Наночастицы предлагают устойчивый способ выращивания продовольственных культур

Инженеры из Вашингтонского университета в Сент-Луисе нашли устойчивый способ повысить рост богатой белком фасоли золотистой (маш), улучшив усвоение ею необходимых питательных веществ.

Исследователи Реймеш Ралия и Пратим Бисвас обнаружили, что использование наночастиц оксида цинка позволяет сократить применение удобрений на основе фосфора и при этом улучшить рост сельскохозяйственных культур.

Исследование, опубликованное 7 апреля в Journal of Agricultural and Food Chemistry, впервые показало, как можно мобилизовать природный фосфор в почве с помощью наночастиц оксида цинка на протяжении всего жизненного цикла растения — от семени до сбора урожая.

Проблема с фосфором

• Растениям для роста необходим фосфор, и фермеры используют всё больше фосфорных удобрений.
• Однако растения усваивают лишь около 42% фосфора, внесённого в почву. Остальное попадает в водоёмы, вызывая цветение водорослей.
• Около 82% мировых запасов фосфора используется в качестве удобрения, но этот ресурс ограничен.
• При текущих темпах использования мировые запасы фосфора могут истощиться примерно через 80 лет.

Решение с наночастицами

Учёные создали наночастицы оксида цинка с помощью гриба, обитающего вокруг корней растения. Цинк — важный питательный элемент, который взаимодействует с тремя ферментами. Эти ферменты переводят сложную, недоступную для растений форму фосфора в почве в доступную для усвоения форму.

Результаты эксперимента с фасолью маш

При нанесении наночастиц цинка на листья растения:

• Поглощение фосфора увеличилось почти на 11%.
• Активность ключевых ферментов возросла на от 84% до 108%.

Это позволяет снизить потребность во внесении дополнительного фосфора в почву, так как мобилизуется уже содержащийся в ней фосфор.

Значение для глобального сельского хозяйства

Фасоль маш — важный источник растительного белка в Китае, Юго-Восточной Азии и Индии, где 60% населения — вегетарианцы.

• Около 45% мирового фосфора для сельского хозяйства используется в Индии и Китае.
• Многие развивающиеся страны импортируют фосфор из США и Марокко.

Новая технология может помочь этим странам выращивать культуры более устойчивым способом, снижая зависимость от импорта удобрений и сохраняя природные ресурсы.