Красноярские учёные предлагают более экологичный способ доставки гербицидов, при помощи которого они вносятся непосредственно в почву при посевах сельскохозяйственных культур. Материалы-носители полностью разлагаются без выделения токсичных веществ, поэтому могут сохранить природные ресурсы и позволят достичь высоких урожаев. Результаты исследования опубликованы в журналах International journal of biological macromolecules и Pest Management Science.

Для защиты сельскохозяйственных культур нужен экологически чистый способ доставки удобрения. Например, таким вариантом могут быть биополимеры в качестве носителей пестицидов. Они обладают важным преимуществом, как способность разлагаться в почвах на безопасные для природы компоненты. Однако самый важный недостаток биополимеров и изделий из них – высокая стоимость.

Сибирские ученые создали недорогой композитный материал на основе биополимеров. Используя бактерии, исследователи синтезировали биополимер на среде с растительными маслами. Смешав его с природными наполнителями, они предложили альтернативный вариант доставки гербицидов в виде микрочастиц, таблеток, гранул. Основная задача: не навредить агроэкосистемам, удалить сорняки и сохранить плодородие почвы.

Основной материал разработанных форм – биополимер. Специалистами было проведено исследование по росту штамма Cupriavidus necator B-10646 на различных маслах, с целью снижения стоимости биополимера. Для синтеза полимера этого штамма были взяты пальмовое масло, рыжиковое масло и два вида масла семян подсолнечника (рафинированное и нерафинированное).

Наталья Олеговна Жила.jpg 

 

«Растительные масла в настоящее время рассматриваются в качестве потенциального углеродного субстрата для синтеза полигидроксиалканоатов. Помимо низкой стоимости липидных субстратов, экономический коэффициент по полимеру, полученному на растительных маслах, выше чем на сахарах, то есть для получения 1 г полимера необходимо 1,3-1,5 г масла, тогда как сахаров (глюкоза, фруктоза) потребуется 3-3,3 г. В итоге это всё приводит к снижению себестоимости готового полимера», - рассказывает Наталья Жила, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории хемоавтотрофного биосинтеза Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН, доцент базовой кафедры биотехнологии Сибирского федерального университета.

По мнению биолога, из исследованных масел «пальмовое масло было наилучшим субстратом для роста бактерий и синтеза полимера. Показатели концентрации биомассы и содержания полимера были сопоставимы с результатами, полученными на сахарах.

«На всех исследованных растительных маслах бактерии синтезировали трехкомпонентный полимер, состоящий из мономеров 3-гидроксибутирата, 3-гидроксивалерата и 3-гидроксигексаноата. По сравнению с гомополимером П(3ГБ), полученные на маслах полигидроксиалканоаты характеризовались более низкой молекулярной массой и более низкими показателями температуры плавления и термической деградации. В работе использовали растительные масла, значительно отличающиеся своим жирнокислотным составом. Потребление жирных кислот бактериями зависело от используемого масла. Так, при росте на пальмовом масле бактерии равномерно потребляли все жирные кислоты, входящие в состав масла, тогда как при культивировании бактерий на рыжиковом и подсолнечном маслах в первую очередь бактерии утилизировали полиеновые кислоты, то есть кислоты, содержащие 2 и 3 двойные связи», – объясняет Наталья Жила.

Одна из перспективнейших возможностей использования такого полимера – в качестве экологичного способа доставки гербицидов для биотехнологий. Поскольку материал синтезируется микроорганизмами, то может ими же и разлагаться, не нанося вред окружающей среде. Специалисты изучили, как взаимодействуют природные материалы и полимер, и на основе полученных сведений создали порошковые композиты для доставки пестицидов и удобрений в растения через почву.

Евгений Генадьевич Киселев.jpg 

«Такие материалы обладают пролонгированным эффектом. В почву они вносятся во время посева вместе с семенами и действуют весь вегетационный период, что сейчас и проверяется в полевых опытах. Такой подход будет более экономным и позволит сделать работу с гербицидами более безопасной, поскольку токсичный пестицид заключается в полимерную матрицу», - рассказывает Евгений Киселев, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории хемоавтотрофного биосинтеза Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН, научный сотрудник лаборатории биотехнологии новых биоматериалов Сибирского федерального университета.

Отмечая достоинства предлагаемого метода, ученый поясняет: «Мы пытаемся представить альтернативный способ использования агрохимии. При традиционном способе применения гербицидов (распылением) они наносятся на поверхность растений и почвы, откуда могут легко смываться. А при дождливой погоде такую обработку нужно повторять. В нашем случае используются системные пестициды, которые могут поглощаться корневой системой и двигаться по капиллярам растений. Препарат вносится в почву в виде твердых гранул, что обеспечивает его сохраняемость. Полимерная матрица гидрофобная, то есть не растворима в воде, а препарат, находясь в такой оболочке высвобождается постепенно».

