纳米技术在有机肥料中的应用

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纳米技术在有机肥料中的应用

李桥１　　张海蛟１　　王晶２　　王婷婷１　　吕建洲１

（１．辽宁师范大学生命科学学院　　辽宁大连　　１１６０８１；２．大连森林动物园　　辽宁大连　　１１６０１３）

摘要：本论文对近年来纳米技术在肥料中的应用做了概述：对纳米技术作了简单阐述；就肥料的发展进行阐释；落脚点为纳米技术在有机肥料中的突破。

关键词：纳米技术　　农业　　有机肥料中图分类号：Ｓ１４１文献标识码：A文章编号：1674-2060(2014)11-0061-01

纳米技术的应用囊括纳米生物学等六大类，单就生物学而言，也覆盖了包括农业生产在内的多个领域。然而纳米技术在农业领域的应用尚未建立成熟的应运机制。中国作为世界农业大国，化肥的生产量和使用量也远远超过其他国家，部分作物甚至超过发达国家关于化肥施用安全标准。肥料的利用率、环境相容性等问题也引发了粮食产量，食品、环境安全问题。随着纳米技术在农用肥料领域崭露头角，纳米有机肥料也应运而生。研究成果表明，纳米有机肥料在有机肥原有功效的基础上不仅提高了作用效率，还拓宽了作用领域，使肥料的功效得到最大限度的发挥。

１　纳米技术与农业

１．１　纳米技术

纳米技术作为一种技术工具，从２１世纪８０年代兴起以来便在各个科学领域迅速推广。纳米材料被界定为一种粒子大小介于１～１００ｎｍ之间的物质，而纳米技术即在纳米尺度空间内改造物质或材料，被改造后的物质和材料的性能和作用与原剂相比有很显著的改善，其生物化学效应也远远强于大颗粒物质。

１．２　我国化肥的发展历程及现状

肥料之于作物，正如粮食之于人体。化肥以其在试验中合理使用后可使水稻、玉米等作物增产４８％的优势在我国被广泛推广使用。据统计，从１９９３年到２０１０年，我国的化肥消费量长居世界第一。肥料的全面使用在带来粮食增产成效的同时，也因其利用率低、高残留、难降解对食品卫生和环境安全造成了连带效应。国民生活改善以及经济发展对粮食持续增长的要求和传统肥料管理施用技术落后形成了一对亟待解决的矛盾。在我国土壤工作者的悉心研究下，缓控释肥、氮肥深施等施肥技术逐渐形成成熟；“区域用量控制与田块微调相结合”的施肥理念得到推广；功能型肥料、有机无机复合肥料以及微生物肥料等新型肥料成功研制开发，使农业发展有效适应我国土壤环境特点、提高粮食产量品质成为了可能。

研究表明有机肥料养分较无机肥料更为齐全，肥效持久，在改善土壤结构，优化土壤养分品质方面有一定作用，但我国的有机肥料利用不充分，并伴随重金属超标等系列问题。所以建立更为完善的施肥体系，最大限度改善肥料品质，提高肥料利用率，减少肥料损失率尤为重要和迫切。

加强胚根对水的吸收，从而缩短其萌发所需的时间、提高发芽率、促进植物生长，效果很显著。

广州市晟源环境生态科技有限公司和华南农业大学新肥料资源研究中心共同研制的以纳米氧化镍（ＮｉＯ）、纳米二氧化钛（ＴｉＯ２）、纳米氧化银（ＡｇＯ）等为主要成分的胶片型纳米涂片处理水浸种能显著增加辣椒幼苗的根长、鲜质量，加快幼苗生长。

１．３．２　纳米技术在有机肥料中的应用２００７年５月开始，以“盐肥柱撑”技术为核心，融合纳米技术等多学科技术的正光复合微生物有机肥，制成纳米生物有机肥，并在北京、广州等地各作物进行试验。实验表面明，使用该肥料后，植株根系发达，生长速度超常，反季节能力强，作物果实饱满，品质明显提升，成熟收获期提前，与常态种植相比平均增产幅度不低于１５％。

