ความเป็นไปได้ของการใช้เทคโนโลยีนาโนในกลุ่มอุตสาหกรรมเกษตร ปุ๋ยนาโนเทคโนโลยี “พืชชีวภาพ”
กระทรวงเกษตร สหพันธรัฐรัสเซีย
FGOU VPO สถาบันการเกษตรแห่งรัฐ Vyatka
คณะเศรษฐศาสตร์
กรมองค์การการผลิตและการเป็นผู้ประกอบการ
เชิงนามธรรม
ในวินัย: "องค์กรการผลิตในองค์กรอุตสาหกรรม":
ใช้ในการผลิตพืชผล
เสร็จสิ้นโดย: Makhneva V.A. , EE-422
หัวหน้า: Shabalina T.V.
คิรอฟ 2010
1 ประวัติและแนวคิดพื้นฐานของวิทยาศาสตร์นาโนเทคโนโลยี 4
1.1 แนวคิดและคำศัพท์เฉพาะทางวิทยาศาสตร์นาโนเทคโนโลยี 4
1.2 อนุภาคนาโน 6
แนวโน้มปัจจุบันการย่อขนาดแสดงให้เห็นว่าสารสามารถมีคุณสมบัติใหม่ได้อย่างสมบูรณ์หากคุณรับอนุภาคที่เล็กมากของสารนี้ อนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ 1 ถึง 1,000 นาโนเมตร (มากกว่า 100 นาโนเมตรสามารถเรียกว่าอนุภาคนาโน) นาโนเมตรมักเรียกว่า "อนุภาคนาโน" ตัวอย่างเช่น ปรากฎว่าอนุภาคนาโนของวัสดุบางชนิดมีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาและการดูดซับที่ดีมาก วัสดุอื่นๆ แสดงคุณสมบัติทางแสงที่น่าทึ่ง เช่น ฟิล์มบางพิเศษของวัสดุอินทรีย์ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นไปได้ที่จะบรรลุปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคนาโนเทียมกับวัตถุขนาดนาโนตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก ฯลฯ อนุภาคนาโนที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์อย่างระมัดระวังสามารถประกอบตัวเองเป็นโครงสร้างบางอย่างได้ โครงสร้างนี้ประกอบด้วยอนุภาคนาโนที่ได้รับคำสั่งอย่างเคร่งครัดและมักแสดงคุณสมบัติที่ผิดปกติด้วย 6
1.3 วัสดุนาโน 7
2 แนวโน้มการใช้นาโนเทคโนโลยีใน เกษตรกรรม 10
3. การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชผล 13
3.1 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนาโนไฟฟ้าในการผลิตพืชธัญพืช 14
3.2 การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการปลูกผัก 16
3.3 การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชเรือนกระจก 17
3.4 การใช้อนุภาคนาโนในระหว่างการงอกของเมล็ด 18
3.5 การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการเก็บรักษาผักและผลไม้ 19
3.6 นาโนเทคโนโลยีในการต่อสู้กับไนเตรต 20
3.7 นาโนเทคโนโลยีในการผลิตอาหารสัตว์ 20
3.8 ปุ๋ยนาโนทิวบ์ 21
4 ตัวอย่างการใช้ยาจากนาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชผล 22
4.1 การเตรียมนาโน-โกร 22
4.2 ปุ๋ยนาโนเทคโนโลยี “พืชชีวภาพ” 25
บทสรุปที่ 29
อ้างอิง: 31
การแนะนำ
ในยุคของเรา เริ่มชัดเจนมากขึ้นว่าประเทศที่พัฒนาอิเล็กทรอนิกส์ นาโนเทคโนโลยี และเทคโนโลยีชีวภาพจะมีความเหนือกว่า การพัฒนาเทคโนโลยีในรัสเซียไม่หยุดนิ่ง เกือบทุกสัปดาห์เราได้ยินจากสื่อชั้นนำเกี่ยวกับการค้นพบใหม่ ๆ ล่าสุดส่วนใหญ่อยู่ในสาขานาโนเทคโนโลยีซึ่งปัจจุบันได้รับความนิยมอย่างมาก นี้ วิทยาศาสตร์ใหม่ที่สามารถควบคุมอะตอมได้กำลังเข้ามาอย่างรวดเร็ว ชีวิตมนุษย์- รัสเซียมีโอกาสสำคัญเนื่องจากมีรากฐานทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญตั้งแต่สมัยโซเวียตในด้านนาโนศาสตร์ ในยุคของเรา นาโนเทคโนโลยีมีความเป็นเลิศในการจัดการกับวัตถุขนาดนาโนเมตร และทำให้สามารถผลิตสิ่งที่เรียกว่าซูเปอร์โมเลกุลจากโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีพันธะแบบคัดเลือกได้ วิทยาศาสตร์ของนาโนเทคโนโลยีคืออะไร?นาโนเทคโนโลยี- สาขาสหวิทยาการของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพื้นฐานและประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับชุดของเหตุผลทางทฤษฎี วิธีปฏิบัติการวิจัย การวิเคราะห์ และการสังเคราะห์ ตลอดจนวิธีการผลิตและการประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างอะตอมที่กำหนดโดยการควบคุมการเปลี่ยนแปลงของอะตอมและโมเลกุลแต่ละตัว
สัญญาที่ดีเยี่ยมในการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยียังพบได้ใน คอมเพล็กซ์อุตสาหกรรมเกษตร- การเพิ่มการผลิตและคุณภาพในการแปรรูปวัตถุดิบทางการเกษตร, เพิ่มอายุการใช้งานของอุปกรณ์พิเศษ, เพิ่มอายุการเก็บรักษา, การได้รับผลิตภัณฑ์อาหารและอาหารสัตว์คุณภาพสูง - ปัญหาทั้งหมดของธุรกิจการเกษตรเหล่านี้สามารถแก้ไขได้ด้วยนาโนเทคโนโลยี
^
1 ประวัติและแนวคิดพื้นฐานของวิทยาศาสตร์นาโนเทคโนโลยี
1.1 แนวคิดและคำศัพท์เฉพาะทางวิทยาศาสตร์นาโนเทคโนโลยี
คำจำกัดความของนาโนเทคโนโลยีที่ใช้บ่อยเป็นชุดวิธีการทำงานกับวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า 100 นาโนเมตร ไม่สามารถอธิบายทั้งวัตถุและความแตกต่างระหว่างนาโนเทคโนโลยีและ เทคโนโลยีแบบดั้งเดิมและ สาขาวิชาวิทยาศาสตร์- ในอีกด้านหนึ่ง วัตถุนาโนเทคโนโลยีสามารถมีขนาดลักษณะเฉพาะของช่วงที่ระบุได้:
อนุภาคนาโน ผงนาโน (วัตถุที่มีสามขนาดลักษณะอยู่ในช่วงสูงถึง 100 นาโนเมตร)
ท่อนาโน, เส้นใยนาโน (วัตถุที่มีขนาดลักษณะสองประการอยู่ในช่วงสูงถึง 100 นาโนเมตร)
นาโนฟิล์ม (วัตถุที่มีขนาดลักษณะเดียวในช่วงสูงถึง 100 นาโนเมตร)
นาโนเทคโนโลยีมีความแตกต่างในเชิงคุณภาพจากสาขาวิชาแบบดั้งเดิม เนื่องจากในระดับดังกล่าว เทคโนโลยีการมองเห็นด้วยตาเปล่าสำหรับการจัดการสสารมักจะใช้ไม่ได้ในระดับดังกล่าว และปรากฏการณ์ระดับจุลภาคซึ่งอ่อนแอเล็กน้อยในระดับปกตินั้นมีความสำคัญมากกว่ามาก: คุณสมบัติและปฏิสัมพันธ์ของอะตอมและโมเลกุลแต่ละตัวหรือ การรวมตัวของโมเลกุล ผลกระทบของควอนตัม
ในทางปฏิบัติ เทคโนโลยีเหล่านี้เป็นเทคโนโลยีสำหรับการผลิตอุปกรณ์และส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการสร้าง การประมวลผล และการจัดการอะตอม โมเลกุล และอนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันนาโนเทคโนโลยียังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา เนื่องจากยังไม่มีการค้นพบสำคัญที่คาดการณ์ไว้ในสาขานี้ อย่างไรก็ตาม การวิจัยอย่างต่อเนื่องให้ผลลัพธ์เชิงปฏิบัติอยู่แล้ว การใช้ผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงในนาโนเทคโนโลยีทำให้เราสามารถจำแนกว่าเป็นเทคโนโลยีชั้นสูงได้
เมื่อทำงานกับมิติที่เล็กเช่นนี้ เอฟเฟกต์ควอนตัมและผลกระทบของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล เช่น ปฏิกิริยาของแวนเดอร์วาลส์ จะปรากฏขึ้น นาโนเทคโนโลยีและโดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีระดับโมเลกุลเป็นสาขาใหม่ที่ได้รับการสำรวจน้อยมาก
นาโนเทคโนโลยีเป็นก้าวต่อไปในการพัฒนาอิเล็กทรอนิกส์และอุตสาหกรรมไฮเทคอื่นๆ
แหล่งข้อมูลหลายแห่ง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นภาษาอังกฤษ เชื่อมโยงการกล่าวถึงวิธีการครั้งแรกซึ่งต่อมาเรียกว่านาโนเทคโนโลยีกับสุนทรพจน์อันโด่งดังของ Richard Feynman เรื่อง "There's Plenty of Room at the Bottom" ซึ่งเขียนโดยเขาในปี 1959 ในสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียในการประชุมประจำปี ของสมาคมกายภาพอเมริกัน Richard Feynman แนะนำว่ามีความเป็นไปได้ที่จะเคลื่อนย้ายอะตอมเดี่ยวๆ ด้วยกลไกโดยใช้หุ่นยนต์ที่มีขนาดเหมาะสม อย่างน้อยกระบวนการดังกล่าวก็จะไม่ขัดแย้งกับกฎฟิสิกส์ที่รู้จักกันในปัจจุบัน
เขาแนะนำให้ทำเครื่องมือจัดการนี้ในลักษณะต่อไปนี้ มีความจำเป็นต้องสร้างกลไกที่จะสร้างสำเนาของตัวเองขึ้นมาเพียงลำดับความสำคัญที่เล็กกว่าเท่านั้น กลไกที่เล็กกว่าที่สร้างขึ้นจะต้องสร้างสำเนาของตัวเองอีกครั้ง ลำดับความสำคัญที่เล็กลงอีกครั้ง และต่อไปจนกว่าขนาดของกลไกจะสมส่วนกับขนาดของลำดับของอะตอมหนึ่ง ในกรณีนี้จำเป็นต้องทำการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของกลไกนี้เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำในจักรวาลมหภาคจะมีอิทธิพลน้อยลงและแรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและแรงแวนเดอร์วาลส์จะมีอิทธิพลต่อการทำงานของ กลไก ขั้นตอนสุดท้าย - กลไกที่เกิดขึ้นจะรวบรวมสำเนาจากแต่ละอะตอม โดยหลักการแล้ว จำนวนสำเนาดังกล่าวจะสามารถทำได้อย่างไม่จำกัด เวลาอันสั้นสร้างเครื่องจักรดังกล่าวจำนวนเท่าใดก็ได้ เครื่องจักรเหล่านี้จะสามารถประกอบสิ่งของขนาดมหึมาได้ในลักษณะเดียวกันโดยการประกอบแบบอะตอมมิก สิ่งนี้จะทำให้สิ่งต่าง ๆ ถูกกว่ามาก - หุ่นยนต์ดังกล่าว (นาโนบอท) จะต้องได้รับโมเลกุลและพลังงานตามจำนวนที่ต้องการเท่านั้น และเขียนโปรแกรมเพื่อประกอบชิ้นส่วนที่จำเป็น จนถึงขณะนี้ยังไม่มีใครสามารถหักล้างความเป็นไปได้นี้ได้ แต่ยังไม่มีใครสามารถสร้างกลไกดังกล่าวได้ ข้อเสียพื้นฐานของหุ่นยนต์ดังกล่าวคือความเป็นไปไม่ได้ขั้นพื้นฐานในการสร้างกลไกจากอะตอมเดียว
แนวคิดที่นำเสนอโดย Feynman ในการบรรยายของเขาเกี่ยวกับวิธีการสร้างและการใช้งานเครื่องมือจัดการดังกล่าวเกือบจะสอดคล้องกับเรื่องราวที่ยอดเยี่ยมของนักเขียนชาวโซเวียตผู้โด่งดัง Boris Zhitkov“ Microhands” ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1931 แต่ไม่เพียงเท่านั้น ในงานที่มีชื่อเสียงของนักเขียนชาวรัสเซีย N. Leskov“ Lefty” มีส่วนที่น่าสนใจ:
