利用二氧化碳吸附剂提高植物光合产量增强抗旱能力及防治病虫害的方法与组合物技术

本发明专利技术公开了一种利用二氧化碳吸附剂提高植物光合产量增强抗旱能力及防治病虫害的方法与组合物。该法将对二氧化碳具有选择性吸附作用的二氧化碳吸附剂１喷洒在植物上，在植物表面形成一个高浓度二氧化碳气体层，提高了气孔２内外的二氧化碳浓度梯度差，促进了二氧化碳分子进入气孔的速度，提高了光合速率，同时降低了光呼吸的速率，提高了光合产物的积累，且减少了植物的蒸腾强度，提高了植物的抗旱能力和水分利用率。二氧化碳吸附剂粘附在有害动物的气门附近以及病原体的表面，妨碍其进行有氧呼吸，影响其正常的生长发育，从而达到防治病虫危害的目的，提高植物的产量。该组合物适用于各种农作物、蔬菜水果等园艺植物以及森林植物、牧草、药材等植物，尤其是在大田等开放空间中使用，无污染，无残留，改善环境，同样条件下加倍植物产量，具有良好的发展空间。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Method and composition for improving plant photosynthetic yield, enhancing drought resistance and preventing and controlling plant diseases and insect pests by using carbon dioxide adsorbent

The invention discloses a method and a composition for improving plant photosynthetic yield, enhancing drought resistance and preventing and controlling plant diseases and insect pests by using carbon dioxide adsorbent. This method has selective adsorption on carbon dioxide adsorbent 1 sprayed on plants, the formation of a high concentration of carbon dioxide gas layer in the surface of plants, improve the stomatal CO2 concentration gradient of 2 and poor, promote carbon dioxide molecules into the pore velocity, improve the photosynthetic rate, and reduce the rate of photorespiration and increase the accumulation of photosynthetic products, and reduce the transpiration intensity of plants, improve plant drought resistance and water use efficiency. Carbon dioxide adsorbent valve near the adhesion in animal pests and pathogens, hamper their aerobic respiration, which affect the normal growth and development, so as to achieve the purpose of prevention and treatment of diseases and insect pests, improving the yield of plants. The composition is suitable for various crops, fruits and vegetables and other horticultural plants and forest plants, grass, herbs and other plants, especially in the field of open space, no pollution, no residue, improve the environment, under the same conditions as the plant yield, have good development space. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用二氧化碳吸附剂提高植物光合产量增强抗旱能力及防治病虫害的方法与组合物。
技术介绍
