پژوهش مشترک دانشگاه ماساچوست امهرست و دانشگاه جیانگنان چین افق تازهای برای مقابله با سه چالش اساسی جهانی رشد جمعیت، پیامدهای تغییرات اقلیمی و فشارهای اقتصادی و زیستمحیطی بر کشاورزی گشوده است. این تحقیق که در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده، نشان میدهد استفاده از سلنیوم در مقیاس نانو میتواند مصرف کود در کشت برنج را کاهش دهد، در عین حفظ عملکرد ارزش تغذیهای محصول را افزایش دهد، تنوع میکروبی خاک را تقویت کند و میزان انتشار گازهای گلخانهای را پایین بیاورد. این مطالعه نخستین شواهد میدانی از کارآمدی نانوسلنیوم خارج از شرایط کنترلشده آزمایشگاهی را ارائه میکند.
چالش کودهای شیمیایی پس از انقلاب سبز
به گزارش برنا، بهگفته بائوشان شینگ استاد برجسته شیمی محیطزیست و خاک در دانشگاه ماساچوست و یکی از نویسندگان ارشد این تحقیق، انقلاب سبز در نیمه دوم قرن گذشته باعث جهش چشمگیر تولیدات کشاورزی شد؛ اما اکنون این دستاوردها با محدودیت مواجه شدهاند. یکی از عوامل اصلی موفقیت آن دوره استفاده گسترده از کودهای نیتروژنه بود؛ کودهایی که اگرچه بازده محصول را بالا بردند، اما انتشار گسترده دیاکسیدکربن در فرآیند تولید، هزینه بالای ساخت و هدررفت بخش زیادی از نیتروژن در خاک اثرات مخربی ایجاد کردهاند.
در کشت برنج کارایی استفاده از نیتروژن معمولا به ۳۰ درصد کاهش مییابد؛ یعنی ۷۰ درصد کود مصرفی وارد آبهای سطحی و زیرزمینی شده و موجب پدیدههایی مانند شکوفایی جلبکی و مناطق مرده در دریاها میشود. افزون بر این واکنشهای شیمیایی و فعالیت میکروبی در خاک پس از ورود نیتروژن به انتشار متان، آمونیاک و اکسید نیتروژن منجر میشود که از مهمترین گازهای گلخانهای بهشمار میروند.
استفاده از نانوسلنیوم در مزارع برنج
تیم تحقیقاتی UMass و دانشگاه جیانگنان به این نتیجه رسیدهاند که افشانه کردن نانوسلنیوم روی برگ و ساقه برنج میتواند آثار زیستمحیطی مصرف نیتروژن را تا ۴۱ درصد کاهش و سود اقتصادی تولید هر تن برنج را ۳۸.۲ درصد افزایش دهد. در این روش یک پهپاد با پاشش مقادیر بسیار کم نانوسلنیوم امکان جذب مستقیم و سریع این عنصر ضروری را برای گیاه فراهم میکند؛ روشی که کارایی آن بهمراتب بیشتر از افزودن سلنیوم به خاک خواهد بود.
چگونه نانوسلنیوم عملکرد برنج را افزایش میدهد؟
طبق نتایج مطالعه نانوسلنیوم موجب افزایش بیش از ۴۰ درصدی نرخ فتوسنتز میشود. افزایش فتوسنتز به جذب بیشتر CO₂ و تولید کربوهیدراتهای بیشتر میانجامد؛ کربوهیدراتهایی که وارد ریشه شده و باعث رشد و تقویت آن میشوند. ریشههای قویتر، ترکیبات آلی بیشتری به خاک ترشح میکنند و رشد میکروارگانیسمهای مفید را افزایش میدهند. این میکروبها نیز با همکاری ریشه، نیتروژن و آمونیوم بیشتری را از خاک جذب کرده و کارایی استفاده از نیتروژن (NUE) را از ۳۰ به ۴۸.۳ درصد افزایش میدهند.
این فرایند باعث کاهش ۱۸.۸ تا ۴۵.۶ درصدی انتشار گازهای مضری، چون نیتروساکسید و آمونیاک میشود. بهعلاوه، برنج تولیدشده از لحاظ ارزش غذایی نیز غنیتر است و میزان پروتئین، اسیدهای آمینه ضروری و سلنیوم طبیعی در آن افزایش یافته است.
کاهش ۳۰ درصدی مصرف کود نیتروژنه؛ گامی مهم برای کشاورزی پایدار
پژوهشگران اعلام کردند که با استفاده از این روش میتوان مصرف کود نیتروژنه را تا ۳۰ درصد کاهش داد. با توجه به اینکه کشت برنج حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد مصرف جهانی نیتروژن را به خود اختصاص میدهد این فناوری میتواند نقش مهمی در کاهش فشارهای اقتصادی و زیستمحیطی بر کشاورزی جهانی و پاسخ به نیاز غذایی جمعیت رو به رشد ایفا کند.
انتهای پیام/