近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物與農(nóng)業(yè)工程研究所在受控化肥機理研究方面取得突破：課題組觀察到了受控化肥中的氮素-助劑-水等復(fù)雜體系自組裝三維納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，探索了氫鍵等分子間作用力在受控化肥自組裝過程中的重要作用，揭示了氮素受控遷移的機理。相關(guān)研究文章在《自然》集團新刊《科學(xué)報告》上在線發(fā)表。

    控失化肥對于控制湖泊富營養(yǎng)化農(nóng)林業(yè)面源污染、促進農(nóng)林業(yè)豐產(chǎn)、實現(xiàn)農(nóng)林業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展具有顯著作用，是該團隊在技術(shù)生物所首席科學(xué)家余增亮研究員帶領(lǐng)下經(jīng)過多年科技攻關(guān)研發(fā)而成的原創(chuàng)性成果，獲8項國家發(fā)明專利。成果產(chǎn)業(yè)化程度較高，已推廣應(yīng)用4千多萬畝，對于節(jié)能減排、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)效益顯著。因此，揭示受控化肥的微觀結(jié)構(gòu)及遷移機理，為受控化肥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定、應(yīng)用推廣以及環(huán)境有害分子受控遷移提供了理論依據(jù)，具有重要意義。

    2006年，余增亮根據(jù)在離子注入線蟲培養(yǎng)基中添加尿素抑制線蟲繁殖這一現(xiàn)象提出假說，即存在某種材料，可以通過分子間作用力“綁定”化肥分子，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚集體，“放大”化肥分子空間尺度，控制其在土壤中遷移。而后，蔡冬清博士等經(jīng)過大量篩選反復(fù)實驗，證明改性天然納米材料礦物粘土可以作為助劑來控制化肥分子在土壤濾層中的遷移速率，并揭示了化肥受控遷移的微觀機理：

    首先，課題組利用電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，受控尿素在離子束濺射剔除尿素后，留下了如鳥巢狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而通過Mapping技術(shù)分析證明，該“鏤空”三維微納網(wǎng)絡(luò)骨架是尿素中添加的礦物粘土；同時，課題組通過上海三代光源進行觀察，發(fā)現(xiàn)了水相中尿素-助劑自組裝過程及三維結(jié)構(gòu)；而掃描電鏡-EDX則表明，氮素-助劑-水復(fù)雜體系形成以天然納米材料為晶核的網(wǎng)絡(luò)骨架；此外，課題組還通過光譜及固態(tài)核磁等分析發(fā)現(xiàn)，氫鍵等分子間作用力在引導(dǎo)體系自組裝過程中有重要作用。

    該研究得到科技部、安徽省科技廳、中科院農(nóng)辦、寧夏農(nóng)發(fā)辦、國家林業(yè)局等部門的資助。