Un mineral minuscul ar putea deține secretul hrănirii sustenabile a miliarde de oameni

Oamenii de știință de la Universitatea Massachusetts Amherst și Universitatea Jiangnan din China au descoperit că aplicarea seleniului la scară nanometrică direct pe plantele de orez poate avea efecte semnificative asupra eficienței culturilor, valorii nutritive a cerealelor și impactului asupra mediului. Studiul, publicat recent în revista Proceedings of the National Academy of Sciences, demonstrează pentru prima dată că această metodă funcționează în condiții reale de cultivare.

Orezul reprezintă alimentul de bază pentru peste 3,5 miliarde de oameni din întreaga lume, dar cultivarea sa are costuri uriașe asupra mediului, climei și economiei. În special, utilizarea îngrășămintelor azotate, esențiale pentru menținerea randamentelor ridicate, contribuie semnificativ la emisiile de gaze cu efect de seră și la poluarea apelor. În medie, doar 40-60% din azotul aplicat este absorbit de plante, iar la orez această eficiență poate coborî până la 30%, ceea ce înseamnă că aproximativ 70% din îngrășământ se pierde în sol și apă, provocând eutrofizare, „zone moarte” în lacuri și oceane și pierderi economice considerabile pentru fermieri.

„Revoluția Verde a crescut masiv producția agricolă în a doua jumătate a secolului XX, însă metodele convenționale bazate pe îngrășăminte sintetice ating limitele lor. Trebuie să găsim soluții noi pentru a menține randamentele fără a compromite mediul”, explică Baoshan Xing, profesor universitar la Universitatea Massachusetts și co-autor senior al studiului.

Cercetătorii au descoperit că aplicarea seleniului la nivel nanometric direct pe frunze și tulpini crește absorbția mineralului și stimulează fotosinteza plantei cu peste 40%. Această activitate fotosintetică suplimentară determină producerea mai multor carbohidrați, care sunt transportați către rădăcini. Rădăcinile mai dezvoltate și mai sănătoase secretă compuși organici care favorizează creșterea microbilor benefici din sol. Acești microbi, la rândul lor, îmbunătățesc absorbția azotului și a amoniului, ceea ce crește eficiența utilizării azotului (NUE) de la 30% la 48,3%. În plus, emisiile de oxid de azot și amoniac scad între 18,8% și 45,6%, reducând semnificativ impactul asupra schimbărilor climatice.

Metoda folosește drone pentru pulverizarea ușoară a soluției de nanoseleniu pe culturile de orez. „Aplicarea directă pe frunze și tulpini permite plantei să absoarbă seleniul mult mai eficient decât dacă acesta ar fi aplicat în sol”, precizează Chuanxi Wang, autor principal al studiului.

Pe lângă efectele asupra mediului și eficienței culturilor, nanoseleniul contribuie la sporirea valorii nutritive a orezului. Nivelurile de proteine, aminoacizi esențiali și seleniu cresc semnificativ, ceea ce poate avea beneficii pentru sănătatea umană. În același timp, aplicarea nanoseleniului permite reducerea cu 30% a cantității de îngrășământ azotat utilizat, ceea ce generează economii pentru fermieri și reduce emisiile asociate producției de îngrășăminte sintetice.

Având în vedere că orezul consumă aproximativ 15-20% din azotul utilizat la nivel global, această descoperire are un potențial major de a contribui la soluționarea unei „triple crize”: creșterea populației, schimbările climatice și costurile economice și de mediu tot mai mari ale agriculturii.

Zhenyu Wang, profesor la Universitatea Jiangnan și co-autor al studiului, subliniază: „Această tehnologie oferă o soluție practică și scalabilă pentru fermierii din întreaga lume. Nu doar că îmbunătățește producția și calitatea orezului, dar contribuie și la protejarea mediului și la reducerea amprentei climatice a agriculturii”.

Cercetările continuă pentru a evalua aplicarea nanoseleniului în diferite regiuni și tipuri de sol, dar rezultatele inițiale oferă o perspectivă promițătoare pentru o agricultură mai sustenabilă și mai eficientă, în contextul creșterii cererii globale de alimente și al necesității de a proteja resursele naturale.