玉米作物受益于碳纳米颗粒

碳纳米颗粒（CNPs）由于其优异的生物活性，高导电性，环保的制造工艺和大规模生产，在二十一世纪引起了人们对农业生产越来越多的兴趣。最近在《Journal of Cleaner Production》上发表的一篇论文重点介绍了将CNP作为叶面喷雾和土壤淋雨的应用，以促进玉米生产和养分吸收。

研究：碳纳米颗粒改善玉米（Zea mays L.）的生长和土壤质量：叶面喷雾和土壤淋雨应用的比较。图片来源：TEEREXZ/Shutterstock.com

碳纳米颗粒（CNPs）：农业生产的未来

无机肥料和农用化学品以及高产作物品种显著改善了全球农业生产。然而，为了满足快速增长的人口不断增长的需求，全球粮食供应必须增加70%以上。

预计到本世纪之交，气候变化将大幅降低玉米产量。因此，开发独特且环保的农业技术对于提高作物产量和提高作物生产力至关重要。

碳纳米材料（CNMs）为各种农业挑战提供了新的答案，包括增加种子的发芽和植物发育，提高抗逆性，控制养分摄入，检测植物疾病以及降低农药投入。碳纳米颗粒（CNPs）是最多样化的CNM之一，对农业产量具有可喜的影响。

先前关于碳纳米颗粒（CNPs）的研究的局限性

尽管人们对在农业中使用CNPs的兴趣日益浓厚，但关于植物开发和生产的研究却多种多样，而且往往是相互矛盾的。此外，缺乏对适当应用技术及其如何影响植物发育的研究限制了改善CNP应用。

以前对CNPs的研究主要集中在将农艺有效性与其他CNMs进行比较，评估CNPs的剂量依赖性影响，以及评估不同的植物物种和遗传特征。

然而，在相同的测试环境中，CNPs对植物发育和土壤条件的相对益处很少得到研究，这限制了CNPs在农业部门的广泛使用。

碳纳米颗粒在玉米生长中的应用

本研究旨在研究通过不同给药方式（叶面喷雾和土壤淋湿）施用的CNPs如何影响植物发育和土壤质量。选择玉米进行这项研究是因为它是全球的主要作物。

研究人员旨在分析叶面喷雾和土壤淋湿方法对植物发育指标和养分吸收的功效，以及土壤物理和化学特征的反应。

在实验过程中，在每个盆中播种五棵相同的玉米幼苗，发芽后每周修剪成两棵幼苗。通过叶面喷雾和土壤淋洗以三种不同的处理速率递送CNP，以找到最佳的施用技术。

研究的重要发现

本研究采用叶面喷雾和土壤淋湿法研究了CNPs在促进植株发育中的作用，发现CNPs的益处因剂量和递送技术而异。

与对照（仅施肥）相比，CNP的叶面喷雾和土壤淋洗均大大促进了植物发育和养分吸收，这表明CNP可能是比肥料更好的替代品。

选择合适的CNP应用技术对于促进工厂开发，同时最大限度地减少不必要的费用和最大化积极效益至关重要。

400毫克/L的CNP叶面喷雾剂和土壤淋湿在200毫克/公斤在改善作物产量和土壤完整性方面均有效。研究结果表明，CNP独立于应用模式影响了工厂开发指标;然而，土壤质量特征受土壤淋湿法的影响最大。

前景和进一步研究的途径

本研究的结果应有助于CNPs在促进植物发育和土壤完整性方面的相对知识，并阐明农业使用的最佳应用方法。

然而，研究发现，除了CNP施用速率和方法外，植物特征、CNP性质、土壤质量和实验环境等各种参数也会影响CNP的有效性。

因此，随后的研究应探索更彻底地检查CNPs在不同土壤环境下增加植物发育和养分吸收的作用。此外，地表特性的机械研究以及CNP与作物和土壤的整合对于它们在农业部门的未来发展和应用至关重要。

参考

Xin, X. et al. (2022). Carbon nanoparticles improve corn (Zea mays L.) growth and soil quality: Comparison of foliar spray and soil drench application. Journal of Cleaner Production. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652622022296?via%3Dihub