馬恩廣， 陳 凱,， 付智楠， 孫 亮， 賈 鑫， 劉志勇， 郭旭虹,

（1. 石河子大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，新疆兵團化工綠色過程重點實驗室，新疆兵團材料化工工程技術(shù)研究中心，新疆 石河子 832003；2. 華東理工大學(xué)化工學(xué)院，上海 200237）

糧食產(chǎn)量飛躍式增長的里程碑，可以追溯至20世紀(jì)60 年代，尿素、滴滴涕等農(nóng)用化學(xué)品大量代替了糞便肥料和傳統(tǒng)物理防治病蟲害手段。自20 世紀(jì)90 年代以來，我國每年的農(nóng)藥防治面積達58 億畝，挽回的糧食和棉花損失分別為5.8×107t 和1.5×106t[1]。據(jù)統(tǒng)計，1978～2006 年間化肥的使用對我國糧食產(chǎn)量的貢獻率高達56.81%[2]。農(nóng)用化學(xué)品已經(jīng)成為在農(nóng)業(yè)中保障糧食安全和促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收方面最重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料之一。然而，伴隨社會發(fā)展，在糧食增產(chǎn)和環(huán)境保護的雙重壓力下，必須重新審視農(nóng)用化學(xué)品所帶來的負面影響。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中存在農(nóng)用化學(xué)品的施用量大、利用率低、使用周期短、靶向作用低以及對環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。大量化肥農(nóng)藥在傳輸過程中通過揮發(fā)、徑流、降解等途徑損失，真正作用在靶標(biāo)的有效成分極少[3-4]，從而導(dǎo)致資源的浪費和環(huán)境的污染。近年來中共中央、國務(wù)院為減少農(nóng)業(yè)污染問題，出臺的中央一號文件中都強調(diào)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展，并深入推進農(nóng)藥、化肥零增長行動，促進農(nóng)業(yè)節(jié)本增效。推動農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展必須要求化肥農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品減量增效。目前，利用新技術(shù)研究開發(fā)高效、環(huán)保、智能的新型農(nóng)用化學(xué)品已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。

隨著化學(xué)工程學(xué)科基礎(chǔ)理論的不斷發(fā)展，從20 世紀(jì)代表化工第二階段范式的“三傳一反”經(jīng)典理論到21 世紀(jì)金涌院士提出的“三傳三轉(zhuǎn)”，即“能量的傳遞與轉(zhuǎn)化”、“物質(zhì)的傳遞和轉(zhuǎn)化”、“信息的傳遞和轉(zhuǎn)化”，化學(xué)工程有了新的定位并不斷涌現(xiàn)出新的應(yīng)用發(fā)展方向[5]。反應(yīng)器是化學(xué)工程中最重要的環(huán)節(jié)之一，是化學(xué)反應(yīng)過程發(fā)生的基礎(chǔ)場所。近年來，隨著反應(yīng)器設(shè)計的不斷優(yōu)化，尤其是利用微反應(yīng)器制備新型納米產(chǎn)品的深入研究[6-7]，化學(xué)工程的應(yīng)用范圍進一步拓展。隨著研究方法的不斷進步和發(fā)展，化工制備技術(shù)可控、低成本、易于規(guī)?；奶攸c使得納米產(chǎn)品制備技術(shù)運用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域成為可能?；瘜W(xué)工程與農(nóng)業(yè)相互滲透共同孵化出農(nóng)業(yè)化工這一個新的領(lǐng)域。與此同時，農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也對現(xiàn)代化工技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新提出了新的要求。以基于化工技術(shù)的新型農(nóng)用化學(xué)品的開發(fā)和智能納米控釋載藥遞送體系研究為中心，能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需求，保障農(nóng)作物健康與營養(yǎng)，并實現(xiàn)糧食安全和減少環(huán)境污染的目標(biāo)，成為農(nóng)業(yè)化工發(fā)展的趨勢。

