Itämisen aikana siemenet käyvät läpi yhden maanviljelysyklin herkimmistä vaiheista: ne tarvitsevat jatkuvasti vettä ja samaan aikaan niiden on taisteltava rikkakasvien torjunta-aineet ja muut ympäristössä esiintyvät kemikaalitTässä skenaariossa kasvin elinkaaren ensimmäisten päivien epäonnistumiset johtavat uudelleenistutuksiin, lisäkustannuksiin ja satotappioihin; siksi se on hyödyllistä Opi suojaamaan vasta itäneitä siemeniä.
Tämän haasteen ratkaisemiseksi useat Fraunhofer-verkostoon kuuluvat laitokset ovat kehittäneet osana SeedPlus-hanketta Monitoiminen ja biohajoava siemenpinnoite Se ei ainoastaan toimi suojaesteenä, vaan myös tukee tainta sen alkuvaiheessa tarjoten vettä ja vähentäen rikkakasvien torjunta-aineiden vaikutusta jättämättä muovijäämiä maaperään.
Mikä on SeedPlus-biohajoava pinnoite ja mikä tekee siitä erilaisen?
Fraunhofer-kemiantekniikan instituutin (ICT) yhdessä mikrotekniikan ja mikrosysteemien instituuttien (IMM) ja molekyylibiologian ja sovelletun ekologian instituuttien (IME) kanssa edistämä konsepti perustuu monikerroksinen, täysin biohajoava siemenpinnoite, joka on suunniteltu varmistamaan vakaampi itävyys jopa epäsuotuisissa ympäristöolosuhteissa, kuten satunnaisissa kuivuuksissa tai maaperässä olevien rikkakasvien torjunta-aineiden läsnä ollessa.
Tämän teknologian ainutlaatuinen ominaisuus on, että se yhdistää kaksi olennaista toimintoa yhdeksi järjestelmäksi: kastelun tukeminen ja valikoiva suoja rikkakasvien torjunta-aineita vastaanToisin sanoen siemen kapseloidaan matriisiin, joka voi varastoida suuria määriä vettä ja vapauttaa sitä vähitellen, kun taas erityinen kalvo vaimentaa kasvinsuojeluaineiden vaikutusta estämättä itämistä.
Tutkimusryhmän mukaan tämä pinnoite koostuu useita kerroksia, joiden paksuus on säädettävä jotka mukautuvat siementen tyyppiin ja kokoon. Tämä mahdollistaa muodon ja koostumuksen mukauttamisen viljelykasvin mukaan, mikä on erityisen tärkeää eurooppalaisessa maataloudessa, jossa esiintyy rinnakkain kaikkea laajaperäisistä viljelykasveista, kuten sokerijuurikkaasta, herkempiin lajeihin; tietäen siementyypit Se auttaa säätämään tuota räätälöintiä.
SeedPlusin lähestymistapa on myös resurssitehokas. Vaikuttamalla suoraan jokaiseen siemeneen, Vettä ja suojausta käytetään vain tarvittaessaTämä avaa oven torjunta-aineiden kokonaismäärän vähentämiselle ja panosten käytön tehostamiselle pellolla.
Toimintaperiaate: vesituki ja rikkakasvien torjunta-ainesuoja.
Yksi SeedPlus-biohajoavan pinnoitteen tärkeimmistä ominaisuuksista on sen veden varastointi- ja hallintatoimintoSiementä ympäröivä polymeerimatriisi pystyy pidättämään paljon painoaan suuremman määrän vettä ja vapauttamaan sen vähitellen taimeen, mikä on erityisen hyödyllistä epäsäännöllisten sateiden aikana tai maaperässä, jonka pidätyskyky on alhainen.
Tämä käytös on erityisen mielenkiintoista esimerkiksi eurooppalaisissa yhteyksissä, joissa Kevätkuukaudet ovat käymässä yhä kuivemmiksi.Esimerkiksi Saksassa maalis- ja huhtikuussa on viime vuosina satanut hyvin vähän, minkä vuoksi taimet ovat nuutuneet ennen kuin niille on kehittynyt vakaa juuristo. Kate, joka toimittaa vettä kohdennetusti, voi olla ratkaiseva tekijä istutuksen onnistumisen ja merkittävien tappioiden välillä.
Samanaikaisesti järjestelmään sisältyy Selektiivinen suojakalvo rikkakasvien torjunta-aineita vastaanTämä kerros sisältää adsorbentteja materiaaleja, kuten aktiivihiiltä, jotka toimivat suodattimena: ne vähentävät taimen altistumista ympäristössä oleville rikkakasvien torjunta-aineille estämättä tuotetta kokonaan tai häiritsemättä itämistä.
Tuloksena on, että päällystetyt siemenet ovat kestävämpiä rikkakasvien torjuntaan käytettävien rikkakasvien torjunta-aineiden vaikutuksille, mikä on ratkaiseva näkökohta tehoviljely ja herkät viljelykasvitTällä tavoin rikkakasvien torjunnan tehokkuus voidaan ylläpitää ja samalla minimoida nuorille kasveille aiheutuvat sivuvahingot.
