農(nóng)業(yè)納米技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)PPT

納米農(nóng)藥肥料開發(fā)與應(yīng)用O殺蟲劑、殺螨劑、殺鼠劑、殺線蟲劑、殺軟體動物劑、殺菌劑、除草劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等有機肥：各種餅肥、家禽糞、家畜肥、鳥糞、人糞尿等。無機肥：硫酸銨、尿素、硝酸銨、過磷酸鈣、氯化鉀等。農(nóng)藥和肥料對抵御生物災(zāi)害、保障作物產(chǎn)量、促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定增長起重要作用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在很大程度上依賴肥料為作物生長提供充足的養(yǎng)分，農(nóng)藥控制各種病蟲害，清除雜草，以保證作物健康生產(chǎn)，從而保障和提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。美國農(nóng)業(yè)部的資料表明：停止使用農(nóng)藥將導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低30%,農(nóng)產(chǎn)品價格將提高50%-70%。建國以來我國糧食單產(chǎn)翻了兩翻，其中化肥的貢獻約占一半。例如，我國玉米單產(chǎn)增長的貢獻中品種占36%,化肥占52%,其他為管理因素。植物營養(yǎng)素植物營養(yǎng)素《中國統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)2019年我國化肥施用量為5400萬噸，糧食總產(chǎn)量為66384萬噸；1978年我國化肥施用量為884萬噸，糧長期大量使用農(nóng)化產(chǎn)品帶來的劣勢：土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，土壤中有機物含量顯著減少，農(nóng)田養(yǎng)分流失、土壤肥力下降。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)藥、肥料的實際利用率均不到40%,其余大部分都流失在農(nóng)田環(huán)境，不僅造成了巨大浪費，也造成了土壤板結(jié)、土壤酸化、土傳病害高發(fā)、重金屬活化、環(huán)境污染。時間線時間線1.1農(nóng)藥及肥料應(yīng)用現(xiàn)狀2019年參加斯里蘭卡總統(tǒng)競選時的口號將斯里蘭卡變?yōu)槿虻谝粋€擁有100%有機農(nóng)業(yè)的國家>2021年4月22日全面禁止進口和使用合成肥料、殺蟲劑和除草劑化肥禁令后的短短六個月內(nèi)：大米產(chǎn)量下降了20價格飆升了50;%胡蘿卜和西紅柿的價格上漲了5倍>2021年11月撤銷了化肥禁令，國內(nèi)糧食安全線完全崩潰2022年7月15日，拉賈帕克薩辭去斯里蘭卡總統(tǒng)職務(wù)>減小農(nóng)藥化肥有效成分的微粒尺寸，從通常的微>緩控釋、靶向釋放>不同品種復(fù)配，發(fā)揮協(xié)同作用農(nóng)藥化肥主要問題(環(huán)境污染、農(nóng)藥在生物體內(nèi)累積、病蟲害抗藥性的大幅增加、肥料流失)的有效工具。(5微米左右),每根剛毛上又絨毛腳掌-腳趾-皮瓣-剛毛荷葉擴大500倍，表面分布乳凸，尺寸接近10微米，間距20微米左右；乳凸擴大到10000倍，乳凸上頭分布著棒狀蠟質(zhì)晶體，長度接近1微米，直徑在100納米納米尺度：處于1nm至100nm之間的尺寸范圍。