Tokom klijanja, sjeme prolazi kroz jednu od najosjetljivijih faza poljoprivrednog ciklusa: potrebna mu je stalna voda, a istovremeno se mora nositi sa herbicidi i druge hemikalije prisutne u okolišuU ovom scenariju, kvarovi u prvih nekoliko dana života biljke rezultiraju ponovnim sađenjem, dodatnim troškovima i gubitkom prinosa; zato je koristan Naučite kako zaštititi tek proklijalo sjeme.
Kako bi se riješio ovaj izazov, nekoliko instituta unutar Fraunhofer mreže razvilo je, kao dio projekta SeedPlus, Multifunkcionalni i biorazgradivi premaz za sjeme Ne samo da djeluje kao zaštitna barijera, već i prati sadnicu u njenim ranim fazama, osiguravajući vodu i smanjujući utjecaj herbicida bez ostavljanja ostataka plastike u tlu.
Šta je SeedPlus biorazgradivi premaz i po čemu se razlikuje?
Koncept, koji promovira Fraunhoferov institut za hemijsku tehnologiju (ICT), zajedno s Institutima za mikroinženjering i mikrosisteme (IMM) i Molekularnu biologiju i primijenjenu ekologiju (IME), zasnovan je na... višeslojni, potpuno biorazgradivi premaz za sjeme, dizajniran da osigura stabilnije klijanje čak i u nepovoljnim uslovima okoline, kao što su povremene suše ili prisustvo herbicida u zemljištu.
Jedinstvena karakteristika ove tehnologije je što kombinuje dvije osnovne funkcije u jedan sistem: podrška vodi i selektivna zaštita od herbicidaDrugim riječima, sjeme je inkapsulirano u matrici koja može pohraniti velike količine vode i postepeno je otpuštati, dok posebna membrana ublažava učinak sredstava za zaštitu bilja bez ometanja klijanja.
Prema istraživačkom timu, ovaj premaz se sastoji od više slojeva podesive debljine koje se prilagođavaju vrsti i veličini sjemena. To omogućava prilagođavanje oblika i sastava ovisno o usjevu, što je posebno relevantno za europsku poljoprivredu, gdje sve, od ekstenzivnih usjeva poput šećerne repe do osjetljivijih vrsta, koegzistira; poznavanje vrste sjemena Pomaže u prilagođavanju te prilagodbe.
SeedPlusov pristup je također efikasan u pogledu resursa. Djelujući direktno na svako sjeme, Voda i zaštita se nanose samo tamo gdje je potrebnoOvo otvara vrata smanjenju ukupne količine pesticida i poboljšanju efikasnosti korištenja inputa na terenu.
Kako funkcioniše: podrška vodom i herbicidna zaštita
Jedna od ključnih karakteristika SeedPlus biorazgradivog premaza je njegova funkcija skladištenja i upravljanja vodomPolimerna matrica koja okružuje sjeme može zadržati količinu vode daleko veću od njegove težine i postepeno je otpuštati sadnici, što je posebno korisno u periodima neredovnih padavina ili u zemljištima sa niskim kapacitetom zadržavanja.
Ovo ponašanje je posebno zanimljivo u kontekstima kao što je evropski, gdje Proljetni mjeseci postaju sve sušniji.Na primjer, u Njemačkoj su mart i april posljednjih godina bili periodi s vrlo malo padavina, što je uzrokovalo venuće sadnica prije nego što razviju stabilan korijenov sistem. Malč koji ciljano dovodi vodu može napraviti razliku između uspješne sadnje i sezone sa značajnim gubicima.
Paralelno, sistem uključuje i Selektivna zaštitna membrana protiv herbicidaOvaj sloj sadrži adsorbentne materijale, poput aktivnog uglja, koji djeluju kao filter: smanjuju izloženost sadnice herbicidima prisutnim u okolini bez potpunog blokiranja proizvoda ili ometanja klijanja.
Rezultat toga je da su obložene sjemenke otpornije na utjecaj herbicidnih tretmana koji se koriste za suzbijanje korova, što je ključni aspekt u intenzivna poljoprivreda i osjetljive kultureNa ovaj način se može održati efikasnost suzbijanja korova, a istovremeno se minimizira kolateralna šteta na mladim biljkama.