Tämä kastelutuen ja kemiallisen suojauksen yhdistelmä ei ainoastaan paranna satojen alkuvaiheen selviytymistä, vaan myös mahdollistaa Mieti uudelleen torjunta-aineiden annostusta ja käyttötiheyttäTämä on täysin linjassa eurooppalaisten maatalouden kemikaalikuormituksen vähentämisstrategioiden kanssa, mukaan lukien lähestymistavat kemikaaliton puutarhanhoito.
Biohajoavat materiaalit ja täydellinen mikromuovien puuttuminen
Yksi tämän pinnoitteen mielenkiintoisimmista puolista on materiaalien valinta. Toisin kuin perinteiset ratkaisut, jotka perustuvat synteettisiin polymeereihin ja muihin komponentteihin, jotka lopulta... maaperässä pysyvästi esiintyvät mikromuovitSeedPlusin lähestymistapa perustuu yksinomaan luonnollista alkuperää oleviin koostumuksiin.
Tutkijat ovat korvanneet synteettiset polymeerit ns. polysakkaridien, proteiinien, luonnonkumien ja huokoisten epäorgaanisten materiaalien seoksetNäihin kuuluu aktiivihiili. Näiden ainesosien erilaisia yhdistelmiä on testattu vaihtoehtoisten koostumusten löytämiseksi, jotka tarjoavat parhaan tasapainon vedenpidätyskyvyn, rikkakasvien torjunta-aineiden suojan ja hyvän itävyyden välillä.
Koska materiaalit ovat biohajoavia, pinnoite hajoaa hallitusti maaperässä täytettyään tehtävänsä jättämättä jälkeensä ongelmallista jätettä tai edistämättä muovin kertymistä maatalousalueille, mikä myös auttaa parantaa puutarhan maaperää luonnollisesti.
Jotta nämä uudet materiaalit eivät aiheuta piileviä riskejä, Fraunhofer IME -instituutti on käynnistänyt ekotoksikologinen seulonta-alustaEnnen siementen kapselointia pinnoitteen komponentit arvioidaan erikseen vesi- ja maaekosysteemien malliorganismeissa erityisillä pitkäaikaisilla hajoavuustesteillä.
Tällä tavoin varmistetaan, että materiaalit eivät aiheuta haitallisia vaikutuksia maaperän eläimistöön tai pintavesiin, mitä monissa perinteisissä pinnoitteissa on tuskin otettu huomioon agronomisten suorituskykyparametrien ulkopuolella.
Teolliset kapselointiprosessit ja eri viljelykasveihin sopeutuminen
SeedPlusin kehittämä teknologia ei rajoitu yhteen päällystysmenetelmään. Siemenen tyypistä ja koosta riippuen käytetään erilaisia menetelmiä. erilaiset teolliset kapselointiprosessit joiden avulla voidaan säätää kerrosten paksuutta ja skaalata tuotantoa.
Ensinnäkin leijupetiprosessi Sitä käytetään erityisen herkille siemenille. Tässä järjestelmässä siemenet pidetään suspensiossa kaasuvirran avulla samalla, kun pinnoiteaineita ruiskutetaan niiden päälle. Tämä mahdollistaa kerroksen paksuuden erittäin tarkan hallinnan, mikä on ratkaisevan tärkeää, kun halutaan löytää herkkä tasapaino suojan ja itämiskyvyn välillä.
Suurille määrille ja viljelykasveille, jotka vaativat suuria määriä käsiteltyä siementä, käytetään seuraavaa: rummun pinnoitusTässä prosessissa siemeniä sekoitetaan pyörivässä rummussa samalla kun pinnoiteformulaatiot lisätään vähitellen. Tuloksena on tasainen pinnoite, joka soveltuu massatuotantoon, mikä helpottaa teknologian integrointia kaupallisiin siementen toimitusketjuihin.
Työskennellessään hyvin pienten siementen kanssa tutkijat valitsevat märkäkemiallinen pintamenetelmäSiemenet upotetaan nestemäiseen pinnoitteeseen ja altistusajan jälkeen niiden annetaan valua ja kuivua, kunnes suojakerros muodostuu. Tämä lähestymistapa mahdollistaa sellaisten siementen tehokkaan käärimisen, joita niiden koon vuoksi on vaikea käsitellä muilla menetelmillä, ja sitä täydentävät tekniikat, joita sovelletaan suojattuja kylvöpenkkejä.
Näiden prosessien joustavuus mahdollistaa pinnoitteen mukauttamisen Euroopassa strategisesti kiinnostavia viljelykasveja, kuten sokerijuurikas, sekä lajeja, joilla voi olla merkittävä rooli siirtymisessä uusiutuviin raaka-aineisiin, kuten venäläinen voikukka, jota käytetään luonnonkumin tuotantoon liittyvässä tutkimuksessa.
