فهرست مطالب
مقدمه
یکی از روش‌های کارآمد با فناوری جدید در بهبود عملکرد گیاهان و افزایش بهره‌وری محصولات کشاورزی استفاده از نانو کودها در کشاورزی است که به عنوان جایگزینی برای کودهای شیمیایی، موردتوجه قرارگرفته‌اند. این نوع کودها به دلیل اندازه کوچک ذرات تشکیل‌دهنده، قابلیت حمل مواد مغذی در اندازه ماکرو و میکرو و ویژگی‌های خاصشان، به طور مؤثری مواد غذایی را به گیاهان ارائه داده و سبب بهبود شرایط کشاورزی پایدار و افزایش امنیت غذایی می‌شوند.
مزایای استفاده از کودهای نانو
کودهای نانو باعث افزایش جذب مواد مغذی توسط گیاهان و درنتیجه بهبود کیفیت و کمیت محصولات تولیدی را در سایه یک کشاورزی هوشمند به ارمغان می‌آورند. استفاده از کودهای نانو با کاهش نیاز به کودهای شیمیایی و آفت‌کش‌ها به رفع آلودگی محیط‌زیست نیز کمک کرده، بنابراین کودهای نانو که ثمرۀ علم نانوتکنولوژی در کشاورزی هستند، بهره‌وری کشاورزی را ارتقا می‌دهد.
نانوکودها نوعی از کودهای کشاورزی هستند که به عنوان کودهای پیشرفته تولید می‌شوند و از نانوتکنولوژی برای ارائه مواد مغذی به گیاهان استفاده می‌کنند. این نوع کودها به دلیل اندازه بسیار کوچک ذرات معدنی و مواد مغذی که در آنها وجود دارد، قادر به تأمین مواد غذایی به گیاهان به صورت بهینه‌تری هستند.
نانو کود چیست؟
کود نانو به معنای کودی است که تشکیل‌شده از ذرات نانو باشد، این ذرات با اندازه کوچکی حدود 1 تا 100 نانومتر به سیستم خاک و گیاهان تزریق‌شده و باعث بهبود خصوصیات خاک و رشد گیاهان می‌شود. نانو کود، یک نوع کود مصنوعی است که صنعتگران برای دستیابی بدان با استفاده از فناوری نانوساختار، ذرات کوچکی را به‌اندازه نانومتر تولید می‌کنند. ذرات کود نانو قابلیت افزایش عوامل مؤثر در جذب و تثبیت مواد معدنی را در خاک را دارند. برخی از مزایای استفاده از کودهای نانو شامل افزایش بهره‌وری مصرف کود، بهبود خصوصیات خاک، کاهش آلودگی محیط‌زیست و افزایش مقاومت گیاهان در برابر بیماری‌ها و آفات است.
انواع کودهای نانو
کودهای نانو به‌عنوان یکی از مباحث پیشرفته در علم کشاورزی و باغبانی مطرح‌شده و به دلیل داشتن ذرات نانو ساختار و خواص منحصربه‌فرد، موردتوجه وسیعی قرارگرفتن‌اند. در این بخش به معرفی و بررسی انواع کودهای نانو می‌پردازیم.
کود با افزودنی‌های نانو مقیاس
این کودها، افزودنی‌های نانومقیاس به کودهای معمولی یا سنتی افزوده می‌شود. این افزودنی‌ها شامل نانوذرات مختلفی هستند که خواص ویژه‌ای دارند. برای مثال اضافه‌کردن نانوذرات نقره به کود باعث جلوگیری از رشد باکتری‌ها و قارچ‌ها در خاک شده یا افزودن نانو ذرات تیتانیوم به کود سبب افزایش فعالیت فتوسنتز گیاهان می‌شود و عملکرد آنها را بهبود می‌دهد. افزودنی‌های نانومقیاس در کودها به‌عنوان کاتالیزورها، جاذب‌ها، جذب‌کننده‌ها و حامل‌های مواد معدنی عمل می‌کنند.
کود با پوشش نانو مقیاس
کودهای با پوشش نانو مقیاس، ذرات نانو مقیاس به‌صورت پوششی روی کودهای معمولی یا سنتی قرار می‌گیرند. این پوشش‌ها از مواد مختلفی تشکیل‌شده که خواص خاصی داشته‌اند. برای مثال پوشش نانو نقره باعث جلوگیری از تخمیر و تجزیه مواد آلی در خاک شده و باعث افزایش بهره‌وری استفاده از کود می‌شود. همچنین پوشش نانومقیاس به‌عنوان یک‌لایه محافظ بر روی کود عمل کرده و باعث حفظ مواد معدنی در خاک و جلوگیری از جریان آنها به طور نامناسب می‌شود.
کاربرد نانو کود در کشاورزی
استفاده از کودهای نانو در صنعت کشاورزی یکی از روش نوین و مؤثر جهت افزایش عملکرد گیاهان و بهبود کیفیت محصولات است. این کودها با داشتن اندازه و ساختار نانومتری، قابلیت جذب و نفوذ بهتری در خاک و گیاهان داشته و همچنین با افزایش سطح تماس باریشه‌ها، تأمین مواد معدنی و عناصر غذایی به گیاهان را بیشتر می‌کند که این امر منجر به رشد و توسعه بهتر گیاهان می‌شود. علاوه‌برآن، کودهای نانو قابلیت کاهش آلودگی‌ها و استفاده بهینه از مواد معدنی را نیز دارند.