Ova kombinacija vodne podrške i hemijske zaštite ne samo da poboljšava početni opstanak usjeva, već i omogućava Razmislite ponovo o doziranju i učestalosti upotrebe pesticidaOvo se savršeno uklapa s evropskim strategijama za smanjenje hemijskog opterećenja u poljoprivredi, uključujući pristupe za vrtlarenje bez hemikalija.
Biorazgradivi materijali i potpuno odsustvo mikroplastike
Jedan od najzanimljivijih aspekata ovog premaza je izbor materijala. Za razliku od tradicionalnih rješenja koja se oslanjaju na sintetičke polimere i druge komponente koje na kraju postaju... perzistentna mikroplastika u tluSeedPlusov pristup se oslanja isključivo na formulacije prirodnog porijekla.
Istraživači su zamijenili sintetičke polimere sa mješavine polisaharida, proteina, prirodnih guma i poroznih neorganskih materijalaTo uključuje aktivni ugalj. Različite kombinacije ovih sastojaka su testirane kako bi se pronašli alternativni sastavi koji nude najbolju ravnotežu između kapaciteta zadržavanja vode, zaštite od herbicida i dobrog klijanja.
Budući da su materijali biorazgradivi, premaz razlaže se na kontroliran način u tlu nakon što ispuni svoju funkciju, bez ostavljanja problematičnog otpada ili doprinosa nakupljanju plastike u poljoprivrednim područjima, što također pomaže prirodno poboljšajte vrtno tlo.
Kako bi se osiguralo da ovi novi materijali ne stvaraju skrivene rizike, Fraunhofer IME Institut je pokrenuo platforma za ekotoksikološki skriningPrije inkapsuliranja sjemena, komponente premaza se odvojeno procjenjuju u modelnim organizmima iz vodenih i kopnenih ekosistema, specifičnim testovima dugoročne razgradivosti.
Na ovaj način se potvrđuje da materijali ne uzrokuju štetne efekte na faunu tla ili površinske vode, nešto što se kod mnogih konvencionalnih premaza jedva uzima u obzir izvan parametara agronomskih performansi.
Industrijski procesi enkapsulacije i adaptacije na različite kulture
Tehnologija razvijena u SeedPlusu nije ograničena na jednu metodu premazivanja. U zavisnosti od vrste i veličine sjemena, koriste se različite metode. različiti industrijski procesi enkapsulacije što omogućava podešavanje debljine slojeva i povećanje proizvodnje.
Prvo, proces fluidiziranog sloja Koristi se za posebno osjetljivo sjeme. U ovom sistemu, sjeme se drži u suspenziji pomoću struje plina dok se materijali za premazivanje prskaju po njemu. To omogućava vrlo preciznu kontrolu debljine sloja, što je ključno kada se traži delikatna ravnoteža između zaštite i klijavosti.
Za velike količine i usjeve koji zahtijevaju velike količine tretiranog sjemena, primjenjuje se sljedeće: premaz bubnjaU ovom procesu, sjeme se miješa u rotirajućem bubnju dok se postepeno dodaju formulacije za premazivanje. Rezultat je ujednačen premaz pogodan za masovnu proizvodnju, što olakšava integraciju tehnologije u komercijalne lance snabdijevanja sjemenkama.
Kada rade sa veoma malim sjemenkama, istraživači se odlučuju za metoda mokre hemijske površineSjemenke se uranjaju u tekuću oblogu i, nakon određenog perioda izlaganja, ostavljaju se da se ocijede i osuše dok se ne formira zaštitni sloj. Ovaj pristup omogućava efikasno umotavanje sjemenki koje je, zbog svoje veličine, teško tretirati drugim metodama, a dopunjuje se tehnikama koje se primjenjuju u zaštićene gredice.
Fleksibilnost ovih procesa omogućava prilagođavanje premaza usjevi od strateškog interesa u Evropi, poput šećerne repe, kao i vrste koje mogu igrati relevantnu ulogu u prelasku na obnovljive sirovine, poput ruskog maslačka, koji se koristi u istraživanjima vezanim za proizvodnju prirodnog kaučuka.
Rezultati u plastenicima i na poljima: do 58% veća klijavost
Kako bi provjerili stvarnu efikasnost biorazgradivog premaza, Fraunhoferovi timovi su proveli ispitivanja i u plastenicima i na otvorenomRusko sjeme maslačka i šećerne repe korišteno je kao modeli, upoređujući obložene serije sa netretiranim sjemenkama.