農(nóng)業(yè)化工是化學(xué)工程學(xué)科與農(nóng)業(yè)學(xué)科交叉融合產(chǎn)生的新領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)化工面向國家重大需求與國際學(xué)術(shù)研究前沿，圍繞“以化學(xué)工程的理論方法，指導(dǎo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)用化學(xué)產(chǎn)品如肥料、農(nóng)藥等的研發(fā)、生產(chǎn)和使用”的學(xué)術(shù)思想，不斷開展創(chuàng)新性基礎(chǔ)應(yīng)用研究，致力于推動我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程，以解決制約我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的資源、環(huán)境等瓶頸問題。

1 化學(xué)工程技術(shù)推動農(nóng)用化學(xué)品的發(fā)展

1.1 基于化工技術(shù)制備納米農(nóng)藥

傳統(tǒng)納米粒子的制備過程復(fù)雜，成本高昂，難以大規(guī)模實際應(yīng)用。目前，制備納米農(nóng)藥一般采用自上而下的“粉碎”技術(shù)或自下而上的原位制備法[8]，但是一些常規(guī)的技術(shù)往往存在能量利用率低，物質(zhì)轉(zhuǎn)化較慢等不足，在生產(chǎn)和實際應(yīng)用中具有很大的局限性。反應(yīng)器是實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要設(shè)備，近年來，通過對反應(yīng)器的不斷改進和優(yōu)化，特別是利用微反應(yīng)器制備納米粒子的研究日益增多[9-10]，基于動量傳遞和質(zhì)量傳遞的化工微反應(yīng)器技術(shù)在制備納米農(nóng)藥方面表現(xiàn)出經(jīng)濟成本更低、時空效率更高、更易于大規(guī)模生產(chǎn)的獨特優(yōu)勢[11]。

1.1.1 瞬時納米沉淀技術(shù)制備功能性納米農(nóng)藥 納米沉淀技術(shù)是一種制備具有良好粒徑分布和表面性質(zhì)納米粒子的普適性方法，具有能耗低、易于操作的優(yōu)點。然而，在納米粒子制備過程中，存在著混合過程難以控制的問題[12]。2003 年普林斯頓大學(xué)Prud′ homme 教授等[13-14]設(shè)計開發(fā)了瞬時納米沉淀（Flash nanoprecipitation，F(xiàn)NP）技術(shù)。FNP 是一種基于動力學(xué)控制強化自組裝制備納米粒子的技術(shù)，可以通過化工方法調(diào)節(jié)和控制納米粒子結(jié)構(gòu)，具有制備過程簡單、耗時少、粒徑可控、載藥量高、經(jīng)濟成本低等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥[15-19]、電極材料[20-21]等領(lǐng)域。

目前，使用FNP 技術(shù)制備納米粒子最常用的反應(yīng)器有兩種，分別是兩通道封閉撞擊流混合器（Confined Impinging Jets，CIJ）和多通道渦流混合器（Multi-Inlet Vortex Mixer，MIVM）。CIJ 混合裝置由兩個相對的入射流和一個微混合腔構(gòu)成（如圖1(a)所示），有機溶劑和反溶劑在微室內(nèi)高速撞擊混合后迅速達到過飽和，并析出結(jié)晶成核，通過兩親性分子自組裝，將疏水核包裹其中形成納米粒子。為了擴大FNP 應(yīng)用范圍，進一步開發(fā)了MIVM（如圖1(b)所示），該混合器可以通過改變流速控制過飽和度并實現(xiàn)納米粒子的多組分復(fù)合[22]。

圖1 FNP 技術(shù)制備納米粒子示意圖Fig. 1 Schematic illustration of the fabrication of nanoparticles by FNP technique

