基于菠萝果皮纤维素的环保缓释肥纳米复合材料以改善养分供应

把果皮废料变成植物养料

每年，农场和厨房都会产生大量果皮和剩余食材，多数被丢弃，而农民则依赖常规化学肥料，这些肥料常在作物能吸收之前就被冲走。该研究探索了一种同时应对这两类问题的方法：将废弃的菠萝果皮和厨房垃圾转化为智能、环保的肥料颗粒，使作物能更高效地获取养分，并减少对土壤和水体的损害。

为何肥料需要升级

现代农业高度依赖肥料以满足不断增长的人口需求，然而传统产品的利用效率令人惊讶地低。大量氮和磷并未到达作物体内，而是渗入河流和地下水或以气体形式散失。其后果包括水体污染、温室气体排放以及资源浪费。同时，许多国家面临粮食安全问题并大量进口主食。研究团队旨在设计一种新型肥料，使养分缓慢且可预测地释放，满足作物需求的同时减少对环境的损失。

从菠萝果皮中做更多事

马来西亚的菠萝生产会产生大量果皮和叶片，通常被视为低价值废弃物。然而这些果皮富含纤维素——一种坚固的植物纤维，可被分解成称为纳米纤维的微小纤维束。团队比较了两种“绿色”方法，从切碎并干燥的菠萝果皮中提取这些纳米纤维：高速搅拌和在专门反应器中的微波加热。两种方法都能得到有用材料，但微波法产出更多纳米纤维且结构更纯净、有序。这样的特性使这些纤维特别适合用于增强其他材料，就像混凝土中的钢筋一样。

构建智能肥料颗粒

接着，研究人员将三种成分结合：来源于菠萝的纤维素纳米纤维、由厨房废料制成的富养分肥料，以及一种可生物降解的塑料 PBS。通过调整各成分的配比，他们制备出六种不同类型的小固体颗粒。纳米纤维在 PBS 中起到微观支架的作用，帮助其围绕肥料形成更强、更规则的网络。实验室测试表明，一种配方（称为 F1）达到了最佳平衡：在土壤中分解更慢、保水性能好，并以温和稳定的速度释放植物所需的养分，而不是一次性释放。

对颗粒进行田间/温室测试

为检验这些新颗粒是否真正有助于作物生长，团队在盆栽中种植玉米，并在温室的立体系统中种植辣椒和秋葵。他们将使用常规肥料的植物与施用不同颗粒配方的植物进行了比较。在三种作物中，F1 颗粒均使植物长得更高、叶片更大、叶色更绿且产量更高。例如，施用 F1 的植株在植株高度、叶面积和收获重量上均优于常规处理。叶片绿度（反映叶绿素和氮含量）的测量也有所提高，表明缓释养分被有效吸收而非被冲走。

这对农场和粮食意味着什么

简而言之，这项研究表明菠萝果皮和厨房废料可以被转化为“智能”肥料颗粒，在土壤中持久性更好、以更温和有效的方式为作物供养。通过使用可生物降解材料和来自废弃物的养分，这些颗粒有助于减少肥料径流、降低施用频率和成本，并更好地利用农业与家庭残余物。如果放大生产，这类环保可控释放肥料有望帮助农民在有限土地上增产，同时减轻对河流、湖泊和气候的压力——这些都是迈向更可持续、更安全粮食体系的关键步骤。

引用: Shariful Juhari, M.H., Luthfi, A.A.I., Saleh, N.M. et al. Pineapple peel cellulose based eco-friendly fertilizer nanocomposites for improved nutrient delivery. Sci Rep 16, 8971 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-32774-5

关键词: 可控释放肥料, 菠萝果皮, 纳米纤维素, 生物肥料, 可持续农业