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1、1纳米技术用于促进农作物和花卉、植物纳米技术用于促进农作物和花卉、植物 生长发育的方法研究、示范和推广生长发育的方法研究、示范和推广一、纳米技术、纳米农业、纳米有机肥技法一、纳米技术、纳米农业、纳米有机肥技法（一）（一）纳米技术纳米技术纳米技术（nanotechnology） 是用单个原子、分子制造物质的技术，是指在 0.1 至 100 纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家在研究物质构成的过程中， 发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性，利用这些特性制造特定功能产品的技术，就称为纳米技术。纳米技术是一门交叉性很强的综
2、合学科， 研究的内容涉及现代科技的广阔领域。纳米科技现在已经包括：纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人类正越来越向微观世界深入，人们认识和改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名科学家钱学森曾指出， 纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将引起 21 世纪又一次产业革命。由于纳米科技所孕育的极为广阔的开发潜力与实际应用的前景，使纳米技术成为当前材料技术中最前沿的技术，美国、欧洲、日本等国，都对纳米科技给予高度重视，纷纷制定研究计划进行相关领域的2研究与开发。当前纳米技术的研究和应
3、用主要在材料和制备、微电子和计算机技术、医学与健康、航天和航空、环境和能源、生物技术和农产品等方面。（二）（二）纳米农业纳米农业纳米技术在生物上的运用叫纳米生物学， 在农业领域的运用可以叫做纳米农业。纳米农业就是研究结构尺寸在 0.1 至 100 纳米（有些资料为 1 至 100 纳米）范围内的材料在农业中的应用。（三）（三）纳米有机肥技法纳米有机肥技法每一种生物体都具备防御免疫机制， 农作物的防御免疫机制是为抵御恶劣环境灾害。 纳米有机肥技法就是结合农作物本能的防御免疫机制，运用纳米级元素具有的特殊功效，配合科学的施肥方法和规范的农业生产管理，最大限度激活农作物的自身生长潜能。纳米有机肥是以
4、植物为主要原料，辅以海洋矿物，利用纳米研磨技术，研制微纳米粒径营养配方，生产纯天然、无毒、无化学添加的有机质肥料，结合科学施肥方法和农业生产管理措施，使农作物迅速高效吸收养分， 促进植株生长快速， 根系发达， 叶色浓绿， 茎秆粗壮，达到提高农作物抗逆能力的目的，从而提升农作物品质、增加产量。采用纳米有机肥，在减少化肥使用量、保护生态环境的同时，提高单位面积土地的产出效益。纳米有机肥技法，是依靠纯天然有机原理，结合科学施肥方法和农业生产管理措施，将纳米技术用于农业，开发植物营养与新型肥料及其施用方法的综合技术措施。 以纳米有机肥技法调动农作物和植物3自身的免疫机制，激发农作物和植物自身生长的潜能
5、，是实现农作物绿色、增产、抗逆，提高植物营养和作物产量的纳米农业新成果。纳米技术运用于农业是现代农业科技的前沿领域， 发达国家虽然较早开展并开发了相关产品，在中国有推广和销售，但尚未形成规模产业与广大市场。我国目前在该领域的研究和开发工作，也大致处于同样水平。二、引进二、引进纳米有机肥技法纳米有机肥技法1996 年以来我国台湾省的多个部会支持特别计划从事有关纳米科技的研发，如台湾的教育部门卓越计划、国科会的纳米材料尖端研究计划、经济部门的纳米技术环境建构及其产业应用评估计划等等。近二十年，台湾在紧跟欧、美、日等国纳米科技发展步伐，开发相关技术的基础上，在农业领域的纳米技术运用方面，已经取得了重
