CN111602532A - 一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法 - Google Patents

一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法，该方法具体为：将碳纳米管与阿拉伯胶按质量比1:5混合，并配成浓度为25～100mg/L碳纳米管水溶液，将碳纳米管水溶液与浓度为0.25～1.0mg/L的农药按质量比25～400:1比例混合均匀，随后与植物营养液按质量比3～10:100000混合，获得混合溶液，并将植物转移到混合溶液中，作用2～4周，所述植物的生长温度为24～26℃，光强度为每秒200～400μmol/m2，光照时间为11～13h。该方法将碳纳米管溶液与农药溶液联合作用于植物后，联合作用产生的效益大大强于同浓度下农药的单独作用。本发明减少农药的使用量，节约经济成本，减少农药在生态环境中的累积与残留，保护生态环境，本发明将在农业生产应用中具有良好前景。

Description

一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体地涉及一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法。
背景技术
我国作为农业大国，每年也生产和消费大量的农药。众所周知，长期大量喷洒农药，对生态系统的功能和结构会产生严重的危害，对生物多样性产生破坏。除此之外，残留农药或者超量使用农药也会对人体健康产生影响。
农药品种很多，按用途主要可分为杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂等。目前世界各国对使用农药的利弊已经达成共识，由于用药剂量的差别、减少农药用量所追求的目标不同，使施用量的大小没有统一标准。针对这样的实际情况，从技术角度考虑减少农药使用量的方法有：
1.加强对农民的指导，使之对症下药；
2.研究提高药效；
3.寻找合理的施药量。
但由于我国农药和施药器械的更新换代和使用者的技术水平有限，这些方法没有得到很好的落实。
碳纳米管可视为单层或多层石墨烯片层按照一定的晶体学矢量卷成的无缝、中空的管体，两端通常被半球形的大富勒烯分子封住，依据层数可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管作为一种热门的新型纳米材料，在新能源、新材料、生物传感器、农业等诸多领域得到广泛关注和应用。在生物方面，碳纳米管可以进入植物组织细胞，一定浓度下促进植物的生长发育；碳纳米管还可以作为分子运载体，传递不同的物质进入植物细胞。由于碳纳米管具有优异的跨膜运载能力和吸附效应等优点，在农业上也得到广泛关注和应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用碳纳米管提高农药利用效率的方法，该方法能够提高农药的利用效率，合理利用资源从而降低农药对生态环境的负面影响。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法，所述方法具体为：将碳纳米管与阿拉伯胶按质量比1:5混合，并配成浓度为25～100mg/L碳纳米管水溶液，将碳纳米管水溶液与浓度为0.25～1.0mg/L的农药按质量比25～400:1比例混合均匀，随后与植物营养液按质量比3～10:100000混合，获得混合溶液，并将植物转移到混合溶液中，作用2～4周，所述植物的生长温度为24～26℃，光强度为每秒200～400μmol/m2，光照时间为11～13h。
进一步地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管、双壁碳纳米管、单壁碳纳米管或其他碳纳米。
进一步地，所述农药为草甘膦、禾草灵、6-苄氨基氨基嘌呤、脱落酸等。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：由于碳纳米管重量轻、六边形结构完美，有许多不同寻常的物理化学性质特点，具有在植物细胞中运输、吸附物质等功能，对植物生长方面起到较大的影响，碳纳米管自身对生物低毒，对环境友好，在环境中不易残留等特点，大多数农药对人体危害极大，在环境中难降解。本发明首次将碳纳米管与农药在植物生长发育上联合使用，且碳纳米管的浓度设置在25～100mg/L，低于25mg/L的浓度，碳纳米管所起的作用并不显著，高于100mg/L碳纳米管对植物会有生物毒性。再将碳纳米管与农药的按质量比25～400:1混合加入到植物营养液中，大大地减少了农药的添加量，但产生的效果远大于同质量下农药的单独作用，大大地提高了农药的使用效率，从而减少农药在植物体内的残留，降低过量农药作为污染物在环境中的迁移转化，更好地保护生态环境，保障人类健康。
附图说明
图1多壁碳纳米管与草甘膦单独或联合作用对拟南芥形态的影响；
图2多壁碳纳米管与草甘膦单独或联合作用对拟南芥根部形态的影响。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的分析，但本发明的保护范围并不仅限于此。