Похожие новости

  • 13/10/2020

    И быстрых разумом Ньютонов…

    ​Первую в мире вакцину от коронавируса под названием «Спутник V» создали наши, российские ученые. И сколько бы там ни говорили скептики по поводу того, что наука, мол, у нас в загоне, что лучшие отечественные умы утекают за рубеж, – факт остается фактом.
    1066
  • 29/10/2020

    Урожай на миллионы: ученые Красноярского научного центра СО РАН подводят итоги сельскохозяйственного сезона

    ​Голод является одной из серьезнейших мировых проблем. На сегодняшний день, по данным ООН, с недоеданием сталкивается около одного миллиарда человек в мире. В связи с этим, увеличение урожайности сельскохозяйственных культур и повышение их качества относятся к глобальным приоритетам.
    529
  • 07/07/2021

    Минобрнауки России утверждены кандидатуры на должности руководителей ИМ СО РАН, ФИЦ УУХ СО РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН, ИМЗ СО РАН, НИИ КПССЗ, СФНЦА РАН, ТувНИИСХ

    ​Распоряжение Минобрнауки России от 05.07.2021 № 241-р. В документе, в частности, сказано. Утвердить кандидатуры на должности руководителей научных организаций. — д.ф.-м.н. Волков Юрий Степанович чл.
    492
  • 30/06/2020

    Красноярские ученые рассказали о почвах основных земледельческих зон края

    В Красноярском научном центре СО РАН прошел открытый полевой семинар, где специалисты Красноярского научно-исследовательского института сельского хозяйства ФИЦ КНЦ СО РАН рассказали гостям из Красноярского государственного аграрного университета, Красноярского аграрного колледжа, а также научным сотрудникам институтов физики и биофизики о почвах, распространённых в основных сельскохозяйственных зонах края, необходимости их изучения, связи почвоведения с другими направлениями аграрной науки и о том, насколько важны знания о качественных показателях земельных ресурсов для получения высокого и качественного урожая.
    1671
  • 25/01/2021

    Разведение боганидского гольца начали в Красноярском крае

    ​Личинки боганидского гольца, которого часто называют "самой полезной рыбой в мире", впервые вывели на рыбозаводе в Норильске (Красноярский край). Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе Проектного офиса развития Арктики (ПОРА).
    766
  • 28/04/2021

    Состоялся круглый стол «Почвенное биологическое разнообразие России»

    23 апреля 2021 года Московское Отделение ФАО совместно c Факультетом почвоведения МГУ имени М. В. Ломоносова провело круглый стол «Почвенное биологическое разнообразие России». Ведущие российские учёные обсудили значимость почвенного биологического разнообразия для естественных и агрогенных ландшафтов, а также необходимость охраны биоты почв, в том числе в почвах, используемых в сельском хозяйстве.
    590
  • 06/09/2021

    Расти, рыбка, большая: на Таймыре восстанавливают биоресурсы

    ​Норильский рыбзавод выпустил в Енисей в районе дудинского порта 65 тысяч мальков осётра. Обошлось это в 6,5 млн рублей. Средства выделил «Норникель» в рамках программы по восстановлению биоресурсов.​ Важным и нужным для экологии Таймыра делом норильский рыбзавод занимается с момента своего создания.
    378
  • 16/04/2020

    Спутниковые данные помогут предсказать урожайность зерновых культур в Красноярском крае

    ​Красноярский краевой фонд науки подвел итоги конкурса проектов прикладных исследований и экспериментальных разработок, направленных на создание продукции и технологий для обеспечения конкурентных преимуществ Красноярского края.
    970
  • 08/06/2021

    Исследования красноярских учёных помогут накормить самой полезной в мире рыбой всех желающих

    Три тысячи мальков уникальной породы рыбы, боганидского гольца, перевезли из Норильска на ООО «Малтат» в Красноярском крае и в Федеральный селекционно-генетический центр рыбоводства в Ленинградской области для выращивания маточного стада ценного вида северной рыбы.
    720
  • 13/05/2021

    «Макроскоп» для Земли: как ученые исследуют поверхность планеты из космоса

    ​​​Количество спутников на орбитах увеличивается с каждым месяцем. Благодаря сигналам, поступающим с космических аппаратов, можно легко связаться с человеком в любой точке земного шара, узнать свое местоположение или уточнить прогноз погоды.
    428