综述：生态可持续的农业递送策略推动农业发展

本文综述了近五年文献中出现的多种农业载体，聚焦微 / 纳米乳液、多糖基和无机纳米载体的优势。这些载体可提高活性成分（AIs）效率，实现精准、可控递送，降低对环境和人体的毒性，为农业可持续发展提供创新途径。

　　

引言

传统农业依赖化学投入，虽对全球人口增长意义重大，但过度使用会污染土壤、水和空气，危害人类健康。这主要源于传统农业改良剂的非特异性和有限水溶性。纳米技术为解决这些问题提供了创新方案，通过将活性成分（AIs）封装在载体中，可增强其效力和特异性，还能开发智能递送系统，减少化学物质使用量，降低环境影响。本文将探讨微 / 纳米乳液、多糖基和无机纳米载体在农业中的应用。

微 / 纳米乳液

微 / 纳米乳液在农业领域发展迅速，可作为植物保护或农用化学品递送系统。纳米乳液能改善活性成分的溶解性和生物利用度，提高农药稳定性和润湿性，增强病虫害防治效果。

• 乳液：植物提取物尤其是精油（EOs）是生物农药的潜在来源，但存在高易燃、易挥发和水溶性差的问题。纳米技术通过微 / 纳米乳液等载体可解决这些问题。例如，Madafferi 等人制备的大蒜纳米乳液对柑橘粉蚧有效，且对其捕食者无害；Kaur 等人制备的茴香精油纳米乳液能有效抑制多种杂草种子萌发。此外，乳液还可用于包裹微生物，如 Lopes 等人用淀粉 / 聚乙烯醇（PVA）基质包裹巨大芽孢杆菌，提高其在储存和田间条件下的存活率。Fang 等人制备的植物油基乳液可作为纳米载体，减少活性成分在水中的快速释放，增强农药对环境因素的抗性。
• Pickering 乳液：Yu 等人通过在乳液界面沉积壳聚糖（CS）和木质素磺酸钠（SL），制备了稳定的 Pickering 乳液，可用于封装疏水性和光敏性农药，通过调节沉积层数控制农药释放速率，并提高对紫外线的防护能力。Baoan Song 等人用花状 ZnO 粒子和聚合物 A - 7 乳化剂制备 Pickering 乳液，提高了农药在水稻叶片上的沉积效率，增强了防治效果。Mariam Sohail 等人用可生物降解的醋酸纤维素（CA）纳米粒子制备 Pickering 乳液，该乳液具有凝胶特性，可作为合成活性成分和植物生长促进细菌的平台。Yu 等人制备的基于木质素的 Pickering 乳液模板的纳米 / 微胶囊递送系统，对吡唑醚菌酯（Pyr）具有高封装效率、可调尺寸和良好的紫外线屏蔽性能，且能智能响应 pH 和漆酶，提高杀菌效果。

