استخدامات النانو تكنولوجي في الزراعة

مفهوم النانو تكنولوجي

يمكن تعريف تقنية النانو بأنها خليط من العلم والتكنولوجيا والهندسة؛ التي يتم تطبيقها على مقياس النانوي، الذي يتراوح ما بين (1-100) نانومتر، أي أنها دراسة تعنى بتطبيق أشياء صغيرة للغاية، كما يمكن استخدامها في شتى مجالات العلوم؛ كالكيمياء والفيزياء والبيولوجيا والهندسات وغيرها.

فيما يتم تعريف تقنية النانو بواسطة وكالة حماية البيئة الأمريكية؛ على أنها علم يفهم المادة ويتحكم بها ضمن أبعاد لا تتجاوز (100) نانومتر تقريبًا، بحيث تجعل الخصائص الفيزيائية الفريدة للمواد بتلك التطبيقات ممكنة.

كما يمكن وصف تقنية النانو بكونها علم تصميم وبناء الآلات، والتي يتم فيها تحديد كل ذرة ورابطة كيميائية بدقة متناهية؛ فهي ليست مجموعة من التقنيات والأجهزة أو منتجات معينة؛ إنما مجموعة من القدرات الممكن امتلاكها عند الاقتراب بالتقنيات من حدود الفيزياء الذرية.

وتعتمد التطبيقات المزدهرة لتقنية النانو في مجال الزراعة على قدرة المادة على حل المشكلات، وتهدف لمعاجة العيوب والتعقيدات المتأصلة وواسعة الانتشار؛ لأنظمة الإنتاج الزراعي .

استخدامات النانو تكنولوجي في مجال الزراعة

يتمثل الهدف من استخدام تقنية النانو في الزراعة في تقليل رش منتجات وقاية النباتات (المبيدات الحشرية)، وزيادة غلة النباتات، كما أن لها دوراً كبيراً في كافة مراحل إنتاج ومعالجة، وتخزين وتعبئة ونقل المنتجات الزراعية، وفيما يلي ذكر لبعض هذه الاستخدامات:

المبيدات والأسمدة

هناك حاجة دائمة إلى الزراعة المستدامة حول العالم؛ لتلبية احتياجات الإنسان من الغذاء، وعلف الحيوانات والألياف، الأمر الذي ينتج مشكلات في التربة؛ فإحدى الممارسات التي يمكن أن تسبب ضرراً طويل الأمد هي الحرث المفرط للتربة، والذي يؤدي إلى التعرية ، كما يعمل الري دون الحاجة إلى الصرف الصحي إلى تملح التربة ؛ وبالتالي تفقد التربة قدرتها على تنمية النباتات.

كما يلزم إجراء تجارب طويلة الأجل بهدف إظهار أثر الممارسات المختلفة على خصائص التربة؛ والتي تعد ضرورية لتوفير البيانات الهامة التي تخدم الزراعة المستدامة، وهنا تظهر المواد الكيميائية النانوية كعوامل واعدة لنمو النباتات، ومكافحة الآفات في ذات الوقت.

وهذه المواد النانوية تقوم بدور الأسمدة المطلوبة للنبات بحيث تمتلك خواص لتحسين المحاصيل الزراعية، مع تأثير سمية أقل على البيئة؛ بحيث تقوم بعض المواد النانوية على إنبات البذور، وتحسين نمو الجذور؛ كما في محاصيل الفجل واللفت، والخس والذرة والخيار، والبعض الآخر يقوم على تحسين نمو شتلات القمح والطماطم، ونبات الفول وغيرها الكثير، من التأثيرات الضرورية على المحاصيل الزراعية المختلفة.

مكافحة آفات النبات

يعتبر مرض ذبول الفيوزاريوم من الأمراض المدمرة التي تصيب المحاصيل الزراعية؛ كالطماطم والخس في العديد من البلدان، وهو ينتج بسبب بقاء الفطريات لفترات طويلة في التربة، وتوليد سلالات متطورة مقاومة للمبيدات التي تم استخدامها.

ويمكن الحد من هذا المرض إلى حد ما باستعمال أصناف ومواد كيميائية مقاومة، ولكن ظهور سلالات جديدة وتطورها يعد مشكلة مستمرة؛ كما أن استخدام المواد الكيميائية مكلف وغير فعال، ومن هنا تم اللجوء للمواد النانوية كحل بديل للسيطرة على مسببات الأمراض النباتية.

وبعد عدة تجارب تم إجراؤها في البيوت الزجاجية، تم التوصل عبر تحليل تراكمات الجسيمات النانوية لأكاسيد المعادن، المستخدمة في ثمار النباتات المعالجة إلى نتائج مفادها؛ أن جميع الثمار خالية من أي تراكم للمعادن.

وقد بُذلت جهوداً كبيرةً في تخليق الجسيمات النانوية؛ بوسائل فيزيائية وكيميائية وبيولوجية، كما تعتبر الطرق الخضراء لتجميع هذه الجسيمات مع المستخلصات النباتية مفيدة جدًا؛ لكونها بسيطة ومريحة وصديقة للبيئة، والتي تزيد من الإمكانات الزراعية لتحسين عملية التسميد ونمو النبات.

نشاط مضادات الميكروبات

يتم استخدام مجموعة كبيرة من الجزيئات النانوية كعوامل مضادة للميكروبات، والتي تغلف المواد الغذائية المحتوية على جزيئات الفضة ذات الأهمية الكبيرة، كما تستخدم أكاسيد كل من الزنك والسيليكون، والمغنيسيوم والذهب والفضة، بالإضافة إلى ثاني أكسيد التيتانيوم.

ولكل منهم خصائص مختلفة، ووظائف محددة بحيث تظهر بلورات الزنك النانوية نشاطاً مضادًا للفطريات والميكروبات؛ في حين تعمل الفضة كعامل مطهر ومعقم للمياه، والزيوليت الفضي والفضة، وبامتلاك الذهب خاصية استقرار ضمن درجات الحرارة العالية، وتقلب الجو يعمل كمضاد فعال ضد (150) نوعاً من البكتيريا.

كما تم استخدام الفضة كمطهر للمياه التجارية؛ بسبب نتائجها الفعالة في مقاومة الكائنات الحية الدقيقة ، وأظهرت مواد نانوية أخرى نشاطًا مضاد للفطريات كالمبيضات البيضاء والرشاشيات النيجر والخميرة.

كما أظهرت الجسيمات النانوية لأكسيد الزنك، والتي تم تصنيعها بواسطة مستخلص مائي لقشور "بونيكا جراناتوم" فعالية كبيرة؛ كمواد مضادة للجراثيم ضد السلالات القياسية من المكورات العنقودية ذات اللون الذهبي وغيرها.