Během klíčení procházejí semena jednou z nejcitlivějších fází zemědělského cyklu: potřebují neustálou vodu a zároveň se musí vypořádat s... herbicidy a další chemikálie přítomné v životním prostředíV tomto scénáři vedou selhání v prvních několika dnech života rostliny k opětovné výsadbě, dodatečným nákladům a ztrátám výnosů; proto je to užitečné Naučte se, jak chránit nově vyklíčená semena.
Aby se s touto výzvou vypořádalo, několik institutů v rámci Fraunhoferovy sítě vyvinulo v rámci projektu SeedPlus Multifunkční a biologicky odbouratelný povlak na semena Nejenže funguje jako ochranná bariéra, ale také doprovází sazenice v jejich raných fázích, poskytuje jim vodu a snižuje dopad herbicidů, aniž by v půdě zanechával zbytky plastu.
Co je biologicky odbouratelný povlak SeedPlus a čím se liší?
Koncept, který prosazuje Fraunhoferův institut pro chemickou technologii (ICT) společně s Instituty mikroinženýrství a mikrosystémů (IMM) a Molekulární biologie a aplikované ekologie (IME), je založen na... vícevrstvý, plně biologicky odbouratelný povlak semen, navržené tak, aby zajistily stabilnější klíčení i za nepříznivých podmínek prostředí, jako jsou občasná sucha nebo přítomnost herbicidů v půdě.
Unikátní vlastností této technologie je, že kombinuje dvě základní funkce do jednoho systému: podpora vody a selektivní ochrana proti herbicidůmJinými slovy, semeno je zapouzdřeno v matrici, která dokáže uchovávat velké množství vody a postupně ji uvolňovat, zatímco speciální membrána tlumí účinek přípravků na ochranu rostlin, aniž by bránila klíčení.
Podle výzkumného týmu se tento povlak skládá z více vrstev s nastavitelnou tloušťkou které se přizpůsobují typu a velikosti osiva. To umožňuje přizpůsobení tvaru a složení v závislosti na plodině, což je obzvláště důležité pro evropské zemědělství, kde koexistuje vše od extenzivních plodin, jako je cukrová řepa, až po citlivější druhy; znalost druhy semen Pomáhá to upravit toto přizpůsobení.
Přístup SeedPlus je také efektivní z hlediska zdrojů. Působením přímo na každé semeno, Voda a ochrana se aplikují pouze tam, kde je to potřebaTo otevírá dveře ke snížení celkového množství pesticidů a zlepšení efektivity využívání vstupů na poli.
Jak to funguje: podpora vody a herbicidní ochrana
Jednou z klíčových vlastností biologicky odbouratelného povlaku SeedPlus je jeho funkce akumulace a hospodaření s vodouPolymerní matrice obklopující semeno je schopna zadržet množství vody mnohem větší, než je jeho hmotnost, a postupně ho uvolňovat do sazenice, což je obzvláště užitečné v obdobích nepravidelných srážek nebo v půdách s nízkou retenční kapacitou.
Toto chování je obzvláště zajímavé v kontextech, jako je ten evropský, kde Jarní měsíce jsou čím dál sušší.Například v Německu byly březen a duben v posledních letech obdobím velmi malého množství srážek, což způsobovalo vadnutí sazenic dříve, než se jim vyvinul stabilní kořenový systém. Mulč, který cíleně dodává vodu, může znamenat rozdíl mezi úspěšnou výsadbou a sezónou s významnými ztrátami.
Souběžně systém zahrnuje Selektivní ochranná membrána proti herbicidůmTato vrstva obsahuje adsorpční materiály, jako je aktivní uhlí, které fungují jako filtr: snižují vystavení sazenice herbicidům přítomným v prostředí, aniž by zcela blokovaly produkt nebo narušovaly klíčení.
Výsledkem je, že potažená semena jsou odolnější vůči účinkům herbicidních ošetření používaných k hubení plevelů, což je klíčový aspekt... intenzivní zemědělství a citlivé plodinyTímto způsobem lze zachovat účinnost regulace plevele a zároveň minimalizovat vedlejší škody na mladých rostlinách.
