Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Hazardous Materials.
В современном сельском хозяйстве востребованы многофункциональные материалы, способные решать сразу несколько задач: повышать эффективность агрохимикатов, снижать нагрузку на окружающую среду и защищать растения от неблагоприятных условий среды. Это особенно актуально для территорий, загрязненных тяжелыми металлами, например вблизи промышленных предприятий, где токсичные элементы могут накапливаться в почве и поступать в растения, нанося им вред.
Ранее ученые из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) синтезировали материал на основе пористого углерода и наночастиц железосодержащего металл-органического каркаса. Разработка эффективно связывала кадмий, свинец, медь и цинк, переводя эти токсичные металлы в безопасные формы и не давая им попасть из почвы в растения и грунтовые воды.
В новой работе авторы улучшили этот композитный материал так, что он стал не только удалять тяжелые металлы из почвы, но и контролируемо доставлять синтетический гормон-регулятор роста в корни растений. Для этого химики поместили в композит соответствующий гормон, также «закрепили» на поверхности материала гуминовую кислоту и поверхностно-активное вещество, которые улучшают взаимодействие частиц с живыми клетками и дополнительно помогают удалять загрязняющие вещества из окружающей среды.
Чтобы проверить эффективность композита, авторы внесли его в почву, загрязненную свинцом, медью, кадмием и цинком. Затем в эту же почву поместили семена ячменя и следили за прорастанием и развитием всходов. В качестве контроля ученые использовали незагрязненную почву, а также почву с тяжелыми металлами, в которую не добавляли композит.
Эксперименты показали, что новый материал на 46–71% уменьшил поступление тяжелых металлов в корни и побеги ячменя. Одновременно композит помог доставить в растения синтетический гормон, благодаря чему на 70–80% увеличил длину корней, высоту побегов и общую биомассу проростков соответственно. Важно, что предложенная система высвобождала регулятор роста постепенно и в безопасной форме. В отличие от прямого внесения препарата, вызвавшего токсический эффект из-за слишком высокой концентрации, использование композита обеспечило более мягкое и контролируемое действие.
«Полученные нами результаты показывают, что подобные многофункциональные материалы могут стать перспективной основой для более безопасных и устойчивых технологий сельского хозяйства на загрязненных территориях. В дальнейшем мы планируем расширить исследования и адаптировать разработанные системы для решения других актуальных задач, связанных с выращиванием растений в сложных условиях окружающей среды. Это позволит создавать новые материалы, которые одновременно поддерживают рост растений, повышают их устойчивость к неблагоприятным условиям и помогают получать более качественный урожай даже на проблемных почвах», — рассказывает основной исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Вера Бутова, доктор физико-математических наук, научный сотрудник Академии биологии и медицины имени Д.И. Ивановского ЮФУ, постдокторант Института общей и неорганической химии Болгарской академии наук.
Источник: пресс-служба Российского научного фонда.
На заглавном фото: растения ярового ячменя, выращенные при внесении композитов с загруженным гормоном ауксином. Источник: Вера Бутова / ЮФУ.