近年來FNP 技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域制備納米農(nóng)藥的應(yīng)用也引起研究者的關(guān)注。郭旭虹教授課題組[23]在利用FNP 技術(shù)構(gòu)建功能性納米載藥系統(tǒng)的研究中開展了一系列探索工作，如他們采用FNP 技術(shù)，利用兩親性嵌段共聚物聚乙二醇-聚D，L-丙交酯（PEG-PDLLA）制備了包裹高效氯氟氰菊酯（LC）的納米農(nóng)藥粒子（如圖2 所示），系統(tǒng)地研究了影響納米顆粒尺寸的參數(shù)，結(jié)果表明，將LC 和PEG-PDLLA 的質(zhì)量比與湍流混合條件相匹配，可以制備穩(wěn)定且單分散的LC 納米球，并且該納米球具有高負載量和生物活性。

圖2 FNP 技術(shù)制備PEG-PDLLA/LC 納米粒子和生物測定示意圖[23]Fig. 2 Schematic illustrating the FNP process for preparing PEG-PDLLA/LC nanosuspension and bioassay[23]

2020 年Fu 等[24]報道了基于FNP 技術(shù)制備空心介孔二氧化硅納米粒子，通過控制進料流體的組分、濃度和進料速度實現(xiàn)了對介孔二氧化硅納米粒子內(nèi)部尺寸（100～170 nm）和殼層厚度（40～60 nm）的可控調(diào)節(jié)；同時，通過設(shè)計多級四通道渦流混合器實現(xiàn)了一步法構(gòu)建載藥運輸系統(tǒng)（如圖3 所示），使連續(xù)大批量制備穩(wěn)定性的無機二氧化硅負載的納米農(nóng)藥成為可能。

圖3 利用連續(xù)FNP 技術(shù)制備負載阿維菌素的介孔二氧化硅納米顆粒的原理圖[24]Fig. 3 Schematic illustration of the preparation of abamecin-loaded mesoporous sillica nanoparticles by sequential FNP technique[24]

FNP 技術(shù)能通過改變制備工藝參數(shù)方便地調(diào)控納米粒子的結(jié)構(gòu)、形貌和粒徑分布等。為了進一步探索FNP 技術(shù)制備的納米農(nóng)藥粒子的穩(wěn)定性以及納米粒子結(jié)構(gòu)的影響因素，F(xiàn)u 等[25]利用3 種基于聚乙二醇的兩親性嵌段共聚物作為穩(wěn)定劑，采用FNP 技術(shù)制備了單分散負載阿維菌素的球形和紡錘形納米粒子（如圖4 所示），研究了兩親性嵌段共聚物結(jié)構(gòu)對農(nóng)藥納米粒子形貌的影響。生物實驗結(jié)果表明，該新型紡錘形納米農(nóng)藥較傳統(tǒng)農(nóng)藥制劑具有更有效的防治南方根結(jié)線蟲的能力。

圖4 FNP 技術(shù)制備阿維菌素負載納米顆粒的示意圖[25]Fig. 4 Schematic illustration of the preparation of abamectin-loaded nanoparticles by FNP technique[25]

此外，藥物載體的分子量[26]、藥物濃度[27]以及兩親性嵌段共聚物[28]對于FNP 技術(shù)制備載藥納米粒子的穩(wěn)定性具有非常重要的影響。最近，還有研究者發(fā)現(xiàn)利用離子型嵌段共聚物可以制備表面電荷可控的納米粒子[29]。這些工作對于利用FNP 技術(shù)制備性能穩(wěn)定、粒徑可控的納米粒子具有重要指導(dǎo)意義。

綜上所述，F(xiàn)NP 技術(shù)在納米農(nóng)藥的制備和疏水性活性物質(zhì)的負載以及控釋體系的構(gòu)建方面展現(xiàn)出巨大潛力，對制備水基化功能性納米農(nóng)藥控釋制劑和研究農(nóng)用化學(xué)品靶向高效傳遞過程具有重要的意義。