由美国环球农业生物有限公司研发的隆力威纳米生物有机肥是基于多种农作物的生理特性及需肥特点，运用纳米技术处理而成的。该肥料克服了一般化学肥料的毒性残留问题，与普通生物有机肥相比，在壮苗、抗病抗菌、节肥增产以及环保安全等方面效果更为显著。

１．４　不足

利弊相随，纳米粒子独有的小尺寸特性也同样可能为人类健康和环境带来潜在的更大的毒性风险。权威的科学研究表明，在试管研究测试中，纳米银、纳米二氧化钛、纳米锌和纳米氧化锌在食品包装方面的使用已经显现出了严重的毒性。初步的环境研究也显示，这些材料的使用也有可能对生态系统中的某些关键物种比如水蚤带来毒性。有研究表明小于３００ｎｍ的粒子就可以被个体细胞所吸收，小于７０ｎｍ则可以被细胞核吸收，而且粒子的化学活性越强，引发的毒性也越强。针对纳米材料粒子大小引发的安全问题，有专家提出应该打破传统的关于纳米颗粒的尺寸鉴定。

此外，纳米材料本身的特性所带来的危险也不容忽视。农业生产中所用的调节剂与肥料，一大部分都是化学合成的药品，其本身就带有一定的毒性或难降解以及残留问题，如果能将生物源的无毒副作用的提取物与纳米技术相结合，人类健康及环境安全问题将得到很大的保障。在纳米材料可以被大规模投入食品或食品包装和农业生产使用之前，专门的纳米材料使用规则和安全标准尚未出台，纳米技术也为农业系统扩大化发展带来了更为严峻的挑战。

１．３　纳米技术在农业肥料中的应用

就生物领域而言，得益于其小尺寸性，纳米粒子更加容易为细胞、组织和器官所吸收，所以这一新奇的特性为纳米技术在食品和农业产业中的应用提供了无限可能，比如更为营养、色素和香料添加剂，以及更为高效的农业肥料。近年来，纳米生物制剂在农业上已经被应用植物生长调节剂、生物微肥等多个方面。

１．３．１　纳米技术在无机肥料中的应用

２００７年，华龙肥料技术有限公司将纳米碳在农用肥料中运用。研究结果表明，该肥种可使谷类作物增产１０％～２０％；蔬菜作物增产２０％～４０％。小麦籽粒脂肪含量增加，蛋白质含量减少。同时该技术也在花卉上进行了不同品种的试验均得出有突破性的结论。纳米碳粉的加入对降低肥料用量以及提高花卉观赏特征的影响，为今后探索纳米碳在改善花卉品质方面的深入研究打下基础。

Ａｎｉｎｄｉｔａ　Ｍｏｎｄａｌ Ｒｕｍａ　Ｂａｓｕ Ｓｕｋｈｅｎ　Ｄａｓ Ｐａｐｉｙａ　Ｎａｎｄｙ的实验表明：多壁纳米管在低浓度下可以提高芥末种子的含水量、

２　讨论

纳米技术凭借其独特的粒子效应在各个领域开花结果。纳米技术对农业的贡献显得尤为可贵，生产更为安全健康的食品以满足全球人民的食品需求，并且要以一种保证生态可持续发展和社会公正的方式进行，将是未来十几年农用肥料生产所要面临的越来越严峻的挑战。纳米技术拥护者预计更多可以解决环境恶化和饥饿问题的高效的环保农业系统将应运而生，这无疑将是我们需要着手解决的问题。参考文献

［１］杨志伊．纳米科技［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４：１．

［２］张建军．正光纳米生物有机肥在现代农业中的应用于未来展望［Ｊ］．四川农业科技，２０１１，（２）：４５－４６．

［３］赵丽．隆力威纳米生物有机肥［Ｊ］．农业知识，２０１１，（２）：２８．

作者简介：李桥（１９８９—），女，山西榆社人，硕士，主要从事植物化控技术研究。通讯作者：吕建洲。

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