在农业创新领域的前沿，铜基纳米颗粒（Cu-based NPs）近年来已引起全球关注，为电子、医药等众多领域带来变革，在农业领域尤为显著。Cu-based NPs在对抗植物病原微生物、提高作物产量与增强作物防御能力方面成效显著，且根据剂量不同，可兼具农药或肥料的双重作用，这使其成为令人瞩目的科学进展的核心。然而，这是一把双刃剑：纳米颗粒（NPs）因尺寸（1-100nm）和高比表面积的特性，在农业中应用广泛。Cu-based NPs因参与植物酶促反应等关键生理过程，成为研究热点，但其环境风险使其被列为新兴污染物。本综述综合阐述了Cu-based NPs的最新合成方法、其作为抗菌剂、农药和肥料的应用，以及它们与土壤的相互作用，并着重分析了其优缺点。最后，探讨了Cu-based NPs未来的研究前景，重点指出了其在研究中有待未来关注的空白领域

Cu-based NPs对植物生长的调节作用呈剂量依赖性，正面效应如：20 mg/L Cu-based NPs提升番茄种子发芽率至95%、250 mg/L增加其果实维生素C和硬度，80 mg/L使紫花苜蓿根/茎长度显著增加且对营养稳态影响小于铜离子，4 mg/L缓解玉米干旱胁迫并提升叶绿素和花青素含量，而高浓度时则产生负面效应，如1000 mg/L Cu-based NPs导致水稻类囊体减少、光合速率下降30%以上，50-200mg/L引发黄瓜过氧化氢积累、生物量下降40%；在病虫害防治方面，Cu-based NPs具有抗菌、杀虫及杀线虫作用，50 mg/L可保护玫瑰花瓣免受灰葡萄孢感染，450 mg/L对镰刀菌抑制率达93.98%，25 mg/L对土壤中11种细菌（如Bacilli）产生毒性，160 mg/L导致细胞膜损伤，150-300 mg/150 mL饲料使棉铃虫4天内死亡率达100%，100 mg/L对根结线虫（Meloidogyne incognita）杀灭率100%；同时，Cu-based NPs存在一定毒性与环境风险，对植物而言，50 ppm Cu-based NPs能导致橡树幼苗叶绿体损伤，10-80 mg/L使洋葱根apical分生组织异常，100-500 mg/L引发大豆氧化应激相关基因表达上调，对土壤生态而言，0.1% Cu-based NPs减少砂质壤土中Bacilli细菌丰度，1%浓度影响黏壤土微生物，且与阿特拉津共存时，0.15%使农药半衰期延长10倍、加剧污染，其进入环境的途径中，70%在污水处理中被去除，30%残留于污泥并用于农业，欧洲污泥铜含量达27.2-578.1 mg/kg。

随着纳米技术工具与现代农业科学的不断融合，Cu-based NPs在调控植物生长方面的潜力已成为备受关注的焦点。未来几年，更多研究有望聚焦于阐明Cu-based NPs激活并影响植物细胞过程（如养分吸收、光合作用及/或激素调节）的特定生理或分子机制。Cu-based NPs在农业病虫害管理中的未来研究需聚焦于其针对作物病虫害的特定作用模式，明确其对昆虫、真菌或细菌的生理、行为及繁殖的影响。Cu-based NPs对土壤生态系统及非靶标生物的长期环境影响尚未完全明确。持续使用可能导致其在土壤中累积，进而影响土壤质量。与其他新兴纳米技术一样，在农业用地中的安全使用需要明确的政策与法规支持。然而，各国政策可能存在差异，这将使国际贸易变得复杂。

该研究结果发表在期刊Emerging Contaminants上。

文章信息  Emerging Contaminants

Copper nanoparticles as a potential emerging pollutant: Divergent effects in the agriculture, risk-benefit balance and integrated strategies for its use

Gonzalo Tortella, Olga Rubilar, Paola Fincheira et al.

DOI:. https://doi.org/10.1016/j.emcon.2024.100352

期刊简介  Emerging Contaminants

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