納米材料能將作物重金屬積累降低約38% 同時使產(chǎn)量提高約23%

近期，美國馬薩諸塞大學(xué)教授邢寶山、中南林業(yè)科技大學(xué)南方林業(yè)生態(tài)應(yīng)用技術(shù)國家工程實驗室教授閆文德和廣東工業(yè)大學(xué)教授馬傳鑫等團(tuán)隊合作，揭示了納米材料可有效降低土壤重金屬污染并提升作物產(chǎn)量，為區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供新見解。10月11日，該成果發(fā)表在Nature Food上，邢寶山、閆文德和馬傳鑫為共同通訊作者，中南林業(yè)科技大學(xué)為論文第一單位，該校副教授曹旖旎為論文第一作者。

當(dāng)前亟須找到減少食物中重金屬含量的方法，而應(yīng)用納米級的“營養(yǎng)物質(zhì)”即“納米農(nóng)業(yè)”是具有潛力的解決方案。

傳統(tǒng)化肥由大顆粒組成，利用效率較低，大量施用易引發(fā)環(huán)境污染。研究人員提出，作物營養(yǎng)的納米材料存在于納米尺度上，可針對特定的作物、生長條件和應(yīng)用方法進(jìn)行專門的設(shè)計和混合，并進(jìn)行工程設(shè)計，使目標(biāo)植物能最有效地將營養(yǎng)吸收到它們的系統(tǒng)中。

在該研究中，研究人員從170篇已發(fā)表的關(guān)于納米顆粒在減少重金屬和類金屬吸收方面的論文中，收集了8585對納米材料作用于植物的實驗觀察結(jié)果?；诖耍芯肯到y(tǒng)分析了納米材料減少作物重金屬積累并提高作物產(chǎn)量的潛力，闡述了納米材料抑制活性氧產(chǎn)生，減輕氧化損傷的生理響應(yīng)機(jī)制，構(gòu)建了適用于不同大田應(yīng)用場景的納米材料篩選模型。

此方法有助于解決重金屬污染土壤治理的多準(zhǔn)則決策問題。結(jié)果表明，納米材料可有效降低作物重金屬積累含量（38.3%），可以提高作物產(chǎn)量（22.8%）和作物的營養(yǎng)水平（30%），并提升作物對重金屬脅迫的抗性（21.6%）。納米材料還有助于增加土壤酶和有機(jī)碳含量，這兩者都有助于提高土壤肥力。

納米材料作用于作物的溫室控制實驗。受訪者 供圖

“當(dāng)然，納米材料不是靈丹妙藥?！毙蠈毶奖硎?，它們需要根據(jù)個別作物和土壤以不同的方式應(yīng)用，此次研究成果可幫助政策制定者根據(jù)具體情況選擇最佳行動方案。

研究得到了中國國家自然科學(xué)基金、廣東省“珠江人才計劃”引進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊、湖南省基金創(chuàng)新群體、湖南省優(yōu)秀青年基金等項目的支持與資助。