Selama perkecambahan, biji melewati salah satu fase paling rumit dalam siklus pertanian: mereka membutuhkan air secara terus-menerus dan, pada saat yang sama, harus menghadapi berbagai tantangan. herbisida dan bahan kimia lainnya yang ada di lingkunganDalam skenario ini, kegagalan dalam beberapa hari pertama kehidupan tanaman mengakibatkan penanaman ulang, biaya tambahan, dan kehilangan hasil panen; itulah mengapa hal ini bermanfaat. Pelajari cara melindungi benih yang baru berkecambah..
Untuk mengatasi tantangan ini, beberapa lembaga dalam jaringan Fraunhofer telah mengembangkan, sebagai bagian dari proyek SeedPlus, sebuah Lapisan pelapis benih multifungsi dan mudah terurai secara hayati Selain berfungsi sebagai penghalang pelindung, alat ini juga menemani bibit pada tahap awal pertumbuhannya, menyediakan air dan mengurangi dampak herbisida tanpa meninggalkan residu plastik di dalam tanah.
Apa itu lapisan biodegradable SeedPlus dan apa yang membuatnya berbeda?
Konsep ini, yang dipromosikan oleh Institut Fraunhofer untuk Teknologi Kimia (ICT), bersama dengan Institut Mikroteknik dan Mikrosistem (IMM) dan Biologi Molekuler dan Ekologi Terapan (IME), didasarkan pada sebuah lapisan benih berlapis-lapis yang sepenuhnya dapat terurai secara hayati, dirancang untuk memastikan perkecambahan yang lebih stabil bahkan dalam kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan, seperti kekeringan sesekali atau adanya herbisida di dalam tanah.
Keunikan dari teknologi ini adalah menggabungkan dua fungsi penting ke dalam satu sistem: dukungan air dan perlindungan selektif terhadap herbisidaDengan kata lain, biji tersebut dikapsulkan dalam matriks yang dapat menyimpan sejumlah besar air dan melepaskannya secara bertahap, sementara membran khusus mengurangi efek produk perlindungan tanaman tanpa menghambat perkecambahan.
Menurut tim peneliti, lapisan ini terdiri dari beberapa lapisan dengan ketebalan yang dapat disesuaikan yang beradaptasi dengan jenis dan ukuran benih. Hal ini memungkinkan penyesuaian bentuk dan komposisi tergantung pada tanaman, sesuatu yang sangat relevan untuk pertanian Eropa, di mana segala sesuatu mulai dari tanaman ekstensif seperti bit gula hingga spesies yang lebih sensitif hidup berdampingan; mengetahui jenis benih Ini membantu menyesuaikan kustomisasi tersebut.
Pendekatan SeedPlus juga efisien dalam penggunaan sumber daya. Dengan bertindak langsung pada setiap benih, Air dan perlindungan hanya diberikan di tempat yang dibutuhkan.Hal ini membuka peluang untuk mengurangi jumlah total pestisida dan meningkatkan efisiensi penggunaan input di lahan pertanian.
Cara kerjanya: dukungan air dan perlindungan herbisida
Salah satu fitur utama dari lapisan biodegradable SeedPlus adalah Fungsi penyimpanan dan pengelolaan airMatriks polimer yang mengelilingi biji mampu menahan sejumlah air yang jauh lebih besar daripada beratnya dan melepaskannya secara bertahap ke bibit, sesuatu yang sangat berguna pada periode curah hujan yang tidak teratur atau di tanah dengan kapasitas retensi yang rendah.
Perilaku ini sangat menarik dalam konteks seperti di Eropa, di mana Bulan-bulan musim semi semakin kering.Di Jerman, misalnya, bulan Maret dan April dalam beberapa tahun terakhir merupakan periode dengan curah hujan yang sangat sedikit, menyebabkan bibit layu sebelum mengembangkan sistem akar yang stabil. Mulsa yang menyalurkan air secara tepat sasaran dapat menjadi pembeda antara penanaman yang sukses dan musim dengan kerugian yang signifikan.
Secara paralel, sistem ini menggabungkan sebuah Membran pelindung selektif terhadap herbisidaLapisan ini mengandung bahan penyerap, seperti karbon aktif, yang berfungsi sebagai filter: lapisan ini mengurangi paparan bibit terhadap herbisida yang ada di lingkungan tanpa sepenuhnya menghalangi produk atau mengganggu perkecambahan.
Hasilnya, benih yang dilapisi menjadi lebih tahan terhadap dampak perlakuan herbisida yang digunakan untuk mengendalikan gulma, sebuah aspek penting dalam pertanian intensif dan tanaman sensitifDengan cara ini, efektivitas pengendalian gulma dapat dipertahankan sekaligus meminimalkan kerusakan tambahan pada tanaman muda.