隨著微粒尺寸減小，其數(shù)量和表面積會急劇增加。例如，微粒由1微米減小到1納米，相同質(zhì)量農(nóng)藥的微粒數(shù)量就會增加十億倍，表面積增加一千倍。特殊效應(yīng)特殊效應(yīng)納米材料:以納米顆粒(原子團簇)為單元或與其納米產(chǎn)品:由納米材料組成或具有納米結(jié)構(gòu)的塊體原子(2)有效成分借助于納米制備技術(shù)(包括納米載體負載)所形成的納米體系。,(Naresyee1〔2023〕15號):納米農(nóng)藥預(yù)混技術(shù)國際發(fā)展：★★美國農(nóng)業(yè)部(USDA):啟動了農(nóng)業(yè)和食品系統(tǒng)研究計劃的納米科學(xué)與工程★美國環(huán)境保護署(U.S.EPA)和歐盟委員會先后頒布了納米農(nóng)藥的管理和使用規(guī)則◆美國EPA于2007年發(fā)布《納米技術(shù)白皮書》,明確納米農(nóng)藥◆2011年，美國環(huán)保署(EPA)登記了美國第一個納米農(nóng)藥納米銀防腐劑，用于抑制紡織品上細菌的產(chǎn)生◆國際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)設(shè)立了納米農(nóng)藥環(huán)境風險評估和健康風險評估2個項目組，IUPAC認為納米農(nóng)藥是全球下一代農(nóng)藥制劑矣鍵技術(shù)多根據(jù)不同納米農(nóng)藥的特性，在確定基本準則的基礎(chǔ)上，采取“一事一議”的原則。1.3農(nóng)藥及肥料納米化的優(yōu)勢“賣農(nóng)藥”變?yōu)椤百u服務(wù)”托管服務(wù)：“耕種防收”人飛機高效作業(yè)適宜劑型和配套農(nóng)藥產(chǎn)品”料聚合物類納米材料無機非金屬納米材料料納米農(nóng)藥的性能優(yōu)勢√提高農(nóng)藥的溶解度√提高農(nóng)藥的溶解度√√環(huán)境響應(yīng)型釋放納米肥料的種類納米結(jié)構(gòu)肥料：肥料養(yǎng)分和復(fù)合組分均達納米級，由于納米材料的小尺寸效應(yīng)使肥料帶磁效應(yīng)，從而使養(yǎng)分更易被植物吸收。納米材料膠結(jié)包膜緩/控釋肥料：肥料的養(yǎng)分組分不是納米材料，但其膠結(jié)包膜材料是納米級。納米碳增效肥料：其養(yǎng)分組分是非納米結(jié)構(gòu)；但它通過納米技術(shù)和氫鍵締合機制，納米碳與碳銨結(jié)晶形成共晶，提升肥料利用率。納米磁性肥料：以粉煤灰等為納米磁性載體與常規(guī)肥料加工而成·納米生物復(fù)合肥料：在肥料中加入生物有益菌種和營養(yǎng)組分、中微量元素等制成。納米肥料的性能優(yōu)勢納米顆粒對植物生長發(fā)育的影響黑芥氧化銅抑制幼苗根系生長水稻植物激素和抗氧化酶活性降低氧化銅抑制幼苗根系生長氧化銅顯著降低錳、鎂、鋅、硼、鉬和鐵等養(yǎng)分的吸收，抑制了棉花中鈉和錳的遷移1.4農(nóng)藥及肥料納米化的應(yīng)用與發(fā)展納米顆粒對植物抗病蟲害能力的影響合物增強噻蟲嗪對桃蚜的毒性對2、3齡若蟲和蛹具有較高的致病性具有致病性具有控制效果具有抑制作用可有效控制具有抑制作用納米顆粒對植物抗非生物脅迫的影效果具有保護作用，增加光合色素，降低脯氨酸和總可溶性糖的積累增加幼苗質(zhì)量，減少糖酵解中具有細胞毒性的副產(chǎn)品產(chǎn)生甘蔗增強光合作用，維持葉綠素含量納米顆粒的環(huán)境風險>納米顆粒影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)。>穿透細胞壁和細胞膜進入生物系統(tǒng)，并長時間停留。