Badacze z Uniwersytetu Jagiellońskiego opracowali nawóz do szerokiego stosowania w uprawach roślin naczyniowych. Innowacja polega na połączeniu ważnych dla roślin związków chemicznych z wyselekcjonowanym szczepem drożdży. Naukowcy twierdzą, że wdrożenie nowej formuły pozwoliłoby zredukować o ponad połowę ilość stosowanych obecnie nawozów sztucznych. Jednocześnie tego rodzaju innowacja może przyczynić się do przywracania glebom równowagi mikrobiologicznej. A także do zmniejszenia obciążeń środowiska naturalnego wywołanych nawozami sztucznymi.
prof. dr hab. Katarzyna Turnau z Instytutu Nauk o Środowisku i prof. dr hab. Szczepan Zapotoczny z Wydziału Chemii
W Instytucie Nauk o Środowisku UJ opracowano kompozycję związków bogatych w pierwiastki kluczowe dla prawidłowego rozwoju roślin. Chodzi m.in. o azot, potas, fosfor, sód i wapń. Naukowcy odkryli, że gdy połączy się te związki w odpowiednich proporcjach, w mieszaninie w sposób samoistny powstaje koloid złożony z nanocząstek. Mają one średnicę około 100 nm i nie są rozpuszczalne w wodzie. Badacze wskazują, że to właśnie wielkość tych struktur nadaje kompozycji pożądane właściwości. Chodzi o optymalne tempo, w jakim pierwiastki i minerały są uwalniane do gleby w bezpośrednie sąsiedztwo korzeni roślin.
Opracowaną kompozycję naukowcy z UJ uzupełniają wyselekcjonowanym szczepem endofitycznych drożdży. Ich zadaniem jest stymulacja roślin naczyniowych do rozwijania mykoryzy z obecnymi w glebie strzępkami grzybów. Dzięki temu grzyby przyczyniają się do lepszego nawadniania roślin i przekazywania im różnego rodzaju substancji pochodzących z podłoża.
Nawóz, który stopniowo się uwalnia
Powolne uwalnianie cennych dla roślin pierwiastków i minerałów zwiększa efektywność nawozu. Ponieważ znacznie wydłuża się okres, w jakim raz podany nawóz skutecznie oddziałuje na rośliny.
„Gdy zastosujemy w nawożeniu cząstki o odpowiednich rozmiarach, uzyskujemy większą efektywność nawożenia w porównaniu do tradycyjnie stosowanych preparatów” – mówi prof. dr hab. Katarzyna Turnau z Instytutu Nauk o Środowisku UJ.
Gdy minerały dostarczane są do gleby w postaci umożliwiającej ich powolne uwalnianie, znacznie więcej z podanych substancji zostaje wykorzystane przez rośliny. A mniej marnuje się w procesie wypłukiwania. To przynosi szereg korzyści. Dla uzyskania pożądanego efektu potrzeba znacznie mniej preparatu i jednocześnie można go rzadziej dostarczać. W konsekwencji chemiczne i mikrobiologiczne wspomaganie upraw może być o wiele tańsze. A stosowane nawozy w mniejszym stopniu mogą negatywnie oddziaływać na środowisko.
„W trakcie naszych badań dowiedliśmy, że opracowana przez nas kompozycja minerałów podana w formie nanocząstek ulega bardzo nieznacznemu wypłukiwaniu. Oznacza to, że nawóz podany w postaci cząstek o odpowiedniej wielkości może wspomagać rośliny przez znacznie dłuższy okres i nie trafi on do wód gruntowych czy powierzchniowych” – wyjaśnia prof. dr hab. Szczepan Zapotoczny z Wydziału Chemii UJ, współtwórca opracowanej technologii.
Drożdże zbawienne dla roślin i środowiska
„Rolnictwo coraz częściej boryka się z anomaliami pogodowymi. Jedną z nich jest susza i systematycznie rosnące średnie temperatury. To oczywiście nie sprzyja uprawie roślin, dlatego retencja wody w obrębie systemów korzeniowych ma kluczowe znaczenie dla efektywności rolnictwa. Obecność drożdży powoduje, że rośliny lżej przechodzą okresy suszy. Co więcej, gdy po suszy woda deszczowa trafi do gleby, rośliny wspomagane drożdżami znacznie szybciej wracają do formy, a później wzrastają w o wiele lepszej kondycji” – dodaje prof. dr hab. Szczepan Zapotoczny.
Dostęp do wody to jedno, natomiast trudno przecenić mykoryzę, czyli korzystną, obopólną współpracę grzybów i roślin. Dlaczego mykoryza jest tak ważna? Jest to przerastanie tkanek korzeni roślin strzępkami grzybów. Zjawisko to powoduje, że roślina czerpie z rozległego systemu grzybni, której podziemny zasięg jest znacznie szerszy od jej własnego systemu korzeniowego. Dzięki temu ma ona dostęp do wody i różnego rodzaju substancji obecnych w glebie.
„We współczesnym rolnictwie powszechnym problemem jest zanik mykoryzy w podłożach, na których uprawiane są rośliny. Jej brak osłabia uprawy i jednocześnie obniża jakość mikrobiologiczną gleb. W rezultacie producenci żywności i hodowcy roślin zmuszeni są stosować coraz większe ilości nawozów. To z kolei osłabia w roślinach te geny, które stymulują rozwój mykoryzy. To rodzaj błędnego koła, z którego trudno dziś wyjść. Jako ludzkość chcemy mieć efektywną produkcję żywności i jest to zrozumiałe, natomiast jednym z głównych wyzwań dla rolnictwa jest również zrównoważony rozwój i troska o to, by żywność była zdrowa, a rośliny pochodziły z gleb obfitujących w mikroorganizmy. Zdrowa gleba to zdrowa żywność” – mówi prof. dr hab. Katarzyna Turnau.
Potencjalne zastosowanie nowego nawozu
Opracowany na UJ nawóz nadaje się do zastosowania w rolnictwie przemysłowym, uprawach szklarniowych, ogrodnictwie. A także w ekologicznych hodowlach roślin.
„Kompozycja związków mineralnych wykorzystanych w nowym nawozie składa się z łatwo dostępnych składników, które dla procesów produkcji nie powodują bariery kosztowej. Również wyselekcjonowany szczep drożdży można bez ograniczeń namnażać w skali przemysłowej. Mamy zatem pewność, że opracowany nawóz da się wdrożyć do produkcji i stosowania w rolnictwie” – wyjaśnia dr inż. Garbiela Konopka-Cupiał, dyrektorka Centrum Innowacji Transferu Technologii i Rozwoju UJ.
Obecnie UJ pracuje nad wdrożeniem nowej technologii do zastosowania w rolnictwie. Konieczne jest m.in. przeprowadzenie szerszych testów na różnego rodzaju podłożach w różnych typach hodowli.
Źródło: CITTRU UJ
