Uma equipe liderada pelo Prof. Wang Guozhong e Zhou Hongjian do Instituto de Física do Estado Sólido (ISSP), Institutos Hefei de Ciências Físicas (HFIPS) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) utilizou com sucesso a engenharia de rugosidade superficial de nanomateriais à base de silício para alcançar a entrega eficiente de nutrientes essenciais às folhas das culturas.



Suas descobertas, publicadas no ACS Nano , revelam uma nova estratégia para maximizar a absorção de nutrientes nas culturas.

A fertilização convencional do solo envolve a aplicação de nutrientes ao solo, enquanto a fertilização foliar permite que os nutrientes sejam pulverizados diretamente nas superfícies das folhas das culturas. Isto permite que os nutrientes participem diretamente no metabolismo da cultura e na síntese da matéria orgânica. No entanto, devido ao efeito da folha de lótus nas folhas das culturas, os nutrientes foliares muitas vezes escapam durante a pulverização ou são levados pela chuva, acabando no ambiente. Portanto, era necessária uma solução para desenvolver uma tecnologia de fertilizantes que pudesse aderir eficientemente às superfícies hidrofóbicas das folhas.

Neste estudo, os pesquisadores abordaram a instabilidade de certos fertilizantes durante a aplicação, como a oxidação do elemento ferroso Fe(II) em Fe(III), que as plantas têm dificuldade para absorver. Eles desenvolveram um sistema de distribuição de fertilizante foliar ferroso resistente à oxidação (ORFFF) com pH controlado, usando micro/nanomateriais à base de silício ecologicamente corretos como transportadores.

Ao incorporar a vitamina C como antioxidante in situ, o sistema alivia a deficiência de ferro nas culturas e aumenta o rendimento das culturas. A estrutura oca exclusiva e as nanofolhas densas em camadas cruzadas do ORFFF permitem que ele possua excelente capacidade antioxidante ferrosa, alta eficiência de adesão foliar, capacidade de liberação lenta de nutrientes e excepcional resistência à chuva nas folhas das plantas.

Nos anos anteriores, a equipe empregou engenharia de rugosidade superficial com nanossílica para criar três novos tipos de fertilizantes nitrogenados foliares com diferentes formatos de superfície:sólido, oco e em forma de ouriço-do-mar. Em comparação com os fertilizantes nitrogenados foliares típicos, esses fertilizantes nanoestruturados exibiram adesão significativamente maior nas folhas de amendoim e milho, com capacidades de adesão 5,9 vezes e 2,2 vezes maiores, respectivamente.

Mudas de milho tratadas com fertilizantes nanoestruturados apresentaram melhoria de 2,3 vezes na utilização de nitrogênio. A estrutura micro-nano e a alta rugosidade superficial dos transportadores otimizam suas qualidades e melhoram a molhabilidade do fertilizante e a aderência às folhas da cultura.

Além disso, para resolver a deficiência de magnésio na agricultura moderna, os pesquisadores também desenvolveram um fertilizante foliar de magnésio denominado fertilizante foliar de magnésio tipo pompon (PMFF). Usando um modelo de nano sílica sacrificial assistido por amônia, eles construíram o elemento nutriente magnésio diretamente no modelo de nano sílica.

A liberação de magnésio do PMFF poderia ser controlada ajustando o pH da solução durante a fertilização para atender às demandas de magnésio em diferentes estágios de crescimento da cultura. Mudas de tomate tratadas com PMFF demonstraram uma taxa de consumo de magnésio 9,0 vezes maior do que os fertilizantes foliares de magnésio padrão.

Estas descobertas inovadoras oferecem uma abordagem viável para a utilização de nanomateriais de engenharia inteligente para facilitar a entrega eficaz de fertilizantes nano-agrícolas, proporcionando novas possibilidades para melhorar a nutrição e a produtividade das culturas.

Mais informações: Wenchao Li et al, Nanosistema de silício resistente à oxidação para entrega foliar ferrosa controlada inteligente para culturas, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c05120
Informações do diário: ACS Nano

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências