Nanobubble Technology in Smart Agriculture: Underlying Mechanisms and Application Dynamics for Resource Optimization

方法

综述纳米气泡在灌溉、土壤、养分和微生物管理中的应用及机制。

发现

纳米气泡可提升水氧输送、土壤通气与养分吸收，但规模化受水质、土壤异质性和成本限制。

机会点

可研究纳米气泡与物联网传感器结合，实现灌溉水气精准调控及长期田间验证。

纳米气泡（NB）技术被认为是一种在资源高效利用和作物生产方面的创新方法。纳米气泡是一种超细气泡，直径通常小于1 μm，常见报道范围为50–200 nm，由于其极小的尺寸、高内压和表面电荷，其行为与普通气泡不同。其应用包括通过改善水分和氧气向根区的输送来进行灌溉管理，通过增强土壤结构和通气性来进行土壤管理，以及通过改善养分吸收和有利的微生物相互作用来进行养分管理。尽管取得了这些进展，但大规模采用仍受限于水质变异性较大、土壤异质性、灌溉系统设计以及纳米气泡生成效率和经济可行性方面的局限。应对这些挑战需要协调一致的跨学科努力，整合农学、土壤科学和工程学，以优化应用策略和可扩展性。本综述旨在综合当前关于纳米气泡技术在农业中应用的知识，包括在灌溉、土壤、养分和微生物管理中的应用，并评估其与可持续系统的整合。然而，现有证据大多基于短期或受控研究，仍需在不同农业生态条件下进行进一步的长期田间验证。总之，纳米气泡技术在维持和增强农业可持续性方面具有广阔前景。图形摘要