近期，美国马萨诸塞大学教授邢宝山、中南林业科技大学南方林业生态应用技术国家工程实验室教授闫文德和广东工业大学教授马传鑫等团队合作，揭示了纳米材料可有效降低土壤重金属污染并提升作物产量，为区域生态环境安全和农业可持续发展提供新见解。10月11日，该成果发表在Nature Food上，邢宝山、闫文德和马传鑫为共同通讯作者，中南林业科技大学为论文第一单位，该校副教授曹旖旎为论文第一作者。

当前亟须找到减少食物中重金属含量的方法，而应用纳米级的“营养物质”即“纳米农业”是具有潜力的解决方案。

传统化肥由大颗粒组成，利用效率较低，大量施用易引发环境污染。研究人员提出，作物营养的纳米材料存在于纳米尺度上，可针对特定的作物、生长条件和应用方法进行专门的设计和混合，并进行工程设计，使目标植物能最有效地将营养吸收到它们的系统中。

在该研究中，研究人员从170篇已发表的关于纳米颗粒在减少重金属和类金属吸收方面的论文中，收集了8585对纳米材料作用于植物的实验观察结果。基于此，研究系统分析了纳米材料减少作物重金属积累并提高作物产量的潜力，阐述了纳米材料抑制活性氧产生，减轻氧化损伤的生理响应机制，构建了适用于不同大田应用场景的纳米材料筛选模型。

此方法有助于解决重金属污染土壤治理的多准则决策问题。结果表明，纳米材料可有效降低土壤重金属污染含量（38.3%），可以提高作物产量（22.8%）和作物的营养水平（30%），并提升作物对重金属胁迫的抗性（21.6%）。纳米材料还有助于增加土壤酶和有机碳含量，这两者都有助于提高土壤肥力。

纳米材料作用于作物的温室控制实验。受访者 供图

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“当然，纳米材料不是灵丹妙药。”邢宝山表示，它们需要根据个别作物和土壤以不同的方式应用，此次研究成果可帮助政策制定者根据具体情况选择最佳行动方案。

研究得到了中国国家自然科学基金、广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队、湖南省基金创新群体、湖南省优秀青年基金等项目的支持与资助。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s43016-024-01063-1