近日，中国农业科学院烟草研究所烟草病虫害绿色防控创新团队联合中国科学院南京土壤研究所、山东省花生研究所等多家国内外单位，创新性地将闪蒸焦耳加热技术应用于农业领域，实现以极少量农业废弃物转化为闪蒸石墨烯（FG）显著提升作物产量的技术突破。相关研究成果发表在Cell子刊《一个地球(One Earth)》（中科院一区top期刊，IF=15.3）。

研究团队对小麦、玉米、大豆、花生四种主要粮油作物开展连续两个生长季田间试验，系统揭示了纳米碳材料促进作物增产的关键机制。每公顷仅需18克超低用量叶面喷施，可使作物增产9.1-27.3%，且不影响籽粒品质。研究发现，FG进入叶片后与叶绿体直接互作，显著提高光系统II电子传递效率，增强光合作用；同时激活作物防御信号通路，提升对病原菌的系统抗性。该技术对土壤生态系统和作物品质无负面影响，与传统生物炭施用相比，该技术可降低农民投入86%-91%，减少生命周期碳排放超万倍，同时实现碳中和的粮食生产。

该研究在国际上首次于田间尺度验证了纳米碳材料叶面施用对作物增产的可行性与有效性，突破了实验室研究向实际应用转化的关键瓶颈，为全球粮食安全和气候变化应对提供了创新方案。

烟草所焦裕冰博士、复旦大学余锋波博士和山东省花生研究所许曼琳副研究员为论文共同第一作者，烟草所杨金广研究员、中科院土壤所朱向东研究员、夏龙龙研究员和王玉军研究员为论文共同通讯作者。研究获得了国家自然科学基金和中国烟草总公司重大科技专项等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101486