[发明专利]一种富氢液态植物生长调节剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物生长调节物质的开发与利用领域，具体涉及一种富氢液态植物生长调节剂及其制备方法与应用。

背景技术

农作物生长过程中，经常会出现各种不利环境，如冷胁迫、干旱胁迫、重金属胁迫、病害等，这些环境会严重影响农作物的生长状态，如鲜重和干重的减少、叶绿素含量降低，导致作物产量和质量的下降。此外，上述的逆境因素还会导致植物体内产生过多的活性氧，进而造成氧化胁迫。活性氧造成严重的植物细胞损伤，包括膜脂和蛋白的氧化、RNA的降解、离子泄漏、DNA降解和细胞死亡。这些微观的分子水平上的变化往往会对植物造成致命的损伤。

在植物和动物体中，原生的和次生的氧化胁迫是导致疾病和加速机体衰老的重要因素之一。在对人的研究中的一个重要的部分就是寻找更好的抗氧化剂以增强人抵抗疾病的能力。2007年，日本的一个研究小组研究发现氢气可以作为抗氧化物选择性地清除小鼠细胞中的氧自由基。此后，进一步的研究发现氢气/富氢水具有抗炎、修复辐射损伤、缓解抗癌药物的肾毒性以及黄疸病导致的肝损伤等。大量的动物实验表明氢气/富氢水对动物体具有明显的调节生长和提高抗逆性等作用。在植物中，关于氢气的研究往往集中于藻类产氢和产业应用方面，对于氢气对植物生长和抗逆性调节作用一直未有涉及。但是，在上世纪60年代时，高等植物释放氢气的现象就已经被发现，氢气释放的现象贯穿植物生长发育的各个环境，而且氢气的释放并不依赖于植物的共生菌，这暗示了高等植物释放氢气是其自主的生理行为，并可能具有一定的生理功能。

氢气是目前已知的世界上最轻的气体。在自然界中存在的同位素有：¹H(氕）、²H(氘，重氢）、³H(氚，超重氢）。它的密度非常小，只有空气的1/14，即在标准大气压，0°C下，氢气的密度为0.0899g/L，沸点为-252.77°C，熔点为-259.2°C，相对分子质量为2.016，导热系数为0.1289w/(m·K)。常温下，氢气的性质很稳定，不容易与其它物质发生化学反应。但当条件改变时（如点燃、加热、使用催化剂等），氢气的化学性质则非常活泼，常用作还原剂。制取氢气的方法有很多，如电解水或食盐水、金属置换（锌与稀硫酸或铝与稀氢氧化钠反应）、含氢化合物分解（NaBH₄或KBH₄与水反应）、藻类发酵等。但考虑到产物纯度、经济和实用等因素，在实验室中研究人员常常采用电解水、NaBH₄或KBH₄分解或藻类发酵的方法制取氢气，也可直接从厂家购买气体钢瓶。在氢气的储运方面，由于氢气密度低、分子直径小，极易扩散，甚至可以直接穿过橡胶和玻璃等材料的分子间隙逃逸；另一方面，由于氢气无色、无嗅、无毒且易燃易爆，液态氢泄漏时还会造成冻伤和窒息等，因此氢气在储运过程一般选择质地致密的密封铝罐或合金钢瓶，并在氢气中加入适量乙硫醇，以便感官察觉。由于氢气特殊的理化性质，目前实验室检测氢气的方法还非常有限，氢气一般采用气相色谱检测，检测器采用热导检测器。

植物生长调节剂是具有植物激素活性的化学物质，能够调节细胞的分裂和伸长、种子的休眠与萌发、植株的生长、发育、开花和结果，以及果实的成熟、着色与保鲜等农艺性状。将植物生长调节剂作为一项常规措施引入日常农田管理，能够明显增强作物抗逆性、改善农产品品质以及提高产量等。由于植物生长调节剂具有用量少、成本低、见效快、收益高、节工时等优点，它已经成为现代农业实现优质高产的有效措施之一。近年来，随着广大人民群众对农产品需求日趋多元化，植物生长调节剂的需求量迅速增长。然而，目前市场上的植物生长调节剂大多是由多种元素配伍和（或）植物激素（或合成衍生物）按一定比例配合制成。总的来说，其成分和作用机理比较复杂，固态的植物生长调节剂在储运和配制方面也有一定要求，不易被普通农户掌握，因此施用效果也不够稳定；此外，过量使用人工合成的化学品的潜在危险性也不明确。因此，开发成分简单绿色的植物生长调节剂是其进一步发展的内在需求。

在农业实践中，人们已逐步掌握了改善作物生长状况、优化农艺性状、提高抗逆性和增加产量等方法，如选育良种、合理施肥、优化栽培和耕作方法等。尽管上述方法在理论上均得到了证实，但在实践中投入成本较高，技术开发周期也较长。因此，研发和推广使用高效的绿色植物生长调节剂既可以调节作物的生长情况、优化农艺性状和提高抗逆性等，同时也可以有效地弥补上述方法的不足。

发明内容