Πρόκειται για μια νέα πιο αποδοτική, οικολογική και ωφέλιμη στην υγεία μέθοδο καλλιέργειας.
Ερευνητική ομάδα παρουσιάζει μια νέα μέθοδο καλλιέργειας ρυζιού η οποία όπως υποστηρίζουν είναι πιο φιλική στο περιβάλλον, μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη ποσότητα σοδιάς με μικρότερο κόστος και παράγει πιο θρεπτικό ρύζι.
Η καλλιέργεια ρυζιού στηρίζει περισσότερους από 3,5 δισεκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης και του Πανεπιστημίου Jiangnan της Κίνας προσφέρουν μια νέο διέξοδο για μια πιο αποδοτική σε πολλούς τομείς καλλιέργεια ρυζιού.
Η εργασία τους δείχνει ότι η χρήση σεληνίου σε νανοκλίμακα μπορεί να μειώσει την ποσότητα λιπάσματος που απαιτείται για την παραγωγή ρυζιού διατηρώντας ταυτόχρονα τις αποδόσεις, βελτιώνοντας τη θρεπτική αξία, αυξάνοντας τη μικροβιακή ποικιλότητα του εδάφους και μειώνοντας τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Σε μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «PNAS» η ομάδα παρέχει επίσης τις πρώτες αποδείξεις από πραγματικές συνθήκες ότι αυτή η μέθοδος καλλιέργειας λειτουργεί αποτελεσματικά και εκτός ελεγχόμενων εργαστηριακών περιβαλλόντων.
Το πρόβλημα των λιπασμάτων και τα όρια της Πράσινης Επανάστασης
«Η Πράσινη Επανάσταση αύξησε μαζικά τη γεωργική παραγωγή στα μέσα του περασμένου αιώνα» λέει ο Μπαοσάν Ξινγκ διακεκριμένος καθηγητής Περιβαλλοντικής και Εδαφικής Χημείας, διευθυντής της Σχολής Γεωργίας Stockbridge του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης. «Όμως αυτή η επανάσταση αρχίζει να εξαντλείται. Πρέπει να βρούμε έναν τρόπο να τη διορθώσουμε και να την κάνουμε να λειτουργήσει ξανά».
Ένας βασικός παράγοντας της επιτυχίας της Πράσινης Επανάστασης ήταν η ανάπτυξη συνθετικών λιπασμάτων πλούσιων σε άζωτο, τα οποία επέτρεψαν στους αγρότες να αυξήσουν δραστικά τις αποδόσεις των καλλιεργειών. Ωστόσο αυτά τα λιπάσματα συνοδεύονται από σημαντικά μειονεκτήματα. Είναι δαπανηρά στην παραγωγή, η κατασκευή τους απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα και μεγάλο μέρος του αζώτου που εφαρμόζεται στα χωράφια δεν παραμένει στο έδαφος.
Οι καλλιέργειες απορροφούν συνήθως μόνο περίπου το 40 έως 60 τοις εκατό του αζώτου που λαμβάνουν, ένα μέτρο που είναι γνωστό ως αποδοτικότητα χρήσης αζώτου. Στο ρύζι η αποδοτικότητα αυτή μπορεί να πέσει στο 30 τοις εκατό κάτι που σημαίνει ότι το 70 τοις εκατό του λιπάσματος καταλήγει σε ποτάμια, λίμνες και ωκεανούς. Αυτή η απορροή συμβάλλει στον ευτροφισμό, στις νεκρές ζώνες και σε μια σειρά άλλων περιβαλλοντικών προβλημάτων ενώ ταυτόχρονα σπαταλά το 70 τοις εκατό των χρημάτων που δαπανούν οι αγρότες για λιπάσματα.
