14 | 08 | 2018

Наноудобрения замедлят вывод фосфора из плодородных почв

4 сентября 2015

Фосфор играет важную роль в жизни растений. Он входит в состав белков, участвующих в созревании плода, и способствует накоплению крахмала, сахара и жиров. Этот невозобновляемый элемент является ценным питательным веществом в сельскохозяйственном производстве. Поэтому не удивительно, что многие научные центры работают над созданием новых удобрений и средств, позволяющих дольше сохранять фосфор в почве. Средства на основе наночастиц имеют ряд преимуществ по сравнению с обыкновенными фосфорными удобрениями. Во-первых, они выпускают фосфор медленно, а не весь сразу, что позволяет растениям постоянно получать ценный элемент по мере своего роста. Кроме того, такие удобрения не изменяют водородный показатель среды и замедляют вывод фосфора из почвы с водой или при выщелачивании.

Учёные из университета Делавера работали с наночастицами минерала гидроксиапатита (HANPs), которые обладают высокими абсорбирующими свойствами для вывода тяжёлых металлов и радионуклидов и уже используются для рекультивации земель и грунтовых вод. Однако до сих пор эти молекулы не рассматривались в качестве потенциального средства доставки удобрений.

"Проблема глобального подкисления почвы напрямую связана с применением химических удобрений. Ведь потом восстанавливать оптимальный для растениеводства уровень pH чрезвычайно дорого", — сообщает соавтор исследования Деб Джаизи (Deb Jaisi) в пресс-релизе университета.

В новой работе учёные выяснили, что наночастицы HANPs прекрасно справляются с доставкой и постепенным выпуском фосфатов в почву, потому что сельскохозяйственные культуры могут сами "определять", когда им необходимо больше удобрений. По мере роста растения выделяют несколько типов низкомолекулярных органических кислот, таких как щавелевая и лимонная. Кислоты попадают в почву и медленно растворяют наночастицы, заставляя те освобождать фосфорсодержащие вещества. Соответственно, чем интенсивнее рост, тем больше выделяется кислоты и тем больше фосфора попадает в землю.

Кроме того, сами наночастицы обладают низкой мобильностью. Имея отрицательный заряд, они оказываются зафиксированными с помощью положительных ионов, которые в большом количестве присутствуют в почве.

Частицы, с которыми работала команда, очень малы — их размер составляет от одного до ста нанометров. При этом они обладают большой удельной площадью поверхности и высокой реакционной способностью, что открывает множество путей их использования в самых разных областях человеческой деятельности, включая сельское хозяйство.

"Теперь нам необходимо исследовать, можно ли на базе этих наночастиц создать новую форму фосфорных удобрений и использовать их в больших масштабах, — говорит другой соавтор исследования Янь Цзинь (Yan Jin). — В течение многих лет мы внесли в почвы столько фосфора, что его доступные источники уменьшаются. Вот почему мы должны найти новые способы доставки питательных веществ, минимизируя при этом их воздействие на окружающую среду".

Источник: Вести.ру