روشی جدید برای احیای خاک و بهبود سرعت جوانه زنی با هدف کاهش انتشار کربن از خاک و کودهای شیمیایی

در این مطلب از اخبار علمی مجله استار بورس روشی جدید برای احیای خاک و بهبود سرعت جوانه زنی با هدف کاهش انتشار کربن از خاک و کودهای شیمیایی را قرار دادیم .

روشی جدید برای احیای خاک و بهبود سرعت جوانه زنی با هدف کاهش انتشار کربن از خاک و کودهای شیمیایی

میکروب ها می توانند به کاهش نیاز به کودهای شیمیایی کمک کنند

تولید کودهای شیمیایی حدود 1.5 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای جهان را تشکیل می دهد و شیمیدانان MIT امیدوارند با جایگزینی برخی از کودهای شیمیایی با یک منبع پایدارتر به کاهش ردپای کربن خود کمک کنند.

ردپای کربن کل گازهای گلخانه ای حاصل از انتشار گازهای گلخانه ای است و توسعه ابزارهایی برای اندازه گیری آن می تواند به کاهش اثرات منفی انتشار کمک کند.

در این راستا، محققان با کمک باکتری هایی که می توانند نقش مهمی را ایفا کنند، در کاهش انتشار کربن از خاک و کمک به کاهش نیاز ما به کودهای شیمیایی کار می کنند.

تولید کودهای شیمیایی حدود 1.5 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای جهانی را نشان می دهد

سلول های باکتریایی

باکتری های موجود در خاک با تبدیل نیتروژن موجود در جو به ترکیبات نیتروژنی (مانند آمونیاک) که می تواند توسط گیاهان مورد استفاده قرار گیرد و آنها را از آفات محافظت کند، علاوه بر تامین مواد مغذی، وظیفه تثبیت نیتروژن در خاک را بر عهده دارند. گیاهان نیاز دارند و همچنین برای نوسازی خاک کار می کنند.

از سوی دیگر، باکتری ها موجوداتی اتوتروف هستند که انرژی خود را از طریق تولید غذای خود به جای تغذیه از گیاهان یا موجودات زنده از طریق فرآیند اکسیداسیون به دست می آورند.

با این حال، این باکتری ها به گرما و رطوبت حساس هستند، بنابراین تولید آنها در مقیاس تولید و ارسال آنها به مزارع دشوار است، که مهندسان شیمی در موسسه فناوری ماساچوست را بر آن داشت تا یک لایه آلی فلزی ایجاد کنند که از سلول های باکتریایی در برابر آسیب محافظت می کند بدون اینکه مانع رشد آنها شود. یا عملکرد.

محققان در این مطالعه به یک نتیجه مهم رسیدند که این باکتری‌های کپسوله‌شده سرعت جوانه‌زنی انواع بذر از جمله سبزیجاتی مانند ذرت و بوک چوی (کلم چینی) را بهبود بخشیدند.

مقاومت باکتریایی به آنتی بیوتیک ها در حال افزایش است

باکتری ها با تبدیل نیتروژن اتمسفر به ترکیبات نیتروژنی مانند آمونیاک نیتروژن را در خاک تثبیت می کنند.

از سلول های باکتریایی محافظت کنید

بر اساس بیانیه صادر شده توسط موسسه فناوری ماساچوست، کودهای شیمیایی با استفاده از فرآیندی پر انرژی به نام Haber-Bosch تولید می‌شوند که از فشار بسیار بالایی برای ترکیب نیتروژن هوا با هیدروژن برای تولید آمونیاک استفاده می‌کند.

اما این فرآیند منجر به ردپای کربن زیادی می شود.علاوه بر این، یک معایب دیگر کودهای شیمیایی وجود دارد و آن این است که استفاده طولانی مدت در نهایت منجر به کاهش مواد مغذی در خاک می شود.

برای کمک به احیای سرزندگی خاک، برخی از کشاورزان به “کشاورزی احیا کننده” روی آورده اند، که از استراتژی های مختلفی – از جمله تناوب زراعی و کود – برای حفظ سلامت خاک استفاده می کند. باکتری های تثبیت کننده نیتروژن، که گاز نیتروژن را به آمونیاک تبدیل می کنند، می توانند به این امر کمک کنند. رویکرد. .

