JIA封面文章|中国科学院南京土壤研究所植物营养与肥料研发团队:多功能金属-有机框架(MOFs)助力绿色农业

随着全球人口增长与耕地资源日益紧张，传统农业面临的资源浪费、环境污染与生态风险问题愈发严峻。农药残留、重金属污染、微塑料累积及温室气体排放等复合污染，严重威胁着农业生态系统稳定与食品安全。如何构建环境友好、资源高效、智慧精准的绿色农业体系，成为亟待解决的科学难题。

近期，中国科学院南京土壤研究所植物营养与肥料研发团队完成的综述文章“Green agriculture enabled by versatile metal-organic frameworks: A review”在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）在2026年5期作为封面文章发表，全面阐述了金属-有机框架（MOFs）在绿色农业中的创新应用与发展前景。

MOFs是一类由金属节点与有机配体通过配位自组装形成的多孔晶体材料，凭借其超高比表面积、可精确调控的孔道结构和丰富的功能化位点，在农业领域展现出巨大的应用潜力。该文系统梳理了金属-有机框架（MOFs）这一新型多孔晶体材料在绿色农业中的全链条应用。

图1 金属有机框架（MOFs）的功能与作用

研究团队从绿色设计原则出发，阐述了通过调控金属节点、有机配体与拓扑结构优化MOFs稳定性与功能性的策略，并综述了水热合成、机械化学、电化学等绿色合成技术的最新进展。文章重点归纳了MOFs在三大农业应用领域的突破：在污染物去除方面，MOFs可高效吸附或催化降解农药、重金属、抗生素、微塑料及温室气体等；在可持续农业技术方面，MOFs展现出大气集水、海水淡化与绿色氨合成等前沿应用潜力；在智慧农业方面，基于MOFs的缓释肥料、响应型农药载体及高灵敏传感系统，可实现精准养分管理与环境实时监测。

图2 金属有机框架（MOFs）的绿色合成方法

图3 典型金属有机框架（MOFs）在可持续农业中的应用

图4 典型金属有机框架（MOFs）在智能农业中的应用

文章创新性地提出MOFs农业应用的“绿色循环生产”框架，强调从原料获取、合成过程到回收再利用的全生命周期生态设计。同时指出，未来研究需聚焦低成本规模化制备、生物安全性系统评估、多功能复合体系构建及AI辅助智能设计等方向，以推动MOFs从实验室走向田间，为构建绿色、可持续、智能化的现代农业体系贡献力量。

图5 金属有机框架（MOFs）在农业应用中的现状、挑战与前景

通讯作者简介

杜昌文，博士（中国科学院-以色列理工学院联合培养），中国科学院南京土壤研究所研究员，植物营养与肥料研究部部长，中国科学院大学岗位/首席教授，农业农村部神农英才（领军），中国植物营养与肥料学会副理事长。长期从事精准施肥和数字农业相关产品和技术的研发与应用。发表学术论文278篇，其中SCI论文152篇，主编或参编中英文专著10部，获授权美国专利1项，获授权国家发明专利23项，获软件著作权8项。编制国家行业和地方标准各1项，获国家星火计划新产品、江苏省重点新产品、江苏省高新技术产品等称号；获中华农业科技奖一等奖、江苏省科学技术奖一等奖和山东省科学技术奖一等奖等10余项。

| 图文由作者团队提供

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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