Новое исследование по производству комплексных и инкапсулированных питательных веществ в нанометрическом масштабе для улучшения роста растений.

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 11100 (2023) Цитировать эту статью

1211 Доступов

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Комплексообразование микроэлементов с комплексообразователями снижает нежелательные реакции удобрений в водной системе почвы. В виде сложной структуры питательные вещества остаются доступными растениям в полезной форме. Наноформные удобрения увеличивают площадь поверхности частиц и уменьшают контакт удобрений с большой площадью корней растений, что снижает стоимость удобрений. Контроль выбросов удобрений с помощью полимерных материалов, таких как альгинат натрия, делает методы ведения сельского хозяйства более эффективными и экономически выгодными. Некоторые удобрения и питательные вещества используются в больших масштабах для повышения урожайности сельскохозяйственных культур во всем мире, и почти половина из них выбрасывается впустую. Поэтому существует острая необходимость улучшить содержание в почве питательных веществ, доступных растениям, с использованием осуществимых, экологически чистых технологий. В настоящем исследовании комплексные микроэлементы были успешно инкапсулированы с использованием новой технологии в нанометрическом масштабе. Питательные вещества образовывали комплекс с пролином и инкапсулировали с помощью альгината натрия (полимер). Сладкий базилик подвергался семи обработкам в течение трех месяцев в умеренно контролируемой среде (температура 25 °C и влажность 57%) для изучения воздействия синтезированных комплексных микроудобрений наноудобрений. Структурные модификации комплексных наноформ микроэлементов удобрений были исследованы с помощью порошковой рентгеновской дифракции (XRD) и сканирующей электронной микроскопии (SEM). Размер производимых удобрений составлял от 1 до 200 нм. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) пики валентных колебаний при 1600,9 см-1 (C=O), 3336 см-1 (N-H) и 1090,2 см-1 (N-H при скручивании и покачивании) соответствуют пирролидину. кольцо. Для анализа химического состава эфирного масла растений базилика использовали газовую хроматографию-масс-спектрометрию. Выход эфирного масла растений базилика после обработки увеличился с 0,0035 до 0,1226%. Результаты настоящего исследования показывают, что комплексообразование и инкапсулирование улучшают качество урожая, выход эфирного масла и антиоксидантный потенциал базилика.

Из-за выщелачивания, обильных урожаев, известкования кислых почв и эрозии верхнего слоя почвы дефицит микроэлементов в сельскохозяйственных культурах за последние несколько лет значительно увеличился1. Низкое качество и урожайность урожая, широкое распространение различных вредителей и болезней, несовершенная морфологическая структура растения (например, малый размер меньше мелких сосудов ксилемы), низкая активация фитосидерофоров, снижение эффективности использования удобрений – вот лишь некоторые из негативных последствий, вызванных дефицитом микроэлементов. у растений2. Несмотря на то, что сельскохозяйственным растениям необходимы микроэлементы в более низких концентрациях, они также необходимы для роста и урожайности многих сельскохозяйственных культур3. Указанные проблемы можно решить, используя микроудобрения в хелатных формах3. Корневые узлы растений обладают слабоотрицательным зарядом, а ионы металлов микроэлементов имеют электроположительный характер, поэтому связываются с участками корневых узлов и не поступают в ткани растения. Когда эти питательные вещества соединяются с комплексообразователем, они становятся нейтральными или слегка отрицательными и легко проходят через ткани растения. Пролин является эффективным бидентатным лигандом4. Он защищает растения от различных проблем и помогает быстрее восстановиться после стресса. Пролин увеличивает рост растений, а также другие физиологические характеристики, когда его экзогенно вводят растениям, подвергшимся стрессу5. Питательные вещества, подаваемые растениям в виде удобрений, имеют решающее значение для правильного роста растений и их метаболизма, но ненадлежащее поступление удобрений к сельскохозяйственным культурам приводит к обезвоживанию около 40–70% удобрений, что приводит к загрязнению тяжелыми металлами резервуаров пресных и грунтовых вод. Наноудобрения обеспечивают питательные вещества в точном соответствии с потребностями растений и, таким образом, сокращают потери питательных веществ в окружающей среде6. Самым важным и мощным методом является развитие нанотехнологий для контролируемого выброса удобрений и пестицидов на сельскохозяйственных полях. Разработка наноносителей, наноудобрений и наносенсоров позволила повысить эффективность удобрений при минимальных потерях7. Было обнаружено, что нанотехнологии весьма успешны для синтеза рецептур агрохимикатов с контролируемым высвобождением8. Преимущества технологии контролируемого высвобождения включают снижение потребности в активных веществах и более длительное сохранение активных веществ в системе вода-почва, что делает сельскохозяйственные методы более экономически эффективными. Кроме того, это защищает грунтовые воды от использованных опасных пестицидов, инсектицидов и других химикатов9. Использование наноносителей, которые действуют как переносчики необходимых микроэлементов и доставляют их в необходимом количестве и в нужное время, является одним из эффективных методов решения проблемы дефицита микроэлементов10. Использование встречающихся в природе полимеров значительно возросло в последние годы из-за их нетоксичности, большого количества в природе11, легкой доступности12, низкой стоимости13, экологичности14, биоразлагаемости15 и простоты функционализации. Исследования, сообщающие об использовании биополимеров, таких как альгинат натрия, хитозан, крахмал и полисахарид, хорошо документированы в литературе16. Ароматические растения используются в нескольких отраслях17,18, а такие растения, как базилик, быстро реагируют на внесение удобрений.