近期，中国科学院合肥物质院固体所汪国忠研究员团队利用硅基纳米材料的表面粗糙工程，在作物叶面实现了对大量元素氮、中量元素镁和微量元素铁的高效递送，为各类营养元素的有效利用提供了一条普适路径。相关成果相继发表在ACS Nano和Environmental Science: Nano上，并获授权国家发明专利三项。
肥料是作物的“粮食”，也是保障粮食安全的重要物质基础。相较于传统土壤施肥，叶面施肥可使营养元素喷施于作物叶表，各种营养物质可直接从叶片进入作物体内，参与作物的新陈代谢和有机物的合成过程。然而由于作物叶面存在“荷叶效应”，现有叶面肥溶液在喷施过程中会从作物叶面大量滑落，或通过雨水冲刷进入土壤、河流等环境介质（肥料损失率约80%），导致严重环境污染，且浪费大量资源。因此开发可以在植物疏水叶面上高效附着的肥料通用技术是现代农业面临的难题。
鉴于此，研究人员以大量元素氮为研究对象，利用纳米二氧化硅球表面粗糙工程制备了形貌不同的三种新型叶面氮肥：实心、空心以及海胆状空心硅基叶面氮肥，并成功在叶面环境中实现了对大量元素氮的有效递送。与传统叶面氮肥相比，具有纳米结构的叶面氮肥在花生叶片和玉米叶片的粘附能力分别提高了5.9倍和2.2倍，且玉米幼苗对氮素的利用率也提高了2.3倍。这些性能的提高归结为载体表面丰富的微纳结构，高的表面粗糙度大幅改善了肥料在作物叶面的浸润性及附着力。相关研究成果发表在Environmental Science: Nano 上，相关技术授权国家发明专利一项。
该系列研究工作为进一步掌握纳米结构对营养元素的高效递送、实现化肥的“减施增效”农业双碳目标以及为未来“纳米农业”的发展提供新的启示。 上述研究工作第一作者为固体所李文超博士，通讯作者为周宏建研究员、汪国忠研究员。相关工作得到了基金委国家自然科学基金等项目资助。 文章链接：https://doi.org/10.1039/D0EN00686F https://doi.org/10.1039/d2en00837h 图1. 海胆状空心硅基叶面氮肥的TEM图像。
