Une équipe dirigée par le professeur Wang Guozhong et Zhou Hongjian de l'Institut de physique du solide (ISSP), de l'Institut des sciences physiques de Hefei (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a utilisé avec succès l'ingénierie de la rugosité de surface des nanomatériaux à base de silicium. pour obtenir une livraison efficace des nutriments essentiels aux feuilles des cultures.
Leurs conclusions, publiées dans ACS Nano , révèlent une nouvelle stratégie pour maximiser l'absorption des nutriments dans les cultures.
La fertilisation conventionnelle du sol consiste à appliquer des éléments nutritifs au sol, tandis que la fertilisation foliaire permet de pulvériser les éléments nutritifs directement sur la surface des feuilles des cultures. Cela permet aux nutriments de participer directement au métabolisme des cultures et à la synthèse de la matière organique. Cependant, en raison de l’effet des feuilles de lotus sur les feuilles des cultures, les nutriments foliaires glissent souvent pendant la pulvérisation ou sont emportés par la pluie et finissent dans l’environnement. Par conséquent, une solution était nécessaire pour développer une technologie d’engrais capable d’adhérer efficacement aux surfaces hydrophobes des feuilles.
Dans cette étude, les chercheurs se sont penchés sur l’instabilité de certains engrais lors de leur application, comme l’oxydation de l’élément ferreux Fe(II) en Fe(III), que les plantes ont du mal à absorber. Ils ont développé un système d'administration d'engrais foliaire ferreux résistant à l'oxydation (ORFFF) à pH contrôlé utilisant des micro/nanomatériaux respectueux de l'environnement à base de silicium comme supports.
En incorporant de la vitamine C comme antioxydant in situ, le système atténue la carence en fer dans les cultures et améliore le rendement des cultures. La structure creuse unique et les nanofeuilles denses à couches croisées de l'ORFFF lui permettent de posséder une excellente capacité antioxydante ferreuse, une efficacité d'adhésion foliaire élevée, une capacité de nutriments à libération lente et une résistance exceptionnelle à la pluie sur les feuilles des plantes.
Au cours des années précédentes, l’équipe a utilisé l’ingénierie de la rugosité de surface avec la nano-silice pour créer trois nouveaux types d’engrais azotés foliaires avec différentes formes de surface :solide, creuse et en forme d’oursin. Comparés aux engrais azotés foliaires classiques, ces engrais nanostructurés présentaient une adhérence significativement plus élevée sur les feuilles d'arachide et de maïs, avec des capacités d'adhésion 5,9 fois et 2,2 fois supérieures, respectivement.
Les plants de maïs traités avec les engrais nanostructurés ont montré une amélioration de 2,3 fois de l'utilisation de l'azote. La structure micro-nano et la rugosité élevée de la surface des supports optimisent leurs qualités et améliorent la mouillabilité de l'engrais et l'adhérence aux feuilles des cultures.
En outre, pour remédier à la carence en magnésium dans l’agriculture moderne, les chercheurs ont également développé un engrais foliaire au magnésium appelé engrais foliaire au magnésium de type pompon (PMFF). À l'aide d'un modèle de nano-silice sacrificiel assisté par ammoniac, ils ont construit l'élément nutritif magnésium directement sur le modèle de nano-silice.
La libération de magnésium du PMFF pourrait être contrôlée en ajustant le pH de la solution pendant la fertilisation pour répondre aux demandes en magnésium à différents stades de croissance des cultures. Les plants de tomates traités avec PMFF ont démontré un taux de consommation de magnésium 9,0 fois supérieur à celui des engrais foliaires à base de magnésium.
Ces découvertes innovantes offrent une approche viable pour utiliser des nanomatériaux intelligents pour faciliter l'apport efficace d'engrais nano-agricoles, offrant ainsi de nouvelles possibilités pour améliorer la nutrition et la productivité des cultures.
Plus d'informations : Wenchao Li et al, Nanosystème de silicium résistant à l'oxydation pour une distribution foliaire ferreuse contrôlée intelligente aux cultures, ACS Nano (2023). DOI :10.1021/acsnano.3c05120
Informations sur le journal : ACS Nano
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