Tato kombinace vodní podpory a chemické ochrany nejen zlepšuje počáteční přežití plodin, ale také umožňuje Přehodnoťte dávkování a frekvenci používání pesticidůTo je v dokonalém souladu s evropskými strategiemi pro snížení chemické zátěže v zemědělství, včetně přístupů k zahradničení bez chemikálií.
Biologicky odbouratelné materiály a naprostá absence mikroplastů
Jedním z nejzajímavějších aspektů tohoto nátěru je výběr materiálů. Na rozdíl od tradičních řešení, která se spoléhají na syntetické polymery a další složky, jež se nakonec stanou... perzistentní mikroplasty v půděPřístup SeedPlus se spoléhá výhradně na složení přírodního původu.
Vědci nahradili syntetické polymery... směsi polysacharidů, proteinů, přírodních kaučuků a porézních anorganických materiálůPatří mezi ně aktivní uhlí. Byly testovány různé kombinace těchto složek s cílem nalézt alternativní složení, která nabízejí nejlepší rovnováhu mezi schopností zadržovat vodu, ochranou proti herbicidům a dobrým klíčením.
Protože jsou materiály biologicky rozložitelné, povlak rozkládá se kontrolovaným způsobem v půdě po splnění své funkce, aniž by zanechával problematický odpad nebo přispíval k hromadění plastů v zemědělských oblastech, což také pomáhá přirozeně zlepšit zahradní půdu.
Aby se zajistilo, že tyto nové materiály nebudou vytvářet skrytá rizika, spustil Fraunhoferův institut IME... ekotoxikologická screeningová platformaPřed zapouzdřením semen se složky povlaku hodnotí samostatně v modelových organismech z vodních a suchozemských ekosystémů pomocí specifických testů dlouhodobé odbouratelnosti.
Tímto způsobem se ověřuje, že materiály nezpůsobují nepříznivé účinky na půdní faunu ani povrchové vody, což je něco, co se u mnoha konvenčních nátěrů sotva zohledňuje nad rámec parametrů agronomické výkonnosti.
Průmyslové procesy zapouzdření a adaptace na různé plodiny
Technologie vyvinutá ve společnosti SeedPlus se neomezuje pouze na jednu metodu potahování. V závislosti na druhu a velikosti osiva se používají různé metody. různé průmyslové zapouzdřovací procesy které umožňují úpravu tloušťky vrstev a zvýšení rozsahu výroby.
Vlastní primeru Lugar, el proces s fluidním ložem Používá se pro obzvláště citlivá semena. V tomto systému jsou semena udržována v suspenzi proudem plynu, zatímco se na ně stříkají povlakové materiály. To umožňuje velmi přesnou kontrolu tloušťky vrstvy, což je klíčové při hledání křehké rovnováhy mezi ochranou a klíčivostí.
Pro velké objemy a plodiny, které vyžadují velké množství ošetřeného osiva, se používá následující: povlak bubnuV tomto procesu se semena míchají v rotujícím bubnu, zatímco se postupně přidávají potahovací složky. Výsledkem je rovnoměrný potah vhodný pro hromadnou výrobu, což usnadňuje integraci technologie do komerčních dodavatelských řetězců osiv.
Při práci s velmi malými semeny se vědci rozhodnou pro metoda mokrého chemického povrchuSemena se ponoří do tekuté krycí struktury a po určité době expozice se nechají okapat a uschnout, dokud se nevytvoří ochranná vrstva. Tento přístup umožňuje efektivní balení semen, která je vzhledem k jejich velikosti obtížné ošetřit jinými metodami, a je doplněn technikami používanými v chráněná semeniště.
Flexibilita těchto procesů umožňuje přizpůsobit povlak plodiny strategického zájmu v Evropě, jako je cukrová řepa, a také druhy, které mohou hrát důležitou roli v přechodu na obnovitelné suroviny, jako je ruská pampeliška používaná ve výzkumu souvisejícím s výrobou přírodního kaučuku.
