干物质的积累量增长7.83％，叶宽增长16.24％。与去离子水对照比较地下部分平均可增长41.08％，地上部分平均可增长13.64％，干物质的积累量增长38.72％，叶宽增长23.24％。
将小分子有机酸7份，小分子有机盐30份，含羟基的有机小分子4份，含酚羟基的有机小分子3份，含氨基的有机小分子7份，水49份配成溶液，本实施例中所述的小分子有机物中，除了含有酚羟基的有8个碳外，其余的都是3个碳，每种有机小分子含有1个官能团，小分子有机盐中的金属离子为Ca2+。稀释2400倍后，用作水稻无土栽培营养液，同吲哚乙酸+氯化钙溶液和去离子水作对照，每三天更换一次营养液，在遮1/2光条件下培养30天后，测定相应数据，发现与氯化钙+吲哚乙酸溶液对照地下部分平均可增长14.64％，地上部分平均可增长10.87％，干物质的积累量增长13.75％，叶宽增长18.04％。与去离子水对照比较地下部分平均可增长38.72％，地上部分平均可增长13.67％，干物质的积累量增长43.72％，叶宽增长28.63％。在不遮光条件下培养30天后，测定相应数据，发现与氯化钙+吲哚乙酸溶液对照地下部分平均可增长34.64％，地上部分平均可增长10.87％，干物质的积累量增长23.75％，叶宽增长18.04％。与去离子水对照比较地下部分平均可增长38.72％，地上部分平均可增长13.67％，干物质的积累量增长43.72％，叶宽增长28.63％。
实验结果证明加入本发明所诉的有机小分子溶液后可以促进水稻的生长，不仅在不遮光的条件下效果明显，在遮光的条件下效果更为显著。
实施例3：
将原液稀释相应倍数后，用作叶面肥喷施于苹果树，同时加入对照组，具体实施方式如下：
将小分子有机酸10份，水90份配成溶液。本实施例中所述的小分子有机酸含有6个碳，每个分子上含有2个羧基。稀释2000倍后，用作叶面肥喷施于苹果树，同吲哚乙酸和去离子水作对照，每隔10天喷施一次处理液，待苹果结实成熟后，测定相应数据，发现与植物激素类物质溶液对照增产约3.79％，单个苹果的重量增加4.23％，还原糖的含量增加2.34％；与去离子水对照增产约15.34％，但是单个苹果的重量增加8.72％，还原糖的含量增加8.72％。
将小分子有机盐50份，水50份配成溶液。本实施例中所述的小分子有机盐含有6个碳，每个分子上含有2个羧基，其所结合的金属离子为Mg2+。稀释1800倍后，用作叶面肥喷施于苹果树，同氯化镁和去离子水作对照，每隔10天喷施一次处理液，待苹果结实成熟后，测定相应数据，发现与氯化镁溶液对照增产约8.98％，单个苹果的重量增加9.42％，还原糖的含量增加5.32％；与去离子水对照增产约16.75％，单个苹果的重量增加8.63％，还原糖的含量增加5.22％。
将小分子有机酸10份，小分子有机盐40份，含羟基的有机小分子5份，含酚羟基的有机小分子4份，含氨基的有机小分子10份，水31份配成溶液，本实施例中所述的小分子有机物中，除了含有酚羟基的有10个碳外，其余的都是6个碳，每种有机小分子含有2个官能团，小分子有机盐中的金属离子为Mg2+。稀释2200倍后，用作叶面肥喷施于苹果树，同吲哚乙酸+氯化镁溶液和去离子水作对照，每隔10天喷施一次处理液，待苹果结实成熟后，测定相应数据，发现与无机盐类物质溶液对照增产约7.24％，单个苹果的重量增加8.37％，还原糖的含量增加4.98％；与去离子水对照增产约8.98％，单个苹果的重量增加9.42％，还原糖的含量增加7.32％。
实验结果说明本发明所述的有机小分子的配方可以促进苹果树结实，使得果实细胞排列紧密，使得果实较硬，延长了储存时间，提高了果实的品质。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.有机小分子物质在如下(1)-(4)至少一项中的应用：
(1)促进植物生长；
(2)促进种子萌发时期根系的生长；
(3)促进植物地上部分干物质的积累；
(4)促进植物在遮光条件下的生长。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述有机小分子物质包括：有机小分子和含有金属离子的小分子有机盐类；所述有机小分子的相对分子质量为40-500；含有金属离子的小分子有机盐类的相对分子质量为70-550。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述有机小分子至少含有一种官能团。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述官能团选自羧基、羰基、羟基、酚羟基或氨基。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，含有酚羟基官能团的有机小分子中碳原子的个数为6-10个，含有其他种类官能团的有机小分子中碳原子的个数为1-6个。
6.一种促进植物生长的配方，其特征在于，所述配方以权利要求1-5任一项所述的有机小分子物质为有效成分。
7.根据权利要求6所述的配方，其特征在于，所述配方具有如下(1)-(3)任一项所述的原料组成：
(1)小分子有机酸5-10份、水90-95份；
(2)含有金属离子的小分子有机盐30-50份、水50-70份；
(3)小分子有机酸5-10份、含有金属离子的小分子有机盐20-40份、含有羟基官能团的有机小分子3-5份、含有酚羟基官能团的有机小分子2-4份、含有氨基官能团的有机小分子5-10份、水31-65份。
8.权利要求6或7所述的促进植物生长的配方的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将配方中除水以外的其他原料混合均匀，然后用水溶解，并调节pH为5.5-6.8。
9.权利要求6或7所述的促进植物生长的配方在如下(1)-(3)至少一项中的应用：
(1)制备能够提高种子发芽率并促进幼苗生长的浸种液；
(2)制备促进植物生长的叶面肥；
(3)制备促进植物生长的无土栽培营养液。
10.一种促进植物生长的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将权利要求6或7所述的促进植物生长的配方稀释，得到的溶液进行浸种处理；或者作为叶面肥直接喷施于植物；或者作为无土栽培营养液栽培植物。
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