Το μυστικό της βιώσιμης γεωργίας ίσως κρύβεται σε ένα μικροσκοπικό ορυκτό

Το ρύζι αποτελεί βασικό συστατικό της διατροφής για περισσότερους από 3,5 δισεκατομμύρια ανθρώπους σε ολόκληρο τον κόσμο. Ωστόσο, η καλλιέργειά του συνοδεύεται από τεράστιο περιβαλλοντικό, οικονομικό και κλιματικό κόστος, καθώς πρόκειται για μία από τις πιο απαιτητικές σε πόρους καλλιέργειες. Μια νέα ανακάλυψη όμως από επιστήμονες του University of Massachusetts Amherst σε συνεργασία με το Jiangnan University στην Κίνα δείχνει ότι υπάρχει τρόπος να αλλάξει αυτή η πραγματικότητα.

Οι ερευνητές απέδειξαν ότι η εφαρμογή σε νανοκλίμακα του στοιχείου σελήνιο μπορεί να μειώσει θεαματικά την ανάγκη για λιπάσματα, να ενισχύσει την αποδοτικότητα του αζώτου, να βελτιώσει τη θρεπτική αξία του ρυζιού και ταυτόχρονα να περιορίσει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Τα αποτελέσματα της μελέτης, που δημοσιεύθηκαν στο Proceedings of the National Academy of Sciences, επιβεβαιώνουν για πρώτη φορά ότι αυτή η μέθοδος είναι αποτελεσματική όχι μόνο σε εργαστηριακές συνθήκες, αλλά και σε πραγματικούς αγρούς.

Ο Baoshan Xing, University Distinguished Professor of Environmental and Soil Chemistry και διευθυντής του Stockbridge School of Agriculture στο UMass, εξηγεί πως η λεγόμενη «Πράσινη Επανάσταση» του 20ού αιώνα, που βασίστηκε σε συνθετικά λιπάσματα πλούσια σε άζωτο, έχει πλέον φτάσει στα όριά της. Παρά την αύξηση της παραγωγικότητας, αυτά τα λιπάσματα είναι πανάκριβα, ενεργοβόρα στην παραγωγή και συχνά αναποτελεσματικά. Στην περίπτωση του ρυζιού, η αποδοτικότητα χρήσης αζώτου μπορεί να είναι μόλις 30%, κάτι που σημαίνει ότι το 70% του λιπάσματος καταλήγει σε ποτάμια, λίμνες και ωκεανούς, προκαλώντας φαινόμενα όπως ο ευτροφισμός και οι «νεκρές ζώνες».

Πέρα από την οικονομική σπατάλη, το πρόβλημα έχει και κλιματική διάσταση. Όταν το άζωτο εισέρχεται στο έδαφος, αλληλεπιδρά με μικροοργανισμούς και χημικές ενώσεις, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων μεθανίου, αμμωνίας και υποξειδίου του αζώτου – τρία αέρια με ισχυρή επίδραση στο φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Σε αυτό το πλαίσιο, οι επιστήμονες από το UMass και το Jiangnan University δοκίμασαν μια πρωτοποριακή προσέγγιση: ψέκασαν τα φύλλα και τους βλαστούς του ρυζιού με αιώρημα νανοσωματιδίων σεληνίου, χρησιμοποιώντας drones για την εφαρμογή. Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό. Η νέα μέθοδος μείωσε τις αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις της χρήσης αζωτούχων λιπασμάτων κατά 41%, ενώ ταυτόχρονα αύξησε τα οικονομικά οφέλη κατά σχεδόν 40% ανά τόνο ρυζιού.

Το σελήνιο αποδείχθηκε καταλύτης για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, η οποία αυξήθηκε πάνω από 40%. Αυτό σήμαινε ότι τα φυτά απορρόφησαν περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα, το μετέτρεψαν σε υδατάνθρακες και τροφοδότησαν με αυτούς τις ρίζες τους. Οι πιο δυνατές ρίζες απελευθέρωσαν οργανικές ενώσεις που ενίσχυσαν την παρουσία ευεργετικών μικροοργανισμών στο έδαφος. Οι μικροοργανισμοί αυτοί, σε συνεργασία με τις ρίζες, βοήθησαν στην καλύτερη απορρόφηση αζώτου, αυξάνοντας την αποδοτικότητα χρήσης από το 30% στο 48,3%. Παράλληλα, οι εκπομπές αμμωνίας και υποξειδίου του αζώτου μειώθηκαν έως και 45,6%.

Τα οφέλη δεν σταμάτησαν εκεί. Η παραγωγή ρυζιού αυξήθηκε, ενώ τα ίδια τα σπόρια έγιναν πιο θρεπτικά, παρουσιάζοντας υψηλότερα επίπεδα πρωτεΐνης, σημαντικών αμινοξέων και σεληνίου. Με αυτόν τον τρόπο, η μέθοδος δεν συμβάλλει μόνο στη βιωσιμότητα της καλλιέργειας, αλλά και στην ενίσχυση της διατροφικής αξίας της τροφής για εκατομμύρια ανθρώπους.

Το πιο κρίσιμο στοιχείο είναι ότι οι αγρότες μπορούν να μειώσουν τη χρήση αζωτούχων λιπασμάτων κατά 30%. Δεδομένου ότι η καλλιέργεια ρυζιού ευθύνεται για το 15-20% της παγκόσμιας κατανάλωσης αζώτου, η μείωση αυτή θα μπορούσε να έχει τεράστιες θετικές συνέπειες σε παγκόσμιο επίπεδο. Η τεχνική του nano-selenium αναδεικνύεται έτσι σε πιθανό «όπλο» απέναντι στο τριπλό πρόβλημα της αύξησης του πληθυσμού, της κλιματικής αλλαγής και του υψηλού κόστους της γεωργίας.

Η ανακάλυψη αυτή δείχνει ότι με την αξιοποίηση της νανοτεχνολογίας και των δυνατοτήτων της, η γεωργία μπορεί να μετασχηματιστεί σε πιο αποδοτική, φιλική προς το περιβάλλον και βιώσιμη πρακτική. Το αν το σελήνιο θα αποτελέσει τον καταλύτη μιας «δεύτερης Πράσινης Επανάστασης» μένει να αποδειχθεί στα επόμενα χρόνια.

[via]