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纳米技术在农业中的运用

2018-09-14 16:59:03

2003年9月,美国在发布的农业发展路线图中首次提出:重视纳米技术在农业和食品工业中的应用。根据美国农业部门的预测,纳米技术将使整个农业生产方式和食品工业发展发生变革,改变食品生产、加工、包装、运输和消费的方式。许多国家已经认识到纳米技术在农业食品部门的应用前景,在这方面投入了大量研发力量。伊朗政府也重点投资于纳米技术在农业和食品上的应用研究,由农业部门出面资助35个实验室组成研究团队开展此方面的研究,并已取得一定研究成果。纳米技术在农业领域的运用主要包括以下几个方面:

精确农业

精确农业是利用重要的作物参数和知识在适当的尺度上优化生产系统管理,根据特定地块的作物潜在生产能力控制不同的投入水平(如肥料、杀虫剂、除草剂等)。精确农业的核心是对变化因素进行精确管理,变化因素包括:空间因素、时间因素和预测因素。利用纳米技术生产的微型传感器和监测系统对未来的精确农业产生重大影响。

纳米装置的一个重要作用是增加与全球定位系统有关的自主传感器的应用,用于实时监测。这些纳米传感器可以遍布田间,用于检测土壤养分和农作物生长情况。美国和澳大利亚的一些农场已经在使用这种传感器,它们可以及早检测到环境的变化,可以为决策者提供准确信息,帮助农民作出明智的决定,提高农业的生产效率。

智能施药系统

20世纪后半叶以来,农业病虫害的控制经历了从利用杀虫剂到传统方法与生物方法相结合的病虫害综合管理系统。将来具有新型的纳米装置可以运用到农业的智能化中,这类装置可以针对不同的病虫害采取准确的补救措施,它们可以将所发现的问题及时提醒农民,帮助农民定量、定向地给农作物治病。

运用纳米技术生产的新型农药更易于溶于水,也可以自然分解为无害成分。科学家们正在研究能够针对环境变化施肥和施药的新技术,促进农作物对水、农药和化肥的高效吸收,以降低污染,使农业对环境更加友好。纳米技术还有助于提高农作物的产量和营养价值。

食品包装与加工

由专业咨询公司进行的调查研究预测,纳米食品的市场将从2004年的26亿美元发展到2010年的204亿美元。该调查报告认为,到2010年,亚洲将成为纳米食品的最大市场。由此可见,纳米技术在食品产业有巨大的发展潜力,纳米食品加工、纳米包装材料、纳米检测技术等方面的研究尤为活跃,成为纳米技术在食品工业应用的研究热点。

运用纳米技术研发的包装系统可以修复小的裂口和破损,可以适应环境的变化,并且能在食品变质的时候提醒消费者。此外纳米技术可以改进包装的渗透性、提高阻隔性、改进抗损和耐热,形成抗菌表面,阻止食物发生变质。除包装外,纳米技术对功能食品和互动食品的研发也有很大促进作用,这些食品能够按照人体需求更有效地提供营养。这类食品可以暂存人体内,需要时再把营养输送给细胞,这个领域的关键是开发纳米胶囊,把它们存入食品中,用于输送营养。

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