Kasvihuone- ja peltotulokset: jopa 58 % enemmän itämistä
Biohajoavan pinnoitteen todellisen tehokkuuden varmistamiseksi Fraunhofer-tiimit ovat suorittaneet kokeita sekä kasvihuoneissa että ulko-olosuhteissaMalleina on käytetty venäläisiä voikukan ja sokerijuurikkaan siemeniä, joissa on verrattu päällystettyjä ja käsittelemättömiä siemeneriä.
Saadut tiedot osoittavat, että valituilla formulaatioilla Itävyys voi nousta jopa 58 % perinteisiin siemeniin verrattuna.Käytännössä tämä kasvu tarkoittaa pienempää uudelleenkylvötarvetta, tasaisempaa itämistä ja parempaa sadon homogeenisuutta – nämä ovat keskeisiä tekijöitä kastelun, lannoituksen ja rikkakasvien torjuntakäytäntöjen suunnittelussa; se auttaa myös vähentämään ongelmia siementen itämisessä.
Itävyyden lisäksi tutkijat ovat analysoineet logistisia näkökohtia, kuten päällystettyjen siementen säilytyskapasiteetti ja niiden yhteensopivuutta tavanomaisten maatalouskoneiden kanssa. Toisin sanoen on varmistettu, että näitä siemeniä voidaan käsitellä, annostella ja kylvää olemassa olevilla laitteilla ilman, että kylvökoneisiin tai viljelijöiden työmenetelmiin tarvitsee tehdä radikaaleja muutoksia.
Samanaikaisesti edellä mainittu ekotoksikologinen arviointialusta on mahdollistanut sellaisten pinnoiteformulaatioiden tunnistamisen, jotka yhdistävät hyvän agronomisen suorituskyvyn todistettu ympäristöturvallisuuslukuun ottamatta niitä, jotka toimivat hyvin itämisessä, mutta aiheuttivat jonkin verran potentiaalista riskiä maaperän tai vesieliöille.
Koko tämä lähestymistapa materiaalisuunnittelusta reaalimaailman testaukseen viittaa teknologiaan, joka on suunniteltu tehdä loikka laboratoriosta kentälle, mikä ei aina tapahdu siementen pinnoitteiden innovaatioiden kanssa.
Mahdollinen vaikutus Euroopan maatalouteen ja ympäristöön
Biohajoavan ja monitoimisen pinnoitteen, kuten SeedPlusin, käytöllä on vaikutuksia, jotka ulottuvat yksittäisen viljelykasvin ulkopuolelle. Maatilajärjestelmän tasolla se voi edistää vähentää torjunta-aineiden käyttöä, parantaa vedenkäytön tehokkuutta ja rajoittaa hiljaisia saastelähteitä, kuten maataloudesta peräisin olevaa mikromuovia.
Suojaamalla siemeniä paikallisesti ja tarjoamalla vettä juuri sinne, missä sitä tarvitaan, vähenee tarve laajalle levinneille peltokäsittelyille, ja seurauksena on ympäristöön leviävän kemikaalikuorman väheneminenTämä on yhdenmukaista Euroopan unionin asettamien tavoitteiden kanssa, jotka koskevat kasvinsuojeluaineiden vähentämistä ja siirtymistä kestävämpiin tuotantojärjestelmiin, kuten luomupuutarhat.
Samanaikaisesti pinnoitteen tarjoama parantunut vedenhallinta voi auttaa kasveja kestämään olosuhteita paremmin. lyhyitä kuivuusjaksoja tai epäsäännöllisiä sateitaTämä on yhä yleisempi todellisuus eri puolilla Espanjaa ja muuta Eurooppaa. Parempi itävyyden vakaus haastavina kasvukausina on tekijä, joka voi suoraan vaikuttaa tuotantovarmuuteen.
Synteettisten polymeerien täydellinen poistaminen biohajoavien materiaalien hyväksi ratkaisee myös ongelman, joka, vaikkakaan ei kovin näkyvä, on saamassa merkitystään ympäristöagendalla: muovihiukkasten kertyminen maatalousmaahanKoska tämäntyyppinen pinnoite ei tuota mikromuoveja, se välttää lisäkuormitusta ekosysteemeille, jotka ovat jo ennestään intensiivisen käytön alaisia.
Lopuksi, jos siemenet itävät paremmin ja viljelykasvit ovat kestävämpiä, tarve laajentaa maatalousmaata tuotantotasojen ylläpitämiseksi vähenee. Tämä tarkoittaa sitä, että vähemmän painetta luonnon ekosysteemeille ja ympäristöarvoltaan korkean tason alueilleTämä on erityisen tärkeää Euroopan alueilla, joilla viljelysmaa ja suojelualueet sijaitsevat lähekkäin.
Kaiken kaikkiaan tämä biohajoava siemenpinnoite on nousemassa työkaluksi, joka pystyy parantamaan viljelyn alkuvaiheita, vahvistamaan sadon vakautta ja vähentämään istutukseen liittyviä ympäristövaikutuksia integroimalla yhdeksi ratkaisuksi vedenhallinta, rikkakasvien torjunta-aineiden torjunta ja mikromuovien poistoNämä ovat näkökohtia, jotka ovat keskeisessä asemassa keskustelussa Euroopan maatalouden tulevaisuudesta.
