由于人口的增長(zhǎng)，對(duì)糧食作物的生產(chǎn)需求增加，所以研發(fā)人員使用一些技術(shù)來(lái)增強(qiáng)植物。這些技術(shù)中的一些涉及將各種材料和保護(hù)植物的化學(xué)物，包括聚合物，粘土，纖維素材料或活性炭等材料施用于植物。植物種子萌發(fā)受外部生物和非生物因素以及植物激素內(nèi)部信號(hào)傳導(dǎo)的影響。激素可以促進(jìn)或延遲發(fā)芽并以復(fù)雜的方式與環(huán)境因素相互作用。

　　活性炭是植物增強(qiáng)技術(shù)中使用的材料的示例。活性炭具有高表面積，因?yàn)樗�具有微孔性質(zhì)。這種高吸附容量可用于從環(huán)境和種子中除去植物生長(zhǎng)抑制劑或用作添加的生長(zhǎng)促進(jìn)劑的緩釋基質(zhì)。然而，微孔材料的問(wèn)題在于一些吸附物可能填充或阻塞孔，降低吸附容量并防止吸附物在微孔內(nèi)解吸。所以我們選擇具有中孔結(jié)構(gòu)的活性炭，這雖然降低了點(diǎn)吸附能力，但幾乎沒(méi)有孔堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)仍顯示出有效的吸附能力。我們建議使用活性炭植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑在發(fā)芽期間緩慢釋放，同時(shí)從環(huán)境和種子中吸附植物生長(zhǎng)抑制劑，將兩種功能組合成一種材料以有利于種子發(fā)芽。

　　在此，測(cè)試了這款活性炭材料對(duì)幾種植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑和抑制劑的吸附和解吸行為，并與普通活性炭比較(圖1)。活性炭的化學(xué)和物理性質(zhì)取決于碳化溫度，其中前體材料在真空下被加熱到所需溫度。較低的溫度(例如，100-300℃)產(chǎn)生主要是中孔，親水和富含羥基的材料。在較高溫度(例如，700℃及以上)，結(jié)構(gòu)仍然主要是中孔的，然而，微孔性增加，材料親水性降低，趨于零羥基官能度。

　　通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)分析這兩種活性炭材料。對(duì)于所有材料，在×750放大率下拍攝圖像(圖2)。所述活性炭樣品不顯示光滑的表面，特別是對(duì)低溫度下碳化的活性炭。而商用活性炭示出了光滑的表面，這表明在較低溫度下碳化所觀察到的表面缺陷在導(dǎo)致更少的突出表面缺陷更高的溫度下熱分解。微孔活性炭顯示出比預(yù)期更大的顆粒尺寸變化，這也可以解釋增加的表面積，因?yàn)榕c中孔活性炭樣品相比顆粒尺寸更小。在不同溫度下活性炭相比顆粒尺寸也有很大區(qū)別。在更高的溫度下，原材料材料進(jìn)一步碳化并分解成更小的顆粒。

　　吸附和解吸研究

　　固相萃取(SPE)用于分析微孔活性炭和中孔活性炭中激素的解吸附。將低濃度的激素(10mg g-1)吸附到80mg材料上。選擇水作為溶劑，因?yàn)樗�是農(nóng)業(yè)中的主要溶劑，并且選擇氯化鈣以允許受控雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)，因?yàn)樵谵r(nóng)業(yè)中，不期望水被去離子。其中比較了所有洗滌液中的材料和生物活性物質(zhì)，如圖3所示。觀察到在所有實(shí)驗(yàn)中植物生長(zhǎng)抑制劑顯示出較差的解吸水平(小于吸附材料的1%)。中孔活性炭與植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑相比顯示出更高的解吸水平，并且對(duì)微孔活性炭具有顯著的改善，對(duì)植物生長(zhǎng)抑制劑的解吸水平非常低。這是一個(gè)重要的結(jié)果，因?yàn)樗�表明兩種活性炭都可以保留這種類型的植物生長(zhǎng)抑制劑，可以防止或阻止種子萌發(fā)。

　　當(dāng)用活性炭測(cè)試植物激素時(shí)，觀察到?jīng)]有記錄來(lái)自活性炭的解吸附。觀察到來(lái)自活性炭的低解吸附水平(總共1.2%)。這些結(jié)果表明來(lái)自微孔活性炭的植物激素的解吸是最小的，因此不能實(shí)現(xiàn)用微孔活性炭控制植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑的解吸附。與微孔活性炭不同的是中孔活性炭顯示出對(duì)所有植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑的解吸作用。解吸總量超過(guò)最大記錄量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他測(cè)試的植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑。植物生長(zhǎng)抑制劑顯示低解吸水平，總解吸量小于0.1%。這些結(jié)果表明抑制劑與吸附劑的相互作用較弱，因此可能受溶劑相互作用的影響更大，從而允許與中孔活性炭的更高水平的解吸附。

　　總的來(lái)說(shuō)，可以得出結(jié)論，活性炭的高度中孔性質(zhì)使得所有植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑的解吸水平顯著高于用微孔活性炭觀察到的水平。微孔活性炭在大多數(shù)情況下顯示出對(duì)所選激素的最高潛在吸附能力，同時(shí)也表現(xiàn)出最低的解吸水平。懷疑這種低解吸是由于其微孔性質(zhì)導(dǎo)致孔堵塞并阻止其表面解吸。然而，取決于碳化溫度，特別是800攝氏度下碳化的活性炭，在所有進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中顯示所有選定激素的解吸附，除了植物生長(zhǎng)抑制劑，其被發(fā)現(xiàn)要么不解吸或以非常低的量解吸(即，總共小于0.5%)。所有測(cè)試的中孔活性炭都表明它們能夠選擇性地和持續(xù)地解吸植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑，同時(shí)保留植物生長(zhǎng)抑制劑。這種選擇性保留可能對(duì)種子處理有用。解吸不同水平的活性炭取決于它的碳化溫度，這可以對(duì)活性炭性能進(jìn)行微調(diào)，這有可能大大改善當(dāng)前的種子增強(qiáng)技術(shù)。

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