Výsledky ve skleníku a na poli: až o 58 % vyšší klíčivost
Aby ověřily skutečnou účinnost biologicky odbouratelného nátěru, provedly týmy Fraunhoferu pokusy ve sklenících i ve venkovních podmínkáchJako modely byly použity semena ruské pampelišky a cukrové řepy, které porovnávaly potahované šarže s neošetřenými semeny.
Získaná data ukazují, že s vybranými formulacemi Míra klíčení se může ve srovnání s běžnými semeny zvýšit až o 58 %.Toto zvýšení v praxi znamená menší potřebu přesevů, rovnoměrnější vzcházení a větší homogenitu plodin – klíčové faktory pro plánování zavlažování, hnojení a postupů hubení plevele; pomáhá také snižovat problémy s klíčením semen.
Kromě klíčení vědci analyzovali logistické aspekty, jako například skladovací kapacita obalených semen a jejich kompatibilita se standardní zemědělskou technikou. Jinými slovy, bylo ověřeno, že s těmito semeny lze manipulovat, dávkovat je a vysévat se stávajícím vybavením, aniž by bylo nutné radikálně měnit secí stroje nebo pracovní metody zemědělců.
Souběžně s tím výše zmíněná platforma pro ekotoxikologické hodnocení umožnila identifikovat složení nátěrových hmot, které kombinují dobrou agronomickou výkonnost s... prokázaná bezpečnost pro životní prostředís výjimkou těch, které sice dobře klíčily, ale představovaly určité potenciální riziko pro půdní nebo vodní organismy.
Celý tento přístup, od návrhu materiálů až po testování v reálném světě, ukazuje na technologii určenou pro udělat skok z laboratoře do terénu, což se u inovací v oblasti potahování semen ne vždy stává.
Potenciální dopad na evropské zemědělství a životní prostředí
Použití biologicky odbouratelného a multifunkčního nátěru, jako je SeedPlus, má důsledky, které sahají nad rámec jednotlivých plodin. Na úrovni zemědělského systému může přispět k… omezit používání pesticidů, zlepšit účinnost využívání vody a omezit tiché zdroje znečištění, jako jsou mikroplasty ze zemědělských zdrojů.
Lokální ochranou osiva a zajištěním vody přesně tam, kde je potřeba, se snižuje potřeba rozsáhlého ošetření na polích, což má za následek... snížení chemické zátěže rozptýlené v životním prostředíTo je v souladu s cíli stanovenými Evropskou unií, pokud jde o snížení používání přípravků na ochranu rostlin a přechod na udržitelnější výrobní systémy, jako je například ekologické zahrady.
Současně může vylepšené hospodaření s vodou, které zajišťuje povlak, pomoci plodinám lépe odolávat podmínkám. epizody krátkého sucha nebo nepravidelné srážkyToto je stále běžnější realita v různých regionech Španělska a zbytku Evropy. Větší stabilita klíčení během náročných vegetačních období je faktorem, který může přímo ovlivnit bezpečnost produkce.
Úplné vyloučení syntetických polymerů ve prospěch biologicky odbouratelných materiálů také řeší problém, který, ačkoli není příliš viditelný, nabývá na významu v environmentální agendě: akumulace plastových částic v zemědělské půděTím, že tento typ povlaku neprodukuje mikroplasty, zabraňuje zvyšování tlaku na ekosystémy, které jsou již vystaveny intenzivnímu využívání.
A konečně, pokud semena lépe klíčí a plodiny jsou odolnější, snižuje se potřeba rozšiřovat zemědělskou půdu k udržení úrovně produkce. To se promítá do menší tlak na přírodní ekosystémy a oblasti s vysokou environmentální hodnotouTo je obzvláště důležité v evropských regionech, kde se orná půda a chráněné oblasti nacházejí v těsné blízkosti.
Celkově se tento biologicky odbouratelný povlak na semena jeví jako nástroj schopný zlepšit počáteční fáze pěstování, posílit stabilitu plodin a snížit dopad na životní prostředí spojený s výsadbou, a to integrací do jednoho řešení... hospodaření s vodou, ochrana před herbicidy a odstraňování mikroplastůTo jsou aspekty, které jsou ústředním bodem debaty o budoucnosti zemědělství v Evropě.
