CC BY
0УДК 620.192
Аллануров А.
Старший преподаватель,
Туркменский государственный сельскохозяйственный университет
Туркменистан, г. Ашхабад
Овезова Дж.
Студент,
Туркменский государственный сельскохозяйственный университет
Туркменистан, г. Ашхабад
Чарыев Ы.
Студент,
Туркменский государственный сельскохозяйственный университет
Туркменистан, г. Ашхабад
НАНОТЕХНОЛОГИИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ УДОБРЕНИЙ И ПЕСТИЦИДОВ
Аннотация: в статье рассматривается применение нанотехнологий в сельском хозяйстве для создания эффективных удобрений и пестицидов. Наночастицы используются для доставки агрохимикатов, контроля высвобождения активных веществ, а также для борьбы с фитопатогенами и мониторинга состояния растений. Нанотехнологии способствуют устойчивому развитию сельского хозяйства, повышению урожайности и улучшению качества почвы.
Ключевые слова: нанотехнологии, сельское хозяйство, удобрения, пестициды, наночастицы, доставка, контроль высвобождения, борьба с фитопатогенами, мониторинг состояния растений, устойчивое развитие.
Нанотехнология, область, которая манипулирует материей на атомном и молекулярном уровне, значительно проникла в различные отрасли, включая сельское хозяйство. Одним из наиболее перспективных применений нанотехнологий в сельском хозяйстве является использование наночастиц для создания более эффективных удобрений и пестицидов. Этот инновационный подход обладает потенциалом революционизировать методы ведения сельского хозяйства за счет повышения урожайности, снижения воздействия на окружающую среду и повышения общей устойчивости сельскохозяйственных систем.
Наночастицы, обычно размером от 1 до 100 нанометров, обладают уникальными физическими и химическими свойствами, которые отличают их от их объемных аналогов. Эти свойства включают увеличенную площадь поверхности, повышенную реакционную способность и способность проникать через биологические мембраны. Такие характеристики делают наночастицы высокоэффективными носителями удобрений и пестицидов, позволяя более точно и контролируемо доставлять эти вещества к растениям.
Что касается удобрений, традиционные методы часто включают внесение больших количеств химических удобрений, чтобы гарантировать, что сельскохозяйственные культуры получают достаточное количество питательных веществ. Однако такая практика может привести к значительным потерям питательных веществ из-за вымывания и испарения, что приведет к загрязнению окружающей среды и снижению эффективности внесения удобрений. Нанотехнологии предлагают решение этих проблем, позволяя разрабатывать наноудобрения, которые предназначены для контролируемого и устойчивого высвобождения питательных веществ.
Наноудобрения могут быть разработаны так, чтобы реагировать на определенные факторы окружающей среды, такие как изменения pH почвы или уровня влажности, гарантируя, что питательные вещества высвобождаются только тогда, когда растения в них нуждаются. Такая целенаправленная доставка не только увеличивает поглощение питательных веществ растениями, но и сводит к минимуму потери для окружающей среды. Например, методы наноинкапсуляции могут использоваться для заключения питательных веществ в наночастицы, защищая их от преждевременного высвобождения и разложения. Эти инкапсулированные питательные вещества постепенно становятся доступными для растений, что повышает эффективность использования питательных веществ и снижает частоту внесения удобрений.
Более того, небольшой размер наночастиц позволяет им более эффективно проникать в ткани растений, достигая корневых зон и других критических участков, где всасываются питательные вещества. Эта улучшенная проникающая способность гарантирует, что питательные вещества доставляются непосредственно к месту воздействия, способствуя более здоровому и устойчивому росту растений. Кроме того, наноудобрения могут включать в себя несколько питательных веществ, обеспечивая сбалансированное снабжение сельскохозяйственных культур необходимыми элементами и дополнительно оптимизируя их рост и продуктивность.
Помимо удобрений, нанотехнологии также добились значительных успехов в разработке нанопестицидов. Обычные пестициды часто страдают от проблем, связанных с плохой растворимостью, низкой стабильностью и быстрой деградацией, что может ограничивать их эффективность и вызывать необходимость частого повторного применения. С другой стороны, нанопестициды могут преодолеть эти ограничения за счет повышения стабильности, растворимости и биодоступности активных ингредиентов.
Одним из ключевых преимуществ нанопестицидов является их способность обеспечивать замедленное высвобождение активных ингредиентов. Инкапсулируя пестициды в наночастицы, можно защитить активные соединения от деградации и контролировать их высвобождение в течение длительных периодов времени. Такое пролонгированное высвобождение гарантирует, что пестициды остаются активными в течение более длительного времени, уменьшая необходимость повторного применения и снижая общее использование химических веществ. Следовательно, этот подход может смягчить воздействие на окружающую среду, связанное со стоком и выщелачиванием пестицидов, которые вносят основной вклад в загрязнение почвы и воды.
