Медьсодержащие пестициды, жизненно необходимые для защиты растений, разрешены в традиционном и органическом производстве. Однако они при систематическом применении накапливаются в почве, что уже вызывает дискуссии по их возможному запрету в органическом секторе. Революционная разработка китайских исследователей позволяет полностью решить дилемму.
В условиях растущих проблем глобальной продовольственной безопасности, когда 2,3 миллиарда человек испытывают нехватку продовольствия (данные ФАО), учёные разработали революционную сельскохозяйственную технологию, которая может кардинально изменить подход к защите растений.
Исследователи из Китайского университета науки и технологий (USTC), Университета Цинхуа и Хэфэйского технологического университета (HFUT) создали новый одноатомный медный фунгицид, устраняющий критические ограничения традиционных медьсодержащих пестицидов. Их исследование демонстрирует, как технология одноатомных материалов может произвести революцию в агрохимии, максимально увеличив использование меди при минимальном воздействии на окружающую среду.
Традиционные медьсодержащие пестициды, такие как бордоская жидкость, впервые разработанная в 1885 году, по-прежнему широко применяются, но имеют существенные недостатки. Эти традиционные формулы часто приводят к накоплению меди в почве (до 103 мг/кг), токсичности для растений и загрязнению окружающей среды из-за их низкой атомной эффективности.
Новый пестицид Cu1/CaCO3 представляет собой качественный скачок вперёд. Используя точные методы химического осаждения, исследователи закрепили отдельные атомы меди (содержание 1,02% масс.) на носителях из карбоната кальция, создав уникальную локальную структуру Cu-O4, подтвержденную передовыми методами микроскопии и спектроскопии.
Полевые испытания показали впечатляющие результаты: эффективность препарата (1500 мг/л) в борьбе с патогеном риса Pantoea ananatis составила 77,97%. Наиболее впечатляющим оказалось то, что он сократил содержание медных остатков в почве в 20 раз, сохранив при этом отличную безопасность для растений и совместимость с нецелевыми организмами по сравнению с традиционными медьсодержащими пестицидами.
Исследователи доказали, что препарат может действовать посредством ключевых механизмов, включая воздействие на защитную мембрану вредных бактерий и нарушение их систем жизнедеятельности. Эта инновационная разработка не только сохраняет высокую антимикробную активность, но и решает давние экологические проблемы, связанные с медьсодержащими пестицидами.
«Этот прорыв демонстрирует, как передовые материалы могут предложить практические решения для устойчивого сельского хозяйства. Переосмыслив традиционные пестициды на атомном уровне, мы создали инструмент, который может помочь прокормить мир, одновременно защищая наши экосистемы», подчеркивают авторы работы.
Исследование открывает новые возможности для разработки экологичных пестицидов и знаменует собой важный шаг в применении одноатомных материалов для решения сельскохозяйственных задач. Благодаря сочетанию высокой эффективности и экологической безопасности, Cu1/CaCO3 представляет собой перспективную альтернативу традиционным медьсодержащим пестицидам в глобальных стратегиях защиты растений.
Международная группа под руководством профессора Юэня У и младшего научного сотрудника Конга Чена из Государственной ключевой лаборатории прецизионной и интеллектуальной химии (USTC) в сотрудничестве с профессором Цзюнем Ли из Университета Цинхуа и профессором Фэн Ваном из Технологического университета Фуцзяна опубликовали свои выводы в журнале Science Bulletin.
Источник: Science China Press.