پیمایش بلاگ

آخرین مطالب

نمایش همه آخرین مطالب

نانو کودها در کشاورزی

 

فن آوری نانو چیست ؟

فن آوری نانو در مفهوم علمی به معنای یک میلیاردم است، یک نانو معادل یک میلیاردم متر است. در محدوده ی یک نانومتر تنها 10 اتم کنار یکدیگر قرار می گیرند. تولید و طراحی مهندسی ساختارها و موادی که دارای شکل و اندازه در مقیاس نانو هستند که محدوده تقریبی ۱ تا ۱۰۰ نانومتر را شامل میشود؛ باعث بروز خواص و کاربردهای جدیدی شده و ازینرو اهمیت پیدا میکنند. اهمیت ابعاد نانو این است که هرچقدر ماده ای کوچک شود، تعداد اتم هایی که در سطح قرار میگیرند بیشتر شده و در نتیجه نسبت سطح به حجم ماده افزایش پیدا میکند. این موضوع باعث افزایش واکنش پذیری ها، امکان کنترل خواص ذاتی مواد، افزایش شدت آثار مکانیک کوانتومی و افزایش سطح تماس ماده با عناصر پیرامون آن میشود.

نانو چیست

کاربرد نانو کودها

فناوری نانو در کشاورزی موجب دست آوردهای جدیدی مانند دستیابی به نانو مواد با خواص جدید، تیمار مولکولی بیماری های گیاهی و دام، ردیابی سریع آفات و افزایش توانمندی گیاهان برای جذب عناصر غذایی و جذب بهتر و کاملتر ترکیبات کودی در بافت های گیاه از کابردهای این فن آوری در علوم کشاورزی است.
طبق آمارهای جهانی استفاده از کودهای شیمیایی پر مصرف و مصارف بی رویه رو به افزایش بوده و امکان تخریب محیط زیست را افزایش میدهد. ازینرو توجه به کودهای با بازدهی بالا و مصرف پایین میبایست مورد توجه قرار گیرد. با توجه به اینکه کودهای شیمیایی نقش اساسی را در افزایش تولید محصولات کشاورزی در سراسر جهان بر عهده دارند ولی مصرف بیش از حد و غیر اصولی از کودهای شیمیایی، باعث ایجاد محدودیت هایی در تغذیه و آلودگی های خاکی و منابع آبی می شود. لذا استفاده از نانو کود ها به منظور کنترل و بهینه شدن آزاد سازی عناصر غذایی می تواند گامی موثر در جهت دستیابی به کشاورزی پایدار و سازگار با محیط زیست باشد. نانو کودها به منظور رهاسازی تدریجی یا هدفمند مواد غذایی در گیاهان مورد استفاده قرار میگیرد.
به صورت کلی استفاده از نانو کودها به عنوان محرک رشد منجر به افزایش کارایی مصرف عناصر غذایی، کاهش سمیت، مصرف بهینه کود و کاهش تعداد دفعات کوددهی، حفظ میکروارگانیسم های مفید خاکزی و رشد مناسب گیاهان میگردد.

کاربرد نانوکودها

طبقه بندی کودهای نانو

دسته بندی های مختلفی برای کودهای نانو در نظر گرفته میشود اما با توجه به محصولات تولید شده و پرکاربرد میتوان طبقه بندی زیر را برای ساخت کودهای نانو بیان نمود:

۱- نانو ذرات عناصر غذایی (Nanoscale Fertilizer)

۲- کودهای رایج با افزودنیهای نانو ذرات (Nanoscale Additives)

۳- کودهای رایج با پوشش های نانو (Nanoscale Coating)

انواع مختلفی از نانو ذرات در کشاورزی و تولید کودها کاربرد دارد که میتوان به این موارد اشاره نمود؛  نانوکلاسترها (Nanoclusters)، نانوکامپوزیت ها (Nanocomposites)، نانو ذارت (Nanoparticles)، نانو کریستال ها (Nanocrystals)، نانوتیوب ها (Nanotubes) و نانو پودرها (Nanopowders).

در روشهای ساخت کودهای نانو عموماً با استفاده از سنتزهای شیمیایی یا خردایش های مکانیکی خاص؛ عنصر غذایی را به صورت خالص مانند نانو اکسید روی یا نانو اکسید آهن تولید میکنند و یا افزودنی های نانو را به کودهای رایج اضافه کرده و در ترکیبات آن استفاده میکنند و یا ترکیبات کود را به ابعاد نانو رسانده و تغییرات خواص را بهبود میبخشند. در برخی از روشها نیز با پوشش دهی به کودهای رایج کاربرد جدیدی مانند رهایش کنترل شده در آن ایجاد مینمایند.