เขากล่าว "ถ้ามีกล้องจุลทรรศน์ที่ดีกว่าซึ่งขยายได้ห้าล้านเท่า คุณก็จะยอมแพ้" เขากล่าว "เพื่อดูว่าบนเกือกม้าแต่ละอันจะมีชื่อของศิลปินปรากฏอยู่: ปรมาจารย์ชาวรัสเซียคนไหนที่ทำเกือกม้าตัวนั้น"
กำลังขยาย 5,000,000 เท่านั้นมาจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและอะตอมมิกแรงสมัยใหม่ซึ่งถือเป็นเครื่องมือหลักของนาโนเทคโนโลยีดังนั้นพระเอกในวรรณกรรม Lefty จึงถือได้ว่าเป็นนักนาโนเทคโนโลยีคนแรกในประวัติศาสตร์
คำว่า “นาโนเทคโนโลยี” ถูกใช้ครั้งแรกโดยโนริโอะ ทานิกุจิในปี 1974 เขาใช้คำนี้เพื่ออธิบายการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดหลายนาโนเมตร ในทศวรรษ 1980 เอริค ซี. เดร็กซ์เลอร์ใช้คำนี้ในหนังสือของเขาเรื่อง Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology and Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation ศูนย์กลางในการวิจัยของเขาเล่นโดยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ด้วยความช่วยเหลือซึ่งคุณสามารถวิเคราะห์การทำงานของอุปกรณ์ที่มีขนาดหลายนาโนเมตรได้
1.2 อนุภาคนาโน
แนวโน้มสมัยใหม่ต่อการย่อขนาดได้แสดงให้เห็นว่าสารสามารถมีคุณสมบัติใหม่ได้อย่างสมบูรณ์หากคุณรับอนุภาคที่เล็กมากของสารนี้ อนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ 1 ถึง 1,000 นาโนเมตร (มากกว่า 100 นาโนเมตรสามารถเรียกว่าอนุภาคนาโน) นาโนเมตรมักเรียกว่า "อนุภาคนาโน" ตัวอย่างเช่น ปรากฎว่าอนุภาคนาโนของวัสดุบางชนิดมีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาและการดูดซับที่ดีมาก วัสดุอื่นๆ แสดงคุณสมบัติทางแสงที่น่าทึ่ง เช่น ฟิล์มบางพิเศษของวัสดุอินทรีย์ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นไปได้ที่จะบรรลุปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคนาโนเทียมกับวัตถุขนาดนาโนตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก ฯลฯ อนุภาคนาโนที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์อย่างระมัดระวังสามารถประกอบตัวเองเป็นโครงสร้างบางอย่างได้ โครงสร้างนี้ประกอบด้วยอนุภาคนาโนที่ได้รับคำสั่งอย่างเคร่งครัดและมักแสดงคุณสมบัติที่ผิดปกติด้วย
วัตถุนาโนแบ่งออกเป็น 3 คลาสหลัก:
1) อนุภาคสามมิติที่ได้จากการระเบิดของตัวนำ การสังเคราะห์พลาสมา การลดลงของฟิล์มบาง ฯลฯ
2) วัตถุสองมิติ - ภาพยนตร์ที่ได้จากการสะสมของโมเลกุล, CVD, ALD, การสะสมไอออน ฯลฯ
วัตถุมิติเดียว - หนวด วัตถุเหล่านี้ได้มาจากวิธีการวางชั้นโมเลกุล การนำสารเข้าไปในรูพรุนทรงกระบอก เป็นต้น
1.3 วัสดุนาโน
วัสดุที่พัฒนาบนพื้นฐานของอนุภาคนาโนที่มีลักษณะเฉพาะอันเกิดจากขนาดที่เล็กจิ๋วของส่วนประกอบ
ข้าว. 1 – ท่อนาโนใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ฟูลเลอรีนเป็นสารประกอบโมเลกุลที่อยู่ในประเภทของคาร์บอนในรูปแบบ allotropic (อื่นๆ ได้แก่ เพชร คาร์ไบน์ และกราไฟต์) และเป็นโพลีเฮดราปิดนูนที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนที่มีไตรโคออร์ดิเนทจำนวนคู่
ข้าว. 2 – ฟูลเลอรีน S-60 
4) แบตเตอรี่นาโน - เมื่อต้นปี 2548 Altair Nanotechnologies (USA) ได้ประกาศการสร้างวัสดุนาโนเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมใหม่สำหรับขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งมีความหนาแน่นของพลังงานซึ่งจะเท่ากับ 
มากกว่าแบตเตอรี่แบบดั้งเดิมประเภทนี้หลายเท่า ในทางปฏิบัติ หมายความว่าสามารถสร้างแบตเตอรี่ขนาดเล็กลงได้โดยที่ยังคงความจุเดิมไว้ได้
ข้าว. 4 - ตัวสะสมนาโน
^
2 แนวโน้มการใช้นาโนเทคโนโลยีในการเกษตร
คุณสมบัติที่สำคัญของโลหะนาโนที่เล่น บทบาทสำคัญเมื่อใช้ในภาคเกษตรกรรมมีความเป็นพิษต่ำของวัสดุนาโนเหล่านี้ซึ่งค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย
ตารางที่ 1 – ความเป็นพิษของอนุภาคนาโนของโลหะ
| ปริมาณ มก./กก | เฟ° | เฟโซ4 7H2O | สังกะสี° | สังกะสีSO4 7H2O | ลูกบาศ์ก° | CuSO4 7H2O |
| ทีไออาร์ | 1100 | 20 | 450 | 10 | 25 | 3 |
| LD50 | 2200 | 60 | 700 | 25 | 45 | 6 |
| แอลดี100 | 3200 | 90 | 1200 | 45 | 60 | 10 |
ปรากฎว่าความเป็นพิษของอนุภาคนาโนของโลหะนั้นน้อยกว่าความเป็นพิษของไอออนของโลหะหลายเท่า: ทองแดง - 7 เท่า, สังกะสี - 30 เท่าและเหล็ก - 40 เท่า สิ่งนี้ได้รับการทดสอบในการทดลองหลายครั้งตามมาตรฐานทั้งหมด
วัสดุนาโนโลหะที่ได้รับโดยใช้วิธีการทางเคมีมักจะไม่ได้มี "พันธุกรรม" ที่ดีที่สุดของสารประกอบเคมีดั้งเดิมซึ่งทำให้ใช้ในอุตสาหกรรมที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับความบริสุทธิ์ของวัสดุที่ใช้รวมถึงในคอมเพล็กซ์อุตสาหกรรมเกษตรซึ่งเป็นปัญหา
สิ่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับอุตสาหกรรมดังกล่าวคือการใช้อนุภาคนาโนของโลหะที่ได้จากเทคโนโลยีโดยอาศัยการใช้ปรากฏการณ์ทางกายภาพ มีเพียงส่วนเล็กๆ ของบริษัทผู้ผลิตวัสดุนาโน ซึ่งส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร เยอรมนี รัสเซีย และยูเครน เท่านั้นที่มีวิธีการทางกายภาพในการผลิตวัสดุนาโนที่เป็นโลหะ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้วยการใช้เทคโนโลยีการระเบิดกัดเซาะ ทำให้ได้วัสดุนาโนใหม่ต่อไปนี้:
1) สารละลายคอลลอยด์แบบไม่มีประจุของอนุภาคนาโนของโลหะ
2) อะควาคีเลตที่มีการประสานงานสูงคล้ายไอออนของนาโนเมทัล
3) อนุภาคนาโนไฮเดรตของโลหะชีวภาพ
4) อนุภาคนาโนของโลหะคอลลอยด์ที่มีประจุไฟฟ้า
5) อนุภาคนาโนของโลหะที่เป็นกลางและมีประจุไฟฟ้าในสถานะอสัณฐาน ฯลฯ
จนถึงปัจจุบันเมื่อเทียบกับกลุ่มวัสดุนาโนกลุ่มใหญ่ที่ใช้โลหะ Ag, Cu, Co, Mn, Mg, Zn, Mo, ข้อกำหนดทางเทคนิค(TU U 24.6-35291116-001:2007) และการผลิตของพวกเขาก่อตั้งขึ้นโดยผู้ผลิตในประเทศ - บริษัท "วัสดุนาโนและเทคโนโลยีนาโน"
สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษในหมู่วัสดุนาโนชนิดใหม่ที่ถูกสังเคราะห์โดยใช้เทคโนโลยีการระเบิดจากการกัดเซาะนั้นเป็นอะควาคีเลตคล้ายไอออนของนาโนที่มีการประสานกันสูง ซึ่งมีแนวโน้มมากที่สุดสำหรับการใช้งานในระบบชีวภาพ เนื่องจากไม่เป็นพิษ มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีกับเซลล์ที่มีชีวิต และคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ
ปัจจุบัน วัสดุนาโนและเทคโนโลยีนาโนถูกนำมาใช้ในการเกษตรเกือบทุกด้าน: การผลิตพืช การเลี้ยงปศุสัตว์ การเลี้ยงสัตว์ปีก การเลี้ยงปลา สัตวแพทยศาสตร์ อุตสาหกรรมแปรรูป.
ในการผลิตพืช การใช้การเตรียมนาโนเป็นปุ๋ยขนาดเล็กช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยและเพิ่มผลผลิต (โดยเฉลี่ย 1.5-2 เท่า) ของอาหารเกือบทั้งหมด (มันฝรั่ง ธัญพืช ผักและผลไม้) และเทคนิค (ฝ้าย ปอ ) พืชผล. ผลกระทบที่เกิดขึ้นนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการแทรกซึมขององค์ประกอบขนาดเล็กเข้าไปในพืชมากขึ้น เนื่องจากขนาดนาโนของอนุภาคและสถานะที่เป็นกลาง (ในแง่เคมีไฟฟ้า)
คาดว่าจะมีผลเชิงบวกของนาโนแมกนีเซียมต่อการเร่งการสังเคราะห์ด้วยแสง (หรือเพิ่มผลผลิต) ในพืช
นาโนเทคโนโลยีใช้ในการแปรรูปทานตะวัน ยาสูบ และมันฝรั่งหลังการเก็บเกี่ยว การจัดเก็บแอปเปิ้ลในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม และการให้โอโซนในอากาศ
ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการใช้นาโนเทคโนโลยีในการเกษตร (การปลูกธัญพืช ผัก พืชและสัตว์) และ การผลิตอาหาร(เมื่อแปรรูปและบรรจุแล้ว) จะนำไปสู่การเกิดคลาสใหม่ที่สมบูรณ์ ผลิตภัณฑ์อาหาร– “ผลิตภัณฑ์นาโน” ซึ่งในที่สุดจะเข้ามาแทนที่ผลิตภัณฑ์ดัดแปลงพันธุกรรมออกจากตลาดในที่สุด ตัวอย่างเช่น ความคิดเห็นนี้แสดงโดยผู้เชี่ยวชาญจากองค์กรวิจัยระดับนานาชาติ ETC Group
ตามคำศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ที่ยอมรับโดยทั่วไป ผลิตภัณฑ์สามารถถือเป็น "ผลิตภัณฑ์นาโน" ได้หากปลูก ผลิต แปรรูป หรือบรรจุหีบห่อโดยใช้อนุภาคนาโน นาโนเทคโนโลยี และเครื่องมือ นักพัฒนา Nanofood ให้คำมั่นสัญญาว่าจะปรับปรุงกระบวนการผลิตอาหารและบรรจุภัณฑ์ ปรับปรุงรสชาติ และคุณสมบัติทางโภชนาการใหม่ คาดว่าจะมีการผลิตเช่นกัน ผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้จริง(ผลิตภัณฑ์จะมีส่วนประกอบของยาหรือสารอาหารเพิ่มเติม) ผลผลิตเพิ่มขึ้นและราคาอาหารก็คาดว่าจะลดลงเช่นกัน ภายในสองสามทศวรรษ การใช้ผลิตภัณฑ์นาโนจะแพร่หลาย รายงานที่จัดทำขึ้นสำหรับราชสมาคมแห่งบริเตนใหญ่กล่าว
ขอบเขตของการวิจัยในสาขาผลิตภัณฑ์นาโนนั้นน่าทึ่งพอๆ กับปริมาณการลงทุนในผลิตภัณฑ์เหล่านั้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุดผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น Kraft, Nestle, Heinz, Altria, Unilever ได้ลงทุนจำนวนมหาศาลในการพัฒนานาโนเทคโนโลยี ตามการประมาณการล่าสุด มูลค่าของตลาดผลิตภัณฑ์นาโนอยู่ที่ 410 ล้านดอลลาร์แล้ว และภายในปี 2553 คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 5.8 พันล้านดอลลาร์ 1