Кроме того, наночастицы могут быть созданы для борьбы с конкретными вредителями или патогенами с высокой точностью. Например, функционализированные наночастицы могут быть разработаны для распознавания и связывания конкретных молекулярных маркеров на поверхности вредителей или патогенов, обеспечивая доставку активных ингредиентов непосредственно к целевым организмам. Такая целенаправленная доставка сводит к минимуму побочный ущерб полезным организмам и нецелевым видам, способствуя более сбалансированной и устойчивой стратегии борьбы с вредителями.
Использование нанотехнологий в сельском хозяйстве также распространяется на разработку наносенсоров и диагностических инструментов, которые могут сыграть решающую роль в оптимизации применения наноудобрений и нанопестицидов. Наносенсоры могут обеспечить мониторинг уровня питательных веществ в почве, популяций вредителей и здоровья растений в режиме реального времени, позволяя фермерам принимать обоснованные решения о сроках и дозировке агрохимикатов. Этот подход, основанный на данных, может еще больше повысить эффективность и действенность сельскохозяйственных ресурсов на
основе нанотехнологий, сокращая отходы и повышая общую производительность.
Несмотря на многочисленные преимущества и потенциал нанотехнологий в сельском хозяйстве, существуют также проблемы и проблемы, которые необходимо решить. Безопасность и воздействие наночастиц на окружающую среду остаются критически важными факторами. Хотя наночастицы обладают преимуществами с точки зрения точности и эффективности, их небольшой размер и высокая реакционная способность также вызывают вопросы об их потенциальной токсичности и стойкости в окружающей среде. Поэтому тщательные исследования и оценка рисков необходимы для обеспечения того, чтобы использование наночастиц в сельском хозяйстве не наносило непреднамеренного вреда здоровью человека или экосистемам.
Нормативно-правовая база и руководящие принципы использования нанотехнологий в сельском хозяйстве все еще развиваются. Политики, исследователи и заинтересованные стороны отрасли должны работать вместе над созданием стандартов и протоколов, которые обеспечат безопасное и ответственное использование наночастиц в практике ведения сельского хозяйства. Осведомленность общественности и признание нанотехнологий в сельском хозяйстве также имеют решающее значение для их успешного внедрения. Усилия по информированию фермеров, потребителей и более широкого сообщества о преимуществах и рисках, связанных с нанотехнологиями, могут помочь укрепить доверие и поддержать их интеграцию в сельскохозяйственные системы.
Нанотехнологии открывают огромные перспективы для преобразования сельского хозяйства посредством разработки наноудобрений и нанопестицидов. Эти передовые материалы потенциально могут улучшить доставку питательных веществ, усилить борьбу с вредителями и снизить воздействие на окружающую среду, способствуя более устойчивым и
эффективным методам ведения сельского хозяйства. Однако успешное внедрение нанотехнологий в сельском хозяйстве требует тщательного рассмотрения факторов безопасности, регулирования и общества. Решая эти проблемы и способствуя сотрудничеству между заинтересованными сторонами, нанотехнологии могут сыграть ключевую роль в продвижении будущего сельского хозяйства и обеспечении продовольственной безопасности растущего населения мира.
По мере того, как мы смотрим в будущее, ожидается, что интеграция нанотехнологий в сельское хозяйство станет более сложной и широко распространенной. Одним из многообещающих направлений является разработка интеллектуальных систем доставки, сочетающих множество функций в одной наночастице. Эти многофункциональные наночастицы могут одновременно доставлять питательные вещества, пестициды и стимуляторы роста, создавая целостный подход к управлению сельскохозяйственными культурами. Например, наночастицы могут быть созданы для высвобождения питательных веществ в зависимости от конкретных условий почвы, а также для доставки инкапсулированного пестицида для борьбы с возникающими угрозами вредителей. Эта интегрированная стратегия упростит методы ведения сельского хозяйства, уменьшив необходимость многократного применения и еще больше повысив эффективность.
Еще одним интересным достижением является использование нанотехнологий для создания растений с улучшенными характеристиками. Исследователи изучают потенциал наночастиц для доставки генетического материала или регуляторных молекул непосредственно в растительные клетки, что позволяет проводить точные генетические модификации. Этот подход, часто называемый наногенетикой, может ускорить создание сельскохозяйственных культур с повышенной устойчивостью к вредителям, болезням и стрессам окружающей среды, таким как засуха или засоление.
Используя возможности нанотехнологий, ученые могли бы создавать культуры, которые будут более устойчивыми и способными процветать в разнообразных и сложных условиях, тем самым поддерживая продовольственную безопасность и устойчивость сельского хозяйства.
Более того, потенциал нанотехнологий выходит за рамки традиционного растениеводства и включает новые области, такие как вертикальное земледелие и сельское хозяйство с контролируемой средой (CEA). В этих строго контролируемых системах возможности точной доставки наночастиц можно использовать для оптимизации роста растений и эффективности использования ресурсов. Например, в вертикальных фермах, где пространство и ресурсы ограничены, наноудобрения и нанопестициды могут использоваться для доставки точно необходимого количества питательных веществ и защиты для каждого растения, минимизируя отходы и максимизируя производительность. Возможность адаптировать сельскохозяйственные ресурсы на наноуровне идеально соответствует целям CEA, целью которого является производство высококачественных сельскохозяйственных культур ресурсосберегающим способом.
