综述：纳米肥料：可持续农业和全球水危机的智能解决方案

（编辑推荐）本文系统阐述了纳米肥料（NFs）作为智能农业化学品的核心优势：通过精准释放养分提升水肥利用效率，其独特性质可缓解气候变化下的水资源危机，为可持续农业提供创新解决方案。

　　

Abstract

淡水资源危机正因气候变化加剧而全球蔓延，传统化肥的过度使用导致生态恶化。纳米肥料（NFs）作为纳米技术驱动的智能农用化学品，通过调控养分释放动力学显著提升作物水分利用效率（WUE），尤其在干旱胁迫条件下表现突出。其纳米级尺寸效应和表面修饰特性可实现根系靶向递送，减少养分淋失。

Main conclusion

研究证实NFs能同步优化¹⁵
N同位素示踪的氮素利用率和蒸腾效率，在玉米田间试验中使WUE提升23-41%。机理层面，氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）可诱导气孔调节蛋白_SLAC1
表达，降低无效蒸腾；而包覆聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）的缓释NFs能维持根际养分浓度在临界阈值之上。

全球水危机背景下，NFs通过三重机制发挥作用：1）纳米载体保护养分免受土壤固定；2）刺激作物分泌有机酸活化土壤磷；3）上调水通道蛋白_PIP2;1
基因表达。值得注意的是，碳基NFs如石墨烯量子点（GQDs）还能增强光合系统II（PSII）的电子传递效率，在盐碱地实现生物量倍增。

当前挑战在于大规模生产的成本控制及长期生态效应评估。未来需开发可降解的木质素-NFs复合体系，并建立基于物联网（IoT）的精准施用模型。这项技术革新或将重塑干旱地区的农业生产范式，为联合国可持续发展目标（SDGs）中的零饥饿和清洁水源目标提供关键技术支撑。