^
3. การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชผล
ในรัสเซียมีการจัดตั้ง บริษัท ของรัฐ "Rosnanotech" และได้มีการพัฒนา "โครงการเพื่อการพัฒนาอุตสาหกรรมนาโนในสหพันธรัฐรัสเซียจนถึงปี 2558" โปรแกรมจะดำเนินการใน 2 ระยะ: ระยะแรกได้รับการออกแบบสำหรับปี 2550-2553 ระยะที่สองสำหรับปี 2553-2558 ค่าใช้จ่ายรวมในการดำเนินโปรแกรมจะอยู่ที่ 138 พันล้านรูเบิล
ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2549 ประธานาธิบดีแห่งสหพันธรัฐรัสเซียได้อนุมัติทิศทางที่มีลำดับความสำคัญสำหรับการพัฒนาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรมศาสตร์ และรายการเทคโนโลยีที่สำคัญ รวมถึงนาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโน เพื่อพัฒนานาโนเทคโนโลยีในรัสเซีย มีการจัดตั้งข้อกังวลอุตสาหกรรมนาโนและศูนย์นาโนเทคโนโลยีระดับภูมิภาค 16 แห่งใน Nizhny Novgorod, Saratov, Ivanovo, Astrakhan, เขต Kaluga, Petrozavodsk, ดินแดนครัสโนดาร์ และหน่วยงานที่เป็นส่วนประกอบอื่น ๆ ของสหพันธรัฐรัสเซีย ในภาคเกษตรกรรม มีการศึกษาเกี่ยวกับการใช้นาโนเทคโนโลยีไฟฟ้าจำนวนมากที่สุด การวิจัยดังกล่าวกำลังดำเนินการที่มหาวิทยาลัยเกษตรกรรมแห่งรัฐมอสโกซึ่งตั้งชื่อตาม V. P. Goryachkina, VIESKh, Michurinsk State Agricultural Academy, AChGAU, GOSNITI และองค์กรและมหาวิทยาลัยทางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ
นาโนเทคโนโลยีในการเกษตรเกี่ยวข้องกับการใช้ยาเพื่อปกป้องพืช รุ่นใหม่ล่าสุดซึ่งมีลักษณะพิเศษคือการแทรกซึมของสารออกฤทธิ์เข้าไปในใบ ลำต้น และรากได้สูงสุด เนื่องจากมีขนาดเล็กผิดปกติ โครงการต่างๆ กำลังได้รับการพัฒนาโดยใช้วัสดุนาโนเพื่อการจัดส่งยาฆ่าแมลงไปยังเป้าหมายทางชีวภาพและสารอาหารไปยังพืชที่แม่นยำและปลอดภัยยิ่งขึ้น โครงการเหล่านี้ใช้เทคโนโลยีต่อไปนี้: กระบวนการขนส่ง พื้นผิวที่เลือกสรรทางชีวภาพ การแยกทางชีวภาพ และระบบไมโครไฟฟ้าเครื่องกล การประมวลผลนาโนไบโอ วิศวกรรมชีวภาพกรดนิวคลีอิก การกำหนดเป้าหมายของสาร ขนาดอนุภาคของสารเหล่านี้มีขนาดเล็กกว่าไมครอน (10 -9) หลายสิบหรือหลายร้อยเท่า การใช้ทำให้สามารถบรรลุผลที่ยิ่งใหญ่กว่ามากโดยใช้ยาในปริมาณที่น้อยที่สุดและประหยัดเงิน
การใช้นาโนเทคโนโลยีในการปลูกพืชได้เชื่อมโยงชีววิทยาระดับโมเลกุลและเซลล์ด้วยความช่วยเหลือของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกและสนามชีวภาพของเซลล์ที่มีชีวิตในกระบวนการนาโนทั่วไป ซึ่งจะนำไปสู่การแนะนำสู่การปฏิบัติที่ซับซ้อนของอุตสาหกรรมเกษตรของเทคโนโลยีใหม่ที่เป็นพื้นฐานสำหรับ การผลิตวัตถุดิบทางการเกษตร วัสดุ อาหาร และอาหารสัตว์
ในองค์กรวิทยาศาสตร์การเกษตรของรัสเซีย รวมถึงมหาวิทยาลัยวิศวกรรมเกษตรแห่งรัฐมอสโกซึ่งตั้งชื่อตาม V. P. Goryachkina (MSAU) ได้รับผลลัพธ์ของการใช้นาโนเทคโนโลยีไฟฟ้าในการผลิตผลิตภัณฑ์พืชผล
^
3.1 การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีไฟฟ้าในการผลิตพืชธัญพืช
อนุภาคนาโนเหล็กที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพสามารถช่วยเพิ่มผลผลิตของพืชเมล็ดพืชบางชนิดได้ 10 ถึง 40%
นาโนเทคโนโลยีใหม่สำหรับการบำบัดเมล็ดก่อนหยอดเมล็ดด้วยไมโครเวฟและการฆ่าเชื้อได้ถูกนำมาใช้เป็นทางเลือกแทนวิธีการทางเคมี สำหรับการฆ่าเชื้อเมล็ดพืชและเมล็ดพืช จะใช้โหมดการบำบัดด้วยคลื่นไมโครเวฟแบบพัลซิ่ง ซึ่งเนื่องจาก EMF ความเข้มสูงเป็นพิเศษในพัลส์ ทำให้มั่นใจได้ว่าศัตรูพืชและแมลงจะตายได้ เป็นที่ยอมรับกันว่าการฆ่าเชื้อด้วยไมโครเวฟได้ผล 100% ต้องใช้ปริมาณไม่เกิน 75 MJ ต่อเมล็ดพืช 1 ตัน
เทคโนโลยีนาโนไฟฟ้าแบบใหม่ของการอบแห้งเมล็ดพืชแบบผสมผสานจะดำเนินการแบบเป็นรอบ: การให้ความร้อนแก่เมล็ดพืชแบบพาความร้อนไปที่ 50°C จากนั้นจึงบำบัดเมล็ดด้วยไมโครเวฟในระยะสั้น ในระหว่างนั้นแรงดันความชื้นส่วนเกินจะถูกสร้างขึ้นในเมล็ดพืชที่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือด ของน้ำ เป็นผลให้การกรองถ่ายโอนความชื้นจากเมล็ดพืชไปยังพื้นผิวในสถานะหยดของเหลวจะถูกเร่ง ความชื้นจะถูกกำจัดออกจากพื้นผิวด้วยสารหล่อเย็นด้วยอากาศร้อน การบริโภคที่เฉพาะเจาะจงพลังงานสำหรับการอบแห้งเมล็ดพืชลดลง 1.3 เท่าหรือมากกว่าเมื่อเทียบกับการอบแห้งแบบพาความร้อนแบบดั้งเดิม ความเสียหายระดับไมโครต่อเมล็ดจะลดลงถึง 6% และคุณภาพการหว่านได้รับการปรับปรุง 5% นอกจากนี้ ยังมีการใช้โอโซนในการอบแห้งและฆ่าเชื้อเมล็ดพืชที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อ 24 เท่า และลดการใช้พลังงาน 1.5 เท่า
เทคโนโลยีนาโนไฟฟ้าของไมโครไนเซชันของเมล็ดพืชด้วยไมโครเวฟนั้นขึ้นอยู่กับผลของเดกซ์ทริไนเซชันของเมล็ดแป้ง - การสลายโพลีแซ็กคาไรด์ของแป้งและการแปลงเป็นสารอาหารที่ย่อยได้ ระดับของเดกซ์ทริไนซ์เพิ่มขึ้นจาก 12% เป็น 80% ปริมาณพลังงานของอาหารจะเพิ่มขึ้นสองเท่าจาก 7.7 เป็น 15.7 MJ/กก. เมื่อเทียบกับ IR micronization ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในต่างประเทศ ต้นทุนพลังงานจำเพาะจะลดลงมากกว่า 2 เท่าจาก 250,300 เป็น 130,150 kWh ต่อเมล็ดข้าว 1 ตัน
ตามข้อมูลของรัฐบาล การทดสอบการยอมรับตัวชี้วัดทางสัตววิทยาของลูกสุกรขุนที่มีส่วนผสมของอาหารข้าวบาร์เลย์ขนาดไมโครไมโครเวฟทำให้น้ำหนักเพิ่มขึ้นเฉลี่ยต่อวัน 36% และมากกว่าหนึ่งเดือน - 2 ครั้ง
ตามที่ผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีเกษตรระบุว่าผลผลิตพืชผลทางการเกษตรทั้งหมดมากถึงห้าสิบเปอร์เซ็นต์ขึ้นอยู่กับประสิทธิผลของการปกป้องพืช นาโนอิมัลชันได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในการเพาะปลูกพืชหลายชนิด รวมถึงธัญพืชและหัวบีท ผู้เชี่ยวชาญนำเสนอการพัฒนาล่าสุดหลายประการ ตัวอย่างเช่น การบำบัดก่อนหว่านด้วยไมโครอิมัลชัน “Tebu 60”, “Scarlett” ซึ่งแสดงให้เห็นว่า ประสิทธิภาพสูงเมื่อนำไปใช้กับฐานของ Shchelkovo Agrokhim 700 เฮกตาร์ ยาเหล่านี้ไม่ได้แยกออกจากกันภายใต้อิทธิพลของความร้อนและแสง วิธีการแก้ปัญหาการทำงานที่เตรียมไว้สามารถเก็บไว้ได้ไม่ใช่เป็นชั่วโมงหรือเป็นวัน แต่สามารถเก็บไว้ได้นานหลายปีในขณะที่ยังคงใช้งานอยู่ แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือผลิตภัณฑ์นาโนต่างจากยาฆ่าแมลงแบบดั้งเดิมตรงที่ทำให้พื้นผิวของพืชเปียกอย่างสมบูรณ์ ถูกพืชดูดซึมได้อย่างสมบูรณ์ และไม่ถูกชะล้างโดยฝน
ผู้ผลิตไม่ได้ซ่อนความจริงที่ว่านาโนอิมัลชันไม่ถูก แต่สุดท้ายแล้วพวกเขาก็ให้ผลที่ดีกว่ามาก ตัวอย่างเช่น การรักษาข้าวสาลีฤดูหนาวด้วยยา "Titul Duo, KRR" ซึ่งไม่มีอะนาล็อก สามารถให้ผลกำไรได้มากถึง 400% และผลผลิตเพิ่มเติมสูงถึง 17 เซ็นต์ต่อเฮกตาร์ แต่แม้แต่วิสาหกิจทางการเกษตรที่ยากจนก็สามารถใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์นาโนเทคโนโลยีได้แล้ว ต้องขอบคุณสินเชื่อสินค้าโภคภัณฑ์จากผู้ผลิต
^
3.2 การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการปลูกผัก
การตรวจสอบกระบวนการนาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโนที่พัฒนาแล้วยืนยันว่าการใช้นาโนพรีพาเรชั่นในการปลูกผักช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยและเพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป สำหรับพืชอุตสาหกรรมและอาหารเกือบทั้งหมด - มันฝรั่ง ผัก ผลไม้และผลเบอร์รี่ ฝ้ายและลินิน ตัวชี้วัดผลผลิตเพิ่มขึ้น 1.5-2 เท่า นาโนเทคโนโลยีกำลังถูกนำไปใช้อย่างแข็งขันในการประมวลผลหลังการเก็บเกี่ยวของดอกทานตะวัน ยาสูบ และมันฝรั่ง การจัดเก็บแอปเปิ้ลในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม และการโอโซนในอากาศ
จากการค้นพบนาโนเทคโนโลยีเมื่อเร็วๆ นี้ ได้มีการศึกษาบทบาททางชีวภาพของซิลิคอนในสิ่งมีชีวิต และกิจกรรมทางชีวภาพของสารประกอบซิลิกอนอินทรีย์ - ซิลาทรานเนส - ได้รับการศึกษาแล้ว ไซลาเทรนซึ่งเป็นการก่อตัวของเซลล์และมีซิลิคอน มีผลทางสรีรวิทยาต่อสิ่งมีชีวิตในทุกขั้นตอนของการพัฒนาเชิงวิวัฒนาการตั้งแต่จุลินทรีย์สู่มนุษย์ การใช้สารกระตุ้นทางชีวภาพออร์กาโนซิลิกอนในการปลูกผักทำให้สามารถเพิ่มความต้านทานต่อความเย็น ทนต่อความร้อนและความแห้งแล้ง ช่วยในการเอาชนะสถานการณ์สภาพอากาศที่ตึงเครียดได้อย่างปลอดภัย (คืนน้ำค้างแข็ง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างกะทันหัน ฯลฯ) และเพิ่มฟังก์ชันการป้องกันของพืชจากโรค และศัตรูพืช ยาดังกล่าวช่วยบรรเทาอาการยับยั้งและระงับประสาทของสารเคมีอารักขาพืชในระหว่างการรักษาที่ซับซ้อน
ทิศทางที่ล้ำสมัยของนาโนเทคโนโลยีชีวภาพ (นาโนเทคโนโลยีในชีววิทยา) ในการปลูกผักคือการสร้างสรรค์ พืชที่ปลูกโดยเฉพาะทนทานต่อแมลงศัตรูพืช
^
