Нині існує значна кількість перспективних напрямів застосування нанотехнологій в рослинництві. Це — джерело елементів живлення, активація та зростання продуктивності фотосинтезу, які сприяють зниженню затрат і навантаження на довкілля; збереження екології ґрунту.
Нині в сільському господарстві застосовують значну кількість добрив для живлення та підвищення продуктивності культур. Численні дані свідчать, що третина продуктивності врожаю припадає на добрива, а решта залежить від ефективності інших сільськогосподарських ресурсів. Проте ефективність застосування поживних речовин із традиційних добрив не перевищує 30–40%. Ефективність поживних речовин звичайних добрив, таких як азот (N) — 30–35%, фосфору (P) — 18–20 та калію (K) — 35–40%, є незмінною протягом останніх кількох десятиліть. Ефективність застосування поживних речовин класичних добрив, що вносять безпосередньо в ґрунт або у вигляді підживлень по листку, значною мірою залежить від кінцевої концентрації добрив, що досягає цільового місця. А досягає дуже низька кількість — набагато нижча за мінімально потрібну концентрацію через втрати хімічних речовин унаслідок вимивання, винесення, стікання, гідролізу, випаровування, деградації.
Як наслідок багаторазове застосування надмірної кількості добрив негативно позначається на властивій рівновазі поживних речовин ґрунту. Окрім того, водне середовище серйозно забруднюється через вимивання токсичних речовин у річки та водойми, зумовлюючи забруднення питної. За даними Міжнародної асоціації промислових добрив (IFIA), світове споживання міндобрив різко зростає, і за прогнозами світовий попит становив 192,8 млн тонн у 2021 році. Значна частка хімічних речовин лишається в ґрунті або може потрапити в інші екологічні ніші, що призводить до сильного забруднення довкілля, та впливає на нормальний ріст флори та фауни.
Контрольовано вивільнені нанодобрива (наночастинки) покращують ріст і розвиток рослин, сприяють збільшенню врожайності та продуктивності. Підхід щодо цільового доставлення елементів живлення на основі нанорозмірних частинок використовується для оптимізації продуційного процесу, направлено змінюючи його перебіг, шляхом певних напрямів їх функціональної ефективності.
Для зниження дефіциту макро- та мікроелементів шляхом підвищення ефективності застосування поживних речовин і подолання хронічної проблеми забруднення навколишнього середовища найкращими альтернативами можуть бути нанодобрива. Нанодобрива, синтезовані спеціально для регульованого вивільнення поживних речовин залежно від потреб культур, мінімізуючи диференціальні втрати, мають величезний потенціал. Звичайні азотні добрива характеризуються величезними втратами з ґрунту через вимивання, випаровування або навіть деградацію до 50–70%, що в результаті знижує ефективність добрив і підвищує собівартість продукції.
З іншого боку, наноформули азотистих добрив синхронізують «викид» добрива-N з попитом культури, що запобігає небажаним втратам поживних речовин шляхом прямого використання посівами, тим самим уникаючи взаємодії поживних речовин із ґрунтом, водою, повітрям і мікроорганізмами. Застосування пористих наноматеріалів, таких як цеоліти, глина або хітозан, значно зменшує втрати азоту, регулюючи викиди на основі попиту й покращуючи процес засвоєння рослин. Цеоліти, заряджені амонієм, здатні підвищувати розчинність фосфатних мінералів. Довгострокова доступність усіх легованих поживних речовин для рослини протягом повного періоду вирощування є вирішальною для проростання, зростання, цвітіння та плодоношення.
Ринок нанодобрив в Україні
Першими розробниками такого виду продукції вважають «Наноматеріали і нанотехнології» (м. Київ), створене ще 2007 року для реалізації багаторічних попередніх напрацювань засновників у сфері нанотехнологій. Створені ними комплексні мікродобрива Аватар-органік, Аватар-захист, Мегамікс, які також можуть бути фунгіцидами, стимуляторами росту й фоліарами, зареєстровані в Україні та ЄС і мають біологічний сертифікат. Компанія «НВП „5 ELEMENT”» (м. Гола Пристань, Херсонський р-н) виробляла до війни також великий обсяг подібної продукції, компанія «Віват» (м. Херсон) — реалізувала комплексні нанодобрива власного розроблення Біомаг, Мочевин. Інший виробник — «Агро-нанотехнології» (м. Київ) продавав на ринку лінійку добрив і стимуляторів росту Nano-gro, які підвищують стійкість рослин до несприятливих чинників природного й антропогенного походження: критичних перепадів температур, дефіциту вологи, токсичної дії пестицидів, ураженню хворобами та пошкодженню шкідниками.
Польсько-українська компанія «АГРОВІТ ГРУП» протягом кількох років виробляла власну марку рідких стартових добрив НАНОВІТ ТЕРРА на основі багатофункціонального комплексу «NANOACTIVE», який окрім стійкого хелатного агента насичений широким спектром амінокислот, гумінових і фульвових кислот, вуглеводів й органічних сполук природного походження.
Підсумовуючи, зазначимо, що нанодобрива в технологіях вирощування сої, буряків цукрових, соняшнику, пшениці м’якої зумовлюють отримання стабільно високих рівнів урожайності за використання значно менших норм добрив і зростання ефективності використання елементів живлення. За застосування нанорозмірних макро- та мікроелементів відбувається активізація продуційного процесу шляхом зміни певних напрямів їх функціональної ефективності.
Світлана КАЛЕНСЬКА, Наталія НОВИЦЬКА
кафедра рослинництва НУБіП України