6、要的成果，而纳米生物肥技法就是其取得优势的成果之一。民以食为天，食以安为本。然而当前环境之下，靠天吃饭的我国传统农业和从 20 世纪 60 年代开始的“石油农业” ，正面临越来越多的挑战。 只有运用现代技术开发植物营养与新型肥料并结合实施综合配套的农业生产管理与技术措施，才能真正解决当前农业面临的问题。然而全方位解决问题的先进农业技法，目前在市场上仍不多见。本项目从台湾引进纳米有机肥技法， 此技法包含纳米有机肥农业投入品（肥料、农药、土壤改良剂）及农业生产管理的科学化方法，将两者综合配套相辅相成，在减少化肥使用量、保护和改善生态环境4的同时，提高农业种植业的产出效益，达到农业增产、农民增收，
7、使农业生产获得最大利益的效果。该项目引进的纳米有机肥系列产品，应用于农业生产，可以突破现有农业生产瓶颈，达到当前农业无法达到的惊人效果。经在台湾和大陆的实验表明： 施用该纳米有机肥， 可增加农作物产量 25%300%，节水 30%70%，生长期缩短 10%30%。纳米有机肥产品还具有增强抗性（抗逆境、抗病虫害能力），促进生长，提高产量，增加营养，降低成本，绿色安全，以及使用简单，容易普及的特点。纳米有机肥技法可谓是科技领先、绿色，操作简单、经济的农业增产方法。引进这项促进农作物和花卉、植物生长发育的纳米有机肥技术，开发和生产纳米有机肥系列产品，市场巨大，其产品的竞争力强。农业生产管理的科学化技
8、法， 是以科学化方法排除田间障碍的同时，大幅提高农产品优良率，让产品真正物有所值。生产的高品质农产品，不只局限于有机农产品，凡配合施用纳米有机肥，并以科学化方法持续改善农业生产管理的产品，都可以大幅提升其产品的品质。这种生产过程中重视“天人合一”的环境友好型农业，持续得到落实的科学化生产管理措施， 将使产出的农产品品质与卫生安全标准合乎甚至超乎国家的法规要求，生产的优质农产品将更受消费市场欢迎，将使产品的产供销链条上的各环节交易，得以更顺利并更多获利。本项目通过引进纳米有机肥技法， 以绿色环保理念示范推广纳米有机肥产品。希望借引进此项技术，为解决大部分农业所使用的化学肥料、化学农药对土壤环境污
9、染的问题，为保证消费者的健康，找到5科学、 有效的途径。 通过实施这个引智项目， 使农民能找到一种简单、经济且利于生态环境建设的施肥方式，从而促进我国生态文明建设，加快实现绿色农业的可持续发展模式。承担引智项目的有限公司， 是省农业产业化的龙头企业，主要从事农业、林业新品种、新技术的引进、示范和推广。 该公司曾在国家外国专家局和省外国专家局的支持下， 引进和培育水果、蔬菜、花卉新品种与园艺新技术，开展试验、示范和推广。在国家外国专家局、 省外国专家局帮助和中国空间技术研究院北京空间分子生物学实验室、 中国农科院农业资源与区划所专家的指导下，公司将开始实施纳米有机肥在大陆对比实验工作。主要采用对
10、比实验方法，对应不同水果、蔬菜、花卉等农作物品种，将经过严格规范的实验对比，一方面，检验纳米有机肥的肥效情况，另一方面，以实验数据为基准，测定和调整用于不同地区、不同种类农作物的肥料中纳米级元素的配比，取得成果后，再逐步进行大面积推广和应用。该项目的实施单位将与台湾技术方达成意向，引进技术和设备，聘请技术专家，在省建设第一家纳米有机肥生产厂。三、引智成果来源、技术特点以及示范和推广价值三、引智成果来源、技术特点以及示范和推广价值（一）引智成果来源（一）引智成果来源此项引进技术的概念，多年前由美国的学术单位提出构想，通过台湾工业界多年研发， 现已可大幅降低成本量产并形成相对成熟的应用技术。该纳米
11、有机肥料，其产品采用无污染的天然植物及海洋矿物6为基材，以纳米低温研粉技术生产。该纳米有机肥料产品已经在台湾正式量产。在台湾地区进行的大规模田间试验，证实此项技术可突破传统农业的瓶颈，其在大陆进行的肥效对比实验也取得了成功。（二二）引智成果）引智成果技术特点技术特点纯熟纯熟纳米纳米科技技术科技技术从 1962 年日本热力学家久保(Kubo) 发表论文指出， 细微的金属颗粒，其电子能阶会发生变化，而且是随着粒径大小不同而异，至今普遍应用在科技与生活产品开发上。 纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化矽、晶体等，在某一纳米
