Dīgšanas laikā sēklas iziet cauri vienai no delikātākajām lauksaimniecības cikla fāzēm: tām nepieciešams pastāvīgs ūdens, un vienlaikus tām jātiek galā ar herbicīdi un citas vidē esošas ķīmiskas vielasŠajā scenārijā neveiksmes auga dzīves pirmajās dienās izraisa pārstādīšanu, papildu izmaksas un ražas zudumus; tāpēc tas ir noderīgi Uzziniet, kā aizsargāt tikko dīgtas sēklas.
Lai risinātu šo problēmu, vairāki Fraunhofer tīkla institūti SeedPlus projekta ietvaros ir izstrādājuši Daudzfunkcionāls un bioloģiski noārdāms sēklu pārklājums Tas ne tikai darbojas kā aizsargbarjera, bet arī pavada stādu tā agrīnajās attīstības stadijās, nodrošinot ūdeni un samazinot herbicīdu ietekmi, neatstājot plastmasas atliekas augsnē.
Kas ir SeedPlus bioloģiski noārdāms pārklājums un ar ko tas atšķiras?
Koncepcija, ko veicina Fraunhofera Ķīmiskās tehnoloģijas institūts (IKT) kopā ar Mikroinženierijas un mikrosistēmu institūtiem (IMM) un Molekulārās bioloģijas un lietišķās ekoloģijas institūtiem (IME), ir balstīta uz daudzslāņu, pilnībā bioloģiski noārdāms sēklu apvalks, kas paredzēti, lai nodrošinātu stabilāku dīgtspēju pat nelabvēlīgos vides apstākļos, piemēram, neregulāros sausuma periodos vai herbicīdu klātbūtnē augsnē.
Šīs tehnoloģijas unikālā iezīme ir tā, ka tā apvieno divas būtiskas funkcijas vienā sistēmā: ūdens atbalsts un selektīva aizsardzība pret herbicīdiemCitiem vārdiem sakot, sēkla ir iekapsulēta matricā, kas var uzglabāt lielu daudzumu ūdens un pakāpeniski to atbrīvot, savukārt īpaša membrāna vājina augu aizsardzības līdzekļu iedarbību, netraucējot dīgšanu.
Pēc pētnieku komandas domām, šis pārklājums ir veidots no vairāki regulējama biezuma slāņi kas pielāgojas sēklu veidam un izmēram. Tas ļauj pielāgot formu un sastāvu atkarībā no kultūrauga, kas ir īpaši svarīgi Eiropas lauksaimniecībai, kur līdzās pastāv gan ekstensīvas kultūras, piemēram, cukurbietēm, gan jutīgākas sugas; zinot sēklu veidi Tas palīdz pielāgot šo pielāgošanu.
SeedPlus pieeja ir arī resursu ziņā efektīva. Tieši iedarbojoties uz katru sēklu, Ūdens un aizsardzība tiek uzklāta tikai tur, kur nepieciešamsTas paver iespējas samazināt kopējo pesticīdu daudzumu un uzlabot izejvielu izmantošanas efektivitāti laukā.
Kā tas darbojas: ūdens atbalsts un herbicīdu aizsardzība
Viena no SeedPlus bioloģiski noārdāmā pārklājuma galvenajām iezīmēm ir tā ūdens uzglabāšanas un pārvaldības funkcijaSēklu ieskaujošā polimēru matrica spēj saglabāt ūdens daudzumu, kas ir daudz lielāks par tās svaru, un pakāpeniski to atbrīvot stādam, kas ir īpaši noderīgi neregulāras nokrišņu daiviņas vai augsnēs ar zemu ūdens saglabāšanas spēju.
Šī uzvedība ir īpaši interesanta tādos kontekstos kā Eiropas, kur Pavasara mēneši kļūst arvien sausāki.Piemēram, Vācijā pēdējos gados martā un aprīlī ir bijis ļoti maz nokrišņu, kā rezultātā stādi novīst, pirms ir izveidojusies stabila sakņu sistēma. Mulča, kas mērķtiecīgi piegādā ūdeni, var būt izšķiroša starp veiksmīgu stādīšanu un sezonu ar ievērojamiem zaudējumiem.
Paralēli sistēmā ir iekļauta Selektīva aizsargmembrāna pret herbicīdiemŠis slānis satur adsorbentus, piemēram, aktivēto ogli, kas darbojas kā filtrs: tie samazina stāda pakļaušanu vidē esošajiem herbicīdiem, pilnībā nebloķējot produktu un netraucējot dīgšanu.
Rezultātā apvalkotās sēklas ir izturīgākas pret nezāļu apkarošanai izmantoto herbicīdu iedarbību, kas ir kritiski svarīgs aspekts. intensīvā lauksaimniecība un jutīgas kultūrasTādā veidā var saglabāt nezāļu apkarošanas efektivitāti, vienlaikus samazinot papildu kaitējumu jauniem augiem.