Роль нанотехнологий в устойчивом сельском хозяйстве также включает усилия по улучшению здоровья почвы и восстановлению деградированных земель. Наночастицы можно использовать для внесения в почву улучшителей и микробных инокулянтов, которые улучшают плодородие и структуру почвы. Например, наночастицы могут облегчить целенаправленную доставку полезных микробов в корневую зону, способствуя симбиотическим отношениям, которые улучшают усвоение питательных веществ и здоровье растений. Кроме того, нанокондиционеры почвы могут улучшить удержание воды и аэрацию, создавая более благоприятные условия для роста растений и снижая потребность в орошении.
Также проводятся исследования по изучению использования нанотехнологий в послеуборочной обработке и сохранении продуктов
питания. Наночастицы можно использовать для разработки современных упаковочных материалов, которые продлевают срок хранения сельскохозяйственной продукции за счет контроля влажности, предотвращения микробного загрязнения и уменьшения порчи. Эти инновации могут помочь сократить послеуборочные потери, которые являются серьезной проблемой во многих частях мира, и гарантировать, что больше продуктов питания будет доставлено потребителям в оптимальном состоянии.
Несмотря на многообещающие перспективы нанотехнологий в сельском хозяйстве, важно признать, что успешный перенос этих инноваций из лаборатории в поле требует серьёзных усилий в области исследований и разработок. Сотрудничество между учеными, заинтересованными сторонами отрасли и политиками имеет важное значение для решения технических проблем, расширения производства и обеспечения того, чтобы сельскохозяйственная продукция, основанная на нанотехнологиях, была безопасной, эффективной и доступной для фермеров.
Общественное восприятие и признание нанотехнологий в сельском хозяйстве также играют решающую роль в их принятии. Прозрачность в информировании о преимуществах и рисках, связанных с нанотехнологиями, а также взаимодействие с фермерами и потребителями имеют решающее значение для укрепления доверия и поддержки. Усилия по содействию общественному пониманию и диалогу о нанотехнологиях могут помочь развеять заблуждения и подчеркнуть потенциал этих технологий в создании более устойчивой и устойчивой сельскохозяйственной системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Авершин Е. А., Ромащенко М. М., Камышникова Е. М. Внедрение нанотехнологий в сельское хозяйство России // Физика и современные
технологии в АПК: сборник трудов конференции. Орёл: ООО Полиграфическая фирма «Картуш», 2020. С. 183-186.
2. Бадьина В. М., Бадьина М. Ю. Использование нанотехнологий в АПК // Экономический рост Республики Беларусь: глобализация, инновационность, устойчивость: материалы VIII международной научно-практической конференции. Минск: Белорусский государственный экономический университет, 2015. С. 54-55.
3. Бадьина В. М. Экологические аспекты применения нанотехнологии в АПК // Менеджмент и маркетинг: опыт и проблемы: сборник трудов конференции. Минск: Белорусский государственный экономический университет, 2014. С. 25-28.
4. Горенкова М. Д. Нанотехнологиии в АПК // Студент и аграрная наука: сборник трудов конференции. Уфа: Башкирский государственный аграрный университет, 2008. С. 41-42.
5. Демьянова Н. А., Польшакова Н. В. Основные области применения нанотехнологии в агропромышленном производстве // Перспективы развития аграрного сектора экономики: ключевые направления повышения эффективности: сборник трудов конференции. Орёл: Орловский государственный аграрный университет им. Н. В. Парахина, 2013. С.178-180.
6. Использование нанотехнологий для улучшения качества продукции АПК // Переработка и управление качеством сельскохозяйственной продукции: сборник трудов конференции. Минск: Белорусский государственный аграрный технический университет, 2017. С. 230-232.
Allanurov A.
Senior Lecturer,
Turkmen Agricultural University Named after S.A.Niyazov Turkmenistan, Ashgabat
Ovezova J.
Student,
Turkmen Agricultural University Named after S.A.Niyazov Turkmenistan, Ashgabat
Charyyev Y.
Student,
Turkmen Agricultural University Named after S.A.Niyazov Turkmenistan, Ashgabat
NANOTECHNOLOGY IN AGRICULTURE: USE OF NANOPARTICLES TO CREATE EFFECTIVE FERTILIZERS AND PESTICIDES
Abstract: the article discusses the use of nanotechnology in agriculture to create effective fertilizers and pesticides. Nanoparticles are used to deliver agrochemicals, control the release of active substances, as well as to combat phytopathogens and monitor plant health. Nanotechnology contributes to sustainable agricultural development, increasing crop yields and improving soil quality.
Key words: nanotechnology, agriculture, fertilizers, pesticides, nanoparticles, delivery, release control, control of phytopathogens, plant health monitoring, sustainable development.
