Nanoagricultural revolution under global warming: optimizing growth and nutrient use efficiency

全球粮食安全正面临气候变化、人口增长和环境退化日益加剧的威胁，这些因素导致作物产量和品质下降。需要超越传统农业的创新解决方案。本综述探讨了纳米技术在气候胁迫下变革农业的潜力，重点关注金属基、碳基、生物源和聚合物纳米材料。这些材料可作为纳米肥料、纳米农药、纳米传感器和土壤改良剂。它们增强种子萌发、光合效率、激素调节、基因表达和抗氧化防御。它们还通过改善水分吸收、离子平衡、渗透调节物质积累和胁迫基因调控来缓解干旱和盐胁迫。纳米肥料可实现养分的控释，减少排放和肥料浪费，而纳米农药则提供靶向病虫害防治。纳米传感器通过实时监测支持精准农业。总体而言，纳米技术改善土壤质量、碳固存和作物抗逆性。然而，安全应用需要优化浓度和方法以避免毒性。未来工作应关注分子机制、生态影响、经济高效的生产和监管框架。在可持续整合的前提下，纳米技术为气候不确定性下的全球粮食安全提供了一条变革性路径。