技术生物所揭示受控化肥迁移机理

　　近期，中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所在受控化肥机理研究方面取得突破：课题组观察到了受控化肥中的氮素-助剂-水等复杂体系自组装三维纳米网络结构，探索了氢键等分子间作用力在受控化肥自组装过程中的重要作用，揭示了氮素受控迁移的机理。相关研究文章在《自然》集团新刊《科学报告》上在线发表。

　　控失化肥对于控制湖泊富营养化农林业面源污染、促进农林业丰产、实现农林业可持续健康发展具有显著作用，是该团队在技术生物所首席科学家余增亮研究员带领下经过多年科技攻关研发而成的原创性成果，获8项国家发明专利。成果产业化程度较高，已推广应用4千多万亩，对于节能减排、农业增产效益显著。因此，揭示受控化肥的微观结构及迁移机理，为受控化肥的技术标准制定、应用推广以及环境有害分子受控迁移提供了理论依据，具有重要意义。

　　2006年，余增亮根据在离子注入线虫培养基中添加尿素抑制线虫繁殖这一现象提出假说，即存在某种材料，可以通过分子间作用力“绑定”化肥分子，形成网络结构聚集体，“放大”化肥分子空间尺度，控制其在土壤中迁移。而后，蔡冬清博士等经过大量筛选反复实验，证明改性天然纳米材料矿物粘土可以作为助剂来控制化肥分子在土壤滤层中的迁移速率，并揭示了化肥受控迁移的微观机理：

　　首先，课题组利用电镜观察发现，受控尿素在离子束溅射剔除尿素后，留下了如鸟巢状的网络结构，而通过Mapping技术分析证明，该“镂空”三维微纳网络骨架是尿素中添加的矿物粘土;同时，课题组通过上海三代光源进行观察，发现了水相中尿素-助剂自组装过程及三维结构;而扫描电镜-EDX则表明，氮素-助剂-水复杂体系形成以天然纳米材料为晶核的网络骨架;此外，课题组还通过光谱及固态核磁等分析发现，氢键等分子间作用力在引导体系自组装过程中有重要作用。

　　该研究得到科技部、安徽省科技厅、中科院农办、宁夏农发办、国家林业局等部门的资助。

受控尿素微观结构

受控尿素体系相互作用