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視野:厲害了,我的納米農業

2017-2-10 下午 02:33:39 互聯網 xmb 【字體: 瀏覽次數:

在日前舉行的首屆納米科技與農業可持續技術發展國際會議上,我國專家宣布成功研制出納米農藥新劑型,這也標志著我國納米農業技術進入發展新階段。為此,記者采訪了中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所農業納米創新團隊首席科學家崔海信研究員,請他為我們解析納米技術與現代農業的未來。

    納米技術并不遙遠,日常生活中隨處可見

    “納米是一種長度的度量單位,一納米等于百萬分之一毫米。納米技術,則是研究結構尺寸在1至100納米范圍內材料的性質和應用。”崔海信告訴記者,盡管納米用肉眼看不到,但納米尺度的物質在生活中卻隨處可見,我們平常喝的玉米汁中,其中的部分淀粉顆粒結構就是100納米大小的顆粒;在美味的雞湯里,某些蛋白質的顆粒也是納米級的粒子。

    作為新世紀一項非常重要的技術,雖然納米技術聽起來高深莫測,但它距離我們一點也不遙遠。它藏在我們每天操作的電腦芯片里,應用在智能手機上,使用在化妝品里。生活中我們常見的涂針、食品、飲料、高鐵上的鐵軌,都可能是應用了納米技術的產物。

    如今,納米科技與傳統科技的滲透與融合正在掀起新一輪的產業技術革命。崔海信舉例介紹說,比如現在的信息產業已經由微電子時代步入了納電子時代,而芯片加工的精度也已達到14納米,正是因為納米科技,使得大數據、云計算、物聯網、人工智能等一系列信息技術得以全面廣泛的普及和應用。

    值得一提的是,今年的諾貝爾化學獎授予的三位科學家,以獎勵他們“在分子機器的設計和合成”方面的貢獻,實際上,他們研究成果就是通過單個分子的自組裝合成得到納米尺度的小機器。正如諾獎委員會所言:“人類掌握了在分子層面和納米尺度上控制運動的技術。”可見,納米技術正在推動現代產業體系與社會生活方式的重大變革。

    納米技術已在農業領域應用,并顯示出良好前景

    納米技術的發展帶動了與納米相關的很多新興學科,比如納米醫學、納米化學、納米電子學、納米材料學、納米生物學等等,自然也催生了納米農業的誕生。崔海信介紹說:“從概念上說,納米農業是將納米技術和材料運用于農業領域,研究納米尺度的物質在農業中的創新與應用的科學。”

    事實上,納米科技在農業領域的集成創新與應用并不是什么新鮮事。為了克服糧食安全、資源短缺和環境問題,2000年,美國“國家納米科技創新行動”正式將農業納米科技列入科研日程。2003年,美國農業部啟動了“納米科技在農業與食品領域應用”研究專項。近10年來,歐盟、巴西、加拿大、中國等農業大國(地區)相繼加強了農業納米科技研究,FAO、WHO等國際組織也在高度關注納米科技對全球未來農業和糧食安全的影響。

    那么,納米技術可以應用在農業的哪些方面呢?“我們既可以利用納米技術改進基因操作方法提高優質、高產、抗逆生物新品種培育效率,也可以利用納米材料的靶向傳輸與控釋功能改善化肥、農藥、獸藥以及飼料等農業投入品的有效利用率,降低殘留與污染;另外,還能利用利用納米分析與診斷技術增強農業重大疫情與食品安全的監控能力,利用納米生物技術改善食品的營養成分、風味與品質,提高農產品深加工強度,延長農副產品產業鏈;此外,還能利用納米微機電技術提高農業生產過程的精準化與智能化管理水平。”崔海信如數家珍,他說,“現在,納米農業已經在這五個方面現顯示出了良好的應用前景。”

    我國成功研發納米農藥,納米農業未來更精彩

    近年來,我國農業納米科技也獲得快速發展,尤其是在利用納米材料與技術提高農藥、化肥等農業投入品有效性和安全性方面,取得了一批創新性研究成果,在國際了產生了重要影響力。中國農業科學院農業納米創新團隊,成功開發了一批高效、安全的殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等納米農藥新劑型,目前正致力于產業化開發和推廣應用研究。

    據介紹,研究人員充分利用納米技術,將農藥粒子從傳統的5微米降低至100納米,小尺寸效應可減少葉面農藥脫落,提高了農藥的利用率。與此同時,利用納米材料負載農藥粒子,可根據作物防治的時效特性等需求,通過微囊化技術實現藥物的控制釋放,并延長持效期,這樣就能減少農藥的施用次數,從而避免了農藥濫用引發的食品安全問題。

    不僅如此,農藥多為難溶性化合物,通過納米技術還能改善難溶藥物的水溶性與分散性,減少農藥制劑成分中的“三苯”類等不利于人體的有機溶劑使用量。據測算,與傳統農藥相比,在病蟲害防治效果相同的前提下,全面推廣使用納米技術,可降低農藥投放量30%以上,每年減少“三苯”類溶劑50萬噸,大幅度降低農藥殘留污染,改善生態環境。

    “隨著工業化與城市化進程的推進,采用納米技術與新材料等前沿科技推動農業科技原始創新,有利于實現農業可持續發展。”對于納米農業的未來,崔海信滿懷期待,“納米科學是一種方法論,它為人類開辟了在微光尺度上改造分子和原子、合成微小機器的新視野。可以預測,納米技術將使整個農業生產方式和食品工業發展發生變革,從而改變農產品生產、加工、包裝、運輸和消費的方式,讓我們農業的未來變得更加精彩。”

 

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