3.3 การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชเรือนกระจก
รังสีอัลตราไวโอเลต (UVR) ในการผลิตพืชผลเป็นส่วนที่มีการศึกษาน้อยที่สุดในช่วงสเปกตรัมของรังสีเชิงแสง เพื่อเพิ่มผลผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์เรือนกระจกจึงมีปริมาณสำรองที่ยังไม่แพร่หลาย แต่สามารถนำมาใช้ในการแก้ปัญหาหลักของการผลิตพืชดินที่ได้รับการคุ้มครอง UVI ใช้เพื่อการปรับปรุงพันธุ์และบำบัดเมล็ดก่อนหว่าน เมื่อสัมผัสโดยตรงกับพืช การแผ่รังสีสามารถทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมที่มีประสิทธิภาพของกระบวนการเผาผลาญขั้นพื้นฐานในวัตถุทางชีววิทยาที่มีชีวิต จากการพัฒนาและการประยุกต์ใช้วิธี UVI ทำให้ได้รับข้อมูลเชิงบวกเกี่ยวกับการควบคุมศัตรูพืชทางการเกษตร รวมถึงข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการทำให้ไนตริฟิเคชั่นในดิน การบำบัดเมล็ดพันธุ์ด้วยรังสี UVI ก่อนการหว่านได้มาถึงระดับของวิธีการทางอุตสาหกรรมในการเตรียมเมล็ดเมล็ดสำหรับการหว่าน และดังที่การศึกษาแสดงให้เห็นแล้วว่า การบำบัดเหล่านี้มีประสิทธิภาพเป็นสองเท่าของการทำความร้อนด้วยแสงอาทิตย์หรือความร้อนจากอากาศ การฉายรังสีเมล็ดในปริมาณที่เหมาะสมจะช่วยกระตุ้น การพัฒนาทั่วไปพืชช่วยเพิ่มผลผลิต ผลกระทบของ UVR ต่อเมล็ดพืชขึ้นอยู่กับการฆ่าเชื้อ การฆ่าเชื้อ และความสามารถในการกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีแสงในเมล็ดพืชที่ได้รับรังสี
ในการงอกของเมล็ดพืชและพืช บทบาทของตัวควบคุมอัตรากระบวนการทางชีวเคมีจะดำเนินการโดยเอนไซม์ สารเจริญเติบโต และวิตามิน ขณะอยู่ใน ปริมาณเล็กน้อยสารเหล่านี้มีอิทธิพลต่อทั้งอัตราการเจริญเติบโตและทิศทางการสังเคราะห์ของเซลล์และพืชโดยรวม ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงทางเคมีและชีวเคมีในเมล็ดพืชที่เกี่ยวข้องกับการดูดซับพลังงาน UVR แม้จะดูเพียงเล็กน้อยในครั้งแรกก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการพัฒนาของพืชและผลผลิตได้
ฤทธิ์ต้านจุลชีพของ UVR แสดงออกในความเสียหายทางเคมีแสงต่อ DNA ในนิวเคลียสของเซลล์ของจุลินทรีย์ ซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์จุลินทรีย์ในรุ่นแรกหรือรุ่นต่อ ๆ ไป
ใน ฟาร์มเรือนกระจกปัญหาในการต่อสู้กับการติดเชื้อไวรัสนั้นรุนแรง สำหรับการปฏิบัติ สิ่งสำคัญคือต้องกำหนดปริมาณรังสี UVR ที่ทำให้พืชถึงตายได้ และศึกษาความต้านทานสัมพัทธ์ ประเภทต่างๆ- ค่าของปริมาณเกณฑ์สำหรับพืชในระหว่างการฉายรังสีเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อใช้อุปกรณ์กำจัดวัชพืช ด้วยการฉายรังสีในปริมาณปานกลาง หลอดฆ่าเชื้อแบคทีเรียสามารถใช้เพื่อทำลายจุลินทรีย์ในพืชได้โดยไม่ทำอันตรายต่อพืชเอง
ตัวอย่างของนาโนเทคโนโลยีทางการเกษตรคือการฉายรังสีของพืชด้วยแสงที่สอดคล้องกัน พืชได้รับการบำบัดด้วยแสงเสมือนเอกรงค์ซึ่งมีการเชื่อมโยงกันสูงและต่ำ
^
3.4 การใช้อนุภาคนาโนในระหว่างการงอกของเมล็ด
อนุภาคนาโนเนื่องจากมีขนาดเล็ก คำนวณใน นาโนเมตรเจาะเข้าไปในเซลล์ของสัตว์และมนุษย์ได้ง่าย เข้าไปในเซลล์พืชได้ยากขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากมีผนังเซลล์ที่แข็งแรงและแข็ง ไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์ถามตัวเองอีกคำถามหนึ่งว่า อนุภาคนาโนสามารถเจาะเมล็ดพืชได้หรือไม่ ซึ่งเปลือกของมันหนากว่านั้นอีก นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าเมล็ดพืชบางชนิดสามารถสะสมได้ โลหะหนักเช่นแบเรียมหรือตะกั่ว จากข้อมูลนี้ มีข้อสันนิษฐานว่าอนุภาคขนาดนาโนบางส่วนจะทะลุเปลือกหุ้มเมล็ดและส่งผลต่อการงอกของเมล็ดด้วย เพื่อเข้าร่วมในการทดลอง (ผลงานของนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันเกี่ยวกับผลกระทบของอนุภาคนาโนต่อเมล็ดพืช) มีการใช้เมล็ดพันธุ์มะเขือเทศพันธุ์เล็กที่สุดอย่าง Micro-Tom และใช้เมล็ดคาร์บอนหลายผนังเป็นวัตถุวิจัย ท่อนาโน- เมล็ดปลอดเชื้อถูกหว่านบนอาหารเลี้ยงเชื้อที่เป็นของแข็งซึ่งมีท่อนาโน 10, 20, 40 ไมโครกรัม/มิลลิลิตร ในกลุ่มควบคุม เมล็ดพืชเติบโตในสภาพแวดล้อมเดียวกันโดยไม่ต้องเติมอนุภาคนาโนเท่านั้น ในวันที่ 3 เมล็ดมากกว่า 30% งอกบนอาหารที่มีท่อนาโน ในกรณีนี้ ต้นกล้าได้รับชีวมวลเร็วขึ้นและมีหน่อยาว ไม่เหมือนพืช กลุ่มควบคุม: มีตัวชี้วัดที่คล้ายกันเกิดขึ้นภายในวันที่ 12 เท่านั้น การมีอยู่ของท่อนาโนภายในเมล็ดถูกแสดงให้เห็นโดยใช้ Raman spectroscopy ภาพขนาดเล็กของระบบรากของต้นกล้ายังเผยให้เห็นท่อนาโนในเซลล์รากอีกด้วย
คำอธิบายประการหนึ่งสำหรับข้อเท็จจริงข้อนี้คือท่อนาโนที่เจาะผ่านเปลือกเมล็ดช่วยให้น้ำไหลไปยังเอ็มบริโอได้สะดวก เพื่อตรวจสอบสิ่งนี้ เมล็ดถูกทำให้แห้งที่ 250°C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง จากนั้นจึงหาการเปลี่ยนแปลงของมวล ปรากฎว่า: ในเมล็ดแห้งก่อนหว่านบนอาหารมีความชื้น 18.4% ในเมล็ดที่เก็บไว้เป็นเวลาสองวันในอาหารเลี้ยงเชื้อ - ความชื้น 38.9% ในเมล็ดที่ปลูกบนอาหารที่มีท่อนาโน พบว่ามีของเหลว 57.6% ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถพิสูจน์ได้ว่าท่อนาโน การสะสมน้ำ และการงอกของเมล็ดมีความเชื่อมโยงถึงกัน นักวิทยาศาสตร์หวังว่า งานนี้(ตีพิมพ์ใน ACS Nano) ไม่เพียงแต่เป็นพื้นฐานในธรรมชาติเท่านั้น แต่ยังจะมีอีกด้วย ความสำคัญในทางปฏิบัติเพื่อการเกษตร
^
3.5 การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการเก็บรักษาผักและผลไม้
ตัวอย่างของการใช้ที่ไม่ใช่เทคโนโลยีในการจัดเก็บผักและผลไม้คือการฉายรังสีของพืชด้วยแสงที่สอดคล้องกัน
แอปเปิ้ลสองสายพันธุ์ - Antonovka vulgaris และ Sinap ทางตอนเหนือ - ได้รับการบำบัดด้วยแสงกึ่งโมโนโครมที่มีความเชื่อมโยงกันสูงและต่ำ ได้รับรังสีที่มีความสอดคล้องกันสูงโดยมีเส้นสเปกตรัมน้อยกว่า 1 นาโนเมตรโดยใช้เลเซอร์ฮีเลียมนีออน
แหล่งกำเนิดรังสีที่มีความเชื่อมโยงต่ำคือหลอดไส้พร้อมระบบกรองแสงที่ตัดแถบสเปกตรัมที่มีความกว้าง 5,080 นาโนเมตรออก โดยสูงสุดที่ความยาวคลื่นการสร้างเลเซอร์ (633 นาโนเมตร) พบว่าการฉายรังสีด้วยเลเซอร์เป็นเวลา 20 วินาทีช่วยลดความเสียหายต่อแอปเปิ้ลทั้งจากการเน่าเปื่อยและการถูกแดดเผา ยิ่งไปกว่านั้นสิ่งนี้แสดงให้เห็นในระดับที่มากขึ้นในความผิดปกติทางสรีรวิทยา - การฟอกหนัง
หลังจากเก็บรักษาไว้ 190 วัน พยาธิสภาพนี้พบน้อยกว่าผลไม้ที่ไม่ได้รับรังสีถึง 3 เท่า การวิจัยที่ดำเนินการภายใต้การนำของนักวิชาการของ Russian Agricultural Academy I.F. Borodin ช่วยให้เราสามารถสรุปได้ว่าการเชื่อมโยงกันของแสงเป็นตัวแปรสำคัญของส่วนการทำงานของอุปกรณ์เทคโนโลยีการเกษตรแบบเลเซอร์ เพื่อให้บรรลุผลทางชีวภาพสูงสุด ความกว้างของเส้นสเปกตรัมไม่ควรเกิน 2,030 นาโนเมตร เงื่อนไขนี้จำเป็นไม่เพียงแต่ในการแปรรูปผลไม้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสิ่งมีชีวิตในพืชอื่น ๆ ซึ่งช่วยให้กระบวนการฉายรังสีที่มีความสอดคล้องกันสูงโดยเฉพาะแสงเลเซอร์ถูกจัดประเภทเป็นนาโนเทคโนโลยี
^
3.6 นาโนเทคโนโลยีในการต่อสู้กับไนเตรต
ปัญหาเร่งด่วนประการหนึ่งในการผลิตพืชผลคือการฟื้นฟูคุณภาพของดินที่ปนเปื้อนไนเตรต ไม่มีวิธีการทางเคมีในการทำความสะอาดดินจากสารประกอบไนเตรต ผลลัพธ์ที่ต้องการเนื่องจากมีความซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ ต้นทุนวัสดุ.
ข้อกำหนดเบื้องต้นทางทฤษฎีสำหรับการพัฒนาวิธีการทำให้ดินบริสุทธิ์จากสารประกอบไนเตรตโดยพิจารณาจากผลกระทบของพลังงาน UVR ต่อวัตถุทางชีวภาพ - พืชและดินสมควรได้รับความสนใจ ในการลดไนเตรตให้กลายเป็นไนโตรเจนในรูปแบบที่ย่อยได้อย่างสมบูรณ์ จำเป็นต้องใช้พลังงานที่ 575.6 กิโลจูล/โมล
เป็นที่ทราบกันดีว่าการได้รับรังสี UV คลื่นสั้นในระยะยาวส่งผลเสียต่อพืช การได้รับรังสีในระยะสั้นมีผลในเชิงบวก ไนเตรตที่พืชสกัดจากดินจะถูกเปลี่ยนโดยพืชให้อยู่ในรูปแบบที่ย่อยได้โดยใช้รังสีอัลตราไวโอเลต
^
3.7 นาโนเทคโนโลยีในการผลิตอาหารสัตว์
การรักษาด้วยไมโครเวฟด้วยไมโครเวฟเพื่อรักษาเสถียรภาพของแคโรทีนของแป้งสมุนไพรวิตามินจะช่วยลดการสูญเสียแคโรทีนในระหว่างกระบวนการทำให้แห้ง 2.5 เท่าจาก 10 เป็น 4% และในช่วงระยะเวลาการเก็บรักษาหกเจ็ดเดือนจะมั่นใจได้ถึงการเก็บรักษาแคโรทีนในแป้งได้ถึง 9% ซึ่งสูงกว่าการไม่ผ่านกระบวนการด้วยไมโครเวฟถึง 2.32.8 เท่า การใช้พลังงานจำเพาะลดลง 1.52 เท่า
ฟาร์มหลายแห่งที่มีกิจกรรมหลักคือการผลิตเนื้อสัตว์และ การเลี้ยงโคนมมีส่วนร่วมในการปลูกเมล็ดพืชอาหารสัตว์ด้วยตนเอง สถาบันวิจัยการผลิตทางอุตสาหกรรมเกษตรแห่งเคิร์สต์ได้แสดงให้เห็นว่าการบำบัดเมล็ดพันธุ์และการบำบัดพืชผลในช่วงการแตกกอด้วยโพลีเมอร์ไบโอไซด์ (BIOPAG) จะเพิ่มผลผลิตของข้าวบาร์เลย์ในฤดูใบไม้ผลิ ข้าวสาลีในฤดูใบไม้ผลิ และถั่วลันเตา ทำให้สามารถลดต้นทุนอาหารสัตว์ได้ จึงช่วยแก้ปัญหาการพัฒนาพันธุ์โคนมและโคเนื้อได้
^
3.8 ปุ๋ยนาโนทิวบ์
