Badacze z Uniwersytetu Jagiellońskiego opracowali formułę nowego nawozu. Ich innowacja, polegająca na połączeniu ważnych dla roślin związków chemicznych z wyselekcjonowanym szczepem drożdży, może o ponad połowę zredukować ilość stosowanych obecnie nawozów sztucznych.
Reklama:
Nowy nawóz dla roślin naczyniowych to wynalazek badaczy: prof. Katarzyny Turnau z Instytutu Nauk o Środowisku UJ i prof. Szczepana Zapotocznego z Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Nawóz może być szeroko stosowany w uprawach, a innowacja polega na połączeniu ważnych dla roślin związków chemicznych z wyselekcjonowanym szczepem endofitycznych drożdży. Nowa formuła daje szansę nie tylko na zredukowanie o ponad połowę ilość używanych obecnie nawozów sztucznych, ale może też przyczynić się do przywracania glebom równowagi mikrobiologicznej i zmniejszenia obciążeń środowiska naturalnego wywołanych nawozami sztucznymi.
Jak wyjaśniają naukowcy, w Instytucie Nauk o Środowisku UJ opracowano kompozycję związków bogatych w pierwiastki kluczowe dla prawidłowego rozwoju roślin, m.in. azot, potas, fosfor, sód i wapń. Badacze odkryli, że gdy połączy się te związki w odpowiednich proporcjach, w mieszaninie w sposób samoistny powstaje koloid złożony z nanocząstek. Mają one średnicę około 100 nm i nie są rozpuszczalne w wodzie. Badacze wskazują, że to właśnie wielkość tych struktur nadaje kompozycji pożądane właściwości.
“Chodzi o optymalne tempo, w jakim potrzebne roślinom pierwiastki i minerały są uwalniane do gleby w bezpośrednie sąsiedztwo korzeni roślin”- piszą w informacji o swoim wynalazku na stronie internetowej UJ.
Opracowaną kompozycję naukowcy z UJ uzupełniają wyselekcjonowanym szczepem endofitycznych drożdży. Ich zadaniem jest stymulacja roślin naczyniowych do rozwijania mykoryzy z obecnymi w glebie strzępkami grzybów. Dzięki temu grzyby przyczyniają się do lepszego nawadniania roślin i przekazywania im różnego rodzaju substancji pochodzących z podłoża, a powolne uwalnianie cennych dla roślin pierwiastków i minerałów zwiększa efektywność nawozu, ponieważ zostaje znacznie wydłużony okres, w jakim raz podany nawóz skutecznie oddziałuje na rośliny.
“Gdy zastosujemy w nawożeniu cząstki o odpowiednich rozmiarach, uzyskujemy większą efektywność nawożenia w porównaniu do tradycyjnie stosowanych preparatów, które do gleby trafiają w formie jonów. Takie nawozy działają stosunkowo krótko, co powoduje, że są one nieefektywne, kosztowne, a dla środowiska mocno obciążające. Nawozy tradycyjne w niewielkim stopniu są wchłaniane przez rośliny, podczas gdy większość przenika do wód gruntowych lub też spływa do wód powierzchniowych po obfitszych opadach deszczu. Mimo to w rolnictwie wciąż stosuje się nadmiarowe ilości nieefektywnych nawozów, godząc się na negatywne skutki. Są nimi oczywiście wysokie koszty, konieczność częstszego opryskiwania i, co bardzo istotne, wręcz tragiczny wpływ na środowisko naturalne” – mówi prof. Katarzyna Turnau z Instytutu Nauk o Środowisku UJ.
Reklama
Gdy minerały dostarczane są do gleby w postaci umożliwiającej ich powolne uwalnianie, znacznie więcej z podanych substancji zostaje wykorzystane przez rośliny, a mniej marnuje się w procesie wypłukiwania. To przynosi szereg korzyści: dla uzyskania pożądanego efektu potrzeba znacznie mniej preparatu i jednocześnie można go rzadziej dostarczać. W konsekwencji chemiczne i mikrobiologiczne wspomaganie upraw może być o wiele tańsze, a stosowane nawozy w mniejszym stopniu mogą negatywnie oddziaływać na środowisko.
“W trakcie naszych badań dowiedliśmy, że opracowana przez nas kompozycja minerałów podana w formie nanocząstek ulega bardzo nieznacznemu wypłukiwaniu. Mówiąc dokładniej, około kilkunastokrotnie wolniej w porównaniu do tempa, w jakim wypłukiwane są z gleby minerały podawane w powszechnie stosowanych nawozach. Oznacza to, że nawóz podany w postaci cząstek o odpowiedniej wielkości może wspomagać rośliny przez znacznie dłuższy okres i nie trafi on do wód gruntowych czy powierzchniowych” – wyjaśnia prof. Szczepan Zapotoczny z Wydziału Chemii UJ, współtwórca opracowanej technologii.