Dobijeni podaci pokazuju da, sa odabranim formulacijama, Klijavost se može povećati i do 58% u poređenju sa konvencionalnim sjemenkama.Ovo povećanje u praksi znači manju potrebu za ponovnim sjetvom, ujednačenije nicanje i veću homogenost usjeva - ključne faktore za planiranje navodnjavanja, gnojidbe i praksi suzbijanja korova; također pomaže u smanjenju problemi s klijanjem sjemena.
Pored klijanja, istraživači su analizirali logističke aspekte kao što su kapacitet skladištenja obloženog sjemena i njihovu kompatibilnost sa standardnom poljoprivrednom mehanizacijom. Drugim riječima, potvrđeno je da se ovo sjeme može rukovati, dozirati i sijati postojećom opremom, bez potrebe za radikalnim promjenama sijačica ili metodama rada poljoprivrednika.
Paralelno s tim, spomenuta platforma za ekotoksikološku procjenu omogućila je identifikaciju formulacija premaza koje kombiniraju dobre agronomske performanse sa dokazana sigurnost za okolišisključujući one koje su, iako su dobro funkcionirale pri klijanju, predstavljale određeni potencijalni rizik za organizme u tlu ili vodi.
Cijeli ovaj pristup, od dizajna materijala do testiranja u stvarnom svijetu, ukazuje na tehnologiju dizajniranu za napraviti skok iz laboratorije na teren, nešto što se ne dešava uvijek s inovacijama u premazima sjemena.
Potencijalni uticaj na evropsku poljoprivredu i okolinu
Upotreba biorazgradivog i multifunkcionalnog premaza poput SeedPlus-a ima implikacije koje se protežu dalje od pojedinačnih usjeva. Na nivou poljoprivrednog sistema, može doprinijeti smanjiti upotrebu pesticida, poboljšati efikasnost korištenja vode i ograničiti tihe izvore zagađenja, poput mikroplastike iz poljoprivrednih izvora.
Lokalnom zaštitom sjemena i preciznim obezbjeđivanjem vode tamo gdje je potrebna, smanjuje se potreba za široko rasprostranjenim tretmanima na polju, što rezultira... smanjenje hemijskog opterećenja raspršenog u okoliniOvo je u skladu s ciljevima koje je postavila Evropska unija u vezi sa smanjenjem upotrebe sredstava za zaštitu bilja i prelaskom na održivije sisteme proizvodnje, kao što je organski vrtovi.
Paralelno s tim, poboljšano upravljanje vodom koje omogućava premaz može pomoći usjevima da bolje izdrže uvjete. epizode kratke suše ili neredovnih padavinaOvo je sve češća realnost u raznim regijama Španije i ostatka Evrope. Veća stabilnost klijanja tokom izazovnih sezona rasta je faktor koji može direktno uticati na sigurnost proizvodnje.
Potpuna eliminacija sintetičkih polimera u korist biorazgradivih materijala također rješava problem koji, iako nije baš vidljiv, dobija na značaju na ekološkoj agendi: nakupljanje plastičnih čestica u poljoprivrednom tluTime što ne stvara mikroplastiku, ova vrsta premaza izbjegava dodatno opterećivanje ekosistema koji su već izloženi intenzivnoj upotrebi.
Konačno, ako sjeme bolje klija, a usjevi su otporniji, smanjuje se potreba za proširenjem poljoprivrednog zemljišta radi održavanja nivoa proizvodnje. To se prevodi u manji pritisak na prirodne ekosisteme i područja visoke ekološke vrijednostiOvo je posebno relevantno u evropskim regijama gdje obradivo zemljište i zaštićena područja koegzistiraju u neposrednoj blizini.
Sveukupno, ovaj biorazgradivi premaz za sjeme se pojavljuje kao alat sposoban za poboljšanje početnih faza uzgoja, jačanje stabilnosti usjeva i smanjenje utjecaja na okoliš povezanog sa sadnjom, integrirajući u jedno rješenje... upravljanje vodama, zaštita od herbicida i uklanjanje mikroplastikeTo su aspekti koji su u središtu debate o budućnosti poljoprivrede u Evropi.
