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《使大米强壮的硅--“植物石头”：越南农田硅施肥和再利用》

  • 来源专题：农业立体污染防治
  • 编译者： 金慧敏
  • 发布时间：2015-10-13

  • 最近的研究显示，硅（Si）是一种重要的营养物质，可以提高水稻的适应性，然而我们对如何控制土壤硅可用性仍知之甚少。LEGATO项目的研究人员测试了硅肥中硅的吸收和水稻的生长以及硅肥对越南北部生产秸秆的分解效果。该研究发表在《植物与土壤》杂志。

    硅构成着水稻植株的力量。水稻通过土壤溶液方式吸收硅，并在植物组织中形成非晶二氧化硅，即所谓硅酸体（直译“植物石”）。这些硅酸体使植物的茎和叶更强和更硬。因此，充足的硅供给可以增强植物的抗暴雨、风力和害虫和真菌的攻击性的能力。

    毫无疑问，硅是可持续水稻生产中不可缺少的元素，但土壤中控制硅可用性的过程仍需相当充分的研究。亥姆霍兹环境研究中心阿尼卡及其团队在其论文中研究了越南水稻土，目的是为了解这些过程，为水稻可持续生产及建议提供了科学依据。研究表明，土壤中施硅肥后，通过水稻和水稻产量提高了硅的吸收。当产生的稻草（富含硅）收获后被留在农田，一大部分硅通过秸秆分解并被释放，并且可用于即将到来的水稻作物。因此，水稻植株中硅的再循环和硅供应可以通过多季种植并单一施肥而保持在高水平上。

