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视野:厉害了,我的纳米农业

2017-2-10 下午 02:33:39 互联网 xmb 【字体: 浏览次数:

在日前举行的首届纳米科技与农业可持续技术发展国际会议上,我国专家宣布成功研制出纳米农药新剂型,这也标志着我国纳米农业技术进入发展新阶段。为此,记者采访了中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业纳米创新团队首席科学家崔海信研究员,请他为我们解析纳米技术与现代农业的未来。

    纳米技术并不遥远,日常生活中随处可见

    “纳米是一种长度的度量单位,一纳米等于百万分之一毫米。纳米技术,则是研究结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。”崔海信告诉记者,尽管纳米用肉眼看不到,但纳米尺度的物质在生活中却随处可见,我们平常喝的玉米汁中,其中的部分淀粉颗粒结构就是100纳米大小的颗粒;在美味的鸡汤里,某些蛋白质的颗粒也是纳米级的粒子。

    作为新世纪一项非常重要的技术,虽然纳米技术听起来高深莫测,但它距离我们一点也不遥远。它藏在我们每天操作的电脑芯片里,应用在智能手机上,使用在化妆品里。生活中我们常见的涂针、食品、饮料、高铁上的铁轨,都可能是应用了纳米技术的产物。

    如今,纳米科技与传统科技的渗透与融合正在掀起新一轮的产业技术革命。崔海信举例介绍说,比如现在的信息产业已经由微电子时代步入了纳电子时代,而芯片加工的精度也已达到14纳米,正是因为纳米科技,使得大数据、云计算、物联网、人工智能等一系列信息技术得以全面广泛的普及和应用。

    值得一提的是,今年的诺贝尔化学奖授予的三位科学家,以奖励他们“在分子机器的设计和合成”方面的贡献,实际上,他们研究成果就是通过单个分子的自组装合成得到纳米尺度的小机器。正如诺奖委员会所言:“人类掌握了在分子层面和纳米尺度上控制运动的技术。”可见,纳米技术正在推动现代产业体系与社会生活方式的重大变革。

    纳米技术已在农业领域应用,并显示出良好前景

    纳米技术的发展带动了与纳米相关的很多新兴学科,比如纳米医学、纳米化学、纳米电子学、纳米材料学、纳米生物学等等,自然也催生了纳米农业的诞生。崔海信介绍说:“从概念上说,纳米农业是将纳米技术和材料运用于农业领域,研究纳米尺度的物质在农业中的创新与应用的科学。”

    事实上,纳米科技在农业领域的集成创新与应用并不是什么新鲜事。为了克服粮食安全、资源短缺和环境问题,2000年,美国“国家纳米科技创新行动”正式将农业纳米科技列入科研日程。2003年,美国农业部启动了“纳米科技在农业与食品领域应用”研究专项。近10年来,欧盟、巴西、加拿大、中国等农业大国(地区)相继加强了农业纳米科技研究,FAO、WHO等国际组织也在高度关注纳米科技对全球未来农业和粮食安全的影响。

    那么,纳米技术可以应用在农业的哪些方面呢?“我们既可以利用纳米技术改进基因操作方法提高优质、高产、抗逆生物新品种培育效率,也可以利用纳米材料的靶向传输与控释功能改善化肥、农药、兽药以及饲料等农业投入品的有效利用率,降低残留与污染;另外,还能利用利用纳米分析与诊断技术增强农业重大疫情与食品安全的监控能力,利用纳米生物技术改善食品的营养成分、风味与品质,提高农产品深加工强度,延长农副产品产业链;此外,还能利用纳米微机电技术提高农业生产过程的精准化与智能化管理水平。”崔海信如数家珍,他说,“现在,纳米农业已经在这五个方面现显示出了良好的应用前景。”

    我国成功研发纳米农药,纳米农业未来更精彩

    近年来,我国农业纳米科技也获得快速发展,尤其是在利用纳米材料与技术提高农药、化肥等农业投入品有效性和安全性方面,取得了一批创新性研究成果,在国际了产生了重要影响力。中国农业科学院农业纳米创新团队,成功开发了一批高效、安全的杀虫剂、杀菌剂、除草剂等纳米农药新剂型,目前正致力于产业化开发和推广应用研究。

    据介绍,研究人员充分利用纳米技术,将农药粒子从传统的5微米降低至100纳米,小尺寸效应可减少叶面农药脱落,提高了农药的利用率。与此同时,利用纳米材料负载农药粒子,可根据作物防治的时效特性等需求,通过微囊化技术实现药物的控制释放,并延长持效期,这样就能减少农药的施用次数,从而避免了农药滥用引发的食品安全问题。

    不仅如此,农药多为难溶性化合物,通过纳米技术还能改善难溶药物的水溶性与分散性,减少农药制剂成分中的“三苯”类等不利于人体的有机溶剂使用量。据测算,与传统农药相比,在病虫害防治效果相同的前提下,全面推广使用纳米技术,可降低农药投放量30%以上,每年减少“三苯”类溶剂50万吨,大幅度降低农药残留污染,改善生态环境。

    “随着工业化与城市化进程的推进,采用纳米技术与新材料等前沿科技推动农业科技原始创新,有利于实现农业可持续发展。”对于纳米农业的未来,崔海信满怀期待,“纳米科学是一种方法论,它为人类开辟了在微光尺度上改造分子和原子、合成微小机器的新视野。可以预测,纳米技术将使整个农业生产方式和食品工业发展发生变革,从而改变农产品生产、加工、包装、运输和消费的方式,让我们农业的未来变得更加精彩。”