نانوذرات آهن در کشاورزی: نوید، خطر یا تناقض؟
پایگاه خبری DA1news: یک تحلیل جامع جدید، نقش پیچیده نانوذرات آهن (Fe-NPs) را در کشاورزی بررسی می‌کند و تعادل ظریفی بین فایده و خطر را آشکار می‌سازد.
به گزارش گروه علمی اخبار روزانه کشاورزی، یک تحلیل جامع جدید، نقش پیچیده نانوذرات آهن (Fe-NPs) را در کشاورزی بررسی می‌کند و تعادل ظریفی بین فایده و خطر را آشکار می‌سازد. محققان با ترکیب یافته‌های 57 مطالعه بررسی شده توسط همتا، بررسی کردند که چگونه نانوذرات آهن بر رشد گیاه و سلامت خاک، به ویژه در شرایط آلوده، تأثیر می‌گذارند. نتایج قابل توجه است: این ذرات می‌توانند زیست توده گیاهی را افزایش داده و جذب آلاینده را محدود کنند و ابزارهای جدیدی برای اصلاح ارائه دهند. با این حال، در غلظت‌های بالاتر، ممکن است مانع تولید رنگدانه‌های گیاهی شده و میکروبیوم‌های خاک را مختل کنند. در حالی که دانشمندان برای آزادسازی پتانسیل فناوری نانو در کشاورزی تلاش می‌کنند، این مطالعه یک نقشه راه حیاتی برای استفاده ایمن و مؤثر از نانوذرات آهن ارائه می‌دهد.
آلودگی خاک، که ناشی از صنعتی شدن سریع و گسترش شهرها است، همچنان سیستم‌های غذایی جهانی را تهدید می‌کند. عناصر سمی مانند فلزات سنگین و آلاینده‌های آلی کیفیت خاک را کاهش می‌دهند، عملکرد محصولات را سرکوب می‌کنند و خطر ورود به زنجیره غذایی را به همراه دارند. در میان این چالش‌ها، فناوری نانو به عنوان یک راه حل امیدوارکننده ظهور کرده است. نانوذرات مبتنی بر آهن، به ویژه، به دلیل پتانسیل خود در پاکسازی خاک و افزایش رشد مورد توجه قرار گرفته‌اند. اما ایمنی آنها همچنان مورد بحث است – برخی مطالعات مزایای آنها را ستایش می‌کنند، در حالی که برخی دیگر نگرانی‌های مربوط به سمیت را مطرح می‌کنند. با توجه به این یافته‌های متناقض، ارزیابی جامع نانوذرات آهن در سیستم‌های متنوع خاک-گیاه برای هدایت استفاده‌های آینده ضروری است.
برای پرداختن به این شکاف، یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه کشاورزی چین و دانشگاه پکن یک بررسی و متاآنالیز دقیق انجام دادند که در 12 دسامبر 2024 در مجله Frontiers of Environmental Science & Engineering منتشر شد. این مطالعه به بررسی چگونگی تعامل نانوذرات آهن با ماتریس خاک، تأثیر بر فیزیولوژی گیاه و واسطه‌گری دینامیک آلاینده‌ها می‌پردازد. محققان با استفاده از داده‌های ۵۷ مطالعه، دیدگاهی ظریف در مورد نانوذرات آهن به عنوان یک عامل تقویت‌کننده مواد مغذی و یک عامل خطر بالقوه زیست‌محیطی ارائه می‌دهند.
این تجزیه و تحلیل، تصویر پیچیده‌ای را ترسیم می‌کند. نانوذرات آهن در هر دو خاک تمیز و آلوده، زیست‌توده تازه و خشک را افزایش داده و جذب آهن را افزایش داده‌اند. با این حال، دوزهای بالا – به ویژه نانو آهن صفر ظرفیتی (nZVI) – منجر به کاهش ارتفاع گیاه شدند که نشان‌دهنده سمیت احتمالی است. در مقابل، اشکال مبتنی بر اکسید مانند Fe₂O₃ و Fe₃O₄ در سطوح متوسط (۱۰ تا ۱۰۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم) پروفایل‌های ایمن‌تری نشان دادند. در خاک‌های آلوده، نانوذرات آهن ارزشمند بودند و سطح آلاینده‌های فلزات سنگین و آلی را در گیاهان کاهش دادند. با این حال، اثرات منفی بر رنگدانه‌های فتوسنتزی در خاک‌های غیرآلوده، هشدارهایی را برانگیخت. از نظر مکانیسمی، نانوذرات آهن با ذرات خاک واکنش می‌دهند، اکسید می‌شوند و توسط ریشه‌های گیاه به صورت ذرات یا یون جذب می‌شوند و در نهایت در ریشه‌ها و شاخه‌ها تجمع می‌یابند. در حالی که برخی روندها نویدبخش هستند، فقدان داده‌های بلندمدت در مورد عملکرد خوراکی و اثرات زیست‌محیطی، نیاز به تحقیقات بیشتر را نشان می‌دهد.
این تصویر، رفتار و تأثیر نانوذرات آهن (Fe-NPs) را در سیستم‌های خاک-گیاه طبیعی و آلوده خلاصه می‌کند.
این تصویر، دگرگونی آنها در ماتریس‌های خاک، اثرات ترکیبی آنها بر فیزیولوژی گیاه و مکانیسم‌های … را برجسته می‌کند.
دکتر شیائو ژائو، نویسنده مسئول این مطالعه، گفت: “در حالی که نانوذرات مبتنی بر آهن پتانسیل زیادی برای کشاورزی پایدار ارائه می‌دهند، کاربرد آنها باید دقیقاً کنترل شود. یافته‌های ما بر اهمیت دوز، نوع نانوذرات و شرایط خاک تأکید دارد. با تنظیم مناسب و تحقیقات بیشتر، نانوذرات آهن می‌توانند برای افزایش امنیت غذایی و کاهش آلودگی محیط زیست – بدون ایجاد خطرات جدید – مهار شوند.”
با نگاهی به آینده، این مطالعه نانوذرات آهن را به عنوان یک شمشیر دولبه در کاربردهای زیست‌محیطی و کشاورزی قرار می‌دهد. توانایی‌های اصلاح و اثرات تقویت‌کننده رشد آنها، آنها را برای گیاه‌پالایی و کشاورزی دقیق جذاب می‌کند. با این حال، خطرات آنها – از اختلال در عملکرد محصول گرفته تا جوامع میکروبی مختل شده – نیاز به مدیریت دقیق دارد. کارهای آینده باید فرمولاسیون نانوذرات را اصلاح کنند، تأثیرات بلندمدت را ارزیابی کنند و تعاملات بین گیاهان، خاک و سیستم‌های میکروبی را رمزگشایی کنند. با نظارت قوی و دقت علمی، نانوذرات آهن می‌توانند از خاک‌های تمیزتر و برداشت‌های سالم‌تر در چشم‌انداز کشاورزی که به طور فزاینده‌ای تحت فشار است، پشتیبانی کنند.