  • 原文来源：http://www.sciencedaily.com/releases/2015/10/151001125955.htm
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  • 《前沿：谈纳米技术在植物源农药中的应用》
    • 来源专题：农业立体污染防治
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2019-11-27
    • 生物碱、酚类、萜类化合物是比较常见的植物次生代谢产物，他们大多分布于植物组织中，对植物具有重要的保护作用。 现代农业对植物源农药有了新要求 随着人口的逐渐增长、科学的进步，为了满足人们对粮食，蔬果的大量需求，成本更低、防效更好的化学农药逐渐占据了主导地位。从半个多世纪的化学农药发展历史来看，无数事实可以证明化学农药在控制农作物病虫草鼠危害、保证农业丰收方面起着任何别的措施不能代替的重要作用。 据国际权威人士估计，如果停止使用化学农药，农作物将减产30%。在中国，这意味着将有3.5亿人挨饿。农场如果停止使用化学农药，水果将减产78%，蔬菜减产54%，谷物将减产32%。 但是，使用化学农药对人类也确实存在直接的或潜在的负面影响。长期过度使用化肥会使农田的土壤板结施肥的效果下降最终又带来农产品的品质下降；过度使用农药会使农产品农药残留量增加，进而危害人类将康。植物源农药的活性成分是自然存在的物质，主要由C、H、O 等元素组成，来源于自然，环境相容性好。在长期的进化过程中已形成了其顺畅的代谢途径，不会污染环境。不仅具有杀虫、杀菌活性，还兼有调节植物生长、诱导免疫、肥效、保鲜作用，且作用方式多样。从作用方式来看，一般对害虫是胃毒作用或特异性作用，少为触杀作用，因此对天敌等非靶标生物是相对安全的。并且往往含有数种有效成分，且作用机制与一般化学农药不同，不易使有害生物产生抗药性。但是植物源农药的使用上也会面临一些新的困难，由于其来源特殊，成分十分的复杂，会出现诸如制剂困难，稳定性差、容易分解等影响药效的问题。现代农业对植物源农药有了更多新的要求。 植物源农药中的一种新技术 纳米技术在植物源农药上的应用纳米材料是一种小于100 nm的结构或物质，其拥有多种其他材料所不具备的优异特性。纳米材料与植物源农药的结合，可以增强药物进入靶生物体内的能力，能够提高农药的稳定性并产生新的控释作用。纳米制剂可改善天然产品的稳定性和有效性，具有控制活性化合物释放到靶生物体的能力，然后控制小分子物质释放到作用部位。他们还可以减少杀虫剂对非靶生物的不良毒副作用、提高杀虫剂的稳定性、保护其活性成分不被微生物降解。 1. 纳米印楝素颗粒 印楝树衍生物在农业上广泛用于防治昆虫、线虫、真菌和细菌。但是，印楝素对温度和光敏感以及易被微生物降解等都会迅速使其失去活性。Riyajan 等开发的涂有天然橡胶的网状海藻酸钠与戊二醛胶囊剂，比无橡胶覆盖的微胶囊释放更慢。在相同时间内(24 h)，无橡胶覆盖的纳米胶囊的释放率是100%，而涂有橡胶的纳米胶囊释放率是80%。Forim开发了一种含有印楝素的聚ε-已内酯纳米颗粒以及该系统所用的喷雾干燥粉末的新制备技术。通过测试发现纳米印楝素颗粒封装效率达到98%。在电子显微镜下，观察到的颗粒呈球形形态，表明活性成分是由于聚合物链的松弛或聚合物被破坏而被释放。大大提高了印楝素在紫外线辐射下的稳定性和水溶性。用纳米印楝素颗粒(5000 mg/kg)处理小菜蛾，其死亡率为100%。Costa 等制备了不同的含印楝素的剂型(纳米胶囊、微胶囊、浓缩乳状液)，并在紫外线的照射下观察制剂的稳定性。结果发现纳米制剂比商业产品稳定性更高，未封装的化合物在七天内完全降解，而封装的印楝素14 天只降解了20%。 2. 纳米鱼藤酮颗粒 鱼藤酮是一种植物源杀虫剂，存在于豆科鱼藤酮属植物的根或根茎中。由于鱼藤酮在紫外线下易降解、对鱼类的毒性强、水溶性低等原因限制了其在农业上的应用。Lao制备和表征两性分子衍生物N(18 醇-1-环氧丙基醚)-O-壳聚糖硫酸盐作为鱼藤酮的载体。并成功的将鱼藤酮杀虫剂封装在浓度为26 mg/mL 的纳米胶束中，使其水溶度提高了13,000 倍。封装的鱼藤酮，150h 后释放约70%，230 小时候达到最大释放，而未封装的鱼藤酮，9 h 后释放70%，27 h 达到最大释放。Martin 等利用超临界辅助雾化技术对三种类型的聚合物（聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠）进行了测试。包封率最好的是由海藻酸钠/鱼藤酮(100%)和聚乙二醇/鱼藤酮(98%)所组成的系统。 3. 纳米大蒜精油颗粒 Yang等用聚乙二醇纳米颗粒作为大蒜精油的载体，采用熔融法制备纳米颗粒，包封率为80%。精油封装时其活性成分没有显著变化。5 个月后，该制剂对甲虫成虫有80%的杀虫效果，单独使用大蒜精油，效果只有11%。 纳米植物源农药的发展前景 先进的纳米技术将会把植物源农药引领到一个全新的高度，纳米技术能够彻底解决植物源农药现存的低稳定性、高挥发性、热分解性等问题，具有良好的发展前景，新技术的研发和推广将更进一步缓解化学农药对环境和人类自身带来的不利影响。相信在不久的将来，植物源农药与纳米技术相结合的优势商业产品就会出现，加速淘汰污染严重的普通化学农药。
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  • 《武汉植物园在丹江口库区农田土壤磷素空间分布和污染风险评价方面取得研究进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-01-10
    • 磷是许多陆地生态系统中的限制性养分，大量含磷肥料用于农业生产。然而，植物对施入土壤中的磷肥当季利用率很低，使绝大部分的磷以非有效态积累于土壤中, 造成了磷在土壤中的富集，通过侵蚀、淋滤、径流和排水进入水源，从而导致富营养化。因此，对农业活动中的磷进行稳健的分析、管理和控制，对整个生态系统的健康，特别是对我国的生态系统健康至关重要。 丹江口水库是我国南水北调中线工程的水源地，其水质的好坏直接影响中线调水工程的效益以及沿线区域的社会经济可持续发展。武汉植物园农业环境生态学科组在刘毅研究员的带领下，评估了丹江口水库周围农田土壤磷的空间分布、环境因子对其空间变异的影响以及相关的污染风险。结果表明，丹江口水库库区农田土壤TP含量较低（低于低营养状态下<1g kg-1tp的阈值）。然而，40%的地区的Olsen-P水平高于作物最佳生长所需的水平。TP具有很强的空间依赖性，主要受土壤性质（pH和SOM）、降水和地形等因素的影响。Olsen-P具有中等的空间自相关性，主要受土地利用和地形驱动。P指数模型显示，高磷流失风险点主要分布在水库东北部和西北部。在这些地区，磷污染的主要贡献者是运输因子。因此，在减少磷污染的策略中，应优先考虑减少养分扩散的措施，如种植等高树篱、坡梯工程和保护性耕作。 　　 该项目得到国家重点研发项目（2016YFD0200108）,国家自然科学基金项目（41501313）和中国科学院知识创新项目（Y455434I02）的支持。研究结果以“Phosphorus spatial distribution and pollution risk assessment in agricultural soil around the Danjiangkou reservoir, China”为题，发表在环境领域核心期刊Science of the Total Environment。
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