البته از طریق استفاده از کودهای نانو میزان مصرف کودهای شیمیایی را کاهش داده و از اثرات منفی آنها بر محیط‌زیست جلوگیری می‌کند. به همین دلیل استفاده از کودهای نانو در کشاورزی بهبود قابل‌توجهی در عملکرد سیستم کشاورزی دارد.
فوایدی نانو کودها نسبت به کودهای صنعتی و شیمیایی
نانو کود ها در واقع پوششی از نانو مواد دارند و یا مواد مغذی در محفظه‌ای از نانو مواد قرار گرفته‌اند و در آن‌جا محافظت می‌شوند. این پوشش باعث می‌شود تا بتوان میزان آزادسازی مواد مغذی را کنترل کرد و سبب افزایش کارآمدی مواد مغذی و رسیدن موثر آنها به گیاهان شد.
همچنین نکته قابل توجهی که در خصوص نانو کودها مورد توجه است، میزان ماندگاری آن‌هاست. نانو کودها می‌توانند بین 40 تا 50 روز مواد مغذی را درون خاک به گیاه آزاد کنند. در حالی که کودهای صنعتی و شیمیایی ماندگاری بسیار پایینی دارند و تنها می‌توانند 4 تا 10 روز مواد مغذی را به گیاه برسانند.
همچنین مواد مغذی در کودهای صنعتی ماندگاری پایینی در مقایسه با نانو کودها دارند و 70 درصد از مواد مغذی موجود در آنها در هنگام قرارگیری در خاک از بین می‌روند.
به طور مثال نیتروژن موجود در کودهای شیمیایی و صنعتی به علت فرآیند‌هایی نظیر آب‌شویی و تبخیر از بین می‌رود و تنها کمتر از 20 درصد از نیتروژن اولیه در دسترس گیاه قرار می‌گیرد.
برای مثال کودهای صنعتی فسفر دار جذب بسیار پایینی دارند و میزان زیادی از فسفر موجود در آنها درون خاک باقی می‌ماند. اما به تازگی با استفاده از نانو مواد پر منفذی مانند کیتوزان و زئولیت توانسته‌اند نانوذراتی را ایجاد کنند که جذب بسیار بالایی دارد و اثری نیز بر روی خاک باقی نمی‌گذارد. به علاوه محققان دریافتند که برخی از نانو کودها می‌توانند در فرآیند‌های متابولیکی گیاهان نیز تأثیرگذار باشند و سبب انتقال مواد مغذی مانند فسفر درون گیاهان شوند.
مزایای کودهای نانو
از آنجایی که کودهای نانو نسبت به سایر کودها ذرات کوچک‌تری دارند این امر می‌تواند در جذب این نوع کودها توسط گیاهان به شدت تأثیرگذار باشند و همچنین می‌توان در کشاورزی کاربردهای زیادی داشته باشند از مزایا کودهای نانو می‌توان به موارد زیر:
- رساندن مواد غذایی به شکل آهسته و آرام به ریشه گیاهان
- برخورداری از پایداری بسیار مناسب در خاک
- بهترین جایگزین برای کودهای مصنوعی و شیمیایی
- افزایش مقاومت گیاهان در برابر بیماری‌ها و آفات
- حفظ منابع آب با کاهش میزان آبیاری
- عبور آسان‌تر مواد مغذی از غشاهای سلولی گیاهان
- افزایش مقاومت گیاهان در برابر شرایط آب‌وهوایی
- وجود محفظه‌ای از نانو مواد به‌منظور محافظت و کنترل میزان آزادسازی مواد مغذی
- میزان ماندگاری بالا در خاک و تا حدود 40 تا 50 روز
- بهبود فرایندهای متابولیکی گیاهان
معایب کودهای نانو
می‌توان از معایب موجود در استفاده از کودهای نانو، وجود قوانین متعدد و مدیریت ریسک مربوط به این نوع کودها اشاره کرد. به دلیل وجود مواد شیمیایی و نانوذرات در این کودها، لازم است، قوانین و مقرراتی درخصوص استفاده از آنها وجود داشته تا احتمال بروز مشکلات بهداشتی و زیست‌محیطی کاهش یابد. همچنین هزینه بالای کودهای نانو نیز یکی دیگر از معایب آنها محسوب می‌گردد.
استفاده از تکنولوژی نانو در تهیه کودها منجر به افزایش هزینه تولید و مانع استفاده گسترده از این نوع کودها در کشاورزی می‌شود. عدم استانداردسازی و وجود فرمولاسیون یکسان نیز که کیفیت و اثربخشی این کودها را در شرایط جوی و خاکی متفاوت، دگرگون می‌سازد و همچنین محدودیت در حمایت و ترویج کودهای نانو نیز سدی بر سر راه استفاده گسترده از این کودها می‌باشند.
