農業肥料對於養活世界人口、恢復土壤肥力和維持作物生長至關重要。過度和低效率使用這些資源可能會對環境造成威脅,污染水道並產生一氧化二氮等溫室氣體。現在,巴西聖保羅大學(University of São Paulo, USP) 的研究團隊利用玻璃肥料珠解決了這些挑戰,這些珠子控制營養物質的釋放並與環境相容。玻璃肥料可以根據植物的需求進行定制,緩慢而可持續地釋放養分,從而提高生產力,同時又不會損害土壤品質。
隨著時間的推移,農業化學品的使用增加。聯合國糧食及農業組織估計,2020年全球化肥料需求超過2億噸。肥料含有氮、磷和少量的鈣等其他元素,這些營養物質透過滲入地下水和排放到空氣中而喪失,需要頻繁地重新施用因而成下游環境問題,例如有毒藻華現象(toxic algal blooms)。
研究團隊利用改善植物生長的微小玻璃珠,為了提高養分輸送效率,開發了可控制養分釋放的一種水溶性多組分玻璃肥料。研究人員合成了含有多種微量和大量營養素的玻璃,例如磷、鉀和鈣。玻璃分為小顆粒(寬度小於0.85毫米)和大顆粒(寬0.85至2毫米)。在最初的測試中,每種營養物質從兩種尺寸的玻璃顆粒中釋放出來,並在100小時內穩定地擴散到溶液中。將營養液或不同數量的玻璃珠施用到撒有典型草坪和球道草的土壤中,並比較了兩種處理中植物的生長情況。結果顯示只施用了一次營養液,立刻就刺激了植物的生長,但效果很快就減弱了。
然而,無論顆粒大小如何,單次施用玻璃肥料都能維持植物生長,儘管整體生長取決於珠子劑量。團隊也將生菜和洋蔥種子暴露在玻璃珠中,進行玻璃肥料可能對生態毒性的試驗、接觸玻璃肥料的種子與從未接觸過玻璃肥料或用可溶性營養物質處理過的種子的發芽率和細胞健康狀況大致相同。研究團隊表示,這些結果顯示這是一種有效且永續的傳統農業肥料替代品,且對環境影響較小。
《產業發展中心 產業分析組 何玲玲 摘譯》