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอาร์คันซอที่ศูนย์นาโนเทคโนโลยีลิตเทิลร็อค พบว่าการให้เมล็ดมะเขือเทศสัมผัสกับสารละลายธาตุอาหารที่มีท่อนาโนคาร์บอน จะทำให้เมล็ดมะเขือเทศงอกเร็วขึ้นและดีขึ้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าท่อนาโนคาร์บอนอาจเป็นการค้นพบสำหรับการเกษตรกรรมทั้งหมด และเป็นการเปิดศักราชของปุ๋ยชนิดใหม่
หลักการทำงานของท่อนาโนคาร์บอนมีดังนี้ เนื่องจากขนาดที่เล็กมาก ท่อนาโนจึงแทรกซึมเข้าไปในผิวหนังของเมล็ดได้ง่าย ช่วยให้น้ำและสารอาหารภายในเมล็ดซึมผ่านได้ดีขึ้น สิ่งนี้ส่งผลต่ออัตราการงอกของเมล็ด
อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าการใช้ “ปุ๋ยนาโน” ดังกล่าวสามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่อาจคาดเดาได้ ดังนั้นการทดลองบางอย่างกับการ "ใส่ปุ๋ย" มะเขือเทศด้วยท่อนาโนคาร์บอนแสดงให้เห็นว่าผลไม้กลายเป็น "พิษ" สำหรับแมลงวันผลไม้ดรอสโซฟิล่า นอกจากนี้ จากการศึกษาบางชิ้น ท่อนาโนคาร์บอนยังเป็นสารก่อมะเร็งต่อสิ่งมีชีวิตในสัตว์อีกด้วย
^
4 ตัวอย่างการใช้ยาจากนาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชผล
4.1 การเตรียมนาโนโกร
Nano-Gro เป็นสารควบคุมการเจริญเติบโตของพืชแบบออร์แกนิก ซึ่งมีพื้นฐานมาจากแนวทางการปฏิวัติใหม่ในการเพิ่มผลผลิตของพืช ปรับปรุงคุณภาพพืช และเสริมสร้างภูมิคุ้มกันของพืช ผู้ผลิตและผู้สร้างสรรค์ผลิตภัณฑ์นี้คือ Agro Nanotechnology, Corp.การสร้าง Nano-Gro เกิดขึ้นก่อนการวิจัย 10 ปีเกี่ยวกับผลกระทบของสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพต่างๆ ที่มีต่อพืชและเมล็ดพืช ผลลัพธ์ทำให้เราได้ข้อสรุปเกี่ยวกับระดับผลกระทบของสารในความเข้มข้นระดับนาโนโมเลกุลต่อสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยา เทคโนโลยีเบื้องหลัง Nano-Gro ได้รับการพัฒนาให้เป็นวิธีการที่เป็นธรรมชาติ เรียบง่าย และราคาไม่แพงในการปรับปรุงประสิทธิภาพทางการเกษตร ผลิตโดยไม่ต้องใช้สารเคมีสังเคราะห์
ทันทีที่สารละลายส่วนผสมที่มีความเข้มข้นระดับนาโนโมเลกุลกระทบกับพืชหรือเมล็ด พืชจะรับรู้ว่ามีอยู่ว่าเป็นปัจจัยความเครียด ความเครียดนี้เป็นเพียงจินตนาการเท่านั้น อย่างไรก็ตาม พืชเริ่มเตรียมพร้อมสำหรับการต่อสู้เพื่อการดำรงอยู่ ซึ่งแสดงออกในการเพิ่มขึ้นของมวลและความยาวของราก การเพิ่มขึ้นของไนโตรเจนในบรรยากาศที่ถูกดูดซับ และด้วยเหตุนี้ การกระตุ้นการสังเคราะห์โปรตีนโดยพืช การเพิ่มขึ้นของมวลชีวภาพและผลผลิตที่เพิ่มขึ้น
ข้อดีของการใช้ Nano-Gro:
เพิ่มผลผลิตโดยเฉลี่ย 20%;
เพิ่มความต้านทานของพืช เงื่อนไขที่ไม่เอื้ออำนวย สภาพแวดล้อมภายนอกลดการพึ่งพาเกษตรกรรม จากสภาพอากาศ
สินค้าใช้งานง่ายจึงสามารถใช้ได้กับทุกฟาร์มทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก
ช่วยให้คุณลดปริมาณปุ๋ยไนโตรเจนที่ใช้
ในการแปรรูปผัก (แตงกวา, มะเขือเทศ, หัวหอม, ผักกาดหอม) คุณต้องใช้สารละลายที่มีความเข้มข้น 1 เม็ดต่อน้ำ 1 ลิตร แช่เมล็ดไว้เป็นเวลา 30 วินาทีในสารละลาย Nano-Gro จากนั้นนำเมล็ดไปตากแห้งในที่ร่ม และหลังจากเมล็ดแห้งแล้วจึงนำไปปลูกในกล่อง
ข้าว. 5 – ผลลัพธ์ของการบำบัดพืชด้วย Nano-Gro
การบำบัดเมล็ดพันธุ์ก่อนการปลูกด้วย Nano-Gro ได้รับการทดสอบในสหรัฐอเมริกา อิสราเอล รัสเซีย จีน ประเทศในสหภาพยุโรป และยูเครน กับพืชธัญพืชและผัก การทดสอบนี้แสดงผลลัพธ์ที่ดีในแต่ละการทดสอบ (ผลผลิตเพิ่มขึ้น 15% - 60%) ยานี้ยังได้รับการทดสอบว่าเป็นสารป้องกันพืชต่อเชื้อราและ โรคไวรัสเช่น โรคเชื้อราเน่า โรคราสีเทา โรคแบคทีเรียของไม้ผล เป็นต้น ในการทดสอบเหล่านี้ ยา Nano-Gro มีผลกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันสูง
ตารางที่ 2 - ผลผลิตเพิ่มขึ้นเมื่อใช้การเตรียม Nano-Gro
จากผลการทดสอบ พบว่าผลผลิตข้าวบาร์เลย์ฤดูหนาวเพิ่มขึ้นมากที่สุดจาก 222 c/ha เป็น 355 c/ha หรือ 59% ด้านล่างการเพิ่มขึ้นของผลผลิตข้าวโอ๊ตและหัวบีทน้ำตาล 24% ไม่ได้ถูกสังเกตในการทดสอบ
ตารางที่ 2 - การเปลี่ยนแปลงสัญญาณการเจริญเติบโต การพัฒนา และผลผลิตของข้าวสาลีภายใต้อิทธิพลของหน่วยงานกำกับดูแลการเจริญเติบโตในฟาร์ม Pushkinskoye ในภูมิภาค Nizhny Novgorod
| วัฒนธรรม | ตัวเลือก | ความสูงของต้นก่อนเก็บเกี่ยว ซม | ผลผลิต c/ha | จำนวนเมล็ดข้าวต่อหู ชิ้น | น้ำหนัก 1,000 เมล็ด g | ธรรมชาติ กรัม/ลิตร | ปริมาณกลูเตนดิบ % | ความแวววาว, % |
| ข้าวสาลีฤดูใบไม้ผลิ | ควบคุม | 102,1 | 41,7 | 31,2 | 37,1 | 744,4 | 20,3 | 69 |
| รักซิล | 100,8 | 47,2 | 37,1 | 39,3 | 711,2 | 22,4 | 75 |
|
| Raxil + นาโน-โกร | 97,1 | 48,9 | 32,6 | 38,6 | 729,6 | 24 | 81 |
|
| นาโน-โกร | 98,5 | 50,6 | 38,3 | 38,9 | 725,4 | 24,7 | 83 |
ดังที่เห็นได้จากตาราง การบำบัดข้าวสาลีด้วย Nano-Gro ช่วยเพิ่มมูลค่าของลักษณะการวิเคราะห์ส่วนใหญ่
ป 
ปัจจัยการเพิ่มผลผลิตประกอบด้วยการเพิ่มขึ้นของการเจริญเติบโตของใบ ชีวมวล ผลไม้ และเมล็ดพืชแยกจากกัน การทดสอบยังแสดงให้เห็นว่าปริมาณโปรตีนและน้ำตาลในพืชที่ได้รับการบำบัดเพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 10% ในการทดลองส่วนใหญ่ที่ดำเนินการ
การทดสอบที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการมีวัตถุประสงค์เพื่อระบุการเปลี่ยนแปลงในมวลชีวภาพของราก ลำต้น และใบ การทดสอบแสดงให้เห็นว่ามวลชีวภาพของรากเพิ่มขึ้น 9% และมวลชีวภาพของใบและลำต้นเพิ่มขึ้น 40% 2
ข้าว. 6 – ผลของนาโน-โกรต่อการเพิ่มมวลชีวภาพของราก ใบไม้ และลำต้น
^
4.2 ปุ๋ยนาโนเทคโนโลยี “พืชชีวภาพ”
สูตรปฏิวัติวงการของปุ๋ย Bioplant Flora ช่วยให้สามารถเพิ่มผลผลิตพืชได้อย่างน้อย 40-50 เปอร์เซ็นต์ พร้อมทั้งลดต้นทุนการผลิตได้สองเท่าหรือมากกว่านั้น
โครงสร้างโมเลกุลที่เกิดขึ้นในสถานะนาโนจะถูกดูดซึมโดยเซลล์พืชได้ดีกว่ามาก ซึ่งจะเพิ่มตัวชี้วัดทางชีวภาพทั้งหมดของการเกษตร พืช. “Bioplant Flora” ช่วยเพิ่มภูมิต้านทานให้กับพืชภายใต้สภาพแวดล้อมต่างๆ ปัจจัยที่ไม่เอื้ออำนวย: การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน น้ำค้างแข็ง ความแห้งแล้ง น้ำขัง การขาดอุณหภูมิรวมที่ทำงานอยู่ มีฤทธิ์กระตุ้นการเจริญเติบโตที่ทรงพลัง - กระตุ้นกระบวนการทางสรีรวิทยาทั้งหมดในพืช: เพิ่มพลังงานการงอกและการงอกของเมล็ด (มากถึง 100%) กระตุ้นการสร้างราก ส่งเสริมการออกดอกและการก่อตัวของรังไข่และผลไม้ และกระตุ้นการทำงานของอวัยวะสำคัญ กระบวนการของพืช
การทดสอบ “พืชชีวภาพ” หลายครั้งกับพืชผลต่างๆ ในเขตภูมิอากาศต่างๆ ของสหพันธรัฐรัสเซีย ได้รับการยืนยันจากสถาบันวิทยาศาสตร์หลายแห่ง ปุ๋ย BioplantFlora ได้รับความนิยมอย่างสูงจากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัฐ TatNIISKH ของ Russian Agricultural Academy (Kazan) สำหรับใช้กับข้าวสาลี ข้าวบาร์เลย์ และเรพซีด GNUVNIPTIOU Russian Agricultural Academy (Vladimir) สำหรับใช้กับพืชสีเขียว GNUAFI ของ Russian Agricultural Academy (เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) สำหรับใช้กับมะเขือเทศ สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์แห่งรัฐเกษตรตะวันออกเฉียงใต้ (Saratov) เพื่อใช้กับข้าวสาลีและถั่วชิกพี
ข้อดีของไบโอแลนท์ฟลอร่า:
เพิ่มผลผลิต 20-50% ในบางกรณี 2-3 เท่า
การปรับปรุงคุณภาพของพืชผล (ลดระดับไนเตรต, เพิ่มปริมาณวิตามิน)
คุ้มครองพืชจากโรค (ประสิทธิภาพทางชีวภาพโดยเฉลี่ย 40-80%);
เพิ่มความต้านทานต่อความแห้งแล้งของพืช (10-60%)
เพิ่มความทนทานต่อสภาพอากาศที่รุนแรง ฟื้นฟูพื้นที่ปลูกหลังจากความเสียหายจากน้ำค้างแข็ง
การเพิ่มประสิทธิภาพของปุ๋ยแร่ (โดยอาจลดอัตราการบริโภคลงได้ 30-50%)
ลดเวลาการทำให้สุกได้ถึง 30%;
ผลกระตุ้นการเจริญเติบโตในพืชที่ผ่านการบำบัดจะคงอยู่นาน 2-3 เดือน
อนุภาคนาโนของกรดฮิวมิลิก 
ข้าว. 7 – กลไกการออกฤทธิ์ของปุ๋ยพืชชีวภาพ
ด้วยการใช้ Bioplant Flora ภาวะเจริญพันธุ์ที่ได้รับความเสียหายจากสารเคมีจึงกลับคืนมา ข้อเท็จจริงที่สำคัญคือการแปรรูปยาฆ่าแมลงในดินที่เกือบจะเสร็จสมบูรณ์เนื่องจากการกระตุ้นของ biocenosis ของระบบรากของพืช คุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และชีวภาพของดินได้รับการปรับปรุง รักษาความอุดมสมบูรณ์ จุลภาคและองค์ประกอบมหภาคของ ดินจะถูกแปลงเป็นรูปแบบที่ย่อยง่าย การก่อตัวของฮิวมัสเพิ่มขึ้น และจุลินทรีย์ยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อโรคในดิน ซึ่งนำไปสู่การฟื้นฟูความอุดมสมบูรณ์ของพื้นที่เกษตรกรรม
เทคโนโลยีการเกษตรและการประยุกต์:
ปุ๋ยมีอยู่ในรูปแบบเข้มข้นและเจือจางด้วยน้ำก่อนใช้ การบริโภค 0.25 ถึง 6 ลิตรต่อ 1 เฮกตาร์ (ขึ้นอยู่กับพืชที่กำลังแปรรูป) บรรจุในภาชนะตั้งแต่ 5 มล. ถึง 1, 4.5, 8, 200 และ 1,000 ลิตร
การใช้ปุ๋ย BIOPLANT FLORA ไม่จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงวิธีปฏิบัติทางการเกษตรที่มีอยู่
