纳米农药热点趋势下，农药智能控制释放应用前景广阔

在现代农业生产中，农药在保障粮食和重要农产品生产中起着保驾护航的作用。根据FAO统计数据，2020年全球农药使用量为266.1万t，农药使用可以挽回约37%以上的自然损失。因此，农药是现代农业生产不可或缺的投入品。

现有的农药使用方法如农药喷雾，往往要求对作业面实施均匀覆盖。这样的结果就是使用到作业面上的农药暴露于光、热、微生物等降解因子，同时也使天敌等非靶标生物暴露于农药的毒害作用，造成农田天敌种群和农田生态环境被破坏，生物多样性降低以及环境污染等一系列问题。基于此，如何减少农药使用量以及减少农药对非靶标生物的影响一直是农药工作者所面临的挑战。

理想的农药使用方式是目标靶标有害生物暴露于农药，而非靶标害虫不暴露于农药，同时还可以有效减少使用到环境中的农药活性成分与光、热、微生物等降解因子的直接接触。在这一目标驱动下，农药加工和使用技术也在朝着这个目标发展和进步，农药智能控制释放技术是典型例子之一。

农药智能控制释放是在常规控制释放系统基础上发展而来，这些通过化学或物理手段获得的微小颗粒，如果具有核-壳结构的囊状结构，则定义为微囊；如果颗粒是实心的且农药活性成分均匀分散在整个粒子中，则定义为微球。对于智能化控制释放体系，一种微球的变化形式是在纳米微球表面再封盖一层特殊的盖帽层，该盖帽层往往通过具有控制释放功能的高分子材料与纳米微球表面相连。

到目前为止，绝大多数农药智能释放体系都制备成微囊或微球的形式。常规微囊或微球施用到环境中以后即处于持续释放状态，而智能控制释放微囊或微球大多制备成纳米颗粒，其中的农药活性成分只在满足预先设定的条件下释放，这些预先设定的条件包括光、热、pH、生物酶等。当一个智能释放系统同时含有多个响应因子时，根据现有报道的当环境因子满足人们预设的一个触发条件时，即可触发控制释放颗粒的门控开关或颗粒逐渐解体而释放其中负载的农药活性成分。此外，水凝胶和胶束也是智能化农药控制释放体系的两种形式。

在当前纳米农药为热点的趋势下，纳米水凝胶和纳米胶束是水凝胶和胶束智能释放体系最主要的形式。如将2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪与壳聚糖枝接所得的新化合物可以在水中形成纳米水凝胶，该水凝胶对热和pH具有双重响应，而通过羧甲基将壳聚糖和光敏性邻硝基苄相枝接所形成的新化合物，可以在水溶液中通过自组装形成具有核-壳结构的胶束，且对活性成分的控制释放具有光敏特征。这些智能控制释放系统往往构思巧妙，比如根据病原菌侵入植物过程中释放纤维素酶这一特性制备纤维素包裹的杀菌剂纳米颗粒，在植物体内仅当有病原菌侵入时才会释放出杀菌剂。这些构思巧妙的农药智能释放药剂虽然没有在实际生产中大规模应用，但为智能农药缓释制剂的发展奠定了非常良好的发展基础。