作物生产和粮食供应，涉及到每个人的切身利益，影响极大。长期以来，许多国家通过选育良种、使用化肥、农药和除草剂，以及采用先进的耕作、灌溉和收获技术，大大提高了作物生产量，增加了粮食供给。但是这也有一定的局限性氮肥价格在上涨、许多良种易感病、过量的使用农药和除草剂造成不利的生态效应，还有气候变化等等。这一切，只有通过控制光合作用和提高生物合成，增加光能利用效率，才能进一步提高作物生产量，满足人类的需求。光合作用是绿色植物将光能转化为化学能并贮存在植物体内的过程，其表达式为。光合作用的原料为二氧化碳和水，二氧化碳供给不足以及缺水将导致植物光合作用速率下降，从而导致产量下降。植物进行光合作用的原料二氧化碳主要是从空气中得到的。空气中二氧化碳的浓度只有万分之三多一点，而使强光下C3植物的光合速率达到最高值所需要的二氧化碳浓度常常是它的几倍。所以，空气中二氧化碳浓度较低，几乎经常是光合作用的限制因子。C4植物由于具有四碳双羧酸循环起“二氧化碳泵”的作用，使维管束鞘细胞内的二氧化碳浓度成倍增加，因此在普通空气条件下二氧化碳浓度就可以使光合作用接近饱和，因此C4植物的产量较高。提高植物二氧化碳供给量，能够大幅度提高植物的光合产量，这在实验室以及生产实践中得到证实。试验证明，将二氧化碳的浓度提高3倍，大田作物的产量可以提高约50％，蔬菜可以最高增产3倍以上。当对豆科植物供以高含量的二氧化碳时，不但提高了光合产量，而且也极大地提高了固氮作用。二氧化碳浓度提高到3倍，就使每公顷的固氮量从75千克增到425千克，从而使其总固氮量增加50％～400％。二氧化碳施肥已经成为园艺植物设施栽培的重要手段之一。尽管二氧化碳施肥效果显著，但在大田中，由于无法使二氧化碳保持在植物叶面上，使气孔内外形成高浓度梯度，且无法阻止二氧化碳向大气扩散，因此尚未普遍应用。植物在进行光合作用的同时要进行光呼吸。光呼吸是植物吸收氧气，放出二氧化碳的过程，对有机产物的积累是一个浪费。温度高时，光呼吸大约要消耗光合产物的三分之一。降低或抑制植物光呼吸的强度，对提高光合产物的积累具有积极作用。植物光呼吸的强度与环境温度、光照强度、二氧化碳浓度、氧气浓度等密切相关。降低环境温度和光照强度可以降低光呼吸的强度，但同时也降低了光合作用的强度，因此这种方法没有实践意义。降低氧气浓度可以降低光呼吸的强度，但是氧气是植物光合作用的产物，在生产实践中也无法实施。提高二氧化碳浓度不仅可以提高植物光合作用的速率，使羧化速度加快，而且可以抑制光呼吸的强度，对植物的光合产量具有双倍效应。抑制光呼吸的强度还可以通过化学途径。目前研究较多的是通过对光呼吸的代谢途径，主要是对乙醇酸的代谢进行抑制。常用的光呼吸抑制剂如a-羟基-2吡啶甲烷磺酸(HPMS)、1-羟基-1-乙烷磺酸、磺基乙醇酸等都是对乙醇酸代谢途径的抑制。2-3-环氧丙酸(缩水甘油酸)可以抑制烟叶50％的羟基乙酸形成，同时也抑制了50％的光呼吸作用(《光合作用研究进展》上海植物生理研究所等编著，科学出版社，1976)。中国专利CN 1111932A，美国专利US 07/901366，US 5597400，US 6465396等报道了用甲醇来抑制光呼吸的强度。JP 01086822，JP 60115501，JP 55136205，JP 55036437，US 4704161也公开了利用光呼吸抑制剂来提高光合产量。中国专利CN1390460A报道用混合一元醇类物质来促进光合作用，中国申请专利92109075.7报道用胆碱及其衍生物来促进光合作用，中国专利申请号95112177.4报道用亚硫酸钠来抑制光呼吸从而提高光合作用等。US 5710099，US 5298483，US 5304529，US 4797153，US 5455220，US 5919448等公开了用植物生长调节剂来促进植物的生长。US 6475258则公开了利用B族维生素来提高植物光合产量。US6309440则通过各种营养元素来提高植物产量。JP 03109304，US 6465394也公开了利用化学物质来提高光合作用的方法。以上这些资料都是利用化学物质，或者是通过提高光合作用，或者是通过抑制光呼吸等代谢过程来促进光合产物的积累。这些化学物质对植物的光合作用有一定的促进作用，但往往因为不同的植物或生长发育阶段的不同而效果不稳定，或者对植物有副作用等，使用受到一定的限制。US 4835903则公开了一种喷洒含有二氧化碳的水溶液来提高植物光合作用的方法，这种方法避开了化学物质对植物的不利影响，但因二氧化碳易挥发，需要多次不断的喷洒。US 6179892公开了一种在植物叶面喷洒淀粉颗粒制剂来提高植物产量的方法。US 6365406则公开了一种利用细菌的提取物来提高植物光合作用的方法和组合物。日本专利JP 04166017公开了利用增强光照的方法来提高光合作用，WO 96/21737则公开了利用转基因技术导入与光合作用有关的外源基因来提高光合作用。中国专利CN 1265003A，美国专利US 5908708，US6110867，US 08/972659，US 6464995，US 6156327报道用高反射性颗粒状物料来提高光合作用，这是利用物理方法，通过提高植物的光照强度或光照面积来促进光合作用，对环境和植物自身没有副作用，是一个很好的方法。