Med kalitvijo semena gredo skozi eno najbolj občutljivih faz kmetijskega cikla: potrebujejo stalno vodo in se hkrati morajo spopadati z herbicidi in druge kemikalije, prisotne v okoljuV tem primeru okvare v prvih nekaj dneh življenja rastline povzročijo ponovno sajenje, dodatne stroške in izgubo pridelka; zato je to koristno. Naučite se zaščititi na novo vzklila semena.
Za reševanje tega izziva je več inštitutov znotraj Fraunhoferjeve mreže v okviru projekta SeedPlus razvilo Večnamenski in biorazgradljivi premaz za semena Ne deluje le kot zaščitna ovira, temveč tudi spremlja sadiko v zgodnjih fazah, zagotavlja vodo in zmanjšuje vpliv herbicidov, ne da bi v tleh pustil ostanke plastike.
Kaj je biorazgradljiv premaz SeedPlus in kaj ga loči od drugih?
Koncept, ki ga promovira Fraunhoferjev inštitut za kemijsko tehnologijo (ICT) skupaj z Inštitutoma za mikroinženiring in mikrosisteme (IMM) ter Molekularno biologijo in uporabno ekologijo (IME), temelji na večplastna, popolnoma biorazgradljiva prevleka semen, zasnovan tako, da zagotavlja stabilnejšo kalitev tudi v neugodnih okoljskih razmerah, kot so občasne suše ali prisotnost herbicidov v tleh.
Edinstvena značilnost te tehnologije je, da združuje dve bistveni funkciji v enem samem sistemu: podpora vodi in selektivna zaščita pred herbicidiZ drugimi besedami, seme je enkapsulirano v matriksu, ki lahko shranjuje velike količine vode in jo postopoma sprošča, medtem ko posebna membrana zmanjšuje učinek fitofarmacevtskih sredstev, ne da bi ovirala kalitev.
Po mnenju raziskovalne skupine je ta premaz sestavljen iz več plasti z nastavljivo debelino ki se prilagajajo vrsti in velikosti semena. To omogoča prilagoditev oblike in sestave glede na pridelek, kar je še posebej pomembno za evropsko kmetijstvo, kjer sobiva vse od ekstenzivnih pridelkov, kot je sladkorna pesa, do bolj občutljivih vrst; poznavanje vrste semen Pomaga prilagoditi to prilagoditev.
Pristop SeedPlus je tudi učinkovit z viri. Z neposrednim delovanjem na vsako seme, Voda in zaščita se uporabljata le tam, kjer je to potrebnoTo odpira vrata zmanjšanju skupne količine pesticidov in izboljšanju učinkovitosti uporabe vložkov na polju.
Kako deluje: podpora z vodo in herbicidna zaščita
Ena ključnih lastnosti biorazgradljivega premaza SeedPlus je njegova funkcija shranjevanja in upravljanja vodePolimerna matrica, ki obdaja seme, lahko zadrži količino vode, ki je veliko večja od njegove teže, in jo postopoma sprošča v sadiko, kar je še posebej uporabno v obdobjih nerednih padavin ali v tleh z nizko zadrževalno sposobnostjo.
To vedenje je še posebej zanimivo v kontekstih, kot je evropski, kjer Pomladni meseci postajajo vse bolj suhi.V Nemčiji sta bila na primer marec in april v zadnjih letih obdobji z zelo malo padavinami, zaradi česar so sadike ovenele, preden so razvile stabilen koreninski sistem. Zastirka, ki ciljno dovaja vodo, lahko pomeni razliko med uspešno sajenjem in sezono z znatnimi izgubami.
Vzporedno sistem vključuje Selektivna zaščitna membrana proti herbicidomTa plast vsebuje adsorbente, kot je aktivno oglje, ki delujejo kot filter: zmanjšujejo izpostavljenost sadike herbicidom, prisotnim v okolju, ne da bi popolnoma blokirali izdelek ali ovirali kalitev.
Posledica tega je, da so premazana semena bolj odporna na vpliv herbicidov, ki se uporabljajo za zatiranje plevela, kar je ključni vidik pri intenzivno kmetijstvo in občutljivi pridelkiNa ta način je mogoče ohraniti učinkovitost zatiranja plevela, hkrati pa zmanjšati kolateralno škodo na mladih rastlinah.
