Селенът може да помогне за устойчивото изхранване на 3,5 милиона души

Отглеждането на ориз – основната зърнена култура за повече от 3,5 милиарда души по света – е свързано с изключително високи екологични, климатични и икономически разходи. Но това може би ще се промени благодарение на ново изследване, ръководено от учени от Университета на Масачузетс Амхърст и китайския университет Дзяннан. Те показаха, че наномащабните приложения на елемента селен могат да намалят количеството тор, необходимо за отглеждането на ориз, като същевременно поддържат добивите, повишават хранителните вещества, подобряват микробното разнообразие на почвата и намаляват емисиите на парникови газове. Нещо повече те демонстрират за първи път, че подобни наномащабни приложения работят в реални условия.

„Зелената революция значително увеличи селскостопанското производство в средата на миналия век. но тази революция изчерпва силата си. Трябва да намерим начин да я поправим и да я накараме да работи“, казва Баошан Син, изтъкнат професор по екологична и почвена химия, директор на Училището по земеделие „Стокбридж“ към Масачузетския университет и съавтор на новото изследване.

Част от това, което направи „Зелената революция“ толкова революционна, беше изобретяването на синтетични, богати на азот торове, които можеха да поддържат високи селскостопански добиви.

Но тяхното производство е скъпо, те създават огромно количество въглероден диоксид и голяма част от тора се отмива.

Повечето култури използват само около 40-60% от азота, който им се прилага, мярка, известна като ефективност на използване на азот или NUE (ефективност на използване на азот), а NUE на ориза може да бъде едва 30%, което означава, че 70% от това, което земеделският производител използва върху полетата си, се отмива в потоци, езера и океани, причинявайки еутрофикация, мъртви зони и множество други екологични проблеми.

Това също означава, че 70% от цената на тора също се губи.

Освен това, когато азотът се прилага върху почвата, той взаимодейства с невероятно сложния химичен състав и микробите на почвата и в крайна сметка води до значително увеличени количества метан, амоняк и азотен оксид, които допринасят за глобалното затопляне. Освен това, самото синтезиране на торове отделя много парникови газове.

„Всички знаят, че трябва да подобрим NUE“, казва Син – въпросът е как?

Това, което Син и неговите съавтори, включително водещият автор Чуанси Уанг и друг старши автор, Женю Уанг, професори по екологични процеси и контрол на замърсяването в университета Дзяннан, откриха, е че наномащабният селен, елемент, решаващ здравето на растенията и хората, когато се прилага върху листата и стъблата на ориза, намалява отрицателното въздействие върху околната среда от азотното торене с 41% и увеличава икономическите ползи с 38,2% на тон ориз, в сравнение с конвенционалните практики.

„Използвахме дрон, за да напръскаме леко ориза, растящ в оризище, със суспензия от наноразмерен селен. Този ​​директен контакт означава, че оризовото растение е много по-ефективно в абсорбирането на селена, отколкото би било, ако го прилагахме върху почвата“, казва Уанг.

Селенът стимулира фотосинтезата на растението, която се е увеличила с повече от 40%. Засилената фотосинтеза означава, че растението абсорбира повече CO2 _, който след това се превръща във въглехидрати. Тези въглехидрати се стичат надолу в корените на растението, което ги кара да растат. По-големите и здрави корени освобождават множество органични съединения, които култивират полезни микроби в почвата, и именно тези микроби работят симбиотично с корените на ориза, за да извличат повече азот и амоний от почвата и в растението, увеличавайки неговата нулева енергийна ефективност (NUE) от 30 на 48,3%, намалявайки количеството на азотен оксид и амоняк, отделяни в атмосферата, с 18,8-45,6%.

С постъпването на повече хранителни вещества, самият ориз дава по-висок добив, с по-хранително зърно: нивата на протеини, някои критични аминокиселини и селен също скочиха.

В допълнение към всичко това, Син, Уанг и техните колеги установиха, че приложенията на наноселен позволяват на фермерите да намалят употребата на азот с 30%. Тъй като отглеждането на ориз представлява 15-20% от световното потребление на азот, тази нова техника е реално обещаваща за справяне с тройната заплаха – нарастващото население, изменението на климата и нарастващите икономически и екологични разходи за селското стопанство.

Източник на материала: Science daily

Източник на изображения: Pixabay, Freepik