Un equipo dirigido por el Prof. Wang Guozhong y Zhou Hongjian del Instituto de Física del Estado Sólido (ISSP), Institutos Hefei de Ciencias Físicas (HFIPS) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha utilizado con éxito la ingeniería de rugosidad superficial de nanomateriales basados en silicio. para lograr una entrega eficiente de nutrientes esenciales a las hojas de los cultivos.
Sus hallazgos, publicados en ACS Nano , revelan una nueva estrategia para maximizar la absorción de nutrientes en los cultivos.
La fertilización convencional del suelo implica la aplicación de nutrientes al suelo, mientras que la fertilización foliar permite que los nutrientes se rocíen directamente sobre las superficies de las hojas del cultivo. Esto permite que los nutrientes participen directamente en el metabolismo del cultivo y en la síntesis de materia orgánica. Sin embargo, debido al efecto de la hoja de loto en las hojas de los cultivos, los nutrientes foliares a menudo se escapan durante la pulverización o son arrastrados por la lluvia y terminan en el medio ambiente. Por lo tanto, se necesitaba una solución para desarrollar una tecnología de fertilizantes que pudiera adherirse eficientemente a las superficies hidrofóbicas de las hojas.
En este estudio, los investigadores abordaron la inestabilidad de ciertos fertilizantes durante la aplicación, como la oxidación del elemento ferroso Fe (II) a Fe (III), que las plantas luchan por absorber. Desarrollaron un sistema de suministro de fertilizante foliar ferroso resistente a la oxidación (ORFFF) con pH controlado utilizando micro/nanomateriales a base de silicio respetuosos con el medio ambiente como portadores.
Al incorporar vitamina C como antioxidante in situ, el sistema alivia la deficiencia de hierro en los cultivos y mejora el rendimiento de los mismos. La estructura hueca única y las densas nanohojas de capas cruzadas del ORFFF le permiten poseer una excelente capacidad antioxidante ferrosa, una alta eficiencia de adhesión foliar, una capacidad de liberación lenta de nutrientes y una excepcional resistencia a la lluvia en las hojas de las plantas.
En años anteriores, el equipo empleó ingeniería de rugosidad de superficies con nanosílice para crear tres nuevos tipos de fertilizantes foliares de nitrógeno con diferentes formas de superficie:sólida, hueca y con forma de erizo de mar. En comparación con los típicos fertilizantes foliares nitrogenados, estos fertilizantes nanoestructurados exhibieron una adhesión significativamente mayor en las hojas de maní y maíz, con capacidades de adhesión 5,9 veces y 2,2 veces mayores, respectivamente.
Las plántulas de maíz tratadas con fertilizantes nanoestructurados mostraron una mejora de 2,3 veces en la utilización de nitrógeno. La micronanoestructura y la alta rugosidad de la superficie de los soportes optimizan sus cualidades y mejoran la humectabilidad del fertilizante y la adherencia a las hojas del cultivo.
Además, para abordar la deficiencia de magnesio en la agricultura moderna, los investigadores también desarrollaron un fertilizante foliar de magnesio llamado fertilizante foliar de magnesio tipo pompón (PMFF). Utilizando una plantilla de nanosílice de sacrificio asistida por amoníaco, construyeron el elemento nutriente magnesio directamente sobre la plantilla de nanosílice.
La liberación de magnesio del PMFF podría controlarse ajustando el pH de la solución durante la fertilización para satisfacer las demandas de magnesio en las diferentes etapas del crecimiento del cultivo. Las plántulas de tomate tratadas con PMFF demostraron una tasa de consumo de magnesio 9,0 veces mayor que la de los fertilizantes foliares de magnesio estándar.
Estos hallazgos innovadores ofrecen un enfoque viable para utilizar nanomateriales de ingeniería inteligente para facilitar la entrega efectiva de fertilizantes nanoagrícolas, brindando nuevas posibilidades para mejorar la nutrición y la productividad de los cultivos.
Más información: Wenchao Li et al, Nanosistema de silicio resistente a la oxidación para el suministro foliar ferroso controlado inteligente a los cultivos, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c05120
Información de la revista: ACS Nano
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
