Ett team ledd av prof. Wang Guozhong och Zhou Hongjian från Institute of Solid State Physics (ISSP), Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS) har framgångsrikt använt ytråhetsteknik av kiselbaserade nanomaterial för att uppnå effektiv leverans av viktiga näringsämnen till skörden av löv.
Deras resultat, publicerade i ACS Nano , avslöjar en ny strategi för att maximera näringsupptaget i grödor.
Konventionell jordgödsling innebär att man applicerar näringsämnen i jorden, medan bladgödsling gör att näringsämnen kan sprayas direkt på grödans bladytor. Detta gör det möjligt för näringsämnena att delta direkt i grödans metabolism och syntes av organiskt material. Men på grund av lotusbladseffekten på skördens blad, glider bladnäringsämnen ofta av under besprutning eller sköljs bort av regn och hamnar i miljön. Därför behövdes en lösning för att utveckla en gödningsteknik som effektivt kan fästa på hydrofoba bladytor.
I den här studien tog forskarna upp instabiliteten hos vissa gödselmedel under applicering, såsom oxidation av järnhaltigt element Fe(II) till Fe(III), som växter kämpar för att absorbera. De utvecklade ett pH-kontrollerat oxidationsbeständigt järnhaltigt bladgödsel (ORFFF) leveranssystem med miljövänliga kiselbaserade mikro/nanomaterial som bärare.
Genom att införliva vitamin C som en in-situ antioxidant, lindrar systemet järnbrist i grödor och förbättrar skörden. ORFFF:s unika ihåliga struktur och täta tvärskiktade nanoskivor gör det möjligt för den att ha utmärkt järnhaltig antioxidantkapacitet, hög bladvidhäftningseffektivitet, långsamt frigörande näringsämnesförmåga och exceptionell regnfasthet på växtblad.
Under tidigare år har teamet använt ytråhetsteknik med nano-kiseldioxid för att skapa tre nya typer av bladkvävegödselmedel med olika ytformer:solid, ihålig och sjöborreformad. Jämfört med typiska bladkvävegödselmedel uppvisade dessa nanostrukturerade gödselmedel betydligt högre vidhäftning på jordnöts- och majsblad, med vidhäftningsförmåga 5,9 gånger respektive 2,2 gånger större.
Majsplantor behandlade med de nanostrukturerade gödselmedlen visade en 2,3 gångers förbättring av kväveutnyttjandet. Bärarnas mikronanostruktur och höga ytjämnhet optimerar deras kvaliteter och förbättrar gödselmedlets vätbarhet och vidhäftning till grödans blad.
Dessutom, för att komma till rätta med magnesiumbrist i modernt jordbruk, utvecklade forskarna också en bladmagnesiumgödsel som kallas pomponliknande magnesiumbladgödsel (PMFF). Med hjälp av en ammoniakassisterad offermall för nanokisel konstruerade de näringsämnet magnesium direkt på nanokiselmallen.
Frisättningen av magnesium från PMFF kunde kontrolleras genom att justera lösningens pH under gödsling för att möta magnesiumbehovet vid olika stadier av grödans tillväxt. Tomatplantor som behandlats med PMFF uppvisade en konsumtionshastighet av magnesium som var 9,0 gånger högre än för vanliga bladmagnesiumgödselmedel.
Dessa innovativa rön erbjuder ett hållbart tillvägagångssätt för att använda intelligenta konstruerade nanomaterial för att underlätta effektiv leverans av nano-jordbruksgödselmedel, vilket ger nya möjligheter för att förbättra grödans näring och produktivitet.
Mer information: Wenchao Li et al, Oxidation-Resistant Silicon Nanosystem for Intelligent Controlled Ferrous Foliar Delivery to Crops, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c05120
Journalinformation: ACS Nano
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