การบำบัดพืชทำได้โดยการฉีดพ่น (ผสมเกสร) พืชและแช่เมล็ด สารละลายที่เป็นน้ำปุ๋ย “พืชชีวภาพ” ขึ้นอยู่กับชนิดของพืชและระยะเวลาการปฏิสนธิ
ปุ๋ย Bioplant Flora มีระดับความเป็นอันตราย 4 (สารอันตรายต่ำ);
ผลิตจากสารตั้งต้นอินทรีย์ที่ผ่านกระบวนการแบคทีเรีย ประกอบด้วยน้ำ นาโนฮิวเมต กรดอินทรีย์ธรรมชาติ สารอาหารรองขนาดนาโน Mg, Mn, Mo, Fe, Co, Zn, S และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพตามธรรมชาติ
ข้าว. 8 – ทางด้านซ้ายคือการควบคุมข้าวสาลีฤดูหนาว ทางด้านขวาคือ “พืชชีวภาพ” (กิจการทางการเกษตร “Niva Tatarstana”)
ด้านล่างนี้เป็นกราฟ ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจการใช้ปุ๋ย "พืชชีวภาพ" ในสถานประกอบการทางการเกษตร "Niva Tatarstana":
ข้าว. 9 – ประสิทธิภาพการใช้ “พืชชีวภาพ”
ข้าว. 10 – โครงสร้างต้นทุนในการผลิตทางการเกษตร ผลิตภัณฑ์ (โดยใช้ตัวอย่างธัญพืช) 3
บทสรุป
แม้ว่าทุกคนจะไม่สามารถอธิบายได้ว่านาโนเทคโนโลยีคืออะไร แต่ก็เป็นที่ชัดเจนว่าความก้าวหน้าในภาคเกษตรกรรมจะเป็นไปไม่ได้หากไม่มีพวกเขา
ตามที่ผู้อำนวยการสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัฐ (FGNU) Rosinformagrotech ศาสตราจารย์ Vyacheslav Fedorenko กล่าวว่า "การวิจัยที่ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ของเราแสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่ดี พวกเขาให้โอกาสเราที่จะกล่าวว่านาโนเทคโนโลยีสามารถนำไปใช้ในทุกภาคส่วนของการเกษตรอย่างแท้จริง ตั้งแต่การเลี้ยงปศุสัตว์ไปจนถึงการผลิตเครื่องจักรกลการเกษตร”
นาโนเทคโนโลยีถูกนำมาใช้ในต่างประเทศเพื่อปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์อาหารบรรจุหีบห่อ การกระจายตัวของอนุภาคนาโนในเมทริกซ์ที่มีหมายเลขของชั้นดินเหนียวดัดแปลงจะทำให้อายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ในบรรจุภัณฑ์เพิ่มขึ้น
การวิเคราะห์กระบวนการนาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโนที่พัฒนาแล้วแสดงให้เห็นว่าพื้นที่หลักของการประยุกต์ใช้ในการผลิตพืชผลคือการใช้การเตรียมนาโนร่วมกับแบคทีเรียแบคทีเรียซึ่งเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยและเพิ่มผลผลิต (โดยเฉลี่ย 1.5-2 เท่า) ของผลิตภัณฑ์อาหารเกือบทั้งหมด (มันฝรั่ง ธัญพืช ผัก ผลไม้และผลเบอร์รี่) และพืชอุตสาหกรรม (ฝ้าย ปอ) นาโนเทคโนโลยีใช้ในการแปรรูปทานตะวัน ยาสูบ และมันฝรั่งหลังการเก็บเกี่ยว การจัดเก็บแอปเปิ้ลในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม และการเปิดโอโซนในอากาศ
เมื่อพิจารณาถึงความสำคัญโดยเฉพาะของการวิจัยนาโนเทคโนโลยีผลกระทบต่อการพัฒนาการเกษตรในปัจจุบันและอนาคตของรัสเซียความจำเป็นในการเพิ่มการลงทุนในพื้นที่ที่มีลำดับความสำคัญของการปรับปรุงการผลิตทางการเกษตรให้ทันสมัยจึงมีความจำเป็น:
1) พัฒนากลยุทธ์ของแผนกในการจัดงานวิจัยโดยมุ่งเน้นที่เป้าหมายหลักทางวิทยาศาสตร์และทางเทคนิคเป็นหลักเพื่อให้สามารถกระจายทรัพยากรอย่างมีเหตุผลและบรรลุตัวชี้วัดที่วางแผนไว้อย่างรวดเร็วสำหรับการพัฒนาการผลิตทางการเกษตร
2) จัดระเบียบปฏิสัมพันธ์และความร่วมมือกับศูนย์และห้องปฏิบัติการจำนวนมาก องค์กรและสถาบันต่างๆ และเหนือสิ่งอื่นใด กับข้อกังวลของอุตสาหกรรมนาโนและศูนย์ระดับภูมิภาค
3) สร้างศูนย์วิจัยเฉพาะทางภาคการเกษตรเพื่อประสานงานและ การสนับสนุนข้อมูลการวิจัยนาโนเทคโนโลยี วัสดุนาโนที่ใช้ในการเกษตร
4) ทบทวนระบบการฝึกอบรมบุคลากรโดยคำนึงถึงการดำเนินการตามประเด็นสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้แก่ นาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโน
นักวิทยาศาสตร์ไม่เพียงแต่พูดถึงประโยชน์ที่เป็นไปได้ของการใช้เทคโนโลยีนาโนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นด้วย ท้ายที่สุดแล้ว อนุภาคนาโนสามารถเจาะผิวหนัง ทางเดินหายใจ และระบบทางเดินอาหารได้อย่างง่ายดาย และมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ดังนั้นจึงได้รับคุณสมบัติที่ไม่รู้จัก ดังนั้นการเปลี่ยนจากไมโครเทคโนโลยีมาเป็นนาโนเทคโนโลยีจึงต้องมีการวิจัยพื้นฐานพิเศษ
^
อ้างอิง:
วี.จี. Kaplunenko, N.V. โคซินอฟ, A.N. Bovsunovsky "พืชและสาร" // "ธัญพืช"// หมายเลข 4 (เมษายน) 2551
วี.ไอ. Glazko "ทิศทางการใช้นาโนเทคโนโลยีในการเกษตร" // "ผักแห่งรัสเซีย"// หมายเลข 1-2, 2551
http://nanogro.ru/Dominanta_site/o_Nano-Gro
ปริมาณวิตามินในนมวัวเพิ่มขึ้น ลูกสุกรจะโตเร็วขึ้น และไก่เนื้อจะอวบมากขึ้น ผลกระทบนี้เกิดขึ้นจากสารเติมแต่งอาหารสัตว์ล่าสุดที่สร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ของเบลโกรอดโดยใช้นาโนเทคโนโลยี
นักวิทยาศาสตร์ชาวเบลโกรอดสกี้ มหาวิทยาลัยของรัฐ(BelSU) ได้พัฒนาสารเติมแต่งอาหารสัตว์นาโนเทคโนโลยีสำหรับสัตว์เลี้ยงในฟาร์ม ศาสตราจารย์ Alexander Vezentsev ในฐานะหนึ่งในนักพัฒนา หัวหน้าภาควิชาเคมีทั่วไปของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเบลโกรอดกล่าวว่า แผนกนี้มีตัวดูดซับนาโนที่ใช้ดินเหนียวมอนต์มอริลโลไนต์จากภูมิภาคเบลโกรอด เขาอ้างว่าความสามารถในการดูดซับของตัวดูดซับเหล่านี้สูงกว่ามอนต์มอริลโลไนต์ธรรมชาติถึง 30-33 เท่า สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแร่ถูกถ่ายโอนไปยังสถานะนาโนคลัสเตอร์ที่ใช้งานอยู่
วัตถุประสงค์หลักของสารเติมแต่งอาหารสัตว์คือการดูดซับและกำจัดโลหะหนักและกัมมันตภาพรังสี ไนเตรต ไนไตรต์ ยาฆ่าแมลงตกค้าง รวมถึงจุลินทรีย์ต่างๆ และสารพิษที่ผลิตออกจากร่างกายของสัตว์ ในรายการของ Vezentsev
จากการทดลองในสัตว์ทดลองแสดงให้เห็นว่า สารเติมแต่งนี้ดูดซับแคตไอออนของทองแดง ตะกั่ว และโลหะหนักอื่นๆ ได้มีประสิทธิภาพมากกว่าถ่านกัมมันต์และฝรั่งเศสถึง 10-100 เท่า ผลิตภัณฑ์ยา"สเมกต้า". เมื่อทางเดินอาหารของสัตว์มีนิกเกิล 10 มก./ลิตร การทำให้บริสุทธิ์จะเกิดขึ้น 100% โครเมียม ตะกั่ว ปรอท แคดเมียม 80-95% และกัมมันตภาพรังสีซีเซียม 95-98% นอกจากนี้สารเติมแต่งยังช่วยต่อต้านเชื้อโรคบิด Staphylococcus aureus และไวรัสโปลิโอได้ 98-99.99% และดูดซับแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคในกลุ่มลำไส้ - ซัลโมเนลลา, สเตรปโตคอกคัส, อีโคไล เมื่อให้อาหารเสริมแก่สัตว์ ระยะเวลาที่ใช้ในการกำจัดไวรัสและเซลล์แบคทีเรียก่อโรคอื่นๆ ออกจากร่างกายก็ลดลงเช่นกัน
จากการทดสอบในฟาร์มในภูมิภาคเบลโกรอด การแนะนำสารเติมแต่งในอาหารของวัวให้นมบุตรช่วยเพิ่มคุณภาพของนม - ปริมาณแลคโตสเพิ่มขึ้น 5% แคโรทีน 17% และวิตามินเอ 27% ในขณะที่ความเป็นกรด ของน้ำนมลดลง 6-8 %
เมื่อให้อาหารเสริมแก่วัว ความเข้มข้นของโลหะหนัก ไนเตรต และสารตกค้างของยาฆ่าแมลงออร์กาโนคลอรีนในนมก็ลดลง 4-35% และความเข้มข้นของธาตุกัมมันตภาพรังสี 3-3.8 เท่า คณบดีตั้งข้อสังเกต ศาสตราจารย์นิโคไล คณะสัตวแพทยศาสตร์แห่งสถาบันการเกษตรแห่งรัฐเบลโกรอด ซึ่งเป็นผู้นำการทดสอบ
ในแม่สุกรที่ได้รับยาในระหว่างตั้งครรภ์ อาการพิษจะลดลง และจำนวนลูกสุกรแรกเกิดที่มีสุขภาพดีเพิ่มขึ้น 18% ซึ่งเป็นการทดสอบในฟาร์มรวมที่ตั้งชื่อตาม Frunze (ภูมิภาคเบลโกรอด) ความปลอดภัยของลูกสุกรเพิ่มขึ้น 8-11% และน้ำหนักสดของพวกมันสูงกว่าน้ำหนักของลูกสุกรที่ไม่ได้รับอาหารเสริม 20-25% ด้วยการขุนต่อไปโดยใช้สารเติมแต่งนาโน น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นของลูกสุกรจะเพิ่มขึ้น 13-44% ต้นทุนอาหารลดลง 36-38% และระยะเวลาในการขุนลดลง 1.5 เดือน
จากการทดลองที่ฟาร์มสัตว์ปีกของบริษัทเกษตรกรรม Belgorod BEZRK-Belgrankorm ได้แสดงให้เห็น การใช้สารเติมแต่งจะช่วยเพิ่มน้ำหนักสดของสัตว์ปีกได้ 15-18% และเพิ่มความปลอดภัยได้ 7-11%
ที่โรงงานไข่ ภายใต้อิทธิพลของสารเติมแต่งนาโน ปริมาณแคลเซียมและฟอสฟอรัสในเปลือกไข่เพิ่มขึ้น 5-7% ทำให้เปลือกไข่มีความคงทนมากขึ้น
ผลกระทบทางเศรษฐกิจของการใช้สารเติมแต่งเนื่องจากความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น การเพิ่มของน้ำหนัก คุณภาพของผลิตภัณฑ์ การตายที่ลดลง เวลาการเจริญเติบโตและต้นทุนอาหารสัตว์อยู่ที่ 4-11 รูเบิล ต่อต้นทุน 1 รูเบิล Vezentsev กล่าว สารเติมนาโนไม่มีคุณสมบัติเป็นพิษ และไม่มีผลเสียต่อเลือดและอวัยวะของสัตว์ เขากล่าวเสริม การให้อาหารจะไม่เปลี่ยนความสมดุลของกรด-เบสของสิ่งแวดล้อม และทำให้การทำงานของลำไส้เป็นปกติ ป้องกันความผิดปกติของระบบทางเดินอาหารในสัตว์เลี้ยงในฟาร์ม นอกจากนี้ สารเติมแต่งยังช่วยปรับปรุงคุณภาพของฟีดที่เป็นเม็ดโดยการยึดเม็ดเข้าด้วยกันและป้องกันไม่ให้มันแตกสลายและเป็นก้อน
พื้นที่หลักในการใช้นาโนเทคโนโลยีและวัสดุนาโนในการเกษตรคือเทคโนโลยีชีวภาพ ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับพันธุวิศวกรรม การผลิตและการแปรรูปผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร การทำน้ำให้บริสุทธิ์ ตลอดจนปัญหาด้านคุณภาพและการปกป้องผลิตภัณฑ์ สิ่งแวดล้อม.
