磁聚多糖智能水凝胶肥料助力农业面源污染治理

摘要：最近，“十四五”国家重点研发计划“巢湖流域农业面源污染全程防治与智能管控技术集成及应用”项目农业投入品减施增效技术研究取得突破性进展，安徽农业大学操海群教授团队制备磁性环保多糖海藻酸盐/pluronic F127半IPN水凝胶，精确释放杀虫剂和持续控制害虫。科

最近，“十四五”国家重点研发计划“巢湖流域农业面源污染全程防治与智能管控技术集成及应用”项目农业投入品减施增效技术研究取得突破性进展，安徽农业大学操海群教授团队制备磁性环保多糖海藻酸盐/pluronic F127半IPN水凝胶，精确释放杀虫剂和持续控制害虫。科研团队从医学到农业跨界研究磁聚多糖的潜力，磁性水凝胶在医学中已验证的缓释与刺激响应特性，能够精准契合农业药肥减量增效的关键技术需求。

绿色可持续农业迫切需要开发一种既能提高药肥利用率，又能降低环境风险的新型增效助剂。本报记者采访知悉，项目启动以来，安徽农业大学与朴茂农科联合科研团队经过一年多的新型绿色智能肥料技术研发，开展了室内、生物和土壤培养多重试验，不断优化配方、配比，在多种作物上进行实验研究，成功开发出“磁聚多糖智能水凝胶”，具有“物化阻控、持久供肥、智能响应、精准释放”的功能，可助力我国绿色智能肥料产业技术升级和绿色农业转型发展。

安徽农业大学张丽红教授团队突破性地将纳米载体技术应用于农业领域，研发出可逆近红外响应多糖基水凝胶RNPH技术，通过与朴茂农科的产业化合作，成功转化为“磁聚多糖智能水凝胶肥料”这一创新产品。

该技术创造性地将磁性纳米粒子与天然多糖结合，形成具有环境响应能力的“智能肥料助剂载体——磁聚多糖水凝胶体系”。安徽农业大学项目负责人张丽红教授介绍：“磁聚多糖智能肥料助剂的微观形貌是由磁性粒子与不同天然多糖，通过螯合交联形成的动态三维海绵状网络结构，具有可调节的孔道和交联强度，能够响应土壤环境变化，实现智能精准养分释放。”

磁聚多糖肥料助剂微观形貌

磁聚多糖智能水凝胶作用机理简图

张丽红教授接下来又非常耐心地为笔者详细介绍，基于生物质粒子功能化修饰的天然多糖高聚物分子与磁性球粒共同构筑肥料载体骨架，遇水情况下，磁性球粒通过其“磁吸效应”引导改性多糖聚合物发生溶胀，随后通过界面配位自组装，迅速形成一个三维“海绵状”的聚合网络结构。该网络体系具有高度敏感的土壤环境响应能力，能够根据环境刺激因子（如pH值、温湿度等）调节交联强度和孔道结构，精确响应土壤环境的变化。这一智能控释模式使肥料能够根据不同生长期的作物需求灵活释放养分，避免了肥料浪费并显著提高了肥料的利用效率。通过这种方式，肥料释放与作物生长周期高度契合，确保了作物在各生长阶段得到持续、精准的养分供应，从而实现高效、可持续的农业生产。

该技术通过土壤环境刺激响应调控，实现农业投入品的精准控释，为农业可持续发展提供了创新解决方案。磁聚多糖智能肥料助剂通过其天然多糖和生物质材料的绿色环保特性，具有良好的生物安全性，试验研究结果表明，对蚯蚓、斑马鱼和靶标作物等生物无显著毒性，符合环境友好和绿色可持续农业发展需求。

朴茂农科总经理李彬非常兴奋地向笔者宣告，作为新三农人（出生于农村、毕业于农大，服务于农业），我们志同道合的一群安农大学子共同创办了农业高科技企业——朴茂农科。“近水楼台先得月，天时地利人和”，母校领导殷切关怀，老师们亲力亲为，双方开展了持续的产学研合作，通过融合创新，将应用于农药的纳米载体材料应用于新型高效环保肥料，共同创制出“磁聚多糖智能水凝胶肥料”，为巢湖流域化肥减量增效提供技术支撑。李彬总经理表示，我们立志开创凝胶智能肥料新品类。通过安徽农业大学“产学研用推”深度战略合作，创新开发凝胶智能肥料专用化、智能化、高效化、标准化系列关键技术，使凝胶智能肥料产品由通用型走向专用化，产品由定性调节走向智能调控，产业技术由依靠经验走向标准化，为我国绿色智能肥料产业升级和农业绿色高质量发展持续提供大单品和产业支持。

笔者在采访安徽农业大学与朴茂农科联合科研团队了解到，2024-2025年度，项目团队在庐江县同大镇、郭河镇、泥河镇建立300亩示范田，开展磁聚多糖智能肥料稻茬麦大面积试验示范，从播种期至2025年3月，通过多次深度回访与科学观测，示范田在小麦越冬存活率、抗逆性及病虫害防控等关键指标上表现优异。

- 出苗整齐度达95%，较常规施肥提高10个百分点

- 单株分蘖数5-8个，比对照组增加20%

- 根系生物量提升30%，抗旱能力显著增强

- 在减施氮磷15%的情况下，小麦长势仍明显优于常规施肥

“最令人惊喜的是在今年持续干旱条件下，示范田小麦仍保持旺盛长势。”朴茂农科生产技术负责人夏强表示，磁聚多糖智能水凝胶肥料助剂通过根际响应式精准控释养分、动态调节土壤微环境及抗氧化防御机制，显著提升肥料利用率，促进植株健康生长，最终实现小麦全生长周期均衡营养供给与产量品质提升。

该磁聚多糖智能水凝胶增效助剂具有优良的普适性，可覆盖如小麦、水稻、玉米等主粮作物、大豆、油菜等经济作物以及果蔬类作物。产品以天然多糖为主剂、生物质桥接粒子和磁性球粒为辅剂构成，作为一种磁聚多糖智能水凝胶肥料的核心与关键助剂，可智能识别并响应土壤和作物根际信号因子，有效促进作物生长，增强作物抗病力和对环境胁迫的抵御能力，进而提升作物产量和品质。