Kombinasi antara dukungan air dan perlindungan kimia ini tidak hanya meningkatkan kelangsungan hidup awal tanaman, tetapi juga memungkinkan Pertimbangkan kembali dosis dan frekuensi penggunaan pestisida.Hal ini sangat sesuai dengan strategi Eropa untuk mengurangi beban bahan kimia di bidang pertanian, termasuk pendekatan terhadap... berkebun tanpa bahan kimia.
Bahan yang dapat terurai secara hayati dan tidak adanya mikroplastik sama sekali.
Salah satu aspek paling menarik dari pelapis ini adalah pilihan materialnya. Tidak seperti solusi tradisional yang bergantung pada polimer sintetis dan komponen lain yang pada akhirnya akan... mikroplastik persisten di dalam tanahPendekatan SeedPlus sepenuhnya bergantung pada formulasi yang berasal dari bahan alami.
Para peneliti telah mengganti polimer sintetis dengan campuran polisakarida, protein, karet alam, dan material anorganik berporiIni termasuk karbon aktif. Berbagai kombinasi bahan-bahan ini telah diuji untuk menemukan komposisi alternatif yang menawarkan keseimbangan terbaik antara kapasitas retensi air, perlindungan herbisida, dan perkecambahan yang baik.
Karena bahan-bahan tersebut dapat terurai secara alami, lapisan tersebut terurai secara terkontrol di dalam tanah setelah memenuhi fungsinya, tanpa meninggalkan limbah yang bermasalah atau berkontribusi pada penumpukan plastik di daerah pertanian, yang juga membantu untuk memperbaiki tanah kebun secara alami.
Untuk memastikan bahwa material baru ini tidak menimbulkan risiko tersembunyi, Institut Fraunhofer IME telah meluncurkan... platform penyaringan ekotoksikologiSebelum membungkus biji, komponen pelapis dievaluasi secara terpisah pada organisme model dari ekosistem perairan dan darat, dengan uji degradasi jangka panjang yang spesifik.
Dengan cara ini, dapat dipastikan bahwa bahan-bahan tersebut tidak menimbulkan efek buruk pada fauna tanah atau perairan permukaan, sesuatu yang dalam banyak pelapis konvensional hampir tidak diperhitungkan di luar parameter kinerja agronomis.
Proses industri enkapsulasi dan adaptasi terhadap berbagai tanaman
Teknologi yang dikembangkan di SeedPlus tidak terbatas pada satu metode pelapisan saja. Tergantung pada jenis dan ukuran benih, metode yang berbeda digunakan. proses enkapsulasi industri yang berbeda yang memungkinkan penyesuaian ketebalan lapisan dan peningkatan skala produksi.
En primer lugar, el proses fluidized bed Metode ini digunakan untuk benih yang sangat sensitif. Dalam sistem ini, benih dijaga tetap melayang di udara dengan aliran gas sementara bahan pelapis disemprotkan ke benih tersebut. Hal ini memungkinkan kontrol yang sangat presisi terhadap ketebalan lapisan, yang sangat penting dalam mencapai keseimbangan yang tepat antara perlindungan dan kemampuan perkecambahan.
Untuk volume tinggi dan tanaman yang membutuhkan jumlah benih yang telah diolah dalam jumlah besar, maka diterapkan hal berikut: lapisan drumDalam proses ini, biji-bijian diaduk dalam drum berputar sementara formulasi pelapis ditambahkan secara bertahap. Hasilnya adalah lapisan seragam yang cocok untuk produksi massal, sehingga memudahkan integrasi teknologi ini ke dalam rantai pasokan benih komersial.
Saat bekerja dengan biji yang sangat kecil, para peneliti memilih metode permukaan kimia basahBiji-biji tersebut direndam dalam struktur pelapis cair dan, setelah periode paparan, dibiarkan mengering hingga lapisan pelindung terbentuk. Pendekatan ini memungkinkan pembungkusan biji secara efektif yang, karena ukurannya, sulit diolah dengan metode lain dan dilengkapi dengan teknik yang diterapkan dalam persemaian yang dilindungi.
Fleksibilitas proses ini memungkinkan pelapisan tersebut disesuaikan dengan tanaman yang memiliki kepentingan strategis di Eropa, seperti bit gula, serta spesies yang dapat memainkan peran penting dalam transisi menuju bahan baku terbarukan, seperti dandelion Rusia, yang digunakan dalam penelitian terkait produksi karet alam.
Hasil di rumah kaca dan lapangan: peningkatan perkecambahan hingga 58%.
Untuk memverifikasi efektivitas sebenarnya dari lapisan yang dapat terurai secara hayati, tim Fraunhofer telah melakukan percobaan dilakukan baik di rumah kaca maupun di kondisi luar ruangan.Biji dandelion Rusia dan biji bit gula telah digunakan sebagai model, membandingkan kelompok biji yang dilapisi dengan biji yang tidak diberi perlakuan.