Ta kombinacija vodne podpore in kemične zaščite ne le izboljša začetno preživetje pridelkov, temveč omogoča tudi Ponovno premislite o odmerku in pogostosti uporabe pesticidovTo se popolnoma ujema z evropskimi strategijami za zmanjšanje kemične obremenitve v kmetijstvu, vključno s pristopi k vrtnarjenje brez kemikalij.
Biorazgradljivi materiali in popolna odsotnost mikroplastike
Eden najzanimivejših vidikov tega premaza je izbira materialov. Za razliko od tradicionalnih rešitev, ki se zanašajo na sintetične polimere in druge komponente, ki sčasoma postanejo ... obstojna mikroplastika v tlehPristop SeedPlusa temelji izključno na formulacijah naravnega izvora.
Raziskovalci so sintetične polimere nadomestili z mešanice polisaharidov, beljakovin, naravnih kavčukov in poroznih anorganskih materialovSem spada aktivno oglje. Preizkušene so bile različne kombinacije teh sestavin, da bi našli alternativne sestave, ki ponujajo najboljše ravnovesje med sposobnostjo zadrževanja vode, zaščito pred herbicidi in dobro kalivostjo.
Ker so materiali biorazgradljivi, je premaz se v tleh nadzorovano razgrajuje po izpolnitvi svoje funkcije, ne da bi pri tem puščal problematične odpadke ali prispeval h kopičenju plastike na kmetijskih območjih, kar prav tako pomaga pri naravno izboljšajte vrtno zemljo.
Da bi zagotovili, da ti novi materiali ne ustvarjajo skritih tveganj, je inštitut Fraunhofer IME začel platforma za ekotoksikološko presejanjePred enkapsulacijo semen se komponente premaza ločeno ocenijo v modelnih organizmih iz vodnih in kopenskih ekosistemov s specifičnimi dolgoročnimi testi razgradljivosti.
Na ta način se preveri, da materiali ne povzročajo škodljivih vplivov na talno favno ali površinske vode, kar se pri mnogih običajnih premazih komajda upošteva poleg parametrov agronomske učinkovitosti.
Industrijski procesi enkapsulacije in prilagoditve različnim pridelkom
Tehnologija, razvita pri SeedPlusu, ni omejena na eno samo metodo premazovanja. Glede na vrsto in velikost semena se uporabljajo različne metode. različni industrijski postopki enkapsulacije ki omogočajo prilagajanje debeline plasti in povečanje proizvodnje.
Najprej postopek s fluidiziranim slojem Uporablja se za posebej občutljiva semena. V tem sistemu semena ostanejo v suspenziji s plinskim tokom, medtem ko se nanje nanašajo premazni materiali. To omogoča zelo natančen nadzor debeline plasti, kar je ključnega pomena pri iskanju občutljivega ravnovesja med zaščito in kalivostjo.
Za velike količine in pridelke, ki zahtevajo velike količine tretiranega semena, se uporablja naslednje: premaz bobnaPri tem postopku se semena mešajo v vrtečem se bobnu, medtem ko se postopoma dodajajo formulacije premaza. Rezultat je enakomeren premaz, primeren za masovno proizvodnjo, kar olajša integracijo tehnologije v komercialne dobavne verige semen.
Pri delu z zelo majhnimi semeni se raziskovalci odločijo za metoda mokre kemične površineSemena se potopijo v tekočo prevleko in se po določenem času izpostavljenosti pustijo odcediti in posušiti, dokler se ne oblikuje zaščitna plast. Ta pristop omogoča učinkovito ovijanje semen, ki jih je zaradi njihove velikosti težko obdelati z drugimi metodami, in ga dopolnjujejo tehnike, ki se uporabljajo v zaščitene setvene gredice.
Prilagodljivost teh postopkov omogoča prilagoditev premaza pridelki strateškega pomena v Evropi, kot je sladkorna pesa, pa tudi vrste, ki lahko igrajo pomembno vlogo pri prehodu na obnovljive surovine, kot je ruski regrat, ki se uporablja v raziskavah, povezanih s proizvodnjo naravnega kavčuka.
