Ученые ТПУ разработали наноудобрение

Геологи Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с зарубежными партнерами завершили серию лабораторных тестов инновационных наноудобрений. В качестве основы для создания композитных материалов был использован природный минерал галлуазит, обогащенный медью, бором и йодом. Минерал был добыт на территории России и предоставлен компанией ООО «Галлуазит-Урал». Эффективность разработанных нанокомпозитных удобрений была проверена на микрозелени рукколы. Использование удобрений показало значительное увеличение высоты и биомассы растений.

Исследование поддержано Госзаданием «Наука» (проект FSWW-2023-0010). Результаты работы опубликованы в журнале Microporous and Mesoporous Materials (Q1, IF:4.8).

«Микроудобрения важны для повышения урожайности и улучшения качества почвы, обеспечивая растения необходимыми питательными веществами, которые они могут «правильно» усваивать. Однако традиционные удобрения часто сталкиваются с такими проблемами, как быстрое вымывание, низкая эффективность использования питательных веществ и экологические потери. Адресные наноудобрения представляют собой как многообещающее решение этих проблем. Подобные наноудобрения направлены на обеспечение контролируемого высвобождения питательных веществ на фоне биодоступности», – рассказывает руководитель исследования, доцент отделения геологии Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ Максим Рудмин.

В качестве минерального сырья для нанокомпозитных удобрений геологи использовали концентрат галлуазитовых нанотрубок из месторождения РФ, а в качестве активного компонента медь, бор и йод. Ученые пропитали нанотрубчатые частицы в водных растворах, содержащих хелат меди, борную кислоту и йод, после чего распылили их на поверхность микрозелени рукколы.

«Исследования показали, что модификация нанотрубок галлуазита вызвала значительные морфологические изменения, включая увеличение внешнего диаметра нанотрубок с 96 нм в исходном состоянии до 165-270 нм. Эти преобразования подтверждают, что активные вещества сорбировалисьв макро- и мезопоры галлуазита, – отмечает Максим Рудмин. – Кроме того, агроэксперименты показали, что нанесение нанокомпозитов на листья растений привело к равномерному распределению нанотрубок с эффектом «микроукалывания», а стабильная адгезия была подтверждена в условиях имитированного воздушного потока. Полученные данные подтверждают потенциал этих наноудобрений для внекорневого применения».

Эксперименты по росту рукколы продемонстрировали, что разработанные нанокомпозиты значительно стимулируют рост растений. Нанокомпозиты, содержащие бор, привели к увеличению высоты растений на 84%. Обработанные растения показали сухой вес на 26-42% больше, чем контрольные. Это подчеркивает потенциал наноудобрений на основе галлуазита для повышения урожайности и эффективности использования питательных веществ.

В настоящее время ученые тестируют эффективность использования разработанных нанокомпозитных удобрений в полевых условиях на посевах ячменя. А также проводят оценку долгосрочных эффектов и потенциальной фитотоксичности при более высоких дозировках активных веществ.

В исследованиях принимали участие сотрудники Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ и Гуандунского технологического университета (Китай).