[发明专利]一种利用氮掺杂功能化碳量子点提高植物光合效率和果实品质的方法

说明书

本发明属于纳米农业的技术领域，具体涉及一种利用氮掺杂功能化碳量子点提高植物光合效率和果实品质的方法，包括如下步骤：(1)以柠檬酸和聚乙烯亚胺为原料，通过水热法制备氮掺杂碳量子点；(2)将步骤(1)获得的氮掺杂碳量子点以灌溉或者叶面喷施的方式施用于植物。本发明提供的方法利用氮掺杂碳量子点来提高植物光合效率和生物量积累，进而提高果实品质。具体地，本发明提供的方法能够有效提高植物的净光合速率、鲜重、株高、根长、叶面积及可溶性糖含量，提高植物光合活性，促进植株生长；将氮掺杂碳量子施用于苹果果园，提高苹果大树叶片净光合速率的同时，苹果中可溶性固形物含量提高了17.06％。

技术领域

本发明属于纳米农业的技术领域，具体涉及一种利用氮掺杂功能化碳量子点提高植物光合效率和果实品质的方法。

背景技术

近年来，世界人口数量急剧增加，有研究表明到2050年全球粮食产量需增长一倍。而光合作用作为调控产量的关键因素，成为当前研究的重点之一。由于太阳光中能够被植物高效利用的只有蓝光和红光等，这使得植物对太阳光能的利用效率极低，实际利用效率不到1％，这严重限制了植物光合效率的提高。因此，为有效改善植物光合作用，研究人员相继提出了多种人工调控光质的策略。

补光灯和转光膜成为当前提高植物的光合效率的主要措施之一。专利(CN215808159 U)提供了一种设施蔬菜LED补光灯，它能够有效促进蔬菜光合作用和生长、缩短蔬菜生长周期。专利(CN 113580613 A)制备了一种新型农用转光膜，能够将太阳光中有害的紫外线和对植物生长无用的绿光、黄光转化成植物生长所必须的蓝光和红光，来提高叶绿素的光合作用能力，从而加速植物的生长。但是补光设施成本高昂。转光农膜往往是在聚乙烯农膜中掺入荧光粉或稀土离子作为转光剂，存在成本高、难降解等问题，不符合当今绿色环保的概念。

因此，开发简便、高效方法来提高光合效率，是农业领域研究的热点之一。研发新型纳米材料，通过增强植物光合能力效率，能够促进植株生长，提高植物叶片净光合速率，最终提高果实品质。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种利用氮掺杂功能化碳量子点提高植物光合效率和果实品质的方法，操作简便，绿色无污染，且可高效利用氮掺杂碳量子点来提高植物光合效率和生物量积累，促进植株生长，进而提高果实品质。

具体技术方案如下：

一种利用氮掺杂功能化碳量子点提高植物光合效率和果实品质的方法，包括如下步骤：

(1)以柠檬酸和聚乙烯亚胺为原料，通过水热法制备氮掺杂碳量子点；

(2)将步骤(1)获得的氮掺杂碳量子点以灌溉或者叶面喷施的方式施用于植物。

其中，所述的植物采用水培模式或土培模式培养，植物的培养过程中使用常规营养液，并在常规营养液中加入10～500mg/L的氮掺杂碳量子点；所述的常规营养液为霍格兰氏营养液。

进一步，所述的植物可以为果树，可将氮掺杂碳量子点溶液均匀喷施在果树上，所述氮掺杂碳量子点溶液的浓度为0.1～10g/L。

其中，所述的氮掺杂碳量子点的制备方法包括如下步骤：

将柠檬酸和聚乙烯亚胺溶解至蒸馏水中，混合均匀后置于高压反应釜内进行水热反应，反应结束后，粗产物经纯化后获得棕黄色粉状氮掺杂碳量子点材料。

进一步，所述柠檬酸的浓度为10～100g/L，所述柠檬酸的摩尔量与聚乙烯亚胺中氮元素的摩尔量之比为1：(0.1～10)。

进一步，所述水热反应的反应温度为160～200℃，反应时间为2～12h。

较佳地，所述柠檬酸的浓度为50g/L，所述水热反应的反应温度为200℃，反应时间为4h。

进一步，所述的聚乙烯亚胺为直链状或分支型的聚乙烯亚胺。