آریل فارست، استادیار توسعه شغلی در مهندسی شیمی در MIT و نویسنده اصلی این مطالعه، در مورد پوشش آلی فلزی که محققان برای محافظت از باکتری‌ها ایجاد کرده‌اند، می‌گوید: «این پوشش استفاده از میکروب‌ها را برای کشاورزان به عنوان کود آسان‌تر می‌کند. و همچنین محافظت از آنها در برابر فرآیند خشک کردن، که به ما امکان می دهد آنها را راحت تر و مقرون به صرفه تر توزیع کنیم.” یعنی نیازی به استفاده از سردخانه برای این میکروب ها نیست.

برای محافظت از میکروب ها در برابر گرما و خشک شدن در انجماد، محققان تصمیم گرفتند لایه دیگری از کپسولاسیون به نام مش فنولیک فلزی (MPN) را اعمال کنند که قبلاً برای محصور کردن میکروب ها برای مصارف دیگر مانند محافظت از باکتری های درمانی تحویل داده شده به دستگاه گوارش ساخته شده بود.

از بین رفتن و ضایعات مواد غذایی را تا 100 درصد از نیمی به دو سوم مزایای زیست محیطی مورد انتظار کاهش می دهد.

شیمیدانان امیدوارند که برخی از کودهای شیمیایی را با یک منبع پایدارتر جایگزین کنند

پوسته آلی فلزی

بر اساس بیانیه مطبوعاتی منتشر شده توسط موسسه فناوری ماساچوست، پوشش فلزی که برای محافظت از میکروب ها در برابر گرما ساخته شده است، پوششی است که شامل دو جزء (یک فلز و یک ترکیب آلی به نام پلی فنول ها) است که می تواند به صورت خود مونتاژ شود. پوشش محافظ برای سلول های باکتری

مواد معدنی مورد استفاده در رنگ – از جمله آهن، منگنز، آلومینیوم و روی – به عنوان افزودنی های غذایی عمل می کنند، در حالی که پلی فنول ها، که اغلب در گیاهان یافت می شوند، شامل مولکول هایی مانند تانن ها و سایر آنتی اکسیدان ها هستند که سازمان غذا و دارو آنها را به طور کلی بی خطر طبقه بندی می کند.

فارست می‌گوید: «ما از این ترکیبات طبیعی و با کیفیت غذایی استفاده می‌کنیم که فوایدی در تشکیل سپرهای کوچکی دارند که از میکروب‌ها محافظت می‌کنند.

باکتری ها به گرما و رطوبت حساس هستند، بنابراین شیمیدانان MIT یک لایه آلی فلزی  ایجاد کردند.

در این مطالعه، محققان 12 نوع پوشش ایجاد کردند و دریافتند که همه پوشش‌ها از باکتری‌ها در برابر دمای 50 درجه سانتی‌گراد (122 درجه فارنهایت) و همچنین از رطوبت نسبی تا 48 درصد محافظت می‌کنند. این پوشش ها همچنین میکروب ها را در طول فرآیند خشک کردن انجمادی زنده نگه می داشتند.

از سوی دیگر، و از جمله مزایای پوشش جدید آلی معدنی در بهبود تولیدات کشاورزی، محققان توانایی پوشش جدید را برای کمک به جوانه زدن بذرها در یک ظرف آزمایشگاهی آزمایش کردند. آنها میکروب های محصور شده را قبل از قرار دادن در ظرف تا 50 درجه سانتیگراد گرم کردند و آنها را با میکروب های بدون کپسول تازه و میکروب های بدون کپسول خشک شده در انجماد مقایسه کردند.

محققان دریافتند که میکروب‌های محصور شده در مقایسه با بذرهایی که با میکروب‌های تازه و بدون کپسول تیمار شده بودند، سرعت جوانه‌زنی بذر را تا 150 درصد بهبود بخشیدند و این نتیجه در چندین نوع مختلف بذر، از جمله شوید، ذرت، تربچه، و کلم چینی (کلم چینی) ثابت بود. ).