Під час проростання насіння проходить одну з найделікатніших фаз сільськогосподарського циклу: йому потрібна постійна вода і водночас доводиться боротися з гербіциди та інші хімічні речовини, присутні в навколишньому середовищіУ цьому випадку невдачі в перші кілька днів життя рослини призводять до пересадки, додаткових витрат та втрати врожаю; саме тому це корисно. Дізнайтеся, як захистити щойно проросле насіння.
Щоб вирішити цю проблему, кілька інститутів мережі Фраунгофера розробили в рамках проекту SeedPlus Багатофункціональне та біорозкладне покриття насіння Він не лише діє як захисний бар'єр, але й супроводжує розсаду на ранніх стадіях, забезпечуючи її водою та зменшуючи вплив гербіцидів, не залишаючи залишків пластику в ґрунті.
Що таке біорозкладне покриття SeedPlus і чим воно відрізняється?
Концепція, яку просуває Інститут хімічної технології Фраунгофера (ICT) разом з Інститутами мікроінженерії та мікросистем (IMM) та Молекулярної біології та прикладної екології (IME), базується на... багатошарове, повністю біорозкладне покриття насіння, розроблені для забезпечення стабільнішого проростання навіть за несприятливих умов навколишнього середовища, таких як періодичні посухи або наявність гербіцидів у ґрунті.
Унікальною особливістю цієї технології є те, що вона поєднує дві важливі функції в одній системі: підтримка водопостачання та селективний захист від гербіцидівІншими словами, насіння інкапсульоване в матрицю, яка може зберігати велику кількість води та поступово її вивільняти, тоді як спеціальна мембрана послаблює дію засобів захисту рослин, не перешкоджаючи проростанню.
За словами дослідницької групи, це покриття складається з кілька шарів регульованої товщини що адаптуються до типу та розміру насіння. Це дозволяє налаштовувати форму та склад залежно від культури, що особливо актуально для європейського сільського господарства, де співіснує все: від екстенсивних культур, таких як цукровий буряк, до більш чутливих видів; знаючи види насіння Це допомагає налаштувати цю настройку.
Підхід SeedPlus також є ресурсоефективним. Впливаючи безпосередньо на кожне насіння, Вода та захист застосовуються лише там, де це необхідно.Це відкриває шлях до зменшення загальної кількості пестицидів та підвищення ефективності використання внесених речовин у полі.
Як це працює: підтримка водою та гербіцидний захист
Однією з ключових особливостей біорозкладного покриття SeedPlus є його функція зберігання та управління водоюПолімерна матриця, що оточує насіння, здатна утримувати кількість води, значно більшу за його вагу, і поступово віддавати її саджанцю, що особливо корисно в періоди нерегулярних опадів або в ґрунтах з низькою утримуючою здатністю.
Така поведінка особливо цікава в таких контекстах, як європейський, де Весняні місяці стають дедалі сухішими.Наприклад, у Німеччині березень і квітень останніми роками були періодами дуже малої кількості опадів, що призводило до в'янення саджанців, перш ніж вони розвинули стабільну кореневу систему. Мульча, яка цілеспрямовано забезпечує вологу, може мати вирішальне значення для успішної посадки та сезону зі значними втратами.
Паралельно, система включає в себе Селективна захисна мембрана від гербіцидівЦей шар містить адсорбуючі матеріали, такі як активоване вугілля, які діють як фільтр: вони зменшують вплив гербіцидів, присутніх у навколишньому середовищі, на розсаду, не блокуючи повністю продукт і не перешкоджаючи проростанню.
В результаті насіння з покриттям є більш стійким до впливу гербіцидних обробок, що використовуються для боротьби з бур'янами, що є критично важливим аспектом... інтенсивне сільське господарство та чутливі культуриТаким чином, ефективність боротьби з бур'янами може бути підтримана, мінімізуючи побічні збитки для молодих рослин.
Таке поєднання водної підтримки та хімічного захисту не лише покращує початкове виживання культур, але й дозволяє Переосмисліть дозування та частоту використання пестицидівЦе ідеально узгоджується з європейськими стратегіями щодо зменшення хімічного навантаження в сільському господарстві, включаючи підходи до садівництво без хімікатів.
Біорозкладні матеріали та повна відсутність мікропластику
Одним із найцікавіших аспектів цього покриття є вибір матеріалів. На відміну від традиційних рішень, що спираються на синтетичні полімери та інші компоненти, що з часом стають... стійкий мікропластик у ґрунтіПідхід SeedPlus спирається виключно на формули натурального походження.
Дослідники замінили синтетичні полімери на суміші полісахаридів, білків, натуральних каучуків та пористих неорганічних матеріалівДо них належить активоване вугілля. Були протестовані різні комбінації цих інгредієнтів, щоб знайти альтернативні склади, які пропонують найкращий баланс між здатністю утримувати воду, захистом від гербіцидів та гарною схожістю.
Оскільки матеріали біорозкладні, покриття розкладається контрольованим чином у ґрунті після виконання своєї функції, не залишаючи проблемних відходів та не сприяючи накопиченню пластику в сільськогосподарських угіддях, що також допомагає покращити ґрунт у саду природним шляхом.
Щоб переконатися, що ці нові матеріали не створюють прихованих ризиків, Інститут Фраунгофера IME запустив платформа для екотоксикологічного скринінгуПеред інкапсуляцією насіння компоненти покриття оцінюються окремо на модельних організмах з водних та наземних екосистем за допомогою спеціальних випробувань на довгострокову біорозкладність.
Таким чином, перевіряється, що матеріали не спричиняють негативного впливу на ґрунтову фауну або поверхневі води, що в багатьох традиційних покриттях майже не враховується, окрім параметрів агрономічної ефективності.
