納米材料與技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應用

李啟貴

(湖北第二師范學院，湖北 武漢 430205)

1 納米材料及技術(shù)在農(nóng)業(yè)投入品中的應用

1.1 農(nóng)藥

為了防治生物災害并保證農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)，農(nóng)藥的使用是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的必備物質(zhì)。但是不同的農(nóng)藥中含有大量的有機溶劑，并且存在著粉塵漂移和分散性差等弱點，這些問題會導致農(nóng)藥中的有害物質(zhì)作用到周圍的環(huán)境之中，形成污染。在農(nóng)藥之中應用納米材料和技術(shù)能夠使農(nóng)藥的理化性質(zhì)優(yōu)化，容易分散且能夠穩(wěn)定地懸浮在水中，使農(nóng)藥發(fā)揮出應有的作用，減少殘留和對于環(huán)境的破壞。水基化和溶劑無害化是目前針對農(nóng)藥而展開研究的一個主要目的，傳統(tǒng)農(nóng)藥在微乳劑中加入了很大比例的醇類和酮類等極性溶劑，這種溶劑的毒性是非常強的，容易對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)周圍的水質(zhì)和土壤的健康構(gòu)成威脅[2]。利用這種方式，不僅會出現(xiàn)上述的危害，同時也不利于控制成本，所以目前在農(nóng)業(yè)上盡量減少有機溶劑和助劑的使用量，針對納米農(nóng)藥的研究也在向環(huán)境降解性好和成本低的有機溶劑和助劑的方向發(fā)展。

1.2 肥料

為了保證國家糧食安全，提高農(nóng)產(chǎn)品的整體水準，肥料是十分重要的。但是從目前的肥料應用情況上看，但沒有達到理想的效果，而且整體的利用率與理想標準差距很大，這種情況不僅對于資源是一種浪費，而且對周圍的生態(tài)也造成了破壞，更加不利于農(nóng)民控制成本。納米材料包膜膠肥料利用膠結(jié)包膜材料的納米性質(zhì)，將肥料中的養(yǎng)分也增加了納米材料的特性，利用這種方式能夠有效地結(jié)合土壤與作物之間的作用規(guī)律，以防快速溶解的情況。納米肥料的材料在世界范圍內(nèi)的應用情況是十分廣泛的，產(chǎn)生的作用不言而喻，是目前沒有針對這種材料的增產(chǎn)原理和安全性進行系統(tǒng)地研究[3]。除此之外，運用納米肥料也帶來了高昂的成本，需要針對成本和天然與復合材料展開研究。

1.3 植物生長調(diào)節(jié)

對種子進行納米材料的處理可以有效地加強種子和種子內(nèi)部各種酶的活性，能夠使種子更加穩(wěn)固地生根，并且更好地進行新陳代謝。用納米材料處理，種子可以有效地提高生長出來植物的抗病蟲害能力，提升作物的整體質(zhì)量和品質(zhì)。利用這種方式可以結(jié)合光化學效應促進活性氧類超氧化物的生產(chǎn)，也是納米材料對于植物生長進行調(diào)節(jié)的主要原理。種子在融入了納米材料的作用之后，具有更強的抗逆性，在充分利用周圍環(huán)境中的水分和養(yǎng)分的同時，也能夠提升自身的生長能力，進而提高了種子的發(fā)芽率。

2 農(nóng)產(chǎn)品加工

對于農(nóng)產(chǎn)品加工方面，利用納米技術(shù)可以在食品加工環(huán)節(jié)和包裝環(huán)節(jié)中均產(chǎn)生有效的作用。植物中的蛋白質(zhì)和碳水化合物等有機的成分如果能夠利用納米技術(shù)進行納米化，那么無論從質(zhì)地和穩(wěn)定性還是食物的口感上來講都能夠起到有利的作用。除此之外，現(xiàn)在能夠使食品中的添加劑和營養(yǎng)補充劑等成分充分地發(fā)揮作用，也可以通過納米化技術(shù)的融入使食物中的有益成分充分地發(fā)揮作用，減少食品添加劑對于人體健康造成的危害[4]。在生產(chǎn)食品包裝袋的過程中，可以采用容易降解的生物納米復合材料，利用這種材料生產(chǎn)出來的包裝袋具有更強的可塑性，且十分穩(wěn)定，能夠有效地將食品與環(huán)境中的細菌阻隔。同時，在這種材料后續(xù)降解和處理的過程中，也能夠減少白色污染，但伴隨著在食品行業(yè)中納米技術(shù)應用得越來越廣泛，需要通過安全評估等方式來對納米粒子與人類健康和環(huán)境之間的關(guān)系進行研究。

3 農(nóng)業(yè)環(huán)境改良

由于化學物品的不適當使用和畜禽排泄物等污染物對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)周圍的水質(zhì)和土壤等過程的影響，使環(huán)境污染成為了阻礙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的一個重要原因。在水產(chǎn)、農(nóng)作物培養(yǎng)和畜禽養(yǎng)殖的過程中可以利用納米材料和技術(shù)來降低對于生態(tài)和周邊環(huán)境的污染，真正地推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。目前針對納米材料的應用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的優(yōu)化而展開的研究仍然處于初步階段，需要進行大規(guī)模的研究和試驗[5]。未來可以將研究的側(cè)重點放在天然存在的納米修復材料和納米材料與提高環(huán)境質(zhì)量方式與效率上。

4 納米檢測技術(shù)

融入納米技術(shù)可以快速地對食品進行檢測，能夠有效發(fā)現(xiàn)食品中具有的農(nóng)藥殘留和食品添加劑的應用情況，同時也能夠?qū)τ谥参锊≡w、水污染情況和動物疫情進行檢測。在這一過程中利用成百上千的納米粒子陣列共同組成納米傳感器進行食品的檢測，利用熒光顯示的方法可以有效地顯示出食物中的有害物質(zhì)和病原體。傳統(tǒng)的檢測方式在檢驗實物病原體的過程中需要消耗幾天的時間，但是利用納米傳感器可以在幾個小時甚至幾分鐘之內(nèi)就能得到檢測的結(jié)果[6]。所以在檢驗植物病原體的過程中，可以直接地利用納米材料來提高工作的效率，防止病害大范圍地爆發(fā)。

納米傳感器在檢驗農(nóng)藥殘留和水體污染的過程中，呈現(xiàn)出較高的靈敏性，同時也具有檢測限低和超選擇性等特點。雖然利用這種方式的時間比較短，一些技術(shù)性的問題還有待研究。但是，納米傳感器呈現(xiàn)出來的優(yōu)良特性和前景是人們有目共睹的。

5 結(jié)語

總而言之，對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的效率和生物利用率來說，納米材料與技術(shù)是非常重要的。除此之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)本增效，推進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，附近生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的和諧，加強農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的安全性。