赵猛：石墨烯应用助力农业发展

石墨烯因具有光、电、热、力等优异性能，人们对它的应用寄予厚望。当前，在政府和产业界共同推动下，我国石墨烯产业化应用已步入加速期，一些技术突破正逐渐从实验室走向市场应用。

近日，国家石墨烯应用产业技术创新战略联盟理事长赵猛博士实地考察了福建祯新石墨烯科技有限公司的石墨烯室内恒温养虾技术，对该项目的突破性成就给予了高度的赞扬。据悉，石墨烯室内恒温养虾技术，具有独特的生热式环保、节能、不耗氧特点，它把传统户外养虾改为室内虾槽养殖，解决了内地无海水养殖的历史，杜绝了抗生素，可让虾子存活率高于90%，更重要的是解决了虾子的粪便毒素沉淀，对改善海水生态环境具有积极意义。

赵猛在接受专访时表示，利用石墨烯技术为传统农（林、牧、渔）业赋能，可以协调好经济发展与环境之间、资源利用与保护之间的关系，形成生态和经济的良性循环。随后他介绍了石墨烯在农业、养殖业等生产中的增效作用，以及现有研究成果。

一、水溶性石墨烯在农业、养殖业方面的应用

水溶性石墨烯是具有高度亲水性、锁状分子结构的石墨烯。其离子的结合量是普通的石墨烯的4倍（富勒烯的1000倍）。它没有SP轨道、也没有结晶体，碳素含量为97.47%，经过多项检查和实验证实对人体以及其他生物没有任何危害。

1、促进植物生长的植物生长剂

植物的光合作用离不开碳源。由于水溶性石墨烯的碳分子结构与植物的碳分子相同。水溶性石墨烯可以让植物直接吸收碳元素而减少因化合而流失的养分（能量），使植物快速成长。水溶性石墨烯的无毒性还可以让土地更健康、更环保。

酸雨后的农田使用水溶性石墨烯后的对比

2、水溶性石墨烯在养殖业上的贡献

在饲料方面，水溶性石墨烯可以增强动物的抗病能力（免疫）又可以减少或者不用抗生素。比如，改善禽类的肉质、鱼类的肉质、以及猪牛羊肉质。水溶性石墨烯在改善动物的消化系统、排泄物除臭上也是有很好的辅助作用。在奶牛的饲料户饮用水中添加水溶性石墨烯后可以迅速消除奶牛的乳头炎，并改善奶牛的牛奶质量，减少抗生素的残留。

二、石墨烯远红外电暖加温用于蔬菜集约化育苗

石墨烯电热加温板使用的是一种通电后即能发热的石墨烯水性碳纳米材料，发热过程中会辐射大量波长为8～14μm的远红外线，能被生物体有效吸收（植物最适宜的远红外生命光线为6～14μm）。石墨烯远红外电暖工程的有效电热能总转换率达99%以上，发热性能稳定长久，与传统锅炉相比可节省30%～50%的能耗。它既能减少育苗设施大量燃煤供暖造成的环境污染，又能解决苗床温度稳定性问题。

石墨烯远红外电暖安装和使用效果

以西瓜嫁接育苗为试材，对石墨烯远红外电暖在西瓜集约化育苗中的应用效果进行观测记录，包括温湿度、种苗生长状况等。结果显示，应用石墨烯远红外电暖加热过程中，没有进行消毒、喷洒农药、施肥等工序，根壮苗旺，大大减少人工作业，降低生产成本。同时也缩短了种苗培育时间，与其他加温方式相比，西瓜嫁接苗提前10～15天出圃，且长势良好。

三、设施农业远红外线电热膜增温系统

远红外线电热膜主要是一种改性提纯碳素颗粒发热产品，它通过高温、研磨等工艺处理制成不同形状的微晶颗粒，再根据不同波长的需要添加不同数量的远红外发热材料以及限温材料，用特殊工艺制作而成。暖先森设施农业远红外线电热膜增温系统，成功实现了设施蔬菜高产稳产和菜品周年稳定供应，克服了低温、雨雪等所造成的环境逆境，可用于蔬菜大棚、室内增温（农业）：远红外线电热膜辐射能有效促进蔬菜发芽、增强蔬菜的光合作用、提高蔬菜地上部植株生育及蔬菜根系生育。系统温控灵活、稳定，通过温控器智能恒温，可满足植物不同时间段所要求实际温度，无需工作人员维护。

四、猪舍远红外线电热膜恒温系统（养殖业）

暖先森智能猪舍采暖系统特点是根据养殖间的实际温度要求进行热量输出控制，所以当舍内温度已达温度要求时，系统就自动调节发热或关闭，保证猪舍温度均匀，下暖上凉，干燥洁净，舒适度好。

