Многокомпонентное оксидное стекло, полученное исследователями из питательных для растений частиц, можно проектировать с учетом различных стадий роста сельскохозяйственных культур, pH почвы, режима орошения и других параметров.
Сельскохозяйственные удобрения имеют решающее значение для питания населения мира, восстановления плодородия почвы и поддержания урожая. Однако чрезмерное и неэффективное использование этих ресурсов может представлять экологическую угрозу, загрязняя водные пути и генерируя парниковые газы, такие как закись азота. Теперь команда исследователей из Бразилии опубликовала в ACS Agricultural Science & Technology статью, в которой предлагается решение этих проблем с помощью биостеклянных шариков удобрений. Шарики контролируют высвобождение питательных веществ, и исследователи говорят, что они экологически безопасны.
«Результаты показывают, что биостеклянные удобрения можно адаптировать к потребностям растений, медленно и устойчиво высвобождая питательные вещества для повышения производительности, не нанося вреда качеству почвы», - говорит Данило Манзани, соавтор исследования, из Университета Сан-Паулу.
Со временем использование сельскохозяйственных химикатов возросло. В 2020 году Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций подсчитала, что глобальный спрос на удобрения превысит 200 миллионов метрических тонн. Удобрения содержат азот, фосфор и меньшее количество других элементов, таких как кальций. К сожалению, преимущества этих питательных веществ теряются из-за выщелачивания в грунтовые воды и выбросов в воздух, что требует частого повторного внесения и создает проблемы для окружающей среды, такие как токсичное цветение водорослей.
Потенциальным решением могут стать крошечные псевдостеклянные шарики, которые для улучшения роста растений. Чтобы повысить эффективность доставки питательных веществ, Манзани, Эдуардо Феррейра и коллеги разработали водорастворимое многокомпонентное стеклянное удобрение, предназначенное для контролируемого высвобождения питательных веществ.
Исследователи синтезировали стекло, состоящее из нескольких микро- и макроэлементов, таких как фосфор, калий и кальций. Они измельчили полученный материал на мелкие (шириной менее 0,85 миллиметра) и крупные (шириной от 0,85 до 2 миллиметров) частицы. В первоначальном тесте частицы добавлялись либо в воду, либо в буферный раствор, имитирующий почвенные условия. Ученые обнаружили, что каждое питательное вещество высвобождалось из биостеклянных частиц обоих размеров и равномерно диффундировало в растворы в течение 100 часов с небольшими колебаниями.
Затем они применили питательный раствор или различное количество стеклянных шариков к почве, засеянной типичной газонной и кормовой травой, и сравнили рост растений в двух вариантах. Питательный раствор, который был применен только один раз, немедленно стимулировал рост растений, но эффект быстро уменьшался. Однако однократное применение биостеклянного удобрения поддерживало рост растений независимо от размера частиц , хотя общий рост зависел от дозы шариков.
Ученые также исследовали возможную экотоксичность стеклянного удобрения, подвергая семена салата и лука воздействию гранул. Семена, подвергшиеся воздействию новаторского удобрения, имели примерно такую же скорость прорастания и здоровье клеток, как и те, которые никогда не подвергались воздействию или которые обрабатывались растворимыми питательными веществами. Исследователи говорят, что эти результаты указывают на эффективную и устойчивую альтернативу обычным удобрениям с меньшим воздействием на окружающую среду.
Источник: American Chemical Society. Источник фото: ACS Agricultural Science & Technology, 2025, DOI: 10.1021/acsagscitech.4c00243.