د خالد سالم يكتب:الأسمدة النانوية كاجد الاتجاهات الحديثة في التسميد والزراعة

أستاذ بيوتكنولوجيا النبات – دكتوراة فى الوراثة وتربية النبات – معهد الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية – مدينة السادات- جامعة مدينة السادات – مصر

تعتبر العناصر السمادية الكبرى ومنها النتروجين والفوسفور والبوتاسيوم اهم العناصر الكبرى التي يحتاجها النبات بكميات كبيرة في الموسم الزراعي.

ويعتبر النيتروجين مصدر مهم للعناصر الكبرى لإنتاج الكتلة الحيوية والألياف النباتية في المحاصيل المنزرعة، ويعتبر النتروجين أهم مكون للأسمدة عند تقييمه من حيث متطلبات الطاقة للتركيب والوزن المستخدم والقيمة الاقتصادية.

ومع ذلك وبالمقارنة بكميات النتروجين المضافة للتربة الزراعية، فإن معدل كفاءة استخدام النباتات للنتروجين المضافة للتربة الزراعية منخفضة جدا حيث يستفيد النبات من 50 الي 70٪ من كمية النيتروجين المضافة من الأسمدة التقليدية في صورة تركيبات ذات أبعاد أكبر من 100 نانومتر .

والباقي يفقد من خلال الغسيل مع ماء الصرف على شكل نترات قابلة للذوبان في الماء، او في صورة غاز الأمونيا او أكاسيد النيتروجين ، وأيضا نيتروجين معدني مفقود لفترة طويلة وأيضا تخزين النيتروجين على المدى الطويل في المواد العضوية في الكائنات الحية الدقيقة في التربة ولا يوجد الي الان محاولات ناجحة لزيادة كفاءة استخدام النيتروجين.

ولذا يجب البحث عن طرق بديلة مثل استخدام تقنية النانو لحل هذه المشكلات في الاستفادة من اكبر قدر من الأسمدة المضافة.

حديثا وجد ان الأنابيب النانوية الكربونية تخترق تقاوي المحاصيل المنزرعة  في صورة  أكاسيد نانوية مثل الزنك النانوي والتيتانيوم النانوي والفضة النانوي  والذهب النانوي وغيرها من المركبات النانوية والتي اثبتت كفائة كبيرة ضد الاجهادات البيئية التي تواجه النبات والتغيرات المناخية وأيضا كاسمدة  تمتص من خلال جذور المحاصيل المنزرعة مما يشير إلى أنه يمكن تطوير وإيجاد أنظمة جديدة وفعالة لامتصاص العناصر الكبرى والصغري بالاستفادة من الصورة النانوية للأسمدة المضافة للمحاصيل المنزرعة على سطح النباتات.

ومع ذلك، فإن الاستخدام المحتمل لتقنية النانو لتحسين تركيبات الأسمدة قد يعوقه ضعف تمويل البحث العلمي وأيضا عدم وجود قوانين فاعلة لترخيص وتسجيل الأسمدة والمبيدات النانوية في السوق الزراعي  وذلك ربما للخوف من اثارها الضارة وترسبها أحيانا داخل انسجة النبات ومن ثم الحيوان والانسان اذا تغذي علي هذه المنتجات الزراعية.

ويشير مصطلح الأسمدة النانوية إلى منتج يوفر العناصر الغذائية للنباتات بإحدى الطرق الثلاث مثل أنابيب نانوية أو مواد نانوية مسامية أو مواد مغلفة بغشاء بوليمر واقي رقيق ، أو جسيمات نانوية الأبعاد أو مستحلبات من حيث نسبة مساحة السطح إلى الحجم حيث يمكن تغليف المغذيات في مواد نانوية وأيضا وجد من الدراسات الحديثة تفوق فعالية الأسمدة النانوية على الأسمدة التقليدية المغلفة بالبوليمر .

ومن الناحية المثالية ، يمكن أن توفر تقنية النانو أجهزة توفر النيتروجين من الأسمدة مع امتصاصه من قبل النباتات ، ومنع العناصر الغذائية من التفاعل مع التربة والمياه والكائنات الحية الدقيقة ، وإطلاق العناصر الغذائية فقط عندما يحتاجها للنبات مباشرة.

ومن الاستراتيجيات النانوية الناجحة الان استخدام المركبات النانوية الثنائية لتيسرة عن المركبات الكيميائية التي تنظم نمو النبات وأيضا هناك تحسين في إنتاجية الأسمدة المدمجة في الأنابيب النانوية وأيضا هناك طرق للتحكم في إطلاق النيتروجين عن طريق تحلل اليوريا عن طريق إدخال إنزيم اليوريز وتعتبر هذه من الطرق  التي لها مستقبل واعد في سوق الاسمدة الزراعية إلا أنها تفتقر إلى الطرق التي توضح استجابة واحتياجات المحاصيل والتغير في نسب النيتروجين في التربة الزراعية ولكن يعتبر تطوير وانتاج المركبات النانوية من الاليات التي ستحدث تقدم كبير في زيادة كفائة استخدام الأسمدة النانوية وإنتاج المحاصيل.

بالإضافة إلى ذلك يمكن تحسين كفائة استخدام الأسمدة بطرق أخرى. مثل دمج عناصر بحجم النانو في الأسمدة واضافة مبيدات لها خصائص تحفيزية وبالإضافة إلى تحسين انتاجية المحاصيل من خلال امتصاص غاز النيتروجين اثناء عملية البناء الضوئي.

وأيضا وجد ان جزيئات النانو الممتصة من جذور النباتات تشكل أغشية في جدر خلايا النبات، والتي يمكن أن تعمل علي زيادة تحمل المحاصيل المنزرعة للاجهادات البيئية مثل الملوحة والجفاف والحرارة وحتي المقاومة للامراض النباتية المختلفة وتحسين المحصول وزيادتة وأيضا تقليل تلوث التربة والهواء والماء واستفادة كبري للمحاصيل .

وذلك لسهولة الامتصاص والانتقال داخل النبات في صور نانوية وأيضا تقليل الكمية المضافة الي التربة وأيضا تقليل الطاقة المستخدمة في انتاجها لانها ستكون كميات قليلة وبسيطة عن الأسمدة التقليدية ولذا الأبحاث جارية لتطوير هذه المنتجات ولايجاد طرق دمج تقنيات النانو في الأسمدة والمبيدات الزراعية مع مراعاة المخاطر المحتملة علي الانسان والبيئة.