納米材料與技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

李啟貴

(湖北第二師范學(xué)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(yīng)用

1.1 農(nóng)藥

為了防治生物災(zāi)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(jī)溶劑，并且存在著粉塵漂移和分散性差等弱點(diǎn)，這些問題會導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(qiáng)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(jī)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(jī)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(zhǔn)，肥料是十分重要的。但是從目前的肥料應(yīng)用情況上看，但沒有達(dá)到理想的效果，而且整體的利用率與理想標(biāo)準(zhǔn)差距很大，這種情況不僅對于資源是一種浪費(fèi)，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(yīng)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(jìn)行系統(tǒng)地研究[3]。除此之外，運(yùn)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(fù)合材料展開研究。

1.3 植物生長調(diào)節(jié)

對種子進(jìn)行納米材料的處理可以有效地加強(qiáng)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(jìn)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(xué)效應(yīng)促進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)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(jī)的成分如果能夠利用納米技術(shù)進(jìn)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(bǔ)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(fù)合材料，利用這種材料生產(chǎn)出來的包裝袋具有更強(qiáng)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(xì)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(yīng)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(jìn)行研究。

3 農(nóng)業(yè)環(huán)境改良

由于化學(xué)物品的不適當(dāng)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(jìn)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(yīng)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(jìn)行大規(guī)模的研究和試驗[5]。未來可以將研究的側(cè)重點(diǎn)放在天然存在的納米修復(fù)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(jìn)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(yīng)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(jìn)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(jìn)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(diǎn)。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(jìn)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(qiáng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的安全性。