多糖基载体

多糖基载体具有独特的化学和生物学特性，如易于修饰、水分散性好、可生物降解等，在农业中具有广阔应用前景。

• 纤维素载体：纤维素是植物的主要结构成分，来源广泛，可从棉花、木材和农业废弃物等可再生资源中大量生产。细菌纤维素杂质少，具有快速生物降解性和高生物相容性。但纤维素也存在一些缺点，如不溶于水和有机溶剂、机械性能不可调、作为载体时释放速率快等。通过化学修饰可改善这些缺点，如酯化、醚化、胺化等。纤维素及其衍生物可制备具有独特理化性质的微粒和纳米粒子，用于农业中活性成分的分散和递送。例如，纤维素纳米晶体可作为 2,4 - 二氯苯氧乙酸（2,4 - D）的载体进入植物细胞，调节细胞生长；纤维素纳米纤维可用于控制释放硝酸钾和钙基叶面肥等。此外，纤维素还可与其他材料复合，形成功能更优的材料，如与热塑性淀粉和聚（羟基丁酸酯）复合制备片剂，或形成微胶囊用于肥料包衣，调节肥料释放。纤维素纳米纤维的多孔结构可调节活性成分的扩散和释放，其释放机制包括物理释放、化学转化和微生物降解。基于纤维素的水凝胶也在农业中得到应用，通过化学修饰可调节其性能，实现活性成分的按需递送。
• 藻酸盐载体：藻酸盐是从褐藻中提取的天然多糖，由 β - d - 甘露糖醛酸（M）和 α - l - 古洛糖醛酸（G）残基组成，带有净负电荷，易溶于水，可形成水凝胶。藻酸盐凝胶的制备方法多样，其中离子交联法最常用。藻酸盐具有生物可降解性、非毒性、生物和生态相容性等优点，在农业中应用广泛。例如，可用于包裹微生物作为生物肥料，提高微生物的存活率和有效性；还可用于包裹微量元素，实现其缓慢、可控释放。此外，藻酸盐的高生物粘附性使其可用于制备智能载体，延长农药在植物表面的停留时间。例如，Zheng 等人用 Ca - 藻酸盐制备的智能控释系统，可通过光热刺激释放农药，且添加氨基硅油后，载体的粘附性增强，防治效果提高。藻酸盐还可用于改善土壤保水性和修复土壤，与木质素等天然成分混合制备的水凝胶，可提高土壤的最大持水量，减少养分淋失，促进植物生长。
• 壳聚糖载体：壳聚糖是由甲壳素脱乙酰化得到的线性多糖，具有生物相容性、可生物降解性和非毒性等优点，在可持续农业中发挥重要作用。它可增强植物对生物和非生物胁迫的防御机制，促进植物生长，还可作为营养源为植物提供碳、氧、氮和磷等元素。壳聚糖易于修饰，可作为多种农业改良剂的载体，保护其在运输和储存过程中不被降解，实现可控释放，提高生物利用度。例如，Liu 等人开发的 pH 响应性壳聚糖水凝胶（CSG）铁肥，可有效提高作物对铁的吸收；Isabel 等人用壳聚糖包裹荧光假单胞菌，提高了生物肥料的保质期和生物功效，促进了番茄作物的生长和产量。此外，壳聚糖还可用于包裹农药，减少农药的环境影响，提高防治效果。例如，Maria - Hormigos 等人开发的基于壳聚糖和 Fe₃O₄的磁性水凝胶微机器人，可在昆虫肠道中精准释放农药，提高害虫防治效率。壳聚糖纳米水凝胶还可用于递送双链 RNA（dsRNA），通过 RNA 干扰（RNAi）技术实现害虫防治。

无机纳米载体

无机纳米粒子如金属、金属氧化物和量子点在农业领域具有重要应用前景，可用于环境保护、提高土壤肥力和促进可持续农业发展。

• 金属纳米粒子：金属纳米粒子包括金（Au）和银（Ag）等，Au NPs 具有易于合成、稳定性高、生物相容性好和独特光学性质等优点；Ag NPs 具有抗菌性能，可释放银离子破坏微生物细胞过程。但金属纳米粒子在水中不稳定，易团聚且具有细胞毒性。通过功能化修饰可提高其稳定性和生物相容性，实现靶向递送。例如，Ag NPs 可将杀菌剂直接递送至植物感染部位，减少化学物质使用量。金属纳米粒子还会影响植物的生理生化过程，如影响种子萌发、植物生长和抗氧化系统等。但长期大量使用可能导致生物积累，对环境和人类健康造成潜在风险。
• 金属氧化物纳米粒子：金属氧化物纳米粒子含有金属阳离子和氧阴离子，价格相对较低，表面易于修饰，可实现农业化学品的靶向递送。例如，ZnO NPs 可用于封装具有生物杀菌活性的精油，增强其对病原菌的抑制效果；Fe₂O₃ NPs 可从番石榴叶中绿色合成，具有抗真菌活性，可用于防治植物病害。SiO₂ NPs 具有多孔结构，可用于制备农药递送系统，同时提供氮营养。此外，金属氧化物纳米粒子还可作为植物的营养源，如 Fe₂O₃ NPs 可提供铁元素，促进植物叶绿素合成和微生物生长；ZnO NPs 和 CuO NPs 可缓解植物盐胁迫，且 ZnO NPs 效果更佳。CeO₂ NPs 可调节植物体内活性氧（ROS）水平，减轻氧化应激，但使用浓度需谨慎控制。SiO₂ NPs 可减少植物叶片组织中 ROS 的产生，改善细胞膜结构，但高浓度可能导致不良影响。

结论

农业技术的最新进展通过使用创新材料和方法，在可持续实践方面取得了显著进展。可生物降解和可再生材料制成的纳米载体，如藻酸盐、壳聚糖、纤维素、精油和绿色合成的无机纳米粒子，可有效提高农业配方的稳定性、功效和安全性，减少环境影响。这些纳米载体可实现活性成分的控制和靶向释放，提高处理效率，为综合作物管理提供多种解决方案。多糖基载体易降解，虽对土壤微生物群落有潜在影响，但可增加土壤养分和保水能力，促进植物生长。无机纳米载体不仅可作为递送载体，还可作为植物营养源，但需关注其在水溶液中的稳定性和潜在细胞毒性。量子点在精准农业中具有潜力，但需考虑其环境和健康影响。持续的研究和开发对充分利用这些纳米载体的优势、优化解决方案、降低成本和促进广泛应用至关重要。