А фермерам оно нано: как сельскохозяйственные технологии повлияют на будущее АПК

Нанотехнологии в будущем привнесут огромный вклад в устойчивое сельское хозяйство, увеличив производство сельскохозяйственных культур, а также восстановив и улучшив качество почвы.

Нанотехнологии применяются в различных сферах сельского хозяйства, например:

• доставка нанопестицидов
• медленное и контролируемое высвобождение наночастиц, содержащих биоудобрения
• транспортировка генетических материалов для выращивания сельскохозяйственных культур
• применение нанобиосенсоров для быстрого обнаружения фитопатогенов и других биотических и абиотических стрессов.

Рассмотрим подробнее применение нанотехнологий для устойчивого ведения сельского хозяйства, которое уже имеет место быть.

Полимерные наночастицы

В сельскохозяйственном секторе полимерные наночастицы используются для медленной и контролируемой доставки агрохимикатов. Некоторыми из преимуществ полимерных наночастиц являются их превосходная биосовместимость и минимальное воздействие на нецелевые организмы.

Некоторые из полимерных наноматериалов, используемых в сельском хозяйстве, включают полиэтиленгликоль, поли (эпсилон-капролактон), сополимер лактида и гликолидов и поли (гамма-глутаминовая кислота).

Наночастицы серебра

Наночастицы серебра широко используются из-за их антимикробных свойств в отношении широкого спектра фитопатогенов. Ученые также сообщили, что наночастицы серебра ускоряют рост растений.

Наноалюмосиликаты

Многие химические компании применяют наноразмерные алюмосиликатные составы в качестве эффективных пестицидов.

Наночастицы диоксида титана

Эти наночастицы биосовместимы и используются в качестве дезинфицирующего средства для воды.

Углеродные наноматериалы

Углеродные наночастицы, такие как графен, оксид графена, углеродные точки и фуллерены, способствуют улучшению прорастания семян.

В АПК также востребованы оксид цинка, наночастицы оксида меди и магнитные наночастицы.

Защита, удобрения и фитомониторинг

Нанопестициды и наногербициды

Применение наногербицидов и нанопестицидов для борьбы с сорняками и вредителями значительно повысило урожайность сельскохозяйственных культур. Для составов наногербицидов используются различные типы наночастиц, такие как полимерные наночастицы и неорганические наночастицы.

Ученые разработали различные способы эффективной доставки гербицидов. Например, наночастицы эпсилонкапролактона инкапсулируют атразин, гербицид. Эта нанокапсула показала сильный контроль над целевыми видами, снижение уровня генотоксичности, а также значительно снизила подвижность атразина в почве.

Материалы для лечения болезней растений

Ежегодно огромные потери в сельском хозяйстве происходят из-за микробных (вирусных, грибных и бактериальных) инфекций.

Наноматериалы со специфическими антимикробными свойствами помогают предотвратить заражение микробами. Некоторые из наиболее распространенных патогенных грибов, вызывающих заболевания, - это Colletotrichum gloeosporioides, Fusarium oxysporum, Fusarium solani и Dematophora necatrix. Против них применяют наночастицы феррита никеля и меди.

В случае лечения вирусной инфекции -  наночастицы хитозана, наночастицы оксида цинка и наночастицы кремнезема. Они эффективны против вирусных заболеваний, таких как вирус мозаики табака, картофеля и люцерны.

Медленное высвобождение

Ученые разработали систему интеллектуальной доставки удобрений, которая будет медленно и под контролем высвобождать питательные вещества в целевой участок для решения проблемы дефицита питательных веществ в растениях.

После внесения нанофосфорных удобрений в засушливых условиях обнаружено значительное увеличение урожайности проса и фасоли. Суспензии наночастиц хитозана, содержащие азот, фосфор и натрий, также увеличили урожайность сельскохозяйственных культур.

Лучшая всхожесть

Качество семян - важный фактор, от которого зависит урожайность сельскохозяйственных культур.

Было замечено, что углеродные нанотрубки могут проникать в твердую оболочку семян томатов и значительно улучшать индекс прорастания и рост сеянцев.

Точно так же процент прорастания отмечен, когда семена сои и кукурузы опрыскивались многослойной углеродной нанотрубкой.

Биосенсоры

Нанобиосенсоры очень чувствительны и специфичны по сравнению с обычными биосенсорами. Эти устройства преобразуют биологические реакции в электрические с помощью микропроцессора.

Они обеспечивают мониторинг сигналов в реальном времени и участвуют в прямом или косвенном обнаружении патогенных микроорганизмов, устойчивости к антибиотикам, пестицидов, токсинов и загрязняющих веществ, содержащих тяжелые металлы.

Что волнует российских фермеров: даешь колхозную амнистию!

Эта технология также используется для мониторинга стресса сельскохозяйственных культур, здоровья почвы, роста растений, содержания питательных веществ и качества продуктов питания.

Для более широкого распространения знаний о таких передовых технологиях ученые советуют оптимизировать взаимодействие как научных институтов друг с другом, так и с фермерским сообществом.