但是这种方法仅仅提高了光照强度，不但没有提高二氧化碳的供给量，而且所喷洒的这些颗粒所形成的覆层还会增加二氧化碳进入气孔的阻力，且因为光照强度的提高，也在一定程度上提高了光呼吸强度，对光合产量的提高受到一定的限制。要从根本上要提高植物的光合产量，还是要解决二氧化碳的供给问题。植物主要通过气孔来进行气体交换，从大气中吸收二氧化碳，并及时排出体内制造的氧气，以此来提高光合产物的积累。气体交换过程中，由于边界层效应的存在，边界层内的气体流动扩散极慢，且大气中二氧化碳的分压很低，气孔内外的二氧化碳浓度梯度差比较小，使得二氧化碳进入气孔的量受到影响。要提高气孔对二氧化碳的吸收量，就必须提高气孔内外的二氧化碳浓度梯度差，二氧化碳施肥的原理即在于此。在二氧化碳供给不足的条件下，单纯改善其它条件，而不改善二氧化碳的供给，是无法大幅度提高光合产量的。植物吸收二氧化碳的量的多少与气孔开闭的程度有关。气孔开放度大，开放时间长，则吸收的二氧化碳量多，但相应的蒸腾强度也大，植物丧失的水分也多，水分利用率降低。特别是在高温、高光强条件下，如果土壤水分供给不足，则植物会萎蔫，气孔关闭，从而导致光合作用强度下降。这在干旱缺水的地区或季节影响尤其明显。US 4094845公开了一种通过喷洒丙烯酸羧酸酯来降低植物蒸腾的作用。该法通过降低植物气孔的开放度来降低蒸腾强度，但相应地也降低了二氧化碳的吸收，因此会降低光合作用。当然，这比起萎蔫对光合强度的影响要小一些，还是有积极意义的。US6069112则公开了一种通过喷洒微颗粒来降低强光对植物造成的灼伤及病害，虽然也透气，但同样会降低对二氧化碳的吸收。因此，也需要研究既能够提高植物对水分的利用率，又不降低植物光合强度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用二氧化碳吸附剂提高植物光合产量增强抗旱能力及防治病虫害的方法，其特征在于：将对二氧化碳具有选择性吸附作用的二氧化碳吸附剂喷洒或喷雾到植物上，粘附在植物表面，利用其对二氧化碳的高效选择性吸附作用，产生一个充满高浓度二氧化碳的气体层，尤其提高了植物气孔附近的二氧化碳浓度，增加了气孔内外的二氧化碳浓度梯度差，促进了二氧化碳分子进入气孔的速度，从而提高了光合作用的速率，同时，气孔内二氧化碳浓度的提高降低了光呼吸的速率，因此提高了光合产物的积累；气孔内二氧化碳浓度的提高，会部分关闭气孔或减少气孔的开张度，从而减少了植物的蒸腾强度，提高了植物的抗旱能力和水分利用率；二氧化碳吸附剂也会粘附在有害生物的体表，尤其是昆虫等有害动物的气门附近以及病原体的表面，妨碍其进行有氧呼吸，影响其正常的生长发育，从而达到防治或减轻病虫危害的目的，并因此提高植物的产量。

【技术特征摘要】
1.一种利用二氧化碳吸附剂提高植物光合产量增强抗旱能力及防治病虫害的方法，其特征在于将对二氧化碳具有选择性吸附作用的二氧化碳吸附剂喷洒或喷雾到植物上，粘附在植物表面，利用其对二氧化碳的高效选择性吸附作用，产生一个充满高浓度二氧化碳的气体层，尤其提高了植物气孔附近的二氧化碳浓度，增加了气孔内外的二氧化碳浓度梯度差，促进了二氧化碳分子进入气孔的速度，从而提高了光合作用的速率，同时，气孔内二氧化碳浓度的提高降低了光呼吸的速率，因此提高了光合产物的积累；气孔内二氧化碳浓度的提高，会部分关闭气孔或减少气孔的开张度，从而减少了植物的蒸腾强度，提高了植物的抗旱能力和水分利用率；二氧化碳吸附剂也会粘附在有害生物的体表，尤其是昆虫等有害动物的气门附近以及病原体的表面，妨碍其进行有氧呼吸，影响其正常的生长发育，从而达到防治或减轻病虫危害的目的，并因此提高植物的产量。2.根据权利要求1所述的利用二氧化碳吸附剂提高植物光合产量增强抗旱能力及防治病虫害的方法，其特征在于所述二氧化碳吸附剂是从周围大气环境中选择性地吸附二氧化碳，其对二氧化碳的吸附为物理吸附，可以为定点吸附，也可以为非定点吸附，且在5℃～40℃范围内对二氧化碳具有高效吸附作用，而对二氧化硫等对植物有害的气体无吸附能力或吸附能力较弱。3.根据权利要求1所述的利用二氧化碳吸附剂提高植物光合产量增强抗旱能力及防治病虫害的方法，其特征在于所述二氧化碳吸附剂可以吸附一些共吸附物，以提高对二氧化碳的吸附和解吸能力，并提高对二氧化碳的吸附量，且施用前可以用二氧化碳气体进行饱和处理。4.根据权利要求1所述的利用二氧化碳吸附剂提高植物光合产量增强抗旱能力及防治病虫害的方法，其特征在于所述二氧化碳吸附剂可以为有机化合物，也可以为无机化合物；可以为天然的化合物，也可以为人工合成的化合物，或为源于天然但经过人工改性处理的化合物。5.根据权利要求1所述的利用二氧化碳吸附剂提高植物光合产量增强抗旱能力及防治病虫害的方法，其特征在于所述的二氧化碳吸附剂可以为一种物质，也可以为由多种物质组成的混合物，且既可以为疏水性的，也可以为亲水性的。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐常青，魏建健，
申请(专利权)人：徐常青，魏建健，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]