小兵立大功　奈米化資材於植物保護之應用 - 農業知識入口網

現代科學發展快速，奈米技術在不同領域上皆可加以應用，例如食品科學、環境工程、材料科學等，尤其在醫藥和電子業方面發表較多，雖然我們對奈米科技這個名詞不陌生，在日常生活中也常見到各式各樣的奈米用品，但在農業領域上，仍有研究發展和推廣空間。農業上的病蟲害防治已開始有些奈米化資材的相關研究，本文將分享相關技術與資訊。

「奈米」是長度單位，指的是1 公尺的10 億分之1。如果把1 公尺比為地球直徑的話，1 奈米大約是1 個玻璃彈珠的直徑，而我們人類1 根頭髮的直徑大約是3 ～ 5 萬奈米，由此可見奈米有多麼微小。

由於物質在奈米尺寸下，會呈現與一般狀態下不同的物理、化學或生物特性，人類也利用奈米技術生產奈米材料，以解決日常生活中遇到的問題。一般來說，奈米資材具有質量輕、體積小、能量消耗低等優點，或是可使用較少的材料卻大大增加其功能性，同時減少對環境的破壞。

於作物、病蟲害防治之研究與應用
奈米科技在植物保護方面之運用，尚屬於前瞻性應用科學，可用於輔佐農藥、化學肥料及其他農用藥劑之釋放，或作為化學藥劑之協力劑。

曾有專家研發出有孔隙的奈米矽，可避免阿巴汀受到陽光中紫外光的破壞。奈米化也可細小化藥物顆粒，增進植體對藥劑的吸收量且提高防治功效，最終達到藥劑減量效果。

在奈米材料抑制病原微生物活性等相關研究中，以奈米銀研究最多。奈米銀有良好殺菌效果，經室內評估後，可抑制多種植物病原菌，如稻熱病原、灰黴病菌、立枯絲核菌等病菌菌絲生長。

在植體試驗方面，曾有研究將奈米銀施用於已感染白粉病的南瓜葉片表面，後來證實可有效治療白粉病，且效果持續約3週；2011 年也有試驗指出，奈米銀於田間可防治辣椒炭疽病，結果顯示，在病原侵入植株前施用奈米銀粒子，可有效預防病害發生。

除了奈米銀之外，2013 年曾有報告評估奈米矽片對植物病原菌之生長影響，結果發現，奈米矽片可顯著抑制多種植物病原真菌之菌絲生長，且對抗亞托敏的抗藥性菌株也有抑制效果，未來有潛力持續發展成植物保護資材，有助減緩發生田間病原抗藥性及施藥防效不彰的情形。

在奈米化資材用於防治蟲害方面，根據臺灣大學許如君老師的報告指出，施用19.5％碳酸鈣微粒（約100 奈米等級）在桃蚜的防治上有不錯的效果，比一般碳酸鈣粉劑（微米等級）效果更好。對人類來說，碳酸鈣尚屬安全性較高的殺蟲物質，對人類安全及環境影響疑慮較少。

殺蟲的作用機制是因礦物質微粒的顆粒細小，施用時可使昆蟲外骨骼受到其粒子刮傷或堵塞氣孔，進而影響活動力及改變行為、使蟲體脫水或造成死亡。未來可用於田間並配合其他防治方法，擴大防治害蟲種類。

另外還有其他研究顯示，碳酸鈣矽微粒可顯著降低果實蠅產卵於柑橘類果樹的果實。

奈米化資材於水稻田間的實際應用
花蓮農改場於2016 年花蓮地區二期作水稻臺稉4 號，田間實際運用奈米等級之碳酸鈣矽微粒（簡稱奈米鈣矽）之田間試驗，病害調查結果顯示，單獨施用奈米鈣矽，可有效降低發生白葉枯病及胡麻葉枯病；蟲害方面，奈米鈣矽與農藥（益達胺）混合處理可減少約27.5％二化螟危害穗數，與不處理對照組相較，可增加約1 成產量，與慣行施藥組相比則無顯著差異。

經研究結果推論，施用奈米鈣矽對二化螟、胡麻葉枯病及白葉枯病防治效果顯著，可能因噴施上述元素後，導致植株組織較堅韌，降低二化螟對其取食偏好。

根據2004 年的研究報告指出，施用矽可顯著增進水稻對紋枯病、胡麻葉枯病及白葉枯病等病害之抗性；因此，適時施用鈣矽資材，有助增進水稻對病蟲害的抵抗力。

結語
奈米化技術是種可跨多元領域的科技，而農業奈米技術的研發最終目標在於環境永續發展，善用奈米化資材，有助減少化學用藥，進而降低抗藥性發生風險。

農友可利用各地區試驗改良場所提供的土壤檢驗或作物病蟲害診斷之免費服務，評估自身田區植株狀況，在田間栽培管理中搭配使用安全性較高的資材，適時增加植株抗病能力及生長勢，讓作物豐產。未來相關學研單位也將持續努力，將這波新的技術革命為農業生產帶來正面效益。

文˙ 圖／ 蔡依真、翁崧夏、呂柏寬　
行政院農業委員會花蓮區農業改良場　（豐年6705）