کود نانو
تصویر SEM از کود
نانو کود
تصویر SEM نانو ذرات در کود

جذب نانو کودها در گیاهان

بر اساس تحقیقات بعمل آمده ﻧﺎﻧﻮ ذرات موجود در کودها در ﺳﻄﻮح ﮔﯿﺎﻫان ﺟﺬب ﺷﺪه و از ﻃﺮﯾﻖ روزﻧﻪﻫﺎی ﮔﯿﺎﻫﯽ ﮐﻪ ﻗﻄﺮ آﻧﻬﺎ در ﺣﺪ ﻣﯿﮑﺮوﻣﺘﺮ و ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ اﺳﺖ جذب ﮔﯿﺎه ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ. ﻧﺎﻧﻮ ذرات ﻣﯽﺗﻮاﻧﻨﺪ از ﻣﺴﯿﺮﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎوﺗﯽ وارد ﮔﯿﺎه شده و ﻣﯿﺰان و ﺳﺮﻋﺖ ﺟﺬب آنها ﺑﻪ اﻧﺪازه، ﺷﮑﻞ، ﻏﻠﻈﺖ و ﺑﺎر ﺳﻄﺤﯽ ﺑﺴﺘﮕﯽ دارد. ﻧﺎﻧﻮ ذراﺗﯽ ﮐﻪ از روش ﻣﺤﻠﻮلﭘﺎﺷﯽ به گیاه رسانده ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ ﺑﻪ راﺣﺘﯽ ﺑﺎ ﺑﺨﺶﻫﺎی ﻫﻮاﯾﯽ ﮔﯿﺎه وارد ﺑﺮﻫﻤﮑﻨﺶ شده و این ﺑﺮﻫﻤﮑﻨﺶ از طریق برگها انجام میشود. ازینرو ﻣﻨﺎﻓﺬ آﺑﯽ ﺑﺮگها ﻧﻘﺶ ﻣﻬﻤﯽ در ﺟﺬب ﻧﺎﻧﻮ ذرات در روش محلول پاشی دارند. ﻣﺴﯿﺮﻫﺎی روزﻧﻪای ﺑﻪ دﻟﯿﻞ داﺷﺘﻦ اﻧﺪازه ﺑﺰرﮔﺘﺮ از 10 ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺑﺎﻟﺎﯾﯽ برای جذب عناصر غذایی ایجاد نموده و ﺳﺮﻋﺖ اﻧﺘﻘﺎل در آﻧﻬﺎ ﺑﺎﻟﺎﺳﺖ. ﺑﺎ اﯾﻦ حال به علت پیچیدگی های رفتاری فیزیولوژی گیاهان؛ مسیر نفوذ و جذب نانو ذرات در برخی موارد غیرقابل پیش بینی است. اما عموماً ﻧﺎﻧﻮ ذراﺗﯽ ﮐﻪ به داخل برگ ها نفوذ میکنند ﺑﺎ ﻋﺒﻮر از دﯾﻮارهﻫﺎی ﺳﻠﻮﻟﯽ ﭘﺎراﻧﺸﯿﻢ ﺑﻪ آوﻧﺪ آﺑﮑﺶ رﺳﯿﺪه و ﺑﻪ ﺳﺎﯾﺮ ﺑﺨﺶﻫﺎی ﮔﯿﺎﻫﯽ ﻣﻨﺘﻘﻞ ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ.

ﻧﺎﻧﻮ ذرات فلزی در سطح خاک و در مصرف به صورت کودآبیاری نیز میتوانند به عنوان یک یون وارد گیاه شوند؛ در فرآیند جذب نانو ذرات ﺑﺎ ﺳﯿﺴﺘﻢ رﯾﺸﻪای ﮔﯿﺎﻫﺎن ﺑﺮﻫﻤﮑﻨﺶ داﺷﺘﻪ و ﺟﺬب آﻧﻬﺎ ﺑﺮ ﺳﻄﻮح رﯾﺸﻪﻫﺎی ﮔﯿﺎه ﺑﺎﻋﺚ ﺗﺴﻬﯿﻞ اﺗﺼﺎل آﻧﻬﺎ ﺑﻪ دﯾﻮاره ﺳﻠﻮﻟﯽ و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﺟﺬب ﺑﯿﺸﺘﺮ اﯾﻦ ﻧﺎﻧﻮ ذرات ﺑﻪ درون ﺳﻠﻮل ﻣﯽﺷﻮد. از اﯾﻦ رو ﻧﺎﻧﻮ ذرات ﻣﯽﺗﻮاﻧﻨﺪ در ﻣﺤﻞ ﺗﺸﮑﯿﻞ رﯾﺸﻪﻫﺎی ﺟﺎﻧﺒﯽ وارد آوﻧﺪ ﭼﻮﺑﯽ و اجزاء دیگر گیاه شوند.

مزایای کودهای نانو
  1. افزایش میزان حلالیت و پراکندگی عناصر غذایی در خاک و گیاه
  2. موثر در جوانه زنی (Germination)
  3. جذب حداکثری و کاملتر عناصر غذایی
  4. افزایش تحرک عناصر غذایی و صرف انرژی کمتر توسط گیاه برای جذب آنها
  5. عدم تثبیت عناصر در خاک
  6. رساندن هدفمند یا رهاسازی کنترل شده و پیوسته عناصر غذایی
  7. عملکرد سریعتر و کارایی بالاتر کود
  8. سازگار با محیط زیست و کاهش آلودگی
  9. مصرف بهینه کودها در کشاورزی
 

مطالب مرتبط