《国际团队合作发明水稻纳米喷施技术》

  • 来源专题:农业生物安全
  • 编译者: 李周晶
  • 发布时间:2025-10-21
  • 据每日科学9月25号报道,由美国马萨诸塞大学阿默斯特分校与中国江南大学合作的研究团队发明一种基于纳米硒的叶面喷施技术,该技术能够多管齐下,显著提升水稻种植的可持续性。此项研究发表于《PNAS》。

    水稻传统种植方式也带来了巨大的环境压力:高氮化肥的过量使用导致利用率低下、水体污染、土壤退化以及大量温室气体排放。该项研究创新性地利用无人机,将纳米尺度的硒元素直接喷洒于水稻叶面。硒并非作为肥料,而是作为一种关键的生物刺激素发挥作用。硒元素促进光合作用效率提升超过40%,进而增加二氧化碳固定和碳水化合物合成。碳水化合物输送至根系后刺激其生长,根系分泌的有机物质又能促进有益微生物繁殖,形成根-微生物共生体系,从而提高氮素吸收效率。数据显示,该方法使水稻氮肥利用效率从30%提高至48.3,温室气体排放量下降18.8%–45.6%,每吨水稻的经济效益提升38.2%,环境负面影响降低41%。

    此外,纳米硒处理还提高了稻米蛋白质、必需氨基酸和硒含量,提升了谷物营养价值。研究还表明,该技术可帮助农民减少30%的氮肥施用量。鉴于水稻种植消耗全球15%–20%的氮肥,此项技术有望在人口增长、气候变化和农业成本攀升的多重挑战下,为推动农业可持续转型提供有效路径。

  • 原文来源:https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250924012230.htm
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  • 《我国科学家发现纳米材料抑制水稻“铅毒”机制》

    • 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:2018-05-18
    • 近日,我国科学家研究发现,纳米羟基磷灰石在抑制铅离子方面具有显着作用,而相关抑制机制的研究有望推广到其他粮食作物上。该研究成果近日发表在国际学术期刊《环境科学·纳米》杂志上。 纳米羟基磷灰石对铅有较强的吸附能力,在纳米颗粒尺寸范围内,该物质拥有非常大的比表面积、高密度的活性位点及强大的吸附能力,因此被广泛运用于水体和土壤中铅污染的修复。但是,纳米羟基磷灰石在水稻体内的迁移转化过程及其在水稻根部对铅的固定机制尚不清楚。 中国科学院固体物理研究所环境与能源纳米材料中心研究团队深入研究了水培条件下纳米羟基磷灰石在水稻根细胞中的传输与分布,并探讨了该物质降低铅在水稻体内的毒性和迁移性方面的机制。 该中心副主任张海民告诉《中国科学报》记者,如何在不影响植物果实和土壤养分条件下,使用纳米材料固定土壤及水溶液中的重金属元素,同时在修复被污染土壤的过程中不造成二次污染,寻找纳米材料中的天然矿物质是一个重要方向。科研人员尝试了一系列物质,纳米羟基磷灰石就是其中的一种。 中心工作人员马兰介绍,纳米羟基磷灰石进入水稻根部,并在根系中作为阻挡层捕获铅离子,抑制了铅从根部向地上部的转运,进而降低铅离子的生物毒害。其固定机制主要体现在通过水稻根细胞中存在的纳米羟基磷灰石颗粒与铅离子结合,将铅离子转化为根细胞中的铅沉积物,一方面减少铅离子对根部正常生长的干扰,另一方面减少铅离子向地上部分的迁移,最终达到对铅离子的固定作用。 具体来说,就是采用水培方式,将水稻秧苗放在含有纳米羟基磷灰石物质的营养液中,使纳米羟基磷灰石颗粒在水稻秧苗的根部附着,铅离子慢慢地向水稻秧苗的根部迁移,然后被纳米羟基磷灰石颗粒吸附,这样,土壤中的铅离子由游离态变为沉积物,固定在水稻的根部。 对于环境纳米材料抑制铅的作用机制的研究成果,还可以延伸到其他领域。比如,可以利用纳米材料的特性,抓捕土壤污染中的其他重金属镉、砷、汞等。该研究为减少铅在水稻以及其他粮食作物体内吸收和转移提供了技术支撑。 张海民说:“与水稻相比,其他粮食作物的生长环境不同,对土壤的酸碱性要求也不同,抑制重金属的机制也不同,这些都有待深入研究。”