Badamy jak rośliny "karmią siebie" aby znaleźć lepsze sposoby na zaspokojenie potrzeb planety

Zdjęcie: Fotokostic/Shutterstock

Przez dekady, agrokultura skupiała się na dodawaniu nadmiaru składników odżywczych do ziemi. Wiele z tych składników zanika w trakcie użytkowania, przez co trzeba dodać ich jeszcze więcej, aby spełnić wymagania plonów. Oprócz większych kosztów dla rolników, te zabiegi pozostawiają dosyć pokaźne ślady na wykorzystaniu powietrza i wody oraz, oczywiście, ziemi, która staje się coraz mniej żyzna.

Jak sprawić, aby rolnictwo stało się zrównoważone

Widząc to zadanie, nasz zespół w Agricultural Biology and Chemistry Group z centrum BIOMA w University of Navarra, zdecydowaliśmy się na przeprowadzeniu badań optymalizacji naturalnych zasobów i utworzeniu bardziej efektywnych i zrównoważonych alternatyw z jak najmniejszymi skutkami ubocznymi dla środowiska. Wszystkie problemy mogą zostać rozwiązane na dwa sposoby. Jeden zaczyna się od zmiany siebie, a drugi od obserwowania rzeczywistości. Historia nauki udowadnia nam, że ten pierwszy sposób, bazujący na teoriach i hipotezach stawiających swój własny model rzeczywistości - prowadzi do fundamentalnie wadliwych planów. Dlatego nasze badanie implementują druga metodę. Najpierw przestudiujemy sposób, w jaki roślina absorbuje i wykorzystuje składniki odżywcze oraz jej interakcję z biochemią ziemi. Przez dokładną analizę systemu ziemia-roślina na wszystkich poziomach – jonimicznym, metabolicznym, mikrobiologicznym oraz genomicznym – uda nam się ukazać nieinwazyjne podejście do rzeczywistości, aby się od niego uczyć. Z wiedzą, co działa najlepiej dla szczególnych roślin w szczególnym środowisku, możemy zaprojektować rozwiązanie, niektóre z nich wyjaśnione tutaj.

Od początkowych badań do końcowego produktu

Badanie roślin ukazuje, że ich korzenie wydzielają organiczne kwasy jeżeli wymagają składników odżywczych. Oprócz tego odkryliśmy, że kiedy muszą aktywować ten mechanizm “jedzenia”, wytwarzają znacznie lepsze i bardziej efektywne korzyści z zaabsorbowanych składników. Analiza ziemi wskazuje na istnienie specjalnej substancji nazwanej kwasem huminowym, który posiada interesujące biostymulujące właściwości dla roślin. Badania znalazły także mikroorganizmy znajdujące się w ziemi, które mogą symbiotycznie współpracować z roślinami, aby podrosły. W naszych badaniach stworzyliśmy formuły wykorzystujące te charakterystyki. Podajemy tu kilka przykładów:

· Biostymulanty bazowane na kwasach huminowych, które wspomogą produkcję agrokulturalną

· Nawozy z kwasami huminowymi, którą zostają wypuszczone jedynie wtedy, kiedy rośliny wytwarzają swoje własne kwasy. To oznacza, że są nawozami, które nie są marnowane (nie szkodzą ziemi) i są pochłaniane jedynie wtedy, kiedy roślina ich potrzebuje

· Nawozy z taką samą dynamiką, ale wykonane z produktów ubocznych, co tworzy korzystny cykl. Takim przykładem są nawozy wykonane z struvitem, minerałem zebranym z roślin ściekowych

· Mikrobiologiczne aplikacje, takie jak grzyb, który znajduje się w korzeniach roślin i stymuluje ich rozwój, zwłaszcza pod działaniem stresu.

Aby zminimalizować wpływ produkcji i zużycia nawozów, stworzyliśmy także:

· Środek odkażający, który dokładnie i nieodwracalnie usuwa organiczna i nieorganiczne produkty z ziemi. Aby to wykonać, wykorzystaliśmy produkty uboczne z procesu produkcji tlenku magnezu, często używanej substancji w karmieniu zwierząt i agrokulturze.

· Sposób na produkcję suchych nawozów, które działają efektywniej przez aktywację mechaniczną. W tym systemie solidne reaktory są wymieszane w młynie kulowym i rozpoczynają reakcję pod wpływem temperatury wywołanej przez tarcie

· Plan ziemi sztucznej, która wykorzystuje produkty uboczne, aby zapełnić i przywrócić miejsca uszkodzone przez wydobywanie do poprzedniego stanu. Kompost, produkty uboczne i piasek są wymieszane razem, aby nadać wrażenie tekstury i zawartości prawdziwej ziemi.

Zrównoważona filozofia agrokulturalna

Filozofia naszych badań charakteryzuje się szacunkiem dla tego, co studiujemy, przez co zawsze na początku zastanawiamy się nad naturalnymi zasobami dostępnymi w środowisku. Przez połączenie tej obserwacji z dokładnym, interdysciplinarnym badaniem, jesteśmy w stanie oszacować wpływ całego procesu i znaleźć skuteczne rozwiązania do naszych odkryć. Przyszłość nawozów zależy od ich mniejszego zużycia oraz bardziej efektywnych i zrównoważonych planów. Możemy osiągnąć ten cel jedynie poprzez dokładne i jakościowo przeprowadzone badania.