现代农业生产活动中,农药被认为是防治病虫草害,促进粮食稳产增产最为有效的方式。但是,传统农药易通过径流、挥发、淋溶等途径进入大气、水体和土壤,引发严重的环境问题,甚至还通过食物链进入人体危及人类自身健康。我国每年农药使用量高达百万吨,但农药平均利用率仅为30%左右。因此,迫切需要开发控制农药流失的新途径,提高农药利用效率。近年来,缓/控释农药在延长持效时间,降低使用次数,减少用量等方面引起了人们广泛的关注。研究表明,大部分缓/控释农药只是活性成分简单、缓慢的释放,而不能真正做到控制释放。因此,在缓/控释农药的基础之上,开发研制具有环境响应的智能控释农药新剂型对于提高农药利用率,降低环境污染具有重要的现实意义,同时也为精准农业的发展提供有效的技术支撑。本研究针对目前农药高施低效和农药流失引发的农业面源污染问题,开发出环境响应型智能纳米农药体系,为农药新剂型的开发提供理论指导,为“双减行动”的顺利实施提供解决思路,对生态文明的建设具有重要意义。本论文主要成果包括以下几部分内容:(1)以可溶性淀粉为调节剂,在室温条件下通过简单的共沉淀法制备出多孔碳酸钙微球,以其作为除草剂扑草净的载体,制备了一种扑草净纳米农药。研究了可溶性淀粉浓度、反应时间和温度对多孔碳酸钙微球结构、大小和形貌的影响,得到了最佳的制备条件。制备的多孔碳酸钙微球具有比表面积大、孔隙率高、官能团丰富等优点,可以通过吸附、静电吸引和氢键有效地负载扑草净。相比于单纯的扑草净,所制备的扑草净纳米农药表现出明显的缓释特性,对杂草的防控效果显著。此外,该纳米农药还可以有效控制扑草净在土壤中的迁移,降低农药对于环境的污染风险,展示了潜在的应用前景。(2)以毒死蜱、多巴胺、凹凸棒土和海藻酸盐为主要原料,通过物化改性,结构设计制备了一种具有pH响应的控释毒死蜱。其中,毒死蜱通过吸附、静电引力和氢键与多巴胺修饰的凹凸棒土相互作用。释放动力学研究表明农药在酸性条件下释放速率较低;在碱性溶液中趋于溶解,有利于毒死蜱的释放,从而表现出良好的pH控释性能,这与不同pH条件下蛴螬的死亡率结果一致。此外,该体系能有效地保护毒死蜱分子免受紫外光的降解。同时,该载体对大肠杆菌和非靶标作物无毒害作用,具有良好的生物安全性。该技术具有成本低、效率高、环境友好等优势,可提高农药的利用率,延长农药的持效期,为农药减施增效提供有效技术支撑,展示了广阔的应用前景。(3)本研究构建了具有磁回收性能的pH响应型控释农药(PRCRP)。采用原位沉积法制备了磁性硅藻土纳米复合材料,以其作为载体负载除草剂(草甘膦)和杀虫剂(氯氰菊酯)。然后通过表面修饰具有pH响应的高分子壳聚糖控制农药分子的释放。Fe304赋予该控释农药磁性可回收性能,可以在农药释放后,利用外加磁场将载体及其可能残留的农药从水体和土壤中分离出来。该控释农药可以提高农药在杂草表面和害虫表皮上的附着性能,从而提高利用率,进而提高对杂草和害虫防控效果。因此,该技术在提高农药利用率,降低农药残留和环境污染风险方面展现了一定的应用潜力。