该系统精确的温度控制系统可省去不必要人工操作：热量储存于混凝土中，不宜散失，热稳定性好，不会忽冷忽热；遇到临时停电可保证猪舍2-5小时的基本供暖温度；大大降低了工程安装费用和初投资，每天工作24小时，但实际开启时间较短(8-10小时)，用电量小，使用费用低。系统运行无噪音，无电磁波干扰，辐射供暖，基本不改变舍内温度，明显改善乳、幼猪血液循环。高质量的智能采暖系统，使用安全可靠，避免了及冷冬天造成的乳、幼猪冻伤、冻死事故发生以及传统的远红外线灯加热温度过高带来的灼伤。

五、石墨烯电采暖应用

石墨烯地暖实则为一块发热膜，其内部结构很简单，由含有石墨烯成分的薄膜、封套、绝缘连接线头和边缘四周的铜片几个部分构成。它的发热原理是通过电的刺激，让内部的石墨烯分子碰撞，产生势能，从而进行发热。应用场景广泛，可用于全屋采暖、智慧农业恒温、智能烘干烘焙、工业基建化冰等等。

六、石墨烯远红外加温板大棚

1、解决了反季节冻害难题：石墨烯远红外加温大棚，在室外低温-2℃以下，棚内可达到5—15℃恒温效果，使农作物顺利越冬生长，消除了无法种植反季蔬菜的疑虑。

2、缩短了种苗培育时间：例如，种苗中心播种的丝瓜种，一般还需推迟一个月播种，一周后发芽，通过石墨烯远红外加温，提前一个月播种，并提前10—15天移栽，长势良好。

3、增长18%出苗率：种苗出苗率原本为80%，通过石墨烯远红外加温采暖后达到98%的出苗率。有望实现30%—40%的增产量。

4、减少病虫害：在石墨烯加温板产生的8—14微米远红外“生命之光”辐射下，种苗中心种植的种苗无需进行定期消毒，喷洒农药和施肥等工序，大大减少了人工作业，降低了生产成本，培育的种苗绿色环保。

5、真正做到恒温、节能：通过对石墨烯远红外采暖系统的恒温控制，相比其它采暖系统节约50%的能耗。

6、净化水：氧化石墨烯能够形成一个完美的气液屏障。所以苗圃下方蓄水处，无青苔、无气味、不浑浊。 保证了苗圃供水源头的干净无污染。

7、农作物保护：石墨烯传感器可以提高关键农作物的监测有效性。

七、氧化石墨烯为杀虫剂增效

中国农业科学院植物保护研究所粮食作物害虫监测与控制创新团队将氧化石墨烯（GO）作为农药的增效剂，显著地提高了农药的生物活性。该研究通过静电作用将三种农药负载到GO上形成GO-农药的复合物，可有效地提高农药对亚洲玉米螟的生物活性。

GO对农药的增效机制分为3种，一是GO尖锐的片层结构可机械地损伤昆虫的体壁，造成昆虫迅速失水；二是损伤的体壁为农药对昆虫体壁的穿透提供新的通道；三是吸附了农药的GO可沉积到玉米螟的体壁上，提高了农药的利用率。

八、利用石墨烯有望提高肥料效率

澳大利亚阿德莱德大学的研究人员正在使用石墨烯作为肥料载体，开发对环境影响较低且能够减少农民成本的化肥，通过与工业界的合作，已经证明可以通过将必需的微量元素加载到石墨烯氧化物片上生产出有效的缓释肥料。用石墨烯作为载体意味着可以更有针对性地使用肥料，可在总体上提高肥料的效率和植物对养分的吸收。石墨烯基肥好处良多，可以改善土壤，减少对环境的污染，还能够有效降低成本，提高农作物产量。

九、石墨烯水体修复创新技术

谷奇石墨烯复合净化材料可以无选择性地杀灭细菌、病毒和藻类；其功能团对重金属及有机物有很好地吸附和降解作用，能大大降低氨氮、总磷及COD的含量，有效增加溶解氧的含量。结合谷奇石墨烯净化球技术，还能有效杀灭和抑制河道淤泥中的细菌及有机物的危害。水体与淤泥的综合治理，达到了整体修复河道水体的目的，使河道水系恢复并维持在良性的生态平衡状态。

实际应用时，只要将其放置到需净化空间，即可原位净化，无须任何动力源及能源消耗，是真正意义上以自然力量改变自然环境的绿色环保和科学智能产品。该技术可广泛应用于河流、河道、渔业养殖、鱼缸、游泳池、污水处理、工业用水等各类用水行业及家居办公、农业大棚种植养殖等室内空气的杀菌拟菌处理领域，具有良好的经济及社会效益。

“下游应用是石墨烯产业化的关键，要以应用创新为切入点，加强上下游之间的互动和衔接。”赵猛表示，石墨烯在农业、养殖业极具发展潜力，通过新材料、新技术、资本领域的紧密合作，大力发展高端产品、绿色产品，增加产品附加值，有助于传统产业升级。联盟也将充分发挥平台优势，建立广泛协作、交流和项目推介机制，推动多元主体的合作对接，为石墨烯农业应用发展创造更多可能。