在赫里斯坚科基金资助下,自然与精密科学学院"生态与化学技术"教研室学生、ЕТ-282班阿尔乔姆·乌加耶夫与团队——ЕТ-432班伊娃·彼得罗娃、达里娅·利普希娜和谢苗·焦明共同提出了新一代叶面肥与纳米氧化锌种子引发技术的理念。该研发基于纳米氧化物体系的应用,旨在为农业生产者在土壤盐碱化、干旱及重金属污染条件下提供有效工具。
普通肥料本质上是溶于水的盐类,植物并非总能将其吸收,大部分会被冲刷流失或固定在土壤中。南乌拉尔国立大学的学者们提出用含有氧化锌颗粒的特殊溶液处理种子。这些颗粒极其微小(30纳米起),极易渗透进入植物细胞。其主要区别在于,这并非简单的锌元素追肥,而是一个为植物量身打造的"训练器"。纳米颗粒接触引发的适度胁迫迫使植物启动自身的防御系统,结果使其变得更加强壮,更能抵抗各种不利条件。
"这里起作用的是'打不垮我们的必将使我们更强大'的原理。氧化锌纳米粒子在植物中引发一场轻微的'骚动'——细胞中产生活性氧,少量活性氧起着警报信号的作用。植物接收到这一信号后便开始'训练':更快地启动自身的抗氧化酶并加速新陈代谢。待到真正的高温或干旱来临时,植物已严阵以待。"——阿尔乔姆·乌加耶夫指出。
研究中特别关注保护植物免受铅污染。土壤中的铅可在植物中积累,进而进入人体,危害极大。所研发的技术并非清洗整个土壤(这几乎不可能实现),而是为植物建立一道防护屏障。锌离子与铅离子竞争植物细胞中的"结合位点"。此外,纳米颗粒帮助植物更快启动脱毒机制。因此,即便在受污染土壤上,植物吸收的铅也显着减少。对普通人而言,这意味着采用纳米氧化锌处理技术种植的蔬菜、粮食及其他农产物将更加安全。同时,植物本身将含有更多的有益元素锌,这正是人体免疫所需。
目前,由"生态与化学技术"教研室副教授、化学科学副博士塔季扬娜·克鲁普诺娃指导的南乌拉尔国立大学青年科研团队,专注于两类作物:春小麦品种"格拉纳达"及多个豌豆品种。实验记录显示,纳米肥料处理与气孔器官状态改善、种子发芽率提高以及强大根系形成之间存在明显的相关性。
"例如,以最佳浓度处理豌豆种子时,与普通植株相比,发芽势提高了53%,发芽率提高了50%,根长增加了52%。植株明显更为健壮,出苗整齐,最重要的是产出品质更佳的绿色植株,叶绿素含量高,表明光合作用状态良好。"——阿尔乔姆·乌加耶夫介绍道。
然而,通往广泛推广应用的路上也伴随一系列挑战。其中之一便是浓度的"黄金分割"。正如实验所示,每升2克的剂量会导致植物中毒应激,而有效范围在每升10至250毫克之间,且每种作物的最佳指标各不相同。
尽管面临挑战,研究者们坚信,他们的研发成果将吸引那些耕作面积大且关注产量稳定的大型农业公司的兴趣。第二个重要目标群体是温室业主,那里条件可控,效果将最为显着。未来,可能推出面向农场主和园艺爱好者的小型包装产物。
此类研究完全契合全球科学议程。研究者的当务之急是从实验室实验转向田间试验。若能快速推进,该成果不久的将来不仅可保障俄罗斯农业供应,还能在国际市场上竞争。这属于高科技层面的进口替代,完全符合国家发展化学工业和新材料项目的目标。
该项目在赫里斯坚科"走向未来"基金计划框架内实施。该计划是在"2030优先"战略下为大学发展方案提供年度资金支持的专项计划,资助方向包括开展前瞻性研究、建立人才储备以及实施决定南乌拉尔国立大学和车里雅宾斯克州发展方向的特色教育项目(组成部分)。