4F農(nóng)藥及肥料納米化的應(yīng)用與發(fā)展1.科學(xué)問題層面，亟需明確納米農(nóng)藥的定義和高效利用的機制]T兒市高效對靶沉積(界面作用，尺寸效應(yīng)，拓撲匹配)>調(diào)控農(nóng)藥、肥料釋放(環(huán)境因子，精準調(diào)控，劑量效應(yīng))>提高吸收傳導(dǎo)(尺寸閾值，施用場景，劑量傳輸)主要技術(shù)參數(shù)包括外觀、有效成分及相關(guān)雜質(zhì)質(zhì)量分數(shù)、分散性(粒度及分布)、低成本可復(fù)制可推廣，農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)過程監(jiān)管同體”,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)突破必須突破單要素思維，從資源利用、運作效率、系統(tǒng)彈農(nóng)藥主要劑型識別指標懸浮劑1外觀：不透明固液分散體乳油2入水：呈乳白色云霧狀分微乳劑(1)外觀：兩種互不相溶(2)入水：入水自發(fā)分散1外觀：以微小的液2入水：乳白色均相懸2.1農(nóng)藥主要劑型識別(1)外觀：不規(guī)則球狀粒子,大小均一，大小在20目~100(2)入水：入水迅速崩解，持效期含量多無或少基預(yù)混劑實現(xiàn)了制劑和低容量稀釋藥液的高穩(wěn)定性>預(yù)混劑使用簡單方便降低了田間地頭的配藥難度；>預(yù)混劑的農(nóng)藥微粒均為納米級提高了農(nóng)藥利用率；>預(yù)混劑的水基化體系有效降低了溶劑和助劑用量；>預(yù)混劑定制化模式實現(xiàn)農(nóng)藥科學(xué)選用和有效減量。60秒VS9分鐘以上以天然聚合物(改性羧甲基纖維素)為載體制備納米農(nóng)藥以天然聚合物(玉米醇溶蛋白+殼寡糖)為載體制備pH/氧化還原控釋納米農(nóng)藥品MSN-KHS60-GlyEBGMSN-KHMSN-KHS60-GlyEBGMSN-KH功能化納米農(nóng)藥向根部轉(zhuǎn)運預(yù)防和控制線蟲效果分別達到100%和7167%以水楊酸改性介孔硅為載體制備納米農(nóng)藥以提升作物抗鹽脅迫能力細胞活性細胞活性1CR?EB@MSNEB@MS活性氧積累納米農(nóng)藥田間應(yīng)用效果惠州博羅田間施藥后的調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果白穗率(%)白穗防效(%)常規(guī)用藥(2g/畝)納米農(nóng)藥(2g/畝)相比于常規(guī)用藥(氯蟲苯甲酰胺),納米農(nóng)藥表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，即便是在減藥40%的情況下，也可與常規(guī)用藥防效效果相當。另外，稻殼和稻米的田間氯蟲苯甲酰胺殘留量均低于歐盟標準0.01mg/kg,達到了減藥目的。阿維菌素納米制劑對水稻潛葉蠅的田間防效(梅河口市)藥劑有效成分用量(g/畝)防效藥效結(jié)論固體納米分散體同等防效下，納米制劑可降低農(nóng)藥用量30%。水分散粒劑納米農(nóng)藥田間應(yīng)用效果氯蟲苯甲酰胺納米制劑對水稻二化螟的田間防效(梅河口市)有效成分用量(g/畝)氯蟲苯甲酰胺納米混懸劑納米制劑在降低農(nóng)藥用量40%時，防效仍氯蟲·阿維復(fù)合納米制劑氯蟲苯甲酰胺懸浮劑阿維菌素納米制劑對水稻二化螟的田間防效(梅河口市)有效成分用量(g/畝)固體納米分散體納米制劑在降低農(nóng)藥用量20%時，防效仍高于傳統(tǒng)劑型?？