Rezultati v rastlinjakih in na polju: do 58 % večja kalivost
Da bi preverili dejansko učinkovitost biorazgradljivega premaza, so Fraunhoferjeve ekipe izvedle poskusi tako v rastlinjakih kot na prostemKot modela so bila uporabljena ruska semena regrata in sladkorne pese, pri čemer so primerjali premazane serije z neobdelanimi semeni.
Pridobljeni podatki kažejo, da z izbranimi formulacijami Stopnja kalivosti se lahko v primerjavi s konvencionalnimi semeni poveča za do 58 %.To povečanje v praksi pomeni manjšo potrebo po ponovnem sejanju, bolj enakomeren vznik in večjo homogenost pridelka – ključni dejavniki za načrtovanje namakanja, gnojenja in zatiranja plevela; pomaga tudi zmanjšati težave s kalitvijo semen.
Poleg kalivosti so raziskovalci analizirali logistične vidike, kot so zmogljivost shranjevanja prevlečenih semen in njihovo združljivost s standardno kmetijsko mehanizacijo. Z drugimi besedami, potrjeno je bilo, da je mogoče ta semena obdelovati, odmerjati in sejati z obstoječo opremo, ne da bi bilo treba korenito spremeniti sejalnice ali delovne metode kmetov.
Vzporedno je omenjena platforma za ekotoksikološko ocenjevanje omogočila identifikacijo formulacij premazov, ki združujejo dobro agronomsko učinkovitost z dokazana okoljska varnostrazen tistih, ki so sicer dobro delovale pri kalitvi, vendar so predstavljale nekaj potencialnega tveganja za organizme v tleh ali vodi.
Celoten pristop, od zasnove materialov do testiranja v resničnem svetu, kaže na tehnologijo, zasnovano za narediti preskok iz laboratorija na teren, kar se pri inovacijah na področju premazov semen ne dogaja vedno.
Potencialni vpliv na evropsko kmetijstvo in okolje
Uporaba biorazgradljivega in večnamenskega premaza, kot je SeedPlus, ima posledice, ki segajo dlje od posameznega pridelka. Na ravni kmetijskega sistema lahko prispeva k zmanjšati uporabo pesticidov, izboljšati učinkovito rabo vode in omejiti tihe vire onesnaževanja, kot je mikroplastika iz kmetijskih virov.
Z lokalno zaščito semen in zagotavljanjem vode natančno tam, kjer je potrebna, se zmanjša potreba po obsežnih tretiranjih na polju, kar ima za posledico zmanjšanje kemične obremenitve, razpršene v okoljuTo je skladno s cilji, ki jih je določila Evropska unija glede zmanjšanja uporabe fitofarmacevtskih sredstev in prehoda na bolj trajnostne proizvodne sisteme, kot je na primer ekološki vrtovi.
Vzporedno lahko izboljšano upravljanje vode, ki ga zagotavlja premaz, pomaga pridelkom, da bolje prenesejo razmere. epizode kratke suše ali neenakomernih padavinTo je vse bolj pogosta realnost v različnih regijah Španije in preostale Evrope. Večja stabilnost kalivosti v zahtevnih rastnih sezonah je dejavnik, ki lahko neposredno vpliva na varnost pridelave.
Popolna odprava sintetičnih polimerov v korist biorazgradljivih materialov obravnava tudi problem, ki, čeprav ni zelo viden, pridobiva na pomenu na okoljski agendi: kopičenje plastičnih delcev v kmetijskih tlehKer ta vrsta premaza ne ustvarja mikroplastike, se izogne obremenitvi ekosistemov, ki so že tako podvrženi intenzivni uporabi.
Končno, če semena bolje kalijo in so pridelki bolj odporni, se zmanjša potreba po širjenju kmetijskih zemljišč za ohranjanje ravni proizvodnje. To se odraža v manjši pritisk na naravne ekosisteme in območja z visoko okoljsko vrednostjoTo je še posebej pomembno v evropskih regijah, kjer obdelovalna zemljišča in zavarovana območja sobivata v neposredni bližini.
Na splošno se ta biorazgradljiva prevleka semen kaže kot orodje, ki lahko izboljša začetne faze gojenja, okrepi stabilnost pridelka in zmanjša vpliv na okolje, povezan s sajenjem, ter v eno samo rešitev integrira upravljanje z vodo, zaščita pred herbicidi in odstranjevanje mikroplastikeTo so vidiki, ki so v središču razprave o prihodnosti kmetijstva v Evropi.