Data yang diperoleh menunjukkan bahwa, dengan formulasi yang dipilih, Tingkat perkecambahan dapat meningkat hingga 58% dibandingkan dengan benih konvensional.Peningkatan ini berarti, dalam praktiknya, berkurangnya kebutuhan untuk penyemaian ulang, pertumbuhan yang lebih seragam, dan homogenitas tanaman yang lebih besar—faktor-faktor kunci untuk perencanaan irigasi, pemupukan, dan praktik pengendalian gulma; hal ini juga membantu mengurangi masalah dalam menumbuhkan benih Anda.
Selain perkecambahan, para peneliti telah menganalisis aspek logistik seperti kapasitas penyimpanan benih berlapis dan kompatibilitasnya dengan mesin pertanian standar. Dengan kata lain, telah diverifikasi bahwa benih-benih ini dapat ditangani, ditakar, dan disemai dengan peralatan yang ada, tanpa memerlukan perubahan radikal pada alat penabur benih atau metode kerja petani.
Secara paralel, platform penilaian ekotoksikologi yang disebutkan di atas telah memungkinkan untuk mengidentifikasi formulasi pelapis yang menggabungkan kinerja agronomi yang baik dengan keamanan lingkungan yang terbuktitidak termasuk yang, meskipun berfungsi dengan baik dalam perkecambahan, menimbulkan potensi risiko bagi organisme tanah atau air.
Seluruh pendekatan ini, mulai dari desain material hingga pengujian di dunia nyata, mengarah pada teknologi yang dirancang untuk untuk melakukan lompatan dari laboratorium ke lapangan., sesuatu yang tidak selalu terjadi dengan inovasi dalam pelapis benih.
Potensi dampak terhadap pertanian dan lingkungan di Eropa
Penggunaan lapisan yang dapat terurai secara hayati dan multifungsi seperti SeedPlus memiliki implikasi yang melampaui tanaman individu. Pada tingkat sistem pertanian, hal ini dapat berkontribusi pada mengurangi penggunaan pestisida, meningkatkan efisiensi air dan membatasi sumber-sumber polusi tersembunyi, seperti mikroplastik dari sumber pertanian.
Dengan melindungi benih secara lokal dan menyediakan air tepat di tempat yang dibutuhkan, kebutuhan akan perawatan lahan secara luas berkurang, sehingga menghasilkan peningkatan hasil panen yang signifikan. penurunan beban bahan kimia yang tersebar di lingkunganHal ini sejalan dengan tujuan yang ditetapkan oleh Uni Eropa terkait pengurangan produk perlindungan tanaman dan transisi ke sistem produksi yang lebih berkelanjutan, seperti kebun organik.
Secara paralel, pengelolaan air yang lebih baik yang diberikan oleh lapisan tersebut dapat membantu tanaman untuk lebih tahan terhadap kondisi lingkungan yang ekstrem. episode kekeringan singkat atau curah hujan yang tidak teraturIni adalah realitas yang semakin umum di berbagai wilayah Spanyol dan seluruh Eropa. Stabilitas perkecambahan yang lebih besar selama musim tanam yang menantang merupakan faktor yang dapat secara langsung memengaruhi keamanan produksi.
Penghapusan total polimer sintetis dan penggantiannya dengan bahan yang dapat terurai secara hayati juga mengatasi masalah yang, meskipun tidak terlalu terlihat, semakin penting dalam agenda lingkungan: akumulasi partikel plastik di tanah pertanianDengan tidak menghasilkan mikroplastik, jenis pelapis ini menghindari penambahan tekanan pada ekosistem yang sudah mengalami penggunaan intensif.
Terakhir, jika benih berkecambah lebih baik dan tanaman lebih tahan terhadap berbagai kondisi, kebutuhan untuk memperluas lahan pertanian guna mempertahankan tingkat produksi akan berkurang. Hal ini berarti mengurangi tekanan pada ekosistem alami dan area yang memiliki nilai lingkungan tinggi.Hal ini sangat relevan di wilayah Eropa di mana lahan pertanian dan kawasan lindung berdampingan dalam jarak yang dekat.
Secara keseluruhan, lapisan benih yang dapat terurai secara hayati ini muncul sebagai alat yang mampu meningkatkan tahap awal budidaya, memperkuat stabilitas tanaman, dan mengurangi dampak lingkungan yang terkait dengan penanaman, mengintegrasikan ke dalam satu solusi pengelolaan air, perlindungan terhadap herbisida dan penghapusan mikroplastikAspek-aspek inilah yang menjadi inti dari perdebatan tentang masa depan pertanian di Eropa.