12、级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点。农业的农业的纳米纳米环境环境大自然农业栽培环境也具有纳米级的微小环境与物质， 像是植物的根系养份进出的通道，例如：离子通道（ion channel）、支撑作物的土壤粒子、土壤中的好菌或坏菌（微生物）、作物所需的有机质或无机的营养源等，都是在纳米的世界里运作进行的。大分子的有机质透过层层微生物耗能的分解，转变成为纳米级的小分子，使得植物根系或其他微生物可以快速吸收分解利用， 像是微生物发酵所生产的植酸酶(phytase)可以将植酸（phytate）分解成肌醇(myo-inositol)及无机磷酸供植
13、物吸收。 土壤中之根与根系统范围也可影响所含微生物之数目与种类，此谓之根圈效应（rhizosphere effect）。根周围7的有益微生物， 其生长受根部组织释出之胺基酸与维生素等营养所刺激。有益微生物生长所需之胺基酸种类，于根周围大于无根之土壤。微生物释入根周围之代谢产物则刺激植物之生长， 因此植物根部系统与微生物之间发生营养之交换。根部周围乃极复杂之生物系统，唯有植物与微生物间之相互作用才能产生最大的相互利益。纳米纳米有机质加速土壤优质化有机质加速土壤优质化土壤有机质的矿质化过程(mineralization)： 土壤有机质在微生物作用下，分解为简单的无机化合物的过程。土壤有机质的矿质化
14、过程分为化学的转化过程、活动物的转化过程和微生物的转化过程。 这一过程使土壤有机质转化为二氧化碳、水、氨和矿质养分（磷、硫、钾、钙、镁等简单化合物或离子），同时释放出能量。这一过程为植物和土壤微生物提供了养分和活动能量， 并直接或间接地影响着土壤性质，同时也为合成腐殖质提供了物质基础。既然自然界中有机质需要先将大颗粒分解成小颗粒， 即可利用高科技业界纯熟的纳米制程技术，将有机质利用纳米研磨制程为纳米有机质，改变了原来有机质材料的物理及化学特性，经研究其材料对其植物功效后，调制肥料组成配方； 纳米有机质肥料具有加速滋养土壤有益微生物的数量及族群功能，植物与微生物间之相互作用产生根系的生长旺盛，植
15、物根系与微生物所产生的有机胶体则可以形成完整的土壤团粒（floccules）特性，增加土壤孔隙度、透气度、保水利与保肥力，固定酸性土中的游离性铁、铝，减轻其对植物体的毒害，增加盐碱地之脱盐作用，使得适合于农作。8纳米纳米有机质具全营养特性有机质具全营养特性传统的堆肥发酵过程中，最大的问题是有 18左右营养源借由氨气挥发损失，部分水溶性营养源经由发酵产生的水分流失，剩余的固态有机质肥料并无法提供植物全营养的供给。 微纳米有机质肥料透过纳米低温研磨制程产出，并无营养元素的流失，加上滋养增加土壤有益菌，可以矿化许多人工无法合成的营养元素，提供植物全方位、全营养的栽培供给。植物获得均衡全营养的栽培，
16、自然可以调配植物生理生化运作所需。例如茉莉酸（Jasmonic acid，JA）和水杨酸（Salicylic acid，SA）是植物对病原微生物和虫害防御反应的关键植物激素。植物反应的一些明显特征， 如产生排斥性的挥发物来抵抗草食昆虫等都是在茉莉酸类物质的调控之下，植物必须在生理具备足够的生化反应能量，才能应付突来的病虫害攻击；当植物长期在纳米有机质肥料栽培下，全营养的供给便可以提供生理生化反应所需的能量， 在病虫害肆虐的环境下可以借由植物本身的防御系统减少伤害， 必然化学农药使用的量及频率也会减少，守护大自然也维护农民的身体健康。Reference:1. Peter G. Hartel et al. and the American Society for Microbiology, Applied andEnvironmental Microbiology, May 1989. pp.1291-1294.2. 邱珮绮，在烟草表达来自于 Thermus thermophilus 的磷酸酶基因，成功大学3. Mehravar M, Sardar