Μόλις το άζωτο εισέλθει στο έδαφος, αλληλεπιδρά με ένα πολύπλοκο μείγμα χημικών αντιδράσεων και μικροβιακής δραστηριότητας. Αυτές οι διεργασίες παράγουν υψηλότερα επίπεδα μεθανίου, αμμωνίας και υποξειδίου του αζώτου, όλα ισχυρά αέρια του θερμοκηπίου. Επιπλέον, η ίδια η παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων είναι ενεργοβόρα και επιβαρύνει περαιτέρω τις παγκόσμιες εκπομπές. «Όλοι γνωρίζουν ότι πρέπει να βελτιώσουμε την αποδοτικότητα χρήσης του αζώτου», λέει ο Ξινγκ. Το ερώτημα είναι πώς.
Το νανοσελήνιο
Αυτό που ανακάλυψαν οι ερευνητές είναι ότι το σελήνιο σε νανοκλίμακα, ένα στοιχείο ζωτικής σημασίας για την υγεία των φυτών και των ανθρώπων, όταν εφαρμόζεται στο φύλλωμα και στους βλαστούς του ρυζιού μείωσε τις αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις της αζωτούχου λίπανσης κατά 41 τοις εκατό και αύξησε τα οικονομικά οφέλη κατά 38,2 τοις εκατό ανά τόνο ρυζιού σε σύγκριση με τις συμβατικές πρακτικές.
«Χρησιμοποιήσαμε ένα εναέριο drone για να ψεκάσουμε ελαφρά ρύζι που αναπτύσσεται σε ορυζώνες με ένα εναιώρημα νανοσεληνίου. Αυτή η άμεση επαφή σημαίνει ότι το φυτό του ρυζιού απορροφά το σελήνιο πολύ πιο αποτελεσματικά απ’ ό,τι αν το εφαρμόζαμε στο έδαφος» λένε οι ερευνητές.
Ο μηχανισμός
Το σελήνιο διεγείρει τη φωτοσύνθεση του φυτού, η οποία αυξήθηκε κατά περισσότερο από 40 τοις εκατό. Η αυξημένη φωτοσύνθεση σημαίνει ότι το φυτό απορροφά περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπει σε υδατάνθρακες. Αυτοί οι υδατάνθρακες κατευθύνονται προς τις ρίζες του φυτού, προκαλώντας την ανάπτυξή τους. Μεγαλύτερες και υγιέστερες ρίζες απελευθερώνουν μια σειρά οργανικών ενώσεων που καλλιεργούν ωφέλιμους μικροοργανισμούς στο έδαφος. Αυτοί οι μικροοργανισμοί στη συνέχεια λειτουργούν συμβιωτικά με τις ρίζες του ρυζιού για να αντλούν περισσότερο άζωτο και αμμώνιο από το έδαφος προς το φυτό, αυξάνοντας την αποδοτικότητα χρήσης αζώτου από 30 σε 48,3 τοις εκατό και μειώνοντας τις εκπομπές υποξειδίου του αζώτου και αμμωνίας στην ατμόσφαιρα κατά 18,8 έως 45,6 τοις εκατό.
Με περισσότερα θρεπτικά στοιχεία να εισέρχονται στο φυτό το ίδιο το ρύζι παράγει υψηλότερη απόδοση και πιο θρεπτικό κόκκο. Τα επίπεδα πρωτεΐνης, ορισμένων κρίσιμων αμινοξέων και του σεληνίου αυξήθηκαν επίσης.
Επιπλέον οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι εφαρμογές νανοσεληνίου επέτρεψαν στους αγρότες να μειώσουν τη χρήση αζώτου κατά 30 τοις εκατό. Δεδομένου ότι η καλλιέργεια ρυζιού αντιπροσωπεύει το 15 έως 20 τοις εκατό της παγκόσμιας χρήσης αζώτου, αυτή η νέα τεχνική έχει πραγματικές προοπτικές να συμβάλει στην αντιμετώπιση της τριπλής απειλής του αυξανόμενου πληθυσμού, της κλιματικής αλλαγής και του αυξανόμενου οικονομικού και περιβαλλοντικού κόστους της γεωργίας.
