探索秸秆高值化利用新路径 微量“闪速石墨烯”可助作物增产
如何利用更少的资源投入换取粮食增产，同时兼顾绿色低碳，一直是农业科技攻关的焦点。近日，中国农业科学院烟草研究所等单位组成的联合科研团队，在国际知名期刊《One Earth》（一个地球）上发表了一项创新研究成果：利用先进的“闪速焦耳热”技术，将农业废弃物秸秆转化为高附加值的“闪速石墨烯”，仅需微量使用即可显著提升作物产量。
“我们一直在思考，能否通过纳米技术提升生物质资源的利用效率，用极少量的投入撬动作物增产的潜力？”项目研究人员介绍道。
针对这一课题，科研团队将目光投向了前沿纳米材料——石墨烯。研究人员利用闪速焦耳热（Flash Joule Heating, FJH）技术，构建了一套移动式现场制备平台。该平台能在极短时间内将秸秆、木屑等生物质废弃物转化为高品质的“闪速石墨烯”。
与传统农业中动辄需要施用吨级生物炭来改良土壤不同，这项技术展示了纳米材料“四两拨千斤”的增效潜力。据科研团队介绍，利用该技术，大约75克干秸秆可制备出约18克闪速石墨烯。虽然重量不大，但作为一种纳米级的“植物生长增强剂”，将其分散液喷施在约15亩的试验田中，作物表现出了明显的增产效果。
“这并不是说用它替代所有的肥料，而是它像‘助推器’一样，极大提高了作物对养分和光能的利用效率。”项目负责人用通俗的语言解释了其中的科学原理。
为何微量的闪速石墨烯能产生如此效果？专家解释，这主要得益于纳米材料独特的理化性质。闪速石墨烯进入作物叶片后，一方面能显著提升作物的光合作用效率，增强植株转运光合产物的能力；另一方面，它能诱导激发作物自身的抗逆性，相当于给庄稼穿上了一层“防护服”，使其在干旱、高温等逆境下依然能保持较好的生长状态。
科研人员算了一笔“经济账”：长期以来，传统生物炭还田模式虽然有效，但因制备运输成本高、投入量大（通常为吨级），推广存在难度。而新技术将投入量从“吨级”降为“克级”，相比传统模式，无论是制备成本还是运输施用成本都大幅降低。在青岛进行的两年大田试验数据显示，施用该材料后，作物不仅产量提升，且籽粒中的蛋白质、淀粉等品质指标均保持稳定。
目前，这套移动式制备设备正在进一步优化中。专家表示，这项研究为废弃秸秆的高值化利用开辟了新赛道。既解决了秸秆处理难题，又为农业生产提供了一种低成本、高效能的新型纳米增效材料，是实现“藏粮于技”、推动农业绿色低碳发展的有益探索。