Šī ūdens atbalsta un ķīmiskās aizsardzības kombinācija ne tikai uzlabo kultūraugu sākotnējo izdzīvošanu, bet arī ļauj Pārdomājiet pesticīdu devu un lietošanas biežumuTas pilnībā atbilst Eiropas stratēģijām ķīmiskās slodzes samazināšanai lauksaimniecībā, tostarp pieejām, kas vērstas uz dārzkopība bez ķimikālijām.
Bioloģiski noārdāmi materiāli un pilnīga mikroplastmasas neesamība
Viens no interesantākajiem šī pārklājuma aspektiem ir materiālu izvēle. Atšķirībā no tradicionālajiem risinājumiem, kas balstās uz sintētiskiem polimēriem un citiem komponentiem, kas galu galā kļūst... noturīgas mikroplastmasas augsnēSeedPlus pieeja balstās tikai uz dabiskas izcelsmes formulām.
Pētnieki ir aizstājuši sintētiskos polimērus ar polisaharīdu, olbaltumvielu, dabisko kaučuku un porainu neorganisko materiālu maisījumiTie ietver aktivēto ogli. Ir pārbaudītas dažādas šo sastāvdaļu kombinācijas, lai atrastu alternatīvus sastāvus, kas piedāvā vislabāko līdzsvaru starp ūdens saglabāšanas spēju, aizsardzību pret herbicīdiem un labu dīgtspēju.
Tā kā materiāli bioloģiski noārdāmi, pārklājums kontrolēti sadalās augsnē pēc savas funkcijas izpildes, neatstājot problemātiskus atkritumus vai neveicinot plastmasas uzkrāšanos lauksaimniecības zemēs, kas arī palīdz Uzlabojiet dārza augsni dabiski.
Lai nodrošinātu, ka šie jaunie materiāli nerada slēptus riskus, Fraunhofer IME institūts ir uzsācis ekotoksikoloģiskās skrīninga platformaPirms sēklu iekapsulēšanas apvalka komponenti tiek atsevišķi novērtēti ūdens un sauszemes ekosistēmu modeļa organismos, veicot īpašus ilgtermiņa noārdīšanās testus.
Tādā veidā tiek pārbaudīts, ka materiāli nerada nelabvēlīgu ietekmi uz augsnes faunu vai virszemes ūdeņiem, kas daudzos tradicionālajos pārklājumos tik tikko ir ņemts vērā ārpus agronomiskās veiktspējas parametriem.
Iekapsulēšanas rūpnieciskie procesi un pielāgošana dažādām kultūrām
SeedPlus izstrādātā tehnoloģija neaprobežojas tikai ar vienu pārklāšanas metodi. Atkarībā no sēklu veida un lieluma tiek izmantotas dažādas metodes. dažādi rūpnieciskās iekapsulēšanas procesi kas ļauj pielāgot slāņu biezumu un palielināt ražošanas apjomu.
En praimeru Lugāra el fluidizētas gultas process To izmanto īpaši jutīgām sēklām. Šajā sistēmā sēklas tiek turētas suspensijā ar gāzes plūsmu, kamēr uz tām tiek izsmidzināti pārklājuma materiāli. Tas ļauj ļoti precīzi kontrolēt slāņa biezumu, kas ir ļoti svarīgi, meklējot delikātu līdzsvaru starp aizsardzību un dīgtspēju.
Lieliem apjomiem un kultūraugiem, kuriem nepieciešams liels daudzums apstrādātu sēklu, piemēro šādus norādījumus: bungu pārklājumsŠajā procesā sēklas tiek maisītas rotējošā cilindrā, pakāpeniski pievienojot pārklājuma formulas. Rezultāts ir vienmērīgs pārklājums, kas piemērots masveida ražošanai, atvieglojot tehnoloģijas integrāciju komerciālajās sēklu piegādes ķēdēs.
Strādājot ar ļoti mazām sēklām, pētnieki izvēlas mitrās ķīmiskās virsmas metodeSēklas iegremdē šķidrā pārklājuma struktūrā un pēc noteikta laika tām ļauj notecēt un nožūt, līdz izveidojas aizsargslānis. Šī pieeja ļauj efektīvi ietīt sēklas, kuras to lieluma dēļ ir grūti apstrādāt ar citām metodēm, un to papildina metodes, ko piemēro aizsargātas sēklu dobes.
Šo procesu elastība ļauj pielāgot pārklājumu stratēģiskas intereses kultūraugi Eiropā, piemēram, cukurbietes, kā arī sugas, kurām var būt būtiska loma pārejā uz atjaunojamām izejvielām, piemēram, Krievijas pienene, ko izmanto pētījumos, kas saistīti ar dabiskā kaučuka ražošanu.
