Een nieuwe doorbraak maakt de productie van goedkope, schone en gezonde rijst mogelijk.

Figuur (a): Rijst bemest met nanoselenium (RF+Se ENMS) heeft een betere kwaliteit dan rijst bemest met minder meststof (RF) of conventioneel geteelde rijst (CK). Figuur (b): Veldexperiment om de broeikasgasemissies van rijst met toegevoegde nanoselenium te testen.

De beperkingen van de Groene Revolutie aanpakken

Een belangrijke reden voor het succes van de 'Groene Revolutie' halverwege de vorige eeuw was de uitvinding van stikstofrijke kunstmest, waardoor boeren de oogst aanzienlijk konden verhogen. Deze meststoffen hadden echter ook nadelen, zoals hoge productiekosten, de uitstoot van grote hoeveelheden koolstofdioxide (CO2) tijdens het productieproces en het feit dat een groot deel van de stikstof wegspoelde.

De meeste gewassen nemen slechts 40-60% van de stikstof op die ze ontvangen, en dit staat bekend als stikstofbenuttingsefficiëntie (NUE). Bij rijst kan de NUE dalen tot wel 30%, wat betekent dat 70% van de kunstmest die boeren gebruiken in rivieren, meren en de zee terechtkomt. Dit draagt bij aan eutrofiëring, vervuiling van rivieren en meren en veroorzaakt een reeks andere milieuproblemen, terwijl het ook leidt tot een enorme verspilling van geld dat aan kunstmest is uitgegeven.

Wanneer stikstof in de bodem terechtkomt, reageert het met talrijke complexe chemische reacties en microbiële activiteiten. Deze processen produceren uiteindelijk grote hoeveelheden krachtige broeikasgassen zoals methaan (CH4), ammoniak (NH3) en lachgas (NO). De productie van stikstofmeststoffen zelf is ook energie-intensief en draagt bij aan de toename van de wereldwijde uitstoot.

Effectiviteit in het veld

In een studie gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) toonde een team van wetenschappers van de University of Massachusetts-Amherst (VS) en Jiangnan University (China) aan dat de toepassing van nanogrootte seleniumdeeltjes (nano-selenium) de hoeveelheid benodigde meststoffen bij de rijstteelt kan verminderen, terwijl de opbrengst behouden blijft, het nutriëntengehalte en de microbiële diversiteit in de bodem verbeteren en de uitstoot van broeikasgassen wordt verminderd.

De auteurs hebben tevens voor het eerst aangetoond dat dergelijke behandelingen op basis van selenium effectief werken onder realistische omstandigheden. Ze ontdekten dat bij toepassing van nanoseleniummeststof op de bladeren en stengels van rijstplanten de negatieve milieubelasting van stikstofbemesting met wel 41% werd verminderd en de economische voordelen per ton rijst met 38,2% toenamen, vergeleken met conventionele methoden.

"We hebben de nanoseleniumoplossing lichtjes op de rijstvelden gesproeid. Door dit directe contact nemen de rijstplanten selenium veel efficiënter op dan wanneer er kunstmest op de grond wordt aangebracht", aldus professor Chuanxi Wang, mede-auteur.

Selenium verhoogt het fotosyntheseproces in planten met meer dan 40%. Verhoogde fotosynthese betekent dat planten meer CO2 opnemen, dat ze vervolgens omzetten in koolhydraten. Deze koolhydraten worden naar beneden getransporteerd en helpen de wortels groeien. Grotere, gezondere wortels produceren meer organische stoffen, die nuttige bacteriën in de bodem voeden. Deze bacteriën werken vervolgens in symbiose met rijstwortels om meer stikstof en ammoniak uit de bodem op te nemen, waardoor de stikstofbenuttingsefficiëntie (NUE) stijgt van 30% naar 48,3%, terwijl de hoeveelheid stikstofoxiden en ammoniak die in de atmosfeer vrijkomt met ongeveer 19-46% afneemt.

Door de verhoogde aanvoer van voedingsstoffen zullen rijstplanten een hogere opbrengst leveren. De rijstkorrels zullen met name voedzamer zijn: het eiwitgehalte, diverse essentiële aminozuren en selenium zullen allemaal toenemen. Bovendien ontdekte het onderzoeksteam dat de toepassing van nanoselenium boeren in staat stelt hun behoefte aan stikstofmeststoffen met 30% te verminderen.

Rijstteelt vormt momenteel de bestaansbron voor meer dan 3,5 miljard mensen, goed voor ruim 43% van de wereldbevolking. Nieuwe landbouwtechnieken bieden een oplossing voor drie complexe problemen: een groeiende wereldbevolking, klimaatverandering en stijgende economische en milieukosten.

Reactie (0)