Tutkijat kääntyivät lasihelmiin tuottaakseen ympäristöystävällisen, jatkuvasti vapauttavan lannoitteen. Luotto: ACS Agricultural Science & Technology, 2025, doi: 10.1021/acsagScitech.4c00243
Maatalouden lannoitteet ovat kriittisiä maailman väestön ruokinnassa, maaperän hedelmällisyyden palauttamisessa ja viljelykasvien palauttamisessa. Näiden resurssien liiallinen ja tehoton käyttö voi aiheuttaa ympäristövaaran, saastuttavan vesiväylien ja tuottamaan kasvihuonekaasuja, kuten typpioksidia. Nyt tutkijat raportoivatACS -maataloustiede ja tekniikkaovat koskeneet näitä haasteita lasilannoitteiden helmillä. Helmet hallitsevat ravintoaineiden vapautumista, ja tutkijat sanovat olevansa ympäristöystävällisiä.
"Tulokset osoittavat, että lasilannoitteet voidaan räätälöidä istutusten tarpeisiin hitaasti ja kestävästi vapauttaen ravintoaineita tuottavuuden lisäämiseksi vahingoittamatta maaperän laatua", sanoo tutkimuksen yhteiskirjailija Danilo Manzani.
Ajan myötä maatalouskemikaalien käyttö on lisääntynyt. Vuonna 2020 Yhdistyneiden Kansakuntien elintarvike- ja maatalousjärjestö arvioi, että lannoitteiden maailmanlaajuinen kysyntä ylittää 200 miljoonaa tonnia. Lannoitteet sisältävät typpeä, fosforia ja pienempiä määriä muita elementtejä, kuten kalsiumia. Valitettavasti näiden ravintoaineiden edut menetetään huuhtoamalla pohjaveteen ja päästöihin ilmaan, mikä edellyttää usein uudelleenkäyttöä ja aiheuttamalla loppupään ympäristöongelmia, kuten myrkyllisiä levien kukintoja. Mahdollinen ratkaisu voisi tulla pienistä lasihelmistä, joita aikaisemmat tutkijat käyttivät kasvien kasvua. Ravinteiden toimittamisen tehokkuuden parantamiseksi Manzani, Eduardo Ferreira ja kollegat kehittivät vesiliukoisen, monikomponenttisen lasilannoitteen, joka on suunniteltu hallittuun ravintoaineiden vapautumiseen.
Tutkijat syntetisoivat lasia, joka koostuu useista mikro- ja makroravinteista, kuten fosforista, kaliumista ja kalsiumista. Ne jauhevat lasin pieniksi (vähemmän kuin 0. 85 millimetriä leveä) ja suuriksi (0. 85 - 2 millimetriä leveitä). Alkuperäisessä testissä hiukkaset lisättiin joko veteen tai puskuriliuokseen, joka jäljitteli maaperän olosuhteita. He havaitsivat, että jokainen ravinne, joka vapautui lasihiukkasten molemmista kooista ja hajautettu liuoksiin tasaisesti yli 100 tunnin yli pienillä vaihteluilla.
Sitten he levittivät ravinneliuosta tai eri määriä lasihelmiä maaperään, joka on siemennetty tyypillisellä nurmikolla ja väylä ruoholla, ja he vertasivat kasvien kasvua kahdessa hoidossa. Ravinneliuos, jota levitettiin vain kerran, stimuloi heti kasvien kasvua, mutta vaikutus väheni nopeasti. Lasilannoitteen yksittäinen levitys kasvien kasvu kuitenkin hiukkaskoosta riippumatta, vaikka yleinen kasvu riippui helmen annoksesta.
Manzani, Ferreira ja kollegat tutkivat myös lasilannoitteen mahdollista ekotoksisuutta paljastamalla salaattia ja sipulin siemeniä helmiin. Lasilannoitteelle altistetuilla siemenillä oli suunnilleen sama itämisnopeus ja solujen terveys kuin ne, jotka eivät koskaan altistuneet tai niissä, joita käsiteltiin liukoisilla ravintoaineilla. Tutkijoiden mukaan nämä tulokset osoittavat tehokkaan ja jatkuvan vaihtoehdon tavanomaisille lannoitteille, joilla on alhaisemmat ympäristövaikutukset.