1.1.2 高壓均質(zhì)聯(lián)用技術(shù)制備納米農(nóng)藥 高壓均質(zhì)（HPH）技術(shù)是制備納米藥物的常用方法，其過程是將粗分散體通過非常小的均質(zhì)間隙送入容器，高速和高壓會引起剪切力、空化力和顆粒碰撞，從而將大顆粒破碎成小顆粒[30]。高壓均質(zhì)技術(shù)具有流程簡單、易于大規(guī)模生產(chǎn)和減少產(chǎn)品污染的優(yōu)勢[31]，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥[32]、食品[33]等行業(yè)。但該技術(shù)因有能耗高的缺點，常常與其他方法聯(lián)用制備納米農(nóng)藥。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的崔海信研究員課題組在高壓均質(zhì)聯(lián)用技術(shù)制備納米農(nóng)藥方面進行了深入的研究，其中Wang 等[34]采用高壓均質(zhì)技術(shù)結(jié)合乳液-溶劑蒸發(fā)法制備了一種負載殺菌劑吡唑醚菌酯的納米粒子（如圖5 所示），并發(fā)現(xiàn)該方法制備的納米農(nóng)藥具有生物活性強、穩(wěn)定性好、可控釋放的特點。

圖5 高壓均質(zhì)技術(shù)與乳液-溶劑蒸發(fā)法相結(jié)合制備吡唑醚菌酯納米球[34]Fig. 5 Preparation process of synthetic pyraclostrobin nanospheres by combining HPH technology and emulsion-solvent evaporation methods[34]

高壓均質(zhì)技術(shù)與熔融乳化法的結(jié)合能夠有效提高粗混懸液的制備效率，還可以避免有機溶劑的使用，降低高壓均質(zhì)過程的能耗。Pan 等[35]將高壓均質(zhì)技術(shù)與熔融乳化法聯(lián)用制備了高效氯氟氰菊酯納米懸浮劑（圖6）。該技術(shù)在整個制備過程中均避免使用有機溶劑，并提高農(nóng)藥的生物利用度，減少農(nóng)藥對農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境的殘留污染。Cui 等[30]將高壓均質(zhì)技術(shù)與凍干相結(jié)合，制備了具有溶解性差、熔點高（208～210 ℃）的氯蟲苯甲酰胺固體納米分散體，大大降低了表面活性劑的含量，提高了農(nóng)藥的安全性和環(huán)境友好性，為開發(fā)生產(chǎn)環(huán)保型水基化納米農(nóng)藥提供了一種新的技術(shù)。

圖6 高壓均質(zhì)技術(shù)-熔融乳化法制備高效氯氟氰菊酯納米懸浮劑示意圖[35]Fig. 6 Schematic illustration of the preparation of lambda-cyhalothrin nanosuspension by HPH-melt emulsification[35]

1.2 環(huán)境響應(yīng)型納米控釋農(nóng)藥

在自然環(huán)境中，大量的農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品在施用過程中因光照和升溫而降解，加上流失等原因，只有0.1%左右可以作用于靶標(biāo)生物[36]，導(dǎo)致農(nóng)用化學(xué)品的利用率非常低。為了提高利用率，實現(xiàn)農(nóng)用化學(xué)品減量增效的目標(biāo)，開發(fā)智能響應(yīng)型控釋農(nóng)藥是一個理想的解決辦法。具體來說，就是利用載體能夠?qū)Νh(huán)境條件變化作出響應(yīng)的特點，實現(xiàn)藥物的按需可控釋放。目前，開發(fā)能夠利用環(huán)境變化（主要包括光、溫度、pH 等）靶向控制釋放的載體材料已成為納米農(nóng)藥研究的熱點。

