浅谈纳米技术在现代农业中的几点具体应用

撰文/曹菊

浅谈纳米技术在现代农业中的几点具体应用

撰文/曹菊*

纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术。纳米科学技是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术。2003年9月，美国在发布的农业发展路线图中首次提出：重视纳米技术在农业和食品工业中的应用。根据美国农业部门的预测，纳米技术将使整个农业生产方式发展发生变革，许多国家已经认识到纳米技术在农业生产领域的应用前景，在这方面投入了大量研发力量，并已取得一定研究成果。现就纳米技术在在农业中的几点具体应用简单介绍如下：

1、纳米技术在改良盐碱地中的应用

盐碱地改良技术主要是将以纳米技术制造的盐碱地改良剂“纳米碳液”兑水后，均匀地喷洒在盐碱地上，通过纳米离子的有机活动，吸附土壤中的盐、碱离子，形成疏松、透气、PH值为中性的隔离层，从而达到盐碱地有效改良的目的。

2、在植物种子处理上的应用

运用纳米技术处理种子是应用纳米“FLM”材料的能量转换性能，增强种子活力，提高植物种子体内酶的活性，从而促进植物生长，在原有品种农艺性状的基础上进一步提高植物的抗虫、抗病以及各种抗逆能力。

2.1 提高出苗率。应用纳米技术处理过的种子能将吸收的自然界的光波转化为电磁波，从而使体内大分子团分裂成小分子团，在空间不变，分子数增加的情况下，分子团的运动速度加剧，相互碰撞的几率加大，活性也随之增加，能量也就增强，种子破土的能力也就大大的提高。

2.2 幼苗长势快，根系发达。应用纳米技术处理种子可调节植物体内的新陈代谢，提高抗逆性，促进根系生长，根系活力可提高82.09%。

3、纳米技术在生物农药中的应用

纳米生物农药是利用植物源农药使其粒子纳米化，使有效的脂溶性和水溶性的杀虫物质有效释放并直接作用于害虫，极大的提高了药效。并且纳米物质的表面效应(粒度越小，比表面就越大)，充分降低用药量，从而在使用经济性上得到突破。目前，纳米农药主要有以下几种剂型：农药微乳剂、农药悬浮剂、以纳米TiO颗粒为主体的纳米农药、载药纳米微粒剂型。

