Nový průlom pomáhá produkovat rýži, která je levná, čistá a zdravá.

Obrázek (a): Rýže hnojená nano-selenem (RF+Se ENMS) má lepší kvalitu než rýže hnojená menším množstvím hnojiva (RF) nebo konvenčně pěstovaná rýže (CK). Obrázek (b): Polní experiment k testování emisí skleníkových plynů z rýže s přídavkem nano-selenu.

Řešení omezení zelené revoluce

Jedním z hlavních důvodů úspěchu „zelené revoluce“ v polovině minulého století byl vynález syntetických hnojiv bohatých na dusík, která zemědělcům umožnila výrazně zvýšit výnosy plodin. Tato hnojiva však měla nevýhody, včetně vysokých výrobních nákladů, uvolňování velkého množství oxidu uhličitého (CO2) při výrobním procesu a skutečnosti, že velká část dusíku se vyplavovala.

Většina plodin absorbuje pouze asi 40–60 % přijatého dusíku, což se nazývá účinnost využití dusíku (NUE). U rýže může NUE klesnout až na 30 %, což znamená, že 70 % pěstitelů hnojiv aplikuje vodu do řek, jezer a moře. To přispívá k eutrofizaci, znečišťuje řeky a jezera a způsobuje řadu dalších environmentálních problémů a zároveň vede k obrovskému plýtvání penězi vynaloženými na hnojiva.

Když se dusík dostane do půdy, interaguje s řadou složitých chemických reakcí a mikrobiální aktivity. Tyto procesy nakonec produkují velké množství silných skleníkových plynů, jako je metan (CH4), amoniak (NH3) a oxid dusný (NO). Samotná výroba dusíkatých hnojiv je také energeticky náročná a přispívá ke zvýšení globálních emisí.

Efektivita v terénu

Ve studii publikované v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) tým vědců z University of Massachusetts-Amherst (USA) a Jiangnan University (Čína) ukázal, že aplikace nanočástic selenu (nano-selen) může snížit množství hnojiva potřebného při pěstování rýže a zároveň zachovat výnos, zlepšit obsah živin, mikrobiální rozmanitost v půdě a snížit emise skleníkových plynů.

Autoři také poprvé prokázali, že takové ošetření na bázi selenu fungují efektivně v reálných podmínkách. Zjistili, že při aplikaci nanoselenového hnojiva na listy a stonky rýže se negativní dopad hnojení dusíkem na životní prostředí snížil až o 41 % a ekonomické přínosy se zvýšily o 38,2 % na tunu rýže ve srovnání s konvenčními metodami.

„Roztok nanoselenu jsme lehce nastříkali na rostoucí rýžová pole. Tento přímý kontakt znamená, že rostliny rýže absorbují selen mnohem efektivněji než při aplikaci hnojiv do půdy,“ sdělil profesor Chuanxi Wang, spoluautor studie.

Selen zvyšuje proces fotosyntézy v rostlinách o více než 40 %. Zvýšená fotosyntéza znamená, že rostliny absorbují více CO2, který poté přeměňují na sacharidy. Tyto sacharidy putují dolů a pomáhají kořenům růst. Větší a zdravější kořeny uvolňují více organických sloučenin, které vyživují prospěšné bakterie v půdě. Tyto bakterie pak symbioticky spolupracují s kořeny rýže, aby absorbovaly více dusíku a amoniaku z půdy do rostliny, čímž se zvyšuje čistá energetická účinnost (NEE) z 30 % na 48,3 % a zároveň se snižuje množství oxidů dusíku a amoniaku uvolňovaných do atmosféry přibližně o 19–46 %.

Díky zvýšenému přísunu živin budou rostliny rýže dosahovat vyšší produktivity. Konkrétně se jedná o nutričně bohatší zrna rýže: zvýší se obsah bílkovin, několika esenciálních aminokyselin a selenu. Výzkumný tým především zjistil, že aplikace nano-selenu umožňuje zemědělcům snížit potřebu dusíkatých hnojiv o 30 %.

Pěstování rýže je v současnosti zdrojem obživy pro více než 3,5 miliardy lidí, což představuje více než 43 % světové populace. Nové zemědělské techniky slibují vyřešení tří složitých problémů: rostoucí globální populace, změna klimatu a rostoucí ekonomické a environmentální náklady.

Komentář (0)