Промислові процеси інкапсуляції та адаптації до різних культур
Технологія, розроблена в SeedPlus, не обмежується одним методом покриття. Залежно від типу та розміру насіння використовуються різні методи. різні промислові процеси інкапсуляції що дозволяє регулювати товщину шарів та масштабувати виробництво.
По-перше, процес у псевдозрідженому шарі Його використовують для особливо чутливого насіння. У цій системі насіння утримується у суспензії за допомогою потоку газу, поки на нього розпилюються покривні матеріали. Це дозволяє дуже точно контролювати товщину шару, що має вирішальне значення для пошуку тонкого балансу між захистом та схожістю.
Для великих обсягів та культур, що потребують великої кількості обробленого насіння, застосовується наступне: покриття барабанаУ цьому процесі насіння перемішується в обертовому барабані, одночасно поступово додаючи покривні речовини. Результатом є рівномірне покриття, придатне для масового виробництва, що сприяє інтеграції технології в комерційні ланцюги постачання насіння.
Працюючи з дуже дрібним насінням, дослідники обирають метод мокрої хімічної поверхніНасіння занурюють у рідку покривну структуру та після певного періоду витримки дають йому стекти та висихати, доки не утвориться захисний шар. Такий підхід дозволяє ефективно обгортати насіння, яке через свій розмір важко обробити іншими методами, і доповнюється методами, що застосовуються в захищені насіннєві грядки.
Гнучкість цих процесів дозволяє адаптувати покриття до культури, що становлять стратегічний інтерес для Європи, такі як цукровий буряк, а також види, які можуть відігравати важливу роль у переході на відновлювану сировину, такі як російська кульбаба, що використовується в дослідженнях, пов'язаних з виробництвом натурального каучуку.
Результати в теплицях та полях: схожість до 58% вища
Щоб перевірити фактичну ефективність біорозкладного покриття, команди Фраунгофера провели випробування як у теплицях, так і на відкритому повітріНасіння кульбаби та цукрового буряка з Росії було використано як моделі для порівняння дражованих партій з необробленим насінням.
Отримані дані показують, що з вибраними рецептурами, Схожість може зрости до 58% порівняно зі звичайним насінням.Це збільшення на практиці означає меншу потребу в пересіві, більш рівномірні сходи та більшу однорідність посівів — ключові фактори для планування зрошення, удобрення та боротьби з бур'янами; це також допомагає зменшити проблеми з проростанням насіння.
Окрім проростання, дослідники проаналізували логістичні аспекти, такі як ємність дражованого насіння для зберігання та їх сумісність зі стандартною сільськогосподарською технікою. Іншими словами, було перевірено, що це насіння можна обробляти, дозувати та висівати за допомогою існуючого обладнання, не вимагаючи радикальних змін у сівалках чи методах роботи фермерів.
Паралельно, вищезгадана платформа екотоксикологічної оцінки дозволила визначити рецептури покриттів, які поєднують у собі хороші агрономічну ефективність із доведена екологічна безпеказа винятком тих, які, хоча й добре проростали, становили певний потенційний ризик для ґрунтових або водних організмів.
Весь цей підхід, від проектування матеріалів до реальних випробувань, вказує на технологію, розроблену для зробити стрибок з лабораторії в поле, що не завжди трапляється з інноваціями в покритті насіння.
Потенційний вплив на європейське сільське господарство та навколишнє середовище
Використання біорозкладного та багатофункціонального покриття, такого як SeedPlus, має значення, що виходить за рамки окремої культури. На рівні фермерської системи це може сприяти зменшити використання пестицидів, покращити ефективність використання води та обмежити кількість тихих джерел забруднення, таких як мікропластик із сільськогосподарських джерел.
Завдяки локальному захисту насіння та забезпеченню поливом саме там, де це необхідно, зменшується потреба у широкомасштабних польових обробках, що призводить до... зменшення хімічного навантаження, розсіяного в навколишньому середовищіЦе відповідає цілям, встановленим Європейським Союзом щодо скорочення використання засобів захисту рослин та переходу до більш стійких систем виробництва, таких як органічні сади.
Паралельно, покращене управління водою, яке забезпечує покриття, може допомогти культурам краще витримувати умови. епізоди короткочасної посухи або нерегулярні дощіЦе стає дедалі поширенішою реальністю в різних регіонах Іспанії та решти Європи. Більша стабільність проростання протягом складних вегетаційних періодів є фактором, який може безпосередньо впливати на безпеку виробництва.
Повна відмова від синтетичних полімерів на користь біорозкладних матеріалів також вирішує проблему, яка, хоча й не дуже помітна, набуває значення в екологічному порядку денному: накопичення пластикових частинок у сільськогосподарських ґрунтахНе утворюючи мікропластику, цей тип покриття запобігає додатковому тиску на екосистеми, які вже зазнають інтенсивного використання.
Зрештою, якщо насіння краще проростає, а посіви є стійкішими, потреба в розширенні сільськогосподарських угідь для підтримки рівня виробництва зменшується. Це призводить до менший тиск на природні екосистеми та території з високою екологічною цінністюЦе особливо актуально в європейських регіонах, де орні землі та заповідні території співіснують у безпосередній близькості.
Загалом, це біорозкладне покриття насіння стає інструментом, здатним покращити початкові етапи вирощування, зміцнити стабільність врожаю та зменшити вплив на навколишнє середовище, пов'язаний з посадкою, інтегруючи в єдине рішення... управління водними ресурсами, захист від гербіцидів та видалення мікропластикуЦі аспекти є центром дискусії щодо майбутнього сільського господарства в Європі.