扇芊?.4納米農(nóng)藥田間應(yīng)用效果納米制劑組合對水稻穗頸瘟的田間防效(東港市)有效成分用量(g/畝)納米制劑常規(guī)制劑納米農(nóng)藥應(yīng)用示范與商業(yè)化推廣國內(nèi)目前納米農(nóng)藥及其預(yù)混劑已經(jīng)在全國19個省200多個縣市的18種作物上，針對20多個防治對象進行了田間實驗。已在全國超過200個縣(市)國內(nèi)開展超過1000萬畝次的納米化農(nóng)藥制劑及其預(yù)混劑試驗示范。2.5納米農(nóng)藥應(yīng)用示范與商業(yè)化推廣Vive開發(fā)了基于聚合物的納米級農(nóng)藥遞送系統(tǒng)：中的穩(wěn)定性，同時實現(xiàn)化學(xué)、生物、穩(wěn)定性成分的截至2022年，Vive已有七種商業(yè)化的納米農(nóng)藥產(chǎn)品，在超過200萬英畝(1200萬畝)的農(nóng)田上使用，覆蓋28種不同的作物物種，幾乎滿足大部分種植者的需求。2.5納米農(nóng)藥應(yīng)用示范與商業(yè)化推廣·RedSurcos:阿根廷最大的農(nóng)化生產(chǎn)企業(yè)。該公司在南美推出了首個應(yīng)用納米技術(shù)的殺菌劑產(chǎn)品AcentoInduxor(嘧菌酯+戊唑醇)。公司的2,4-滴納米技術(shù)制劑已應(yīng)用于超過500萬公頃的土地。對除草劑DédaloElite的測試顯示了其巨大的比較優(yōu)勢和效益，比傳統(tǒng)產(chǎn)品具有更高的安全性。應(yīng)用了納米技術(shù)的除草劑DédaloElite(商標)具有更大的特異接觸面積和更強的穿透雜草的擴散能力，可以使2,4-滴制劑每公頃活性成分的用量最多減少50%,并能充分實現(xiàn)所需的控制效果，且低氣味、低揮發(fā)性，揮發(fā)性較傳統(tǒng)脂類制劑除草劑低400倍。此外，它在硬水中不會失活，全世界缺乏微量元素的土壤達到25億公頃。在中國，據(jù)統(tǒng)計，2015年全國土壤缺鐵占31%,缺錳占48%,銅、鋅、硼、鉬分別占25%、41%、84.5%和60%。與1986年數(shù)據(jù)相比，近30年來，土壤中的中微量1.2土壤問題之有機質(zhì)缺失作物補“碳”與補“微”基礎(chǔ)元素大量元素中量元素微量元素大中微肥唯缺C(僅氣肥于棚),大田C長期缺位。最佳濃度0.1%,1000ppm自然差距3—4倍!田間差距5倍，短板!靠天補C-碳饑餓-作物“亞健康”3.2作物補“碳”與補“微”作物產(chǎn)量大小取決于短板，即最小養(yǎng)分(最短板)。C/NPK30年劇變極不平衡而無研究碳-植物營養(yǎng)的超大量元素，植物折C約55%,NPK元素<11%,平衡嗎?-“一斤果蔬半斤碳”(山西奧德福)--增產(chǎn)必增碳!施N要配C!C作物生長的生化反應(yīng)：無機物—→有機物(增產(chǎn))CO?,有機碳的比較一肥補勝天補起點2起點2單糖淀粉反應(yīng)物CO?+H?O氨基酸_→多肽-蛋白節(jié)光合能(生長能)-抗逆，補碳增氮大平衡(C/N)作物補“碳”與補“微”碳化合物，如糖、醇、酸(含氨基酸)等，即不僅有含氮的有機碳營養(yǎng)(如氨基酸)。水溶有機碳水溶有機碳普通有機肥普通有機肥利用率低傳統(tǒng)手段難以補碳?如何利用3.3納米小分子水溶有機碳技術(shù)性基團水溶性小分子納米有機碳(200nm膜通過率65%以上),進而與中微量元素進行游的快(水游的快(水效性高)身體柔軟(分子被作物吸收)3.3納米小分子水溶有機碳技術(shù)(富含大量羧基(富含大量羧基牢牢結(jié)合)合3.3納米小分子水溶有機碳技術(shù)納米有機碳肥主要功能(1)促進微生物繁殖，改良土壤。有機與微生物結(jié)合協(xié)同作用中團粒單粒構(gòu)造(土)小團粒團粒構(gòu)造(土壤)(2)消除作物“亞健康”,抗逆促生長。