1.2.1 光響應(yīng)型控釋農(nóng)藥 由于香豆素類光敏性聚合物[37-39]，以及含有偶氮苯[40]、鄰硝基芐基[41]等光敏性基團的聚合物分子構(gòu)型、極性等可以在不同強度或波長的光照射下發(fā)生變化，從而引起材料形態(tài)、光學(xué)性質(zhì)、溶解度等宏觀性質(zhì)發(fā)生變化[42]，因此將這類光響應(yīng)型聚合物作為載體材料制備控釋農(nóng)藥的應(yīng)用研究引起了人們的廣泛關(guān)注。目前，對于光響應(yīng)型控釋農(nóng)藥的應(yīng)用研究主要是利用此類聚合物形成農(nóng)藥偶聯(lián)物或自組裝形成光響應(yīng)型聚合物膠束，并在光觸發(fā)系統(tǒng)作用下引發(fā)光響應(yīng)基團發(fā)生光裂解或構(gòu)型改變，從而導(dǎo)致農(nóng)藥的控制釋放。光響應(yīng)型系統(tǒng)吸收光能后，可引起聚合物組裝材料理化性質(zhì)的顯著改變[43]。光響應(yīng)型控釋農(nóng)藥利用農(nóng)業(yè)環(huán)境中的光能變化控制農(nóng)藥的釋放，減少農(nóng)藥的流失，提高農(nóng)藥的利用率，對于減少農(nóng)業(yè)環(huán)境污染具有重要意義。

1.2.2 溫度響應(yīng)型控釋農(nóng)藥 溫度響應(yīng)型控釋農(nóng)藥是利用農(nóng)業(yè)環(huán)境中的溫度變化調(diào)控農(nóng)藥的釋放，研究的重點在于合成溫敏性聚合物并用于農(nóng)藥的負載。典型的溫敏性聚合物具有最低臨界溶解溫度（Lower Critical Solution Temperature，LCST），即升溫超過此溫度，聚合物發(fā)生相分離[44]。利用此類聚合物制備的農(nóng)藥納米粒子，可以通過調(diào)控環(huán)境溫度高于或低于LCST 來刺激農(nóng)藥的釋放。當(dāng)前，研究最多的是利用溫敏性聚合物聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）制備納米載體并負載農(nóng)藥，通過改變外界溫度，控制農(nóng)藥的釋放[45-46]。此外，還可以將溫敏性聚合物與其他聚合物共混[47]，或者與其他單體形成共聚物[48]，用作納米農(nóng)藥的載體，通過調(diào)控溫度控制農(nóng)藥的釋放。

1.2.3 pH 響應(yīng)型控釋農(nóng)藥 pH 響應(yīng)型控釋農(nóng)藥是目前研究最廣泛的一類智能控制釋放農(nóng)藥的體系。一般利用具有pH 響應(yīng)型的聚合物作為載體，其結(jié)構(gòu)中存在羧基、胺基、吡啶基、磺酸基等可以電離的基團[49]，通過在不同pH 值環(huán)境中的質(zhì)子化或去質(zhì)子化，可以改變聚合物的結(jié)構(gòu)和通透性，以此控制農(nóng)藥的釋放。近年來，利用生物可降解的聚電解質(zhì)制備pH 響應(yīng)型控釋農(nóng)藥的研究較為廣泛，如殼聚糖、纖維素及其衍生物、海藻酸鈉等作為載體制備負載農(nóng)藥的納米顆粒[50-51]或者凝膠微球[52-53]，通過調(diào)節(jié)pH 值可以有效地控制農(nóng)藥的釋放。

1.3 納米農(nóng)藥的運動遷移規(guī)律和葉面高效沉積研究

農(nóng)藥的遷移規(guī)律研究是農(nóng)用化學(xué)品作用于靶標(biāo)作物的關(guān)鍵，對提高農(nóng)用化學(xué)品利用率和減少對環(huán)境的影響有重要意義[54]。Chen 等[55]利用FNP 技術(shù)制備負載殺蟲農(nóng)藥高效氯氟氰菊酯和熒光染料尼羅紅的雙功能熒光納米顆粒（圖7），并且研究了染料分子在納米粒子中的重排和聚集規(guī)律。研究表明，制備的納米顆粒能有效避免葉綠素?zé)晒飧蓴_，并可以精準(zhǔn)地追蹤農(nóng)藥在葉片表面的分布情況。該工作對于研究農(nóng)藥的運動遷移規(guī)律具有重要意義。