Siltumnīcas un lauka rezultāti: līdz pat 58% lielāka dīgtspēja
Lai pārbaudītu bioloģiski noārdāmā pārklājuma faktisko efektivitāti, Fraunhofer komandas ir veikušas izmēģinājumi gan siltumnīcās, gan āra apstākļosKā modeļi ir izmantotas Krievijas pienenes un cukurbiešu sēklas, salīdzinot pārklātas partijas ar neapstrādātām sēklām.
Iegūtie dati liecina, ka, lietojot izvēlētās formulas, Dīgtspēja var palielināties līdz pat 58% salīdzinājumā ar parastajām sēklām.Šis pieaugums praksē nozīmē mazāku nepieciešamību pēc atkārtotas sēšanas, vienmērīgāku dīgšanu un lielāku kultūraugu homogenitāti — galvenie faktori apūdeņošanas, mēslošanas un nezāļu apkarošanas prakses plānošanā; tas arī palīdz samazināt problēmas ar sēklu dīgšanu.
Papildus dīgtspējai pētnieki ir analizējuši loģistikas aspektus, piemēram, apvalkoto sēklu uzglabāšanas ietilpība un to saderību ar standarta lauksaimniecības tehniku. Citiem vārdiem sakot, ir pārbaudīts, ka šīs sēklas var apstrādāt, dozēt un sēt ar esošo aprīkojumu, neprasot radikālas izmaiņas sējmašīnās vai lauksaimnieku darba metodēs.
Vienlaikus iepriekšminētā ekotoksikoloģiskās novērtēšanas platforma ir ļāvusi identificēt pārklājumu formulas, kas apvieno labu agronomisko sniegumu ar pierādīta vides drošībaizņemot tos, kas, lai gan labi dīgst, radīja zināmu potenciālu risku augsnes vai ūdens organismiem.
Visa šī pieeja, sākot no materiālu dizaina līdz testēšanai reālajā pasaulē, norāda uz tehnoloģiju, kas paredzēta veikt lēcienu no laboratorijas uz lauku, kas ne vienmēr notiek ar inovācijām sēklu apvalkos.
Iespējamā ietekme uz Eiropas lauksaimniecību un vidi
Bioloģiski noārdāma un daudzfunkcionāla pārklājuma, piemēram, SeedPlus, lietošanai ir ietekme, kas sniedzas tālāk par atsevišķu kultūraugu. Saimniecības sistēmas līmenī tas var veicināt samazināt pesticīdu lietošanu, uzlabot ūdens izmantošanas efektivitāti un ierobežot klusos piesārņojuma avotus, piemēram, mikroplastmasu no lauksaimniecības avotiem.
Aizsargājot sēklas lokāli un nodrošinot ūdeni tieši tur, kur tas nepieciešams, tiek samazināta nepieciešamība pēc plaša mēroga lauka apstrādes, kā rezultātā vidē izkliedētās ķīmiskās slodzes samazināšanāsTas atbilst Eiropas Savienības noteiktajiem mērķiem attiecībā uz augu aizsardzības līdzekļu samazināšanu un pāreju uz ilgtspējīgākām ražošanas sistēmām, piemēram, bioloģiskie dārzi.
Vienlaikus uzlabotā ūdens pārvaldība, ko nodrošina pārklājums, var palīdzēt kultūraugiem labāk izturēt apstākļus. īslaicīgas sausuma vai neregulāru nokrišņu epizodesŠī ir arvien izplatītāka realitāte dažādos Spānijas un pārējās Eiropas reģionos. Lielāka dīgtspējas stabilitāte sarežģītās augšanas sezonās ir faktors, kas var tieši ietekmēt ražošanas drošību.
Pilnīga sintētisko polimēru likvidēšana par labu bioloģiski noārdāmiem materiāliem risina arī problēmu, kas, lai gan nav īpaši redzama, vides aizsardzības darba kārtībā iegūst arvien lielāku nozīmi: plastmasas daļiņu uzkrāšanās lauksaimniecības augsnēsNeradot mikroplastmasu, šāda veida pārklājums novērš papildu slodzi uz ekosistēmām, kuras jau tā tiek intensīvi izmantotas.
Visbeidzot, ja sēklas dīgst labāk un kultūraugi ir izturīgāki, nepieciešamība paplašināt lauksaimniecības zemi, lai saglabātu ražošanas līmeni, samazinās. Tas nozīmē mazāks spiediens uz dabiskajām ekosistēmām un teritorijām ar augstu vides vērtībuTas ir īpaši aktuāli Eiropas reģionos, kur aramzeme un aizsargājamās teritorijas atrodas līdzās.
Kopumā šis bioloģiski noārdāmais sēklu pārklājums kļūst par instrumentu, kas spēj uzlabot audzēšanas sākotnējos posmus, stiprināt kultūraugu stabilitāti un samazināt ar stādīšanu saistīto ietekmi uz vidi, integrējot vienā risinājumā ūdens apsaimniekošana, aizsardzība pret herbicīdiem un mikroplastmasas noņemšanaŠie ir aspekti, kas ir debašu par lauksaimniecības nākotni Eiropā centrā.
