Teadlased pöördusid klaashelmeste poole, et toota keskkonnamõtteliselt ühilduvat, püsivalt vabanevat väetist. Krediit: ACS põllumajandusteadus ja tehnoloogia, 2025, doi: 10.1021/acsagscitech.4c00243
Põllumajanduslikud väetised on kriitilise tähtsusega maailma elanikkonna toitmiseks, mulla viljakuse taastamiseks ja põllukultuuride säilitamiseks. Nende ressursside liigne ja ebaefektiivne kasutamine võib olla keskkonnaoht, saastumine veeteid ja genereerides kasvuhoonegaase, näiteks dilämmastikoksiidi. Nüüd teatavad teadlased aastalACS põllumajandusteadus ja tehnoloogiaon käsitlenud neid väljakutseid klaasist väetise helmestega. Helmed kontrollivad toitainete vabanemist ja teadlaste sõnul on nad keskkonnal ühilduvad.
"Tulemused näitavad, et klaasist väetisi saab kohandada taimevajadustele, vabastades aeglaselt ja jätkusuutlikult toitained tootlikkuse suurendamiseks, kahjustamata mullakvaliteeti," ütleb uuringu kaasautor Danilo Manzani.
Aja jooksul on põllumajanduskemikaalide kasutamine suurenenud. 2020. aastal hinnangul ÜRO toidu- ja põllumajandusorganisatsioon ületab väetiste ülemaailmse nõudluse 200 miljonit tonni. Väetised sisaldavad lämmastikku, fosforit ja väiksemat kogust muid elemente, näiteks kaltsiumi. Kahjuks kaotatakse nende toitainete eelised põhjavee leostumise ja õhku heitkoguste leostumise kaudu, mis nõuab sagedast uuesti kasutamist ja luues allavoolu keskkonnaprobleeme nagu mürgine vetikate õitsemine. Võimalik lahendus võiks pärineda pisikestest klaasist helmestest, mida varasemad teadlased taimede kasvu parandamiseks kasutasid. Toitainete kohaletoimetamise tõhususe parandamiseks töötasid Manzani, Eduardo Ferreira ja tema kolleegid välja vees lahustuva mitmekomponendilise klaasist väetise, mis on mõeldud kontrollitud toitainete vabastamiseks.
Teadlased sünteesisid klaasi, mis koosnesid mitmest mikro- ja makrotoitainest, näiteks fosfor, kaalium ja kaltsium. Need jahvatavad klaasi väikesteks (vähem kui 0. 85 millimeetrit laiuseks) ja suured (0. Esialgses katses lisati osakesed kas veele või puhverlahusele, mis jäljendas mullatingimusi. Nad leidsid, et iga toitaine vabanes mõlemast klaasist osakeste suurusest ja hajutatud lahustesse, mis on väiksemate kõikumistega pidevalt üle 100 tunni.
Seejärel rakendasid nad tüüpilise muru ja faarvaatri rohuga külvatud mullale toitainelahust või erineva koguse klaashelmeid ning nad võrdlesid taimede kasvu kahel töötlemisel. Toitainelahus, mida rakendati ainult üks kord, stimuleeris kohe taimede kasvu, kuid efekt vähenes kiiresti. Klaasist väetise üksikravi püsis taimekasv siiski sõltumata osakeste suurusest, ehkki üldine kasv sõltus helmeste annusest.
Manzani, Ferreira ja tema kolleegid uurisid ka klaasist väetise võimalikku ökotoksilisust, paljastades salati ja sibulaemneid helmestele. Klaasiväetisega kokkupuutuvatel seemnetel oli umbes sama idanemiskiirus ja rakkude tervis kui neil, mida kunagi ei paljastatud, või lahustuvate toitainetega töödeldud. Teadlaste sõnul näitavad need tulemused tõhusat ja püsivat alternatiivi tavapärastele väetistele, kellel on madalam keskkonnamõju.
