Powolne i równomierne nawożenie poprawia wydajność upraw
Nawozy dostarczają niezbędnych składników odżywczych roślinom i poprawiają konkurencyjność systemów produkcji roślinnej. Rośliny potrzebują dużych ilości azotu, fosforu i potasu (makroskładników odżywczych), dlatego substancje te są głównymi składnikami nawozów. Mikroskładniki odżywcze występujące w mniejszych ilościach, takie jak molibden, są również niezbędne do wzrostu roślin. Molibden odgrywa ważną rolę w wiązaniu azotu, a jego niedobór może zaburzać metabolizm azotu w roślinach, co ma dalekosiężne konsekwencje dla systemów rolniczych. Molibden jest często nieobecny w nawozach lub dostarczany w postaci wysoce rozpuszczalnej w wodzie, która nie pokrywa skutecznie zapotrzebowania roślin na ten pierwiastek. Zespół realizowanego przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA) projektu DEMOFERTILIZER podjął to wyzwanie, opracowując nowe związki do nawozów o spowolnionym uwalnianiu, które wytwarzają odpowiednie lokalne stężenia molibdenu, aby poprawić zdrowie roślin.
Trudny do wyeliminowania niedobór molibdenu
Niedobór molibdenu występuje najczęściej w uprawach roślin strączkowych (fasoli i grochu), ale odnotowuje się go także w innych uprawach, takich jak kalafior, brokuły, kapusta, a nawet zboża. Nawozy wzbogacone molibdenem nie są w pełni skuteczne. Wysoka rozpuszczalność w wodzie związków zawierających molibden powoduje bowiem, że większość uwalnianego molibdenu jest wiązana przez glebę lub wymywana. Zwiększanie zawartości molibdenu w nawozach jest niebezpieczne, ponieważ nadmierne lokalne stężenia mogą stać się toksyczne.
Nawozy o spowolnionym działaniu sposobem na problem niedoboru molibdenu
Maarten Everaert, stypendysta MSCA w KU Leuven, postanowił opracować nowe związki o zmniejszonej rozpuszczalności, umożliwiające stopniowe uwalnianie molibdenu. Rozpuszczalność mikroskładnika odżywczego można zmniejszyć poprzez utworzenie minimalnie rozpuszczalnego osadu lub jego adsorpcję na nośniku. Oba podejścia zostały przeanalizowane w projekcie DEMOFERTILIZER. Pod nadzorem Erika Smoldersa, również z KU Leuven, i we współpracy z Mikiem McLaughlinem z Uniwersytetu w Adelajdzie Everaert opracował nowe związki molibdenu i udowodnił, że mogą one powoli dostarczać molibden w rzeczywistych warunkach glebowych. Zespół wykazał również, że powolne uwalnianie może ograniczyć straty związane z wymywaniem molibdenu w porównaniu z bardziej rozpuszczalnymi związkami molibdenu. W ten sposób powolne uwalnianie może poprawić efektywność wykorzystania molibdenu, zwiększając zwrot z inwestycji w nawozy. Ponadto „opisaliśmy, w jaki sposób zarówno związek molibdenu, jak i nośnik makroskładników odżywczych wpływają na uwalnianie molibdenu z nawozów. Można zaprojektować kombinacje związku molibdenu i nośnika w celu uzyskania pożądanego profilu uwalniania molibdenu”, wyjaśnia Everaert.
Nowy paradygmat przydatny w także przypadku innych składników odżywczych
Chociaż głównym celem DEMOFERTILIZER było opracowanie nawozów o spowolnionym uwalnianiu, które poprawiają przyswajanie molibdenu, w procesie tym uwzględniono również inne makro- i mikroskładniki odżywcze. W efekcie naukowcy opracowali „także związki o powolnym uwalnianiu dla makroskładnika odżywczego, jakim jest fosfor, oraz mikroskładników odżywczych – cynku i boru. Dostępność i wchłanianie są różnie w przypadku poszczególnych substancji składników odżywczych ze względu na różnice w zapotrzebowaniu upraw i reakcjach składników odżywczych w glebie. Następnym krokiem jest scharakteryzowanie działania tych nawozów o spowolnionym uwalnianiu i ich skuteczności w różnych warunkach glebowych”, mówi Everaert. Everaert wskazuje także na potencjał składników odżywczych pochodzących z recyklingu odpadów organicznych i pozostałości rolniczych – często minimalnie rozpuszczalnych – do stosowania w tych nawozach o spowolnionym uwalnianiu jako sposób na rozwijanie bardziej zrównoważonego przemysłu nawozowego o obiegu zamkniętym. Projekt DEMOFERTILIZER toruje drogę powstaniu nowych nawozów o spowolnionym uwalnianiu niezbędnych składników odżywczych dla roślin, które mogą uzupełniać określone niedobory minerałów. Mają one potencjał, by poprawić wydajność rolnictwa i konkurencyjność Europy, a jednocześnie umożliwić stosowanie bardziej ekologicznych praktyk rolniczych.
Słowa kluczowe
DEMOFERTILIZER, molibden, nawozy, nawozy o spowolnionym uwalnianiu, niedobór molibdenu, mikroskładniki odżywcze, składniki odżywcze roślin uprawnych, wymywanie, makroskładniki odżywcze, gospodarka o obiegu zamkniętym, składniki odżywcze z recyklingu