拟南芥的培养：
拟南芥(哥伦比亚野生型)种子用75％的乙醇溶液灭菌1分钟，随后用2.5％(v/v)的次氯酸钠溶液灭菌15分钟，再用超纯水清洗6次，结束后放置于4℃冰箱春化2天。在一个培养室中(25±0.5℃，光强度为每秒300μmol/m2，明暗周期为12：12h)将种子放在MS培养基中进行培养。
实施例1
本发明公开了一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法，具体为：将多壁碳纳米管与阿拉伯胶按质量比1:5混合，并配成浓度为50mg/L多壁碳纳米管水溶液，用超纯水溶解草甘膦，得到0.5mg/L的草甘膦溶液，将多壁碳纳米管水溶液与浓度为0.5mg/L的草甘膦溶液按质量比100:1比例混合均匀，随后与植物营养液按质量比5:100000混合，获得混合溶液。所述多壁碳纳米管纯度大于95％，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司，所用的草甘膦纯度为95％，购于上海阿拉丁生化科技股份有限公司。将经30天培养的拟南芥幼苗转移到上述混合溶液中，作用3周，所述植物的生长温度为25℃，光强度为每秒300μmol/m2，光照时间为12h。
对比例1
将经30天培养的拟南芥幼苗转移到与实施例1中等量的植物营养液中，作用3周，所述植物的生长温度为25℃，光强度为每秒300μmol/m2，光照时间为12h。
对比例2
将经30天培养的拟南芥幼苗转移到与实施例1中等量的草甘膦和植物营养液中，作用3周，所述植物的生长温度为25℃，光强度为每秒300μmol/m2，光照时间为12h。
对比例3
将经30天培养的拟南芥幼苗转移到与实施例1中等量的多壁碳纳米管和植物营养液中，作用3周，所述植物的生长温度为25℃，光强度为每秒300μmol/m2，光照时间为12h。
由实施例1和对比例1-3的拟南芥的形态学角度来看，如图1所示，从左至右依次为：对比例1、对比例2、对比例3以及实施例1的拟南芥的形态，对比例1与对比例2-3相比，对比例2-3的拟南芥幼苗茎长、莲座直径、叶片数量及大小都受到抑制；而实施例1的幼苗，其抽薹状况、叶片数、叶片大小以及叶片状况都受到了更为明显的生长抑制，除了拟南芥幼苗的上部分的形态发生改变，植物的根部也发生形态学上的变化。如图2所示，实施例1与对比例1-3相比，实施例1的拟南芥幼苗出现了侧根短小、萎缩的现象。上述现象说明，草甘膦对拟南芥的生长存在抑制，加入多壁碳纳米管的草甘膦组别更好的发挥了其对拟南芥的生长抑制。
实施例2
本发明公开了一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法，具体为：将双壁碳纳米管与阿拉伯胶按质量比1:5混合，并配成浓度为25mg/L双壁碳纳米管水溶液，用超纯水溶解禾草灵，得到0.25mg/L的禾草灵溶液，将双壁碳纳米管水溶液与浓度为0.25mg/L的禾草灵溶液按质量比25:1比例混合均匀，随后与植物营养液按质量比3:100000混合，获得混合溶液。将经30天培养的千金子幼苗转移到上述混合溶液中，作用2周，所述植物的生长温度为24℃，光强度为每秒200μmol/m2，光照时间为11h。经双壁碳纳米管和禾草灵联合作用的千金子的根系发育受阻，叶片枯黄，生长受到显著抑制。
实施例3
本发明公开了一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法，具体为：将单壁碳纳米管与阿拉伯胶按质量比1:5混合，并配成浓度为100mg/L单壁碳纳米管水溶液，用超纯水溶解6-苄基氨基嘌呤，得到1mg/L的6-苄基氨基嘌呤溶液，将单壁碳纳米管水溶液与浓度为1mg/L的6-苄基氨基嘌呤溶液按质量比400:1比例混合均匀，随后与植物营养液按质量比10:100000混合，获得混合溶液。将经30天培养的水稻苗转移到上述混合溶液中，作用4周，所述植物的生长温度为26℃，光强度为每秒400μmol/m2，光照时间为13h。经单壁碳纳米管和6-苄基氨基嘌呤联合作用的水稻茎杆不易倒伏，叶片翠绿，水稻植株生长发育健康，无病虫害。

Claims (3)

1.一种利用碳纳米管提高农药使用效率的方法，其特征在于，所述方法具体为：将碳纳米管与阿拉伯胶按质量比1:5混合，并配成浓度为25～100mg/L碳纳米管水溶液，将碳纳米管水溶液与浓度为0.25～1.0mg/L的农药按质量比25～400:1比例混合均匀，随后与植物营养液按质量比3～10:100000混合，获得混合溶液，并将植物转移到混合溶液中，作用2～4周，所述植物的生长温度为24～26℃，光强度为每秒200～400μmol/m2，光照时间为11～13h。
2.如权利要求1所述利用碳纳米管提高农药利用效率的方法，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米管、双壁碳纳米管、单壁碳纳米管或其他碳纳米。
3.如权利要求1所述利用碳纳米管提高农药利用效率的方法，其特征在于，所述农药为草甘膦、禾草灵、6-苄氨基氨基嘌呤、脱落酸等。
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