В Испании ученые из Мадридского политехнического университета (UPM) и национального научно-исследовательского института Сельского хозяйства (INIA) изучали эффект применения наночастиц оксида цинка в качестве удобрения. В исследовании определялось влияние наночастиц оксида цинка на растения томата и бобов. Оказалось, что эффект зависит от вида растений, времени экспозиции и особенно от рН почвы.
Результаты исследования были опубликованы в журнале “Science of the Total Environment journal”. В публикации подчеркивается, что применение этих наночастиц не оказывает фитотоксического влияния на растения и это обстоятельство позволяет рассматривать их, как возможный источник цинка.
Применение наночастиц в сельском хозяйстве кажется перспективным. Благодаря своим размерам свойства наночастиц отличаются от свойств того же вещества обычной величины. Прежде всего, наночастицы обладают большей площадью поверхности и высокой поверхностной энергией, что изменяет физико-химические, оптические и электрические свойства вещества, а также повышает их реакционную способность.
Эти особенности могут пригодиться в области агрономии, например, для создания более эффективных удобрений или средств защиты растений. В частности, применение оксида цинка особенно интересно благодаря его способности блокировать ультрафиолет и быть источником микроэлемента цинка. Этот микроэлемент необходим для развития растений, его дефицит вызывает нарушения роста и снижение пищевой ценности продукции.
Однако применение наночастиц может вызвать токсичность продукции в результате накопления определенных элементов в продуктах питания и кормах и в пищевой цепочке. Одной из причин токсичности наночастиц является их способность образовывать свободные радикалы и вызывать оксидативный стресс организма.
Эти изменения в работе клеточного метаболизма можно измерять с помощью биомаркеров, например, различных энзимов-антиоксидантов.
В проведенных учеными UPM и INIA исследованиях томаты и бобы выращивали в двух типах почвы (кислой и щелочной) и сравнивали их реакцию на различные дозы наночастиц оксида цинка. Потенциально доступное растениям количество цинка определяли в вытяжке из почвы, полученной смесью слабых органических кислот, имитирующих кислоты, выделяемые корнями растений.
Кроме того, исследователи несколько раз за весь период выращивания определяли накопление цинка в тканях листьев, а также изменения различных биохимических параметров (содержание фотосинтетических пигментов и протеинов), образцы биомаркеров оксидативного стресса. Помимо наночастиц оксида цинка применяли два других продукта, традиционно используемых в сельском хозяйстве в качестве источника цинка для растений: обычный порошок оксида цинка и сульфат цинка.
Результаты исследования свидетельствуют, что наночастицы оксида цинка способны влиять на биомаркеры оксидативного стресса, но эффект зависит от вида растений, продолжительности воздействия и величины рН почвы. В целом, эффект был более выражен при выращивании бобов в кислой почве, чем в щелочной, и наоборот для томатов. Выделенный эффект заключался в том, что традиционная обработка (обычным порошком оксида цинка и сульфатом цинка) не показала значительных различий между двумя типами почв, как не различалось и содержание доступного растениям цинка в почве, накоплении его в листьях растений и возможной токсичности для обоих видов растений.
По словам Аны Обрадор, исследователя UPM в этом проекте, в настоящее время результаты экспериментов не позволяют заключить, что применение наночастиц оксида цинка в качестве удобрения обеспечивает дополнительные преимущества по сравнению с традиционными удобрениями. Необходимо продолжить исследования, чтобы определить распределение цинка в почве и растениях, а также провести исследования с другими типами почв и размерами и покрытием наночастиц. (АПК-Информ/Пищепром Украины)