3.1 与普通农药相比纳米生物农药有以下优点：

3.1.1 与水任意比例均匀混合分散，不受水质和水温的影响，与环境相容性好；

3.1.2 有效成分颗粒小，悬浮率高，活性比表面大，药效好；

3.1.3 以水为基质，基本不用二甲苯类有机溶剂，加工设备、能耗成本远低于可湿性粉剂；

3.1.4 采用湿法加工，生产过程中无可湿性粉剂生产的粉尘飞扬，无有毒溶剂挥发，不易燃；

3.1.5 使用方便，使用时可兑水直接喷雾，也可用于地面或飞机的低容量喷雾，无粉尘飞扬，有利于使用人员的健康安全。

3.1.6 具有增溶和渗透作用。当农药加工成微乳液剂型时，农药成分的扩散速率增加，有助于有效成分传递穿过动植物组织的半透膜，提高药效；

3.1.7 传递效率高。高的传递效率提高了使用效果或减少喷施用量；

3.1.8 安全性好。

3.1.9 具有优良、广谱抗菌抑菌特性。并且具有光催化作用使叶片片光合色素含量增加，从而提高农作物产量。

3.2 纳米技术应用于农药方面的研究较其它方面的应用起步较晚，且该领域的研究相对较弱，因此还存在许多需进一步解决的问题：

3.2.1 微乳剂中使用的溶剂、乳化剂和助乳化剂的选择上应尽量少用或不用醇和酮类等极性溶剂作助溶剂，把溶剂、乳化剂和助乳化剂的危害降至最小；

3.2.2 水悬浮剂中贮存物理稳定性，农药纳米悬浮剂的开发和应用还有待进一步的研究；

3.2.3 纳米Ti02类农药对有益菌的抑制作用。如何解决好这些问题将是开发研制纳米农药过程中的关键。

4、纳米技术在生物肥料中的应用

化肥的施用为满足世界人口增加对粮食和其他农产品的需求所起的作用有目共睹，据FAO估计，化肥对农作物增产的总份额约占40%-60%。但不合理施用化肥带来的肥料利用率低、环境污染等问题也不可忽视；化学肥料养分释放快，与作物吸收养分不协调；另外施入土壤后会发生淋溶、挥发、固定等作用，施用肥料是引起上述问题的主要原因。研制养分释放与作物吸收养分相协调的控释肥料，是解决这些问题的根本途径。国内外采用了物理、化学和生物等手段控制肥料养分的释放，研制出了不同类型的缓释或控释肥料，但过高的价格，或养分释放与作物吸收不协调等限制了这些肥料在生产中的应用。把纳米技术应用于控释肥料的生产，实现根据各种农作物不同生长发育阶段的需要而及时供给养分的目的，是当前新型肥料研究的热点。纳米肥料不仅可以根据农作物不同生长发育阶段有控制性的提供给所需养分，而且肥料中养分释放速率与作物生长发育期的需肥规律基本吻合。纳米肥料的类型主要有：纳米结构肥料、纳米材料胶结包膜的缓（控）释肥料和纳米磁性液体肥料。

纳米肥料的优势有：

4.1 充分利用废弃资源，减少环境污染。纳米肥料属于环境友好型肥料，其胶结包膜剂大部分采用废弃资源，从根本上解决环境的面源污染问题。

4.2 肥料有效性提高，易于被作物吸收。纳米材料具有表面效应和小尺寸效应，增强了肥料的吸附性能，在土壤中可减少肥料的流失和淋失，另一方面，在植物的生长过程中，根系具有趋肥、趋水性，纳米肥料可充分吸附结合在根系表面，促进了根毛区对养分的吸收。

4.3 培肥土壤，改善土壤理化性质一方面为植物提供养分，另一方面可以增加土壤的团粒结构，充分发挥土壤的蓄肥保肥能力；纳米材料可以加强土壤中养分离子的交换吸附，提高土壤的生产力；纳米材料还有促进土壤中微生物活动的可能性，调节土壤中的C/N比，培肥土壤。

5、纳米技术在叶面肥中的应用

如何提高植物的光和作用，是加快植物生长和提高产量的有效办法，目前最主要的是以补充二氧化碳提高碳源来促进光合作用，像二氧化碳发生器、碳酸水等的应用，而运用光触媒和暗触媒，喷施于植物叶面主要是提高光的利用率，使光合作用更活跃，即使是日照不足的雨季（因为吸收的是紫外线）也有很好的促进效果。

5.1 促进植物快速生长。植物叶面喷施之后其光合作用速率大大的增加，叶片变厚变绿，光合作用量的增加，带来植物体内营养物质运动更加顺畅，着根旺盛，吸收矿质营养的能力大大的加强，生长状态明显好转。

5.2 节约化肥、农药。植物吸收水肥离不开硝酸还原酶，硝酸还原酶的活性大小将直接影响到植物吸收的能力，而用纳米技术处理的植物，能使硝酸还原酶的活性提高132%，这无疑提高植物对水肥的吸收能力，提高了植物对肥料的利用率，实现节省化肥的目的。

5.3 提高抗病、抗涝、抗旱、抗寒、抗衰等。纳米技术处理能活化体内细胞，促进新陈代谢，提高机体的免疫力，增强植物的生长势，同时自身也有一定的消毒杀菌能力，这样就大大降低 发病率。

5.4 增加产量。运用纳米技术处理植物，可提高水、肥、农药等物质的能量，增强体内酶的活性，促进新陈代谢，一般可增产20%.

5.5 改善果实品质。其增强了光合作用，促进干物质的积累，改善了果实的品质，糖度以及各种营养物质的含量大大的提高。

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