圖7 利用FNP 技術(shù)制備雙功能熒光納米顆粒并用于精確跟蹤納米農(nóng)藥和作物保護示意圖[55]Fig. 7 Schematic illustration of the preparation of difunctional fluorescence nanoparticles for accurate tracing of nanopesticide fate and crop protection by FNP technique[55]

Cao 等[56]制備了一種不含熒光基團的單分散二氧化硅熒光納米農(nóng)藥載體，其熒光現(xiàn)象是由煅燒產(chǎn)生的碳點引起。該納米載體可以通過體內(nèi)光學(xué)成像觀察到納米顆粒在菌絲體內(nèi)的轉(zhuǎn)移和吸收。該工作對于開發(fā)具有靶向性的農(nóng)用化學(xué)品具有指導(dǎo)意義。

農(nóng)藥遷移規(guī)律的研究有助于促進具有高黏附性納米農(nóng)藥的開發(fā)。眾所周知，由于蠟質(zhì)層等表面特殊結(jié)構(gòu)的存在，植物葉面通常呈現(xiàn)出高疏水甚至超疏水的特性。農(nóng)藥對作物葉片黏附力弱是阻礙農(nóng)藥高效利用的重要因素之一。因此，通過化學(xué)修飾等改性方式改善農(nóng)藥納米粒子對葉片的親和性、潤濕性，可以增加農(nóng)藥在葉面上的黏附和沉積[57]，減少農(nóng)藥在疏水葉表面上的淋洗和反彈損失，從而提高農(nóng)藥的利用率。

Zhi 等[58]基于一步化學(xué)絡(luò)合涂層方法將天然多酚單寧酸（TA）和Fe3+組成的復(fù)合物涂層包覆兩種農(nóng)藥。該研究表明，由于TA 中的苯酚與葉片上各種官能團之間的氫鍵結(jié)合作用，農(nóng)藥在黃瓜和萵苣葉表面的保留率提高50%以上，從而提高了農(nóng)藥的利用率，為生產(chǎn)具有更高葉面黏附力和生物利用度的農(nóng)藥制劑奠定了基礎(chǔ)。Hao 等[59]利用羧甲基纖維素（CMC）和二烯丙基二甲基氯化銨（DMDAAC）作為單體，通過接枝共聚得到CMC-g-PDMDAAC，然后，將共聚物與磷酸化的玉米醇溶蛋白（P-Zein）通過靜電作用組裝并負載阿維菌素，得到負載型納米農(nóng)藥。研究表明，該納米農(nóng)藥體系具有良好的分散性和抗紫外線性能，而且其在葉片上的黏附性能比單獨用P-Zein 提高了約20%，從而提高了農(nóng)藥的利用率，減少了環(huán)境污染。Yu 等[60]利用單寧酸作為天然黏附劑進行化學(xué)修飾，制備了具有較強黏附力的納米殺蟲劑，通過淋洗等試驗，表明該納米殺蟲劑在葉片上的黏附性顯著增強，能在葉面上高效沉積。該研究為開發(fā)高黏附性的新型納米農(nóng)藥提供了理論基礎(chǔ)。

2 新型控釋肥料和水肥藥一體化新技術(shù)

利用成膜材料包覆的方法實現(xiàn)肥料的緩控釋，是實現(xiàn)肥料減量增效的主要方法。Jia 等[61]受貽貝化學(xué)的啟發(fā)，首次報道了聚多巴胺薄膜包覆多元素復(fù)合肥的方法，制備的一系列包膜復(fù)合肥在水和土壤中均具有良好的控釋行為，而且研究表明，該薄膜材料在土壤中易于生物降解。此外，他們還制備了溫敏性聚多巴胺包膜控釋肥[62]和pH 響應(yīng)型保水控釋肥[63]等綠色新型控釋肥料。Kang 等[64]報道了利用摩擦化學(xué)的方法在金屬基板上制備了一種厚度可控的金屬多酚絡(luò)合雙層薄膜，探究了該薄膜的成膜機理，并將其用于尿素顆粒的包覆，成功實現(xiàn)了尿素的控制釋放。