ซึ่งแตกต่างจากการปล่อยก๊าซอุตสาหกรรมและยานยนต์ที่ก่อให้เกิดมลพิษในชั้นบรรยากาศ การปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากเครื่องจักรกลการเกษตรเคลื่อนที่แพร่กระจายไปยังพื้นที่เพาะปลูกทั้งหมดแม้ว่าจะไม่สม่ำเสมอก็ตาม ในเวลาเดียวกัน มลพิษจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูงถึง 4 เมตรจากระดับดิน ซึ่งเพิ่มความเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
อันดับแรกในแง่ของเนื้อหาเชิงปริมาณและระดับของผลกระทบด้านลบต่อมนุษย์ พืช และสัตว์ ได้แก่ การปล่อยก๊าซจากอุปกรณ์เคลื่อนที่ สิ่งที่อันตรายที่สุดคือเขม่า เบนโซไพรีน ไนโตรเจนออกไซด์ อัลดีไฮด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) และไฮโดรคาร์บอน ระดับของผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารประกอบที่เป็นอันตรายในบรรยากาศ สภาพของบุคคล และลักษณะเฉพาะของเขา
เขม่าครอบครองหนึ่งในสถานที่แรกในระดับความเป็นพิษโดยรวมเนื่องจากประการแรกการปล่อยก๊าซเรือนกระจกมีความสำคัญ (กำหนดความควันที่เพิ่มขึ้น) และถึง 1% ของปริมาณการใช้เชื้อเพลิงตามน้ำหนักและประการที่สองมันทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน ( PAH) การปรากฏตัวของเขม่าในก๊าซไอเสีย (EG) ทำให้เกิดความรู้สึกไม่สบาย มลพิษทางอากาศ และทัศนวิสัยไม่ดี อนุภาคเขม่ามีการกระจายตัวสูง (เส้นผ่านศูนย์กลาง - 50-180 นาโนเมตร น้ำหนัก - ไม่เกิน 10-10 มก.) ดังนั้นจึงยังคงอยู่ในอากาศเป็นเวลานาน แทรกซึมเข้าไปในทางเดินหายใจและหลอดอาหารของมนุษย์ การคำนวณแสดงให้เห็นว่าอนุภาคเขม่าที่มีขนาดไม่เกิน 150 นาโนเมตรสามารถลอยอยู่ในอากาศได้ประมาณแปดวัน หากอนุภาคเขม่าที่ค่อนข้างใหญ่ขนาด 2-10 ไมครอนถูกกำจัดออกจากร่างกายได้ง่าย ดังนั้นอนุภาคขนาดเล็ก (ขนาด 50-200 นาโนเมตร) จะถูกเก็บไว้ในปอดและทำให้เกิดอาการแพ้
แทนที่คาร์บอนด้วยธาตุที่สูงกว่า ความร้อนจำเพาะการเผาไหม้ทำให้เราได้เชื้อเพลิงที่มีคุณสมบัติพลังงานดีขึ้น สถานที่พิเศษถูกครอบครองโดยงานในการพัฒนาเชื้อเพลิงโลหะซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์จรวด
นักวิทยาศาสตร์ของสหภาพโซเวียต S. Labinov เสนอแนวคิดของเครื่องยนต์สันดาปภายในตัวใหม่ที่ใช้เชื้อเพลิงโลหะแข็ง ในเครื่องยนต์นี้ระบบจ่ายไฟจะรวมเข้ากับระบบไอเสีย ถังเชื้อเพลิงซึ่งมีฉากกั้นพิเศษแบบเคลื่อนย้ายได้นั้นเต็มไปด้วยเชื้อเพลิงที่ทำจากผงนาโนเหล็ก การเผาไหม้ (ออกซิเดชัน) ของเชื้อเพลิงเกิดขึ้นในห้องเผาไหม้โดยมีการก่อตัวของไนโตรเจนเกือบบริสุทธิ์ในก๊าซไอเสีย โดยไม่มีคาร์บอนและไนโตรเจนออกไซด์ ไฮโดรคาร์บอนและเขม่า และอนุภาคผงที่ถูกเผาไหม้จะถูกดักจับโดยใช้ตัวกรองหรือแม่เหล็กพิเศษ เมื่อใช้ผง พาร์ติชันจะเคลื่อนที่ และผงออกไซด์ที่ใช้แล้วจะถูกป้อนเข้าไปในปริมาตรผลลัพธ์ หลังจากใช้ผงหมดแล้ว ถังเชื้อเพลิงจะถูกถอดออกจากรถได้อย่างง่ายดายและส่งไปสร้างใหม่ซึ่งอยู่ภายใต้อิทธิพล อุณหภูมิสูงออกไซด์สลายตัวเป็นโลหะและออกซิเจน หากต้องการคืนออกไซด์ คุณสามารถเป่าผงที่ถูกเผาด้วยไฮโดรเจนบริสุทธิ์ได้
ตามที่ David Beach หัวหน้ากลุ่มเคมีวัสดุที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ในรัฐเทนเนสซี (สหรัฐอเมริกา) กล่าวไว้ เชื้อเพลิงโลหะ เช่น ไฮโดรเจน เป็นแหล่งพลังงานสะอาด อย่างไรก็ตาม เชื้อเพลิงโลหะ เช่น เหล็กหรืออลูมิเนียม ต่างจากไฮโดรเจนตรงที่มีความร้อนจำเพาะในการเผาไหม้สูงกว่า เชื้อเพลิงดังกล่าวสามารถจัดเก็บและขนส่งได้ที่อุณหภูมิและความดันแวดล้อม และนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพในเครื่องยนต์โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายจำนวนมากสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน
ทีมงานห้องปฏิบัติการได้สร้างผงเชื้อเพลิงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคโลหะประมาณ 50 นาโนเมตร ซึ่งช่วยให้เกิดกระบวนการเผาไหม้คล้ายกับน้ำมันเบนซิน แต่ปล่อยพลังงานออกมามากกว่าเครื่องยนต์เบนซินสมัยใหม่เกือบ 3 เท่า
ก๊าซจากเชื้อเพลิงโลหะที่ใช้ในเครื่องยนต์กังหันแก๊สหรือเครื่องยนต์สเตอร์ลิงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: ออกซิเจนถูกนำมาจากอากาศ และผลลัพธ์ที่ได้คือไนโตรเจนที่เกือบบริสุทธิ์ มากกว่า แหล่งที่ดีที่สุดพลังงานอาจเป็นโบรอนได้หากสามารถหาอนุภาคนาโนได้ในราคาที่สมเหตุสมผล
ปัญหาหลักของเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงโลหะคือน้ำมันเชื้อเพลิงมีน้ำหนักค่อนข้างมาก แม้จะคำนึงถึงความจุพลังงานที่มากขึ้นด้วยก็ตาม ความจุถังน้ำมัน 33 ลิตร เติมผงเหล็ก ให้ระยะทางรถเทียบเท่าน้ำมันดีเซลหรือน้ำมันเบนซิน 50 ลิตร แต่มีน้ำหนักมากกว่าเกือบ 3 เท่า ในกรณีนี้ น้ำหนักรวมของยานพาหนะและเชื้อเพลิงยังคงไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากเชื้อเพลิงโลหะที่ใช้แล้วจะไม่ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ
โบรอนและคาร์บอนเป็นเพื่อนบ้านกันในตารางธาตุ ธาตุทั้งสองไม่ใช่โลหะ ขนาดของอะตอมและไอออนต่างกันเล็กน้อย ผลลัพธ์หลักของความคล้ายคลึงกันนี้คือการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเคมีโบโรไฮไดรด์ ซึ่งตามที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนกล่าวว่าในที่สุดอาจกลายเป็น "สารอินทรีย์ชนิดใหม่" เราขอเตือนคุณว่าเพียงแค่ “ออร์แกนิก” เคมีอินทรีย์-- โดยพื้นฐานแล้วคือเคมีของไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของไฮโดรคาร์บอน
นาโนเทคโนโลยีในการเกษตรสามารถนำไปใช้ในการถอดรหัสเชิงแสงของโปรตีน-ไขมัน-วิตามิน-คลอโรฟิลล์เชิงซ้อนในการปลูกพืชได้สำเร็จ เช่นเดียวกับการสร้างวัสดุที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ การปรับโครงสร้าง การทำให้บริสุทธิ์ และการฟื้นฟูเนื้อเยื่อ สร้างเนื้อเยื่อและเซ็นเซอร์เทียม (องค์กรระดับโมเลกุล-เซลล์) ที่ร่างกายไม่ปฏิเสธในการเลี้ยงสัตว์ และเพื่อลด ผลกระทบที่เป็นอันตรายกองเรือรถแทรกเตอร์เปิดอยู่ สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ- ในการเลี้ยงปศุสัตว์ สารนาโนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมอาหารสัตว์ โดยให้ผลผลิตสัตว์เพิ่มขึ้น 1.5-3 เท่า และยังช่วยเพิ่มความต้านทานต่อโรคติดเชื้อและความเครียดอีกด้วย อนุภาคอาหารเสริมขนาดนาโนไม่เพียงแต่ช่วยลดการบริโภคได้อย่างมีนัยสำคัญ แต่ยังช่วยให้สัตว์ดูดซึมได้ครบถ้วนและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นอีกด้วย
การใช้นาโนเทคโนโลยีในการทำน้ำให้บริสุทธิ์และฆ่าเชื้อโรคมีความสำคัญอย่างยิ่ง การแนะนำระบบการทำให้บริสุทธิ์ด้วยเมมเบรน รวมถึงสารเคลือบไบโอไซด์แบบพิเศษและวัสดุที่ทำจากเงิน ช่วยลดความซับซ้อนและปรับปรุงคุณภาพในการเลี้ยงสัตว์ในฟาร์มและจัดหาน้ำดื่มคุณภาพสูงให้กับพวกมัน
ความเร่งด่วนไม่น้อยคือปัญหาในการจัดหามนุษยชาติในปริมาณที่เพียงพอ น้ำดื่ม- ปริมาณน้ำจืดที่เหมาะสมสำหรับการใช้มีเพียง 3% เท่านั้น ซึ่งประชากรโลกใช้เพียง 1% เท่านั้น ปัจจุบัน ประชากร 1.1 พันล้านคนไม่สามารถเข้าถึงน้ำจืดที่สะอาดได้ เมื่อพิจารณาถึงการใช้น้ำในปัจจุบัน การเติบโตของประชากร และการพัฒนาอุตสาหกรรม ภายในปี 2593 สองในสามของประชากรโลกจะขาดแคลนน้ำจืดที่ใช้ได้
เป็นที่คาดหวังว่านาโนเทคโนโลยีจะช่วยแก้ปัญหานี้ผ่านการใช้ระบบบำบัดน้ำและแยกเกลือแบบกระจายอำนาจที่มีราคาไม่แพง ระบบแยกสารปนเปื้อนระดับโมเลกุล และระบบกรองรุ่นใหม่ เหนือสิ่งอื่นใด
เมมเบรนยาก่อสร้างนาโนเทคโนโลยี
เซเรดา อลีนา
งานนี้อุทิศให้กับนาโนเทคโนโลยีในด้านการเกษตร
ดาวน์โหลด:
ดูตัวอย่าง:
หากต้องการใช้ตัวอย่างการนำเสนอ ให้สร้างบัญชีสำหรับตัวคุณเอง ( บัญชี) Google และเข้าสู่ระบบ: https://accounts.google.com
คำอธิบายสไลด์:
นาโนเทคโนโลยีในการเกษตร งานนี้จัดทำโดย Sereda Alina นักเรียนระดับ 11 “D” ของโรงเรียนมัธยม MBOU Buturlinovskaya: Abramova Tamara Ivanovna
ทุกปีมีการเปลี่ยนแปลงในโลกมากขึ้นเรื่อยๆ อุณหภูมิสูงขึ้น สถานการณ์สิ่งแวดล้อมแย่ลง ทั้งหมดนี้และอีกมากมายส่งผลเสียต่อการพัฒนาการเกษตร สารพิษจากเชื้อราที่ปนเปื้อนในพืชผลถือเป็นภัยคุกคามร้ายแรง นาโนเทคโนโลยีเข้ามาช่วยเหลือ ความสามารถที่น่าทึ่งและสร้างแรงบันดาลใจให้เกิดความหวังสำหรับอนาคตที่ไร้คลาวด์ ด้วยการใช้เทคโนโลยีนาโน ทำให้สามารถแก้ปัญหาในภาคเกษตรกรรมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสารพิษจากเชื้อราได้
นาโนเทคโนโลยีเป็นสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีใหม่ที่มีการพัฒนาอย่างแข็งขันในทศวรรษที่ผ่านมา นาโนเทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับการสร้างและใช้วัสดุ อุปกรณ์ และ ระบบทางเทคนิคการทำงานที่กำหนดโดยโครงสร้างนาโนนั่นคือชิ้นส่วนที่ได้รับคำสั่งซึ่งมีขนาดตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร
ปัญหาการแพร่กระจายของสารพิษจากเชื้อราปรากฏเป็นระยะๆ ในหลายประเทศทั่วโลก สารพิษจากเชื้อรานั้นเป็นเชื้อราชนิดหนึ่งที่คุกคามการทำงานของสิ่งมีชีวิต สัตว์ที่ติดเชื้อรานี้จะอ่อนแอต่อโรคและการติดเชื้อต่าง ๆ มากกว่าสัตว์อื่น ๆ ฟังก์ชั่นการสืบพันธุ์ลดลงและโภชนาการหยุดชะงัก พืชสูญเสียคุณค่าทางโภชนาการ อายุการเก็บรักษาลดลง และพืชที่ติดเชื้อหลายชนิดไม่เหมาะสมสำหรับการบริโภค ปัญหาเหล่านี้ไม่ใช่ทั้งหมด แต่เป็นการแก้ปัญหาที่สำคัญและสำคัญมากสำหรับทุกประเทศ
เกษตรกรรมก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์มวลรวมทางสังคมมากกว่า 12% และมากกว่า 15% ของรายได้ประชาชาติของรัสเซีย และมุ่งเน้นที่ 15.7% ของสินทรัพย์ถาวรการผลิต ความสำเร็จของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตทางการเกษตร ขยายพื้นที่การผลิต และอื่นๆ ได้อย่างมาก จึงเป็นแนวทางหลัก การพัฒนาต่อไปเกษตรกรรม - เข้มข้นเต็มที่
ทุกวันนี้ วัสดุนาโนและเทคโนโลยีนาโนถูกนำมาใช้ในการเกษตรเกือบทุกด้าน: การผลิตพืชผล การเลี้ยงปศุสัตว์ การเลี้ยงสัตว์ปีก การเลี้ยงปลา สัตวแพทยศาสตร์ อุตสาหกรรมแปรรูป การผลิตเครื่องจักรกลการเกษตร เป็นต้น ดังนั้นในการปลูกพืช การใช้การเตรียมนาโนเป็น ปุ๋ยขนาดเล็กช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย และเพิ่มผลผลิตของอาหารเกือบทั้งหมด (มันฝรั่ง ธัญพืช ผัก ผลไม้และผลเบอร์รี่) และพืชอุตสาหกรรม (ฝ้าย ปอ) ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการแทรกซึมขององค์ประกอบขนาดเล็กเข้าไปในพืชมากขึ้น เนื่องจากขนาดนาโนของอนุภาคและสถานะที่เป็นกลาง
ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการใช้นาโนเทคโนโลยีในการเกษตร (ในการเพาะปลูกธัญพืช ผัก พืชและสัตว์) และในการผลิตอาหาร (ในการแปรรูปและบรรจุภัณฑ์) จะนำไปสู่การกำเนิดผลิตภัณฑ์อาหารประเภทใหม่โดยสิ้นเชิง - "ผลิตภัณฑ์นาโน" ซึ่งในที่สุดจะเข้ามาแทนที่ผลิตภัณฑ์ดัดแปลงพันธุกรรมจากผลิตภัณฑ์ในตลาด
การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีไฟฟ้าในการผลิตพืชเมล็ดพืช อนุภาคนาโนเหล็กที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพสามารถช่วยเพิ่มผลผลิตของพืชเมล็ดพืชบางชนิดได้ 10 ถึง 40%
การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีในการปลูกผัก การตรวจสอบกระบวนการนาโนเทคโนโลยีที่พัฒนาแล้วและวัสดุนาโนยืนยันว่าการใช้นาโนเทคโนโลยีในการปลูกผักช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวยและเพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป สำหรับพืชอุตสาหกรรมและอาหารเกือบทั้งหมด - มันฝรั่ง ผัก ผลไม้และผลเบอร์รี่ ฝ้ายและลินิน ตัวชี้วัดผลผลิตเพิ่มขึ้น 1.5-2 เท่า
รังสีอัลตราไวโอเลต (UVR) ในการผลิตพืชผลเป็นส่วนที่มีการศึกษาน้อยที่สุดในช่วงสเปกตรัมของรังสีเชิงแสง เพื่อเพิ่มผลผลิตและคุณภาพของผลิตภัณฑ์เรือนกระจกจึงมีปริมาณสำรองที่ยังไม่แพร่หลาย แต่สามารถนำมาใช้ในการแก้ปัญหาหลักของการผลิตพืชดินที่ได้รับการคุ้มครอง UVI ใช้เพื่อการปรับปรุงพันธุ์และบำบัดเมล็ดก่อนหว่าน การประยุกต์นาโนเทคโนโลยีในการผลิตพืชเรือนกระจก
เนื่องจากอนุภาคนาโนมีขนาดเล็ก วัดเป็นนาโนเมตร จึงเจาะเข้าไปในเซลล์ของสัตว์และมนุษย์ได้ง่าย และเจาะเข้าไปในเซลล์พืชได้ยากขึ้นเล็กน้อยเนื่องจากมีผนังเซลล์ที่แข็งแรงและแข็ง นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าเมล็ดพืชบางชนิดสามารถสะสมโลหะหนัก เช่น แบเรียมหรือตะกั่วได้ เป็นที่ทราบกันว่าอนุภาคขนาดนาโนบางชนิดจะทะลุชั้นเคลือบเมล็ดและส่งผลต่อการงอกของมันด้วย การใช้อนุภาคนาโนในการงอกของเมล็ด
การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีในการจัดเก็บผักและผลไม้ ตัวอย่างของการใช้เทคโนโลยีนาโนในการจัดเก็บผักและผลไม้คือการฉายรังสีของพืชด้วยแสงที่สอดคล้องกัน แอปเปิ้ลสองสายพันธุ์ - Antonovka vulgaris และ Sinap ทางตอนเหนือ - ได้รับการบำบัดด้วยแสงกึ่งโมโนโครมที่มีความเชื่อมโยงกันสูงและต่ำ ได้รับรังสีที่มีความสอดคล้องกันสูงโดยมีเส้นสเปกตรัมน้อยกว่า 1 นาโนเมตรโดยใช้เลเซอร์ฮีเลียมนีออน
ข้อกำหนดเบื้องต้นทางทฤษฎีสำหรับการพัฒนาวิธีการทำให้ดินบริสุทธิ์จากสารประกอบไนเตรตโดยพิจารณาจากผลกระทบของพลังงาน UVR ต่อวัตถุทางชีวภาพ - พืชและดินสมควรได้รับความสนใจ ในการลดไนเตรตให้กลายเป็นไนโตรเจนในรูปแบบที่ดูดซึมได้อย่างสมบูรณ์ ต้องใช้นาโนเทคโนโลยีในการต่อสู้กับไนเตรตที่ 575.6 กิโลจูล/โมล
นาโนเทคโนโลยีในการผลิตอาหารสัตว์ สถาบันวิจัยเคิร์สต์แห่งการผลิตอุตสาหกรรมเกษตรได้แสดงให้เห็นว่าการบำบัดเมล็ดพันธุ์และพืชผลในช่วงการแตกกอด้วยพอลิเมอร์ไบโอไซด์ (BIOPAG) ช่วยเพิ่มผลผลิตของข้าวบาร์เลย์ในฤดูใบไม้ผลิ ข้าวสาลีในฤดูใบไม้ผลิ และถั่วลันเตา ทำให้สามารถลดต้นทุนอาหารสัตว์ได้ จึงช่วยแก้ปัญหาการพัฒนาพันธุ์โคนมและโคเนื้อได้
นักวิจัยจากศูนย์นาโนเทคโนโลยีลิตเทิลร็อคแห่งมหาวิทยาลัยอาร์คันซอ พบว่าการให้เมล็ดมะเขือเทศสัมผัสกับสารละลายธาตุอาหารที่มีท่อนาโนคาร์บอน จะทำให้เมล็ดมะเขือเทศงอกเร็วขึ้นและดีขึ้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าท่อนาโนคาร์บอนอาจเป็นการค้นพบสำหรับการเกษตรกรรมทั้งหมด และเป็นการเปิดศักราชของปุ๋ยชนิดใหม่
ดังนั้นในการผลิตพืชผล การใช้นาโนพรีพาเรชั่นเป็นปุ๋ยขนาดเล็กช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย และเพิ่มผลผลิตของอาหารและเกือบทั้งหมด พืชอุตสาหกรรม- ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการแทรกซึมขององค์ประกอบขนาดเล็กเข้าไปในพืชมากขึ้น เนื่องจากขนาดนาโนของอนุภาคและสถานะที่เป็นกลาง
นักนาโนเทคโนโลยีทำงานอย่างหนักเพื่อการพัฒนาการเกษตร นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้น นักพัฒนากำลังสร้างพืชและสิ่งมีชีวิต ปุ๋ย และสารประกอบประเภทใหม่ๆ นาโนเทคโนโลยีกำลังพัฒนาและเมื่อเวลาผ่านไปจะเปลี่ยนแปลงชีวิตของเราอย่างรุนแรง
ภาคเรียน "นาโนเทคโนโลยี"นี่ไม่ใช่ปีแรกที่ได้ยิน อย่างไรก็ตามไม่ใช่ทุกคนที่เข้าใจมัน ดังนั้นจึงเชื่อกันว่านี่คือศาสตร์แห่งอนาคตและนำไปใช้ในสาขาที่มีความเชี่ยวชาญสูง แต่นี้พูดอย่างอ่อนโยนไม่เป็นความจริงทั้งหมด ตัวอย่างเช่น มีการใช้นาโนเทคโนโลยีอย่างแข็งขันอยู่แล้ว ในการเกษตร.
เกษตรกรรมไม่สามารถทำได้หากไม่มีอุปกรณ์พิเศษและผลลัพธ์ของแรงงานชาวนาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการดำเนินงาน ดังนั้นจึงเป็นอุปกรณ์พิเศษที่กลายเป็นหนึ่งในตัวนำนาโนเทคโนโลยีตัวแรกในการเกษตร ดังนั้น ต้องขอบคุณการรักษาชิ้นส่วนด้วยอนุภาคนาโน อายุการใช้งานของส่วนประกอบและชุดประกอบจึงเพิ่มขึ้น 7-8 เท่า
ตัวอย่างเช่นใน ฟาร์มในภูมิภาค Omsk ส่วนที่เปราะบางที่สุดของรถเก็บเกี่ยวคืออุ้งเท้าแหลม จะถูกบำบัดด้วยอนุภาคนาโนทองคำ เป็นผลให้ทรัพยากรของพวกเขาเพิ่มขึ้นจาก 18 เป็น 120 เฮกตาร์ต่ออุ้งเท้า
นาโนเทคโนโลยีในการปลูกผัก
ผู้เชี่ยวชาญได้พิสูจน์แล้วว่า การประยุกต์นาโนพรีพาเรชั่นในการผลิตพืชผลช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานที่เพิ่มขึ้นต่อสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย นอกจากนี้ นาโนเทคโนโลยียังช่วยเพิ่มผลผลิตพืชผลอย่างมาก - สำหรับมันฝรั่ง ธัญพืช ผัก ผลไม้และผลเบอร์รี่ ฝ้ายและปอ 1.5-2 เท่า
เทคโนโลยีที่น่าสนใจได้รับการพัฒนาโดยมหาวิทยาลัยเกษตรกรรมเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ปุ๋ยนาโนบรรจุอยู่ในไมโครแคปซูลของไขที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย เป็นผลให้สารอาหารถูกปล่อยออกมาอย่างค่อยเป็นค่อยไปและสม่ำเสมอ สิ่งนี้ช่วยให้คุณไม่เพียงได้รับประโยชน์สูงสุดจากปุ๋ยเท่านั้น แต่ยังช่วยลดภาระสารเคมีบนดินให้เหลือน้อยที่สุดอีกด้วย
สถาบันการเกษตร Ryazan ดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับการบำบัดเมล็ดพันธุ์ด้วยปุ๋ยนาโนที่ประกอบด้วยผงโลหะต่างๆ เป็นเวลา 10 ปี และพวกเขาก็ประสบความสำเร็จ การบำบัดเมล็ดพันธุ์ด้วยเหล็กโคบอลต์และทองแดงที่มีความเข้มข้น (เพียง 3-5 มก. ต่อพืชผล 1 เฮกตาร์) ให้ผลตอบแทนหลายเท่าด้วยผลผลิตที่เพิ่มขึ้น
นาโนเทคโนโลยีกำลังถูกนำไปใช้อย่างแข็งขันแล้ว ในการแปรรูปหลังการเก็บเกี่ยวทานตะวัน ยาสูบ และมันฝรั่ง เมื่อเก็บแอปเปิ้ลในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม โดยเปิดโอโซนในอากาศ และเมื่อไม่นานมานี้ก็ทำได้สำเร็จมาก การค้นพบที่สำคัญในการศึกษาบทบาททางชีววิทยาของซิลิคอนต่อสิ่งมีชีวิต การใช้สารกระตุ้นทางชีวภาพออร์กาโนซิลิกอนในการปลูกพืชทำให้สามารถเพิ่มความต้านทานต่อความหนาวเย็น ความทนทานต่อความร้อนและความแห้งแล้ง ช่วยเอาชนะสถานการณ์สภาพอากาศที่ตึงเครียดได้อย่างปลอดภัย (น้ำค้างแข็งซ้ำ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างกะทันหัน ฯลฯ) และเพิ่มฟังก์ชันการป้องกันของพืชจากโรค และศัตรูพืช
นาโนเทคโนโลยีในการเลี้ยงสัตว์
ปัจจุบันนาโนเทคโนโลยีแพร่หลายมากที่สุดในด้านการเกษตรค่ะ สัตวแพทยศาสตร์ การเลี้ยงปศุสัตว์และสัตว์ปีก- การใช้งานช่วยเพิ่มผลผลิต ปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ และสภาพความเป็นอยู่ของสัตว์
ตัวอย่างเช่นใน Kaluga ศูนย์ภูมิภาค“นาโนเทคโนโลยีชีวภาพ” กำลังทำการวิจัยการใช้สารเติมแต่งพิเศษในอาหารสัตว์ องค์ประกอบที่พัฒนาโดยผู้เชี่ยวชาญไม่ละเมิดจีโนมของพันธุกรรมหรือจุลินทรีย์ของระบบทางเดินอาหาร ในทางตรงกันข้ามการดูดซึมอาหารและผลผลิตของสัตว์มีการปรับปรุง สารเติมแต่งนาโนพลัสมีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียสูง
นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียยังได้นำเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมาใช้ในการอนุรักษ์อาหารหมักด้วยไฟฟ้า วิธีนี้ใช้แทนกรดอินทรีย์ราคาแพงซึ่งต้องมีมาตรการความปลอดภัยที่เข้มงวด นาโนเทคโนโลยีนี้เพิ่มความปลอดภัยของอาหารสัตว์ได้ถึง 95% ในการเลี้ยงปศุสัตว์และสัตว์ปีก สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าผลผลิตจะเพิ่มขึ้น 1.5-3 เท่า ความต้านทานต่อความเครียด และอัตราการตายลดลง 2 เท่า
เมื่อสร้างปากน้ำในห้องที่เก็บสัตว์และนก การใช้นาโนเทคโนโลยีทำให้สามารถเปลี่ยนระบบระบายอากาศและไอเสียที่ใช้พลังงานสูงด้วยระบบฟอกอากาศเคมีไฟฟ้าได้ อีกด้วย อุปกรณ์นาโนสามารถนำไปฝังในสัตว์ได้ สิ่งนี้ทำให้กระบวนการหลายอย่างเป็นอัตโนมัติและทำให้สามารถส่งข้อมูลที่จำเป็นแบบเรียลไทม์ได้
นาโนเทคโนโลยีในการแปรรูปสินค้าเกษตร
ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เทคโนโลยีการกรองเมมเบรน- การใช้เมมเบรนที่ทำจากวัสดุนาโนช่วยให้น้ำ น้ำผลไม้ นม และของเหลวอื่นๆ มีความบริสุทธิ์สูง
นาโนเทคโนโลยีไฟฟ้าสำหรับการอบแห้งเมล็ดพืชแบบผสมผสานได้ถูกสร้างขึ้น แรงดันความชื้นส่วนเกินจะถูกสร้างขึ้นในเมล็ดพืชที่ได้รับความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของน้ำ เป็นผลให้การกรองถ่ายโอนความชื้นจากเมล็ดพืชไปยังพื้นผิวในสถานะหยดของเหลวจะถูกเร่ง ความชื้นถูกระเหยออกจากพื้นผิวด้วยอากาศร้อน การใช้พลังงานสำหรับการอบแห้งเมล็ดพืชลดลง 1.3 เท่าหรือมากกว่าเมื่อเทียบกับการอบแห้งแบบพาความร้อนแบบดั้งเดิม ความเสียหายต่อเมล็ดลดลงมากถึง 6% คุณภาพการหว่านได้รับการปรับปรุง 5% สำหรับการอบแห้งที่อุณหภูมิต่ำและการฆ่าเชื้อเมล็ดพืช มีการใช้โอโซนเพิ่มเติม ซึ่งช่วยลดจำนวนแบคทีเรียได้ 24 เท่า และลดการใช้พลังงานลง 1.5 เท่า
แอปพลิเคชั่นที่มีแนวโน้ม นาโนเทคโนโลยีและในอุตสาหกรรมการอบ- ปัจจุบันแป้งประมาณ 60% ทำจากธัญพืชคุณภาพต่ำ สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นโดยธรรมชาติในพารามิเตอร์ทางจุลชีววิทยาของขนมปัง นักวิทยาศาสตร์จากไซบีเรียสามารถสร้างนาโนคอมโพสิตได้ การแนะนำสูตรเล็กน้อย ผลิตภัณฑ์เบเกอรี่ทำให้มีประโยชน์ต่อผู้บริโภคมากขึ้น
