Brug af zinkoxid-nanopartikler som gødning

Forskere fra Universidad Politécnica de Madrid (UPM) og National Institute for Agricultural Research and Experimentation (INIA) har undersøgt virkningerne af at bruge zinkoxidnanopartikler på landbruget.

Forskere ved Landbrugsskolen, Food and Biosystems Engineering (ETSIAAB) fra UPM i samarbejde med gruppen Ecotoxicology of INIA, har undersøgt, hvordan zinkoxid-nanopartikler påvirker tomat- og bønneplanter. Virkningerne afhang af typen af ​​afgrøde, eksponeringstid, og jordens pH.

Resultaterne, som er udgivet i Videnskab om det samlede miljø tidsskrift, tyder på, at brugen af ​​disse nanopartikler ikke udgør en toksicitetsrisiko for disse afgrøder, og dette ville give os mulighed for at bruge deres gode gødningsegenskaber som en kilde til zinkmikronæringsstof.

Den bevidste anvendelse af nanopartikler i landbruget, skønt begyndende, er lovende. På grund af deres lille størrelse, nanopartiklerne har forskellige egenskaber fra det samme materiale i deres almindelige størrelse. I det væsentlige, de har et højt specifikt område og en høj overfladeenergi, der skaber ændringer i dets fysisk -kemiske, optiske og elektriske egenskaber, samt en høj reaktivitet.

Disse egenskaber kan være nyttige til at opnå forbedringer inden for agronomisk område, for eksempel, at udvikle mere effektive formuleringer af gødning og fytosanitære. Mere specifikt, der er en stigende interesse for brugen af ​​zinkoxid -nanopartikel i landbrugsformuleringer ved enten at bruge deres gode egenskaber som et ultraviolet lysblokerende stof eller ved at bruge deres gødningsegenskaber som en kilde til zinkmikronæringsstoffer. Dette mikronæringsstof er essentielt for udviklingen af ​​planter, fordi dets mangel vil reducere både ydeevnen og næringsværdien af ​​afgrøderne.

Imidlertid, brugen af ​​nanopartikler ikke er fri for visse risici, der bør vurderes, for eksempel, dets mulige toksicitet og dets potentielle akkumulering i foder og fødevarer, der kan betyde dets indtræden i fødekæden. En af de vigtigste årsagsmekanismer til nanopartiklers toksicitet er dens evne til at udvikle frie radikaler eller reaktive oxygenarter, der kan forårsage oxidativ stress i organismer.

Disse ændringer i det cellulære stofskifte kan måles ved at bruge biomarkører, for eksempel, aktiviteter af forskellige antioxidantenzymer.

For at undersøge fordelene og vurdere risikoen ved brug af zinkoxid -nanopartikler i afgrøder, et hold forskere fra UPM og INIA har gennemført en undersøgelse, der begynder at give resultater. Et forsøg bestod i at dyrke tomat- og bønneplanter i to landbrugsjorde med meget forskellige egenskaber (en sur jord og en kalkholdig jord med en basisk pH-værdi) og at anvende forskellige doser zinkoxidnanopartikler for at studere dets virkninger på planter.

Den potentielt biotilgængelige fraktion af zink givet i nanopartikler blev estimeret gennem en kemisk udvinding af jord med en blanding af svage organiske syrer, der simulerede blandingen af ​​syrer udskilt af planters rodsystem. Udover, forskere tog bladprøver på forskellige tidspunkter for at fastslå ophobning af zink, samt bestemmelse af mulige ændringer af forskellige biokemiske parametre (indhold i fotosyntetiske pigmenter og proteiner) og prøver af biomarkører for oxidativ stress.

Ud over zinkoxidnanopartiklerne, to andre produkter, der traditionelt blev brugt som gødning, blev brugt til at levere zink til afgrøder:zinkoxidpulver med en konventionel partikelstørrelse og zinksulfat, som giver mikronæringsionen.

Resultater viser, at zinkoxidnanopartikler kan påvirke biomarkører for oxidativ stress, men virkningerne afhænger af plantearten, eksponeringstid og jordens pH. Generelt, virkningerne på afgrøder var mere udtalte på sur jord end på kalkholdig jord for bønneafgrøden og det modsatte for tomatafgrøden.

En fremhævet effekt var, at der ikke var signifikante forskelle mellem de to jorde med hensyn til den traditionelle behandling (konventionel zinkoxid og zinksulfat). hverken i mængden af ​​zink er potentielt biotilgængelig på jorden, hverken i ophobningen af ​​mineralet i bladet og heller ikke i den mulige toksicitet for begge plantearter.

Ana Obrador, den kvindelige forsker, der er ansvarlig for UPM-projektet, siger:"fra de eksperimenter, der er udført indtil videre, vi kan stadig ikke konkludere, at brugen af ​​zinkoxidnanopartikler som gødning giver yderligere fordele sammenlignet med de traditionelle forbindelser. Det er nødvendigt at blive ved med at studere andre variabler såsom fordelingen af ​​zink brugt i jorden og planten samt at udføre andre tests med forskellige jordarter og typer af nanopartikler (andre størrelser og belægninger)."