شارك علماء من جامعة جنوب الأورال الحكومية في المؤتمر الزراعي الصناعي الإقليمي MAK2026، الذي عُقد في تشيليابينسك يومي 4 و5 مارس.
حيث قدّمت أولغا راكوفا، الأستاذة المشاركة في معهد العلوم الطبيعية والدقيقة، ورقة بحثية بعنوان «المعالجة النانوية للبذور والأسمدة الورقية القائمة على أكاسيد الزنك النانوية: تطور ثوري لتحسين مقاومة الإجهاد وزيادة المحصول (باستخدام البازلاء والقمح كمثالين)». وقد قُدّمت الورقة ضمن جلسة علم الزراعة بعنوان «إنتاج المحاصيل بتقنيات عالية: استعراض للابتكارات في التربية وإنتاج البذور وحماية النبات والتغذية».
ولأول مرة، عُرضت على المجتمع العلمي النتائج الأولية لبحث مخبري حول استخدام المواد النانوية في معالجة البذور قبل الزراعة وتطبيق الأسمدة.
ويُجرى هذا البحث في قسم علم البيئة والهندسة الكيميائية. يتكون فريق البحث من طلاب من المجموعة الاكاديمية ET-332: سيميون ديمين، داريا ليبوخينا، إيفا بتروفا، وقائد مجموعة طلاب الماجستير ET-182، أرتيوم أوجاييف، بالإضافة إلى الأستاذة المساعدة أولغا راكوفا والمشرف على برنامج الماجستير «السلامة البيئية» تاتيانا كروبنوفا.
«قالت أولغا راكوفا: تواجه روسيا الاتحادية مشكلة خطيرة تتمثل في تحمض التربة الصالحة للزراعة وانخفاض خصوبتها نتيجة لانخفاض مستويات النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم والعناصر الغذائية الدقيقة. وقد عُرضت الأرقام التالية في المؤتمر: تُشكل التربة الحمضية 35% من إجمالي مساحة الأراضي الصالحة للزراعة في روسيا الاتحادية، وتصل هذه النسبة إلى 50% في منطقة تشيليابينسك. ويؤدي كل طن من المحاصيل الزراعية إلى فقدان 47 غرامًا من الزنك و120 غرامًا من الحديد من التربة. ومن المشاكل الأخرى انخفاض استخدام الأسمدة. تحتل منطقة تشيليابينسك المرتبة قبل الأخيرة في استخدام الأسمدة المعدنية من قبل الشركات، على الرغم من دعم وزارة الزراعة للمزارعين الذين يستخدمون الأسمدة المعدنية من خلال تقديم إعانات، حيث تُغطي ما يقرب من نصف تكاليفهم. ما هي عواقب ذلك؟ يؤدي انخفاض استخدام الأسمدة إلى استنزاف العناصر الغذائية واختلال توازن التربة. هذا النمط من الزراعة غير مستدام. ومع ذلك، يرتبط استخدام الأسمدة التقليدية بمشاكل أخرى. على سبيل المثال، يُستخدم الفوسفور في صورة أسمدة فوسفورية قابلة للذوبان (مثل السوبر فوسفات وفوسفات ثنائي الأمونيوم). إلا أن هذه الأسمدة التقليدية تُطلق الفوسفور بسرعة، مما يجعله غير متاح لمعظم النباتات. يرتبط معظم الفوسفور الموجود في الأسمدة بالتربة بسرعة؛ وتتحول أيونات الفوسفات الذائبة إلى أشكال غير متاحة للنباتات (مرتبطة بالكالسيوم في التربة الكلسية أو بأكاسيد الحديد والألومنيوم في التربة الحمضية)، مما يقلل بشكل كبير من كفاءة امتصاصها من قِبل النباتات. عادةً، خلال الموسم الأول، تمتص المحاصيل ما بين 15 و30% فقط من الفوسفور المُضاف، ويصبح معظمه غير متاح للنباتات في التربة. علاوة على ذلك، يمكن أن يتسرب الفوسفور الزائد من الأسمدة أو يتدفق إلى المسطحات المائية، مما يُسبب التخثث (ازدهار الطحالب نتيجة ارتفاع مستويات الفوسفور) ويُلحق الضرر بالبيئة. إضافةً إلى ذلك، فإن العديد من المعادن المستخدمة كأسمدة قابلة للنضوب. تُؤدي هذه المشاكل إلى استخدام غير مستدام للموارد وتُهدد التنمية المستدامة».
أحد الحلول هو استخدام الأسمدة النانوية. يمنحها حجمها النانوي مساحة سطحية كبيرة، مما يزيد من ذوبانها ومعدل إطلاق العناصر الغذائية. على عكس الأسمدة التقليدية التي تذوب بسرعة وتؤدي إلى خسائر كبيرة، تُطلق الأسمدة النانوية العناصر الغذائية تدريجيًا، مما يقلل من تسربها ويضمن توافرها المستمر. يسمح صغر حجم جزيئاتها بامتصاص أفضل واختراق أعمق لأنسجة النبات (عند رشها على الأوراق أو من خلال امتصاصها المُعزز عبر الجذور)، مما يزيد من كفاءة استخدام العناصر الغذائية.
«سُئلنا في المؤتمر عما إذا كانت تُجرى أبحاث مماثلة في صربيا. نعم، بالطبع، وليس فقط ، تُجرى كذالك في دول أخرى مثل الصين والولايات المتحدة. ولكن في روسيا، لا يعمل سوى عدد محدود من فرق البحث على الأسمدة النانوية. ومع ذلك، نحن في أمس الحاجة إلى تطورات علمية تضمن الريادة والاستقلال التكنولوجي في مجال التكنولوجيا الزراعية لضمان الأمن الغذائي. علاوة على ذلك، تكمن الجدة العالمية لأبحاثنا في أننا، أولًا، نجري أبحاثًا مخبرية أساسية حول الآليات البيولوجية لتأثيرات الجسيمات النانوية على النباتات، وهي آلية لا تزال غير واضحة. ثانيًا، أظهرت الأبحاث التي أُجريت بالتعاون مع الشريك الصناعي للمشروع، مصنع تشيليابينسك الكيميائي، إمكانية استخدام أكسيد الزنك المُصنّع بتقنية الحرق الحراري كسماد نانوي دقيق»,- كما صرّحت أولغا راكوفا.
في الوقت الحالي قدّم فريق البحث طلبًا للحصول على براءة اختراع.