Dodawane do mieszaniny minerałów wyselekcjonowane drożdże mają dwojaką rolę. Są zbawienne dla roślin i dla środowiska. “Po pierwsze, silnie stymulują rozwój mykoryzy w obrębie roślin. Sprawiają, iż nawożone rośliny chętniej wchodzą w symbiotyczne związki z grzybami, które w zamian za niektóre składniki odżywcze mogą przekazać roślinom wodę oraz substancje, do których mają one ograniczony dostęp. Po drugie, drożdże te, z racji wytwarzania znaczących ilości polisacharydów, z których zbudowana jest ich otoczka, stanowią swoisty podziemny rezerwuar wody, który może służyć roślinom w okresie niedoboru opadów” - czytamy na stronie internetowej uczelni.
“Rolnictwo coraz częściej boryka się z anomaliami pogodowymi. Jedną z nich jest susza i systematycznie rosnące średnie temperatury. To oczywiście nie sprzyja uprawie roślin, dlatego retencja wody w obrębie systemów korzeniowych ma kluczowe znaczenie dla efektywności rolnictwa. Obecność drożdży powoduje, że rośliny lżej przechodzą okresy suszy. Co więcej, gdy po suszy woda deszczowa trafi do gleby, rośliny wspomagane drożdżami znacznie szybciej wracają do formy, a później wzrastają w o wiele lepszej kondycji” – dodaje prof. dr hab. Szczepan Zapotoczny.
“We współczesnym rolnictwie powszechnym problemem jest zanik mykoryzy w podłożach, na których uprawiane są rośliny. Jej brak osłabia uprawy i jednocześnie obniża jakość mikrobiologiczną gleb. W rezultacie producenci żywności i hodowcy roślin zmuszeni są stosować coraz większe ilości nawozów. To z kolei osłabia w roślinach te geny, które stymulują rozwój mykoryzy. To rodzaj błędnego koła, z którego trudno dziś wyjść. Jako ludzkość chcemy mieć efektywną produkcję żywności i jest to zrozumiałe, natomiast jednym z głównych wyzwań dla rolnictwa jest również zrównoważony rozwój i troska o to, by żywność była zdrowa, a rośliny pochodziły z gleb obfitujących w mikroorganizmy. Zdrowa gleba to zdrowa żywność” – podkreśla prof. Katarzyna Turnau.
Reklama
Zastosowane w nawozie drożdże zostały wyizolowane z babki lancetowatej porastającej hałdy miedziowe zlokalizowane w Norwegii. Naukowcy z UJ od lat badają różne szczepy drożdży stymulujących mykoryzę z roślinami bytującymi w ekstremalnie trudnych warunkach środowiskowych. W tych poszukiwaniach ważne jest odkrycie takich szczepów grzybów, które w maksymalny sposób chronią rośliny i pomagają im przetrwać uciążliwe warunki – właśnie dzięki „współpracy w podziemiu”, czyli mykoryzie. W opinii naukowców ten konkretny wyizolowany szczep drożdży spełnia najwięcej kryteriów i najlepiej nadaje się jako dodatek wzmacniający rośliny uprawne i ich grzyby mykoryzowe.
Opracowany na UJ nawóz nadaje się do zastosowania w rolnictwie przemysłowym, uprawach szklarniowych, ogrodnictwie, a także w ekologicznych hodowlach roślin. Zastosowane drożdże oddziałują najlepiej na rośliny naczyniowe, które z natury chętnie tworzą mykoryzę typu arbuskularnego. Należy do nich cała gama gatunków: zioła, pomidory, zboża, rośliny jagodowe (truskawka, jeżyna, aronia, jagoda kamczacka), drzewa owocowe (jabłoń, grusza). Do roślin niemykoryzowych zalicza się m.in. rośliny takie jak kapusta, rzodkiewka, kalarepa czy seler, natomiast warto dodać, że nawożenie ich takim preparatem zawierającym drożdże w dalszym ciągu jest przydatne ze względu na poprawę dostępności wody w okresach suszy.
“Kompozycja związków mineralnych wykorzystanych w nowym nawozie składa się z łatwo dostępnych składników, które dla procesów produkcji nie powodują bariery kosztowej. Również wyselekcjonowany szczep drożdży można bez ograniczeń namnażać w skali przemysłowej. Mamy zatem pewność, że opracowany nawóz da się wdrożyć do produkcji i stosowania w rolnictwie”– wyjaśnia dr inż. Garbiela Konopka-Cupiał, dyrektorka Centrum Innowacji Transferu Technologii i Rozwoju UJ.
UJ pracuje teraz nad wdrożeniem nowej technologii do zastosowania w rolnictwie.