水肥藥一體化是農(nóng)用化學(xué)品施用的高效管理方式，一般指在水肥一體化的基礎(chǔ)上通過灌水器將水、肥、藥實時送至作物根部，使灌溉與施肥、防治病蟲害同時進行，根據(jù)植物不同生長周期的特點，適時適量地滿足農(nóng)作物對水分、養(yǎng)分的需求并防止病蟲害對作物的侵害[65]。傳統(tǒng)的水肥藥一體化技術(shù)往往將肥料直接溶解在水里，農(nóng)藥則利用表面活性劑分散在水中。溶在水中的肥料易隨水從土壤中流失，而分散在水中的農(nóng)藥則常因失穩(wěn)而沉聚，甚至堵塞管道。采用水基化包膜控釋肥料和納米緩控釋農(nóng)藥，不僅可以有效地解決傳統(tǒng)水肥藥一體化遇到的技術(shù)問題，還能進一步提高肥料和農(nóng)藥的利用效率，促進水肥藥一體化新技術(shù)的發(fā)展。功能化納米農(nóng)用化學(xué)品載藥體系與先進的農(nóng)業(yè)智能技術(shù)系統(tǒng)的緊密結(jié)合，有利于最大程度發(fā)揮納米農(nóng)用化學(xué)品的作用，保障糧食安全，是農(nóng)業(yè)化工領(lǐng)域重要的研究趨勢。

3 總結(jié)與展望

本文歸納總結(jié)了農(nóng)業(yè)化工的內(nèi)涵，介紹了制備納米農(nóng)藥的化工新技術(shù)，納米載藥體系在靶標(biāo)作物宏觀界面上的智能釋放和遷移規(guī)律的研究進展，以及新型控釋肥料和水肥藥一體化新技術(shù)的發(fā)展。期望借助化學(xué)工程的理論方法，推動研發(fā)和設(shè)計新型智能環(huán)保的納米農(nóng)用化學(xué)品。

發(fā)展環(huán)境友好、資源節(jié)約、生態(tài)穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)化工技術(shù)和產(chǎn)品是農(nóng)業(yè)化工領(lǐng)域未來發(fā)展的必然趨勢。具體來說，以下3 個方面將是未來農(nóng)業(yè)化工發(fā)展的前沿方向：

(1)利用化工反應(yīng)和新技術(shù)推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用，比如以作物秸稈、谷物麩皮等作為原料借助化工技術(shù)制備低成本、環(huán)保型載體材料，用于農(nóng)藥和化肥等農(nóng)藥化學(xué)品的緩控釋。取之于農(nóng)用之于農(nóng)，從源頭降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的生產(chǎn)成本，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)循環(huán)利用。

(2)利用化工新工藝開發(fā)多功能材料，實現(xiàn)農(nóng)用化學(xué)品的智能利用。目前，農(nóng)用化學(xué)品控釋研究大多集中在單一功能化。在未來，設(shè)計開發(fā)集多種響應(yīng)功能于一體的多功能納米農(nóng)用化學(xué)品將會是農(nóng)業(yè)化工的重要研究方向。

(3)利用化工智能控制和新反應(yīng)器技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)用化學(xué)品的高效定制和全生命周期利用。未來農(nóng)業(yè)化工領(lǐng)域?qū)Y(jié)合計算機模擬技術(shù)，模擬和預(yù)測反應(yīng)過程，深入研究反應(yīng)機制，從而更加精準(zhǔn)地開發(fā)智能農(nóng)用化學(xué)品，并注重其全生命周期的高效利用。