Et nytt gjennombrudd bidrar til å produsere ris som er billig, ren og sunn.

Figur (a): Ris gjødslet med nanoselen (RF+Se ENMS) har bedre kvalitet enn ris gjødslet med mindre gjødsel (RF) eller konvensjonelt dyrket ris (CK). Figur (b): Feltforsøk for å teste klimagassutslipp fra ris tilsatt nanoselen.

Å adressere begrensningene til den grønne revolusjonen

En viktig årsak til suksessen til den «grønne revolusjonen» midt i forrige århundre var oppfinnelsen av nitrogenrik kunstgjødsel, som gjorde det mulig for bønder å øke avlingene betydelig. Denne gjødselen hadde imidlertid ulemper, inkludert høye produksjonskostnader, produksjonsprosessen som frigjorde store mengder karbondioksid (CO2), og det faktum at mye av nitrogenet ble lekket ut.

De fleste avlinger absorberer bare omtrent 40–60 % av nitrogenet de mottar, og dette er kjent som nitrogenutnyttelseseffektivitet (NUE). I ris kan NUE synke til så lavt som 30 %, noe som betyr at 70 % av gjødselbøndene bruker vann i elver, innsjøer og sjø. Dette bidrar til eutrofiering, forurenser elver og innsjøer og forårsaker en rekke andre miljøproblemer, samtidig som det resulterer i et enormt sløsing med penger brukt på gjødsel.

Når nitrogen kommer inn i jorden, samhandler det med en rekke komplekse kjemiske reaksjoner og mikrobielle aktiviteter. Disse prosessene produserer til slutt store mengder sterke klimagasser som metan (CH4), ammoniakk (NH3) og lystgass (NO). Produksjonen av nitrogengjødsel i seg selv er også energikrevende, noe som bidrar til økte globale utslipp.

Effektivitet i feltet

I en studie publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) viste et team av forskere ved University of Massachusetts-Amherst (USA) og Jiangnan University (Kina) at bruk av selenpartikler i nanostørrelse (nano-selen) kan redusere mengden gjødsel som trengs ved dyrking av ris, samtidig som avlingen opprettholdes, næringsinnholdet forbedres, det mikrobielle mangfoldet i jorden reduseres og klimagassutslippene reduseres.

Forfatterne demonstrerte også for første gang at slike selenbaserte behandlinger fungerer effektivt under reelle forhold. De fant at når man påførte nanoselengjødsel på blader og stilker av risplanter, ble den negative miljøpåvirkningen av nitrogengjødsling redusert med opptil 41 % og de økonomiske fordelene økte med 38,2 % per tonn ris, sammenlignet med konvensjonelle metoder.

«Vi sprayet nano-selenløsningen lett på de voksende rismarkene. Denne direkte kontakten betyr at risplantene absorberer selen mye mer effektivt enn å bruke gjødsel i jorden», delte professor Chuanxi Wang, medforfatter.

Selen øker fotosynteseprosessen i planter med mer enn 40 %. Økt fotosyntese betyr at planter absorberer mer CO2, som de deretter omdanner til karbohydrater. Disse karbohydratene beveger seg ned og hjelper røttene med å vokse. Større, sunnere røtter frigjør flere organiske forbindelser, som gir næring til gunstige bakterier i jorden. Disse bakteriene samarbeider deretter symbiotisk med risrøtter for å absorbere mer nitrogen og ammoniakk fra jorden inn i planten, noe som øker NUE fra 30 % til 48,3 %, samtidig som mengden nitrogenoksider og ammoniakk som slippes ut i atmosfæren reduseres med omtrent 19–46 %.

På grunn av økt tilførsel av næringsstoffer vil risplanter gi høyere produktivitet. Spesielt riskornene vil være mer næringsrike: proteininnholdet, flere essensielle aminosyrer og selen vil øke. Fremfor alt fant forskerteamet ut at bruk av nanoselen lar bønder redusere behovet for nitrogengjødsel med 30 %.

Risdyrking er for tiden levebrødet til over 3,5 milliarder mennesker, som utgjør mer enn 43 % av verdens befolkning. Nye landbruksteknikker lover å løse tre vanskelige problemer: en voksende global befolkning, klimaendringer og økende økonomiske og miljømessige kostnader.

Kommentar (0)