発芽中、種子は農業サイクルの中で最も繊細な段階の1つを経ます。種子は絶えず水を必要とし、同時に 環境中に存在する除草剤やその他の化学物質このシナリオでは、植物の生育初期数日間の失敗は、植え替え、追加コスト、収穫量の損失につながります。そのため、 発芽したばかりの種子を保護する方法を学びましょう.
この課題に対処するため、フラウンホーファーネットワーク内のいくつかの研究所は、SeedPlusプロジェクトの一環として、 多機能かつ生分解性の種子コーティング それは保護バリアとして機能するだけでなく、苗木の初期段階に寄り添い、水分を供給し、土壌にプラスチック残留物を残さずに除草剤の影響を軽減する。
SeedPlusの生分解性コーティングとは何ですか？また、他のコーティングと何が違うのですか？
フラウンホーファー化学技術研究所（ICT）がマイクロエンジニアリング・マイクロシステム研究所（IMM）および分子生物学・応用生態学研究所（IME）と共同で推進するこのコンセプトは、 多層構造で完全に生分解性の種子コーティングこれは、時折発生する干ばつや土壌中の除草剤の存在など、不利な環境条件下でもより安定した発芽を保証するように設計されています。
この技術のユニークな特徴は、2つの重要な機能を1つのシステムに統合している点です。 水分補給と除草剤に対する選択的保護つまり、種子は大量の水を蓄え、徐々に放出できるマトリックスに包まれており、同時に特殊な膜が発芽を妨げることなく植物保護剤の効果を弱める。
研究チームによると、このコーティングは 厚さを調整できる複数の層 種子の種類とサイズに適応します。これにより、作物に応じて形状と構成をカスタマイズできます。これは、砂糖大根のような広範囲に栽培される作物から、より繊細な種までが共存するヨーロッパの農業にとって特に重要です。 シードの種類 そのカスタマイズを調整すると良いでしょう。
SeedPlusのアプローチはリソース効率にも優れています。各種子に直接作用することで、 水と保護材は必要な場所にのみ塗布されます。これは、農薬の総使用量を削減し、圃場における投入資材の使用効率を向上させる道を開くものである。
仕組み：水分補給と除草剤シールド
SeedPlus生分解性コーティングの重要な特徴の1つは、 水の貯蔵および管理機能種子を包むポリマーマトリックスは、その重量をはるかに超える量の水を保持し、それを徐々に苗に放出することができる。これは、降雨量が不規則な時期や保水能力の低い土壌において特に有用である。
この行動は、ヨーロッパのような文脈では特に興味深い。 春の月はますます乾燥してきている。例えばドイツでは、近年3月と4月は降雨量が非常に少なく、苗がしっかりとした根系を形成する前に枯れてしまうという問題が生じています。必要な場所に水分を供給できるマルチング材を使用することで、植栽の成功と大きな損失につながるシーズンの分かれ目となる可能性があります。
並行して、このシステムは 除草剤に対する選択的保護膜この層には活性炭などの吸着材が含まれており、フィルターとして機能します。つまり、環境中に存在する除草剤への苗の曝露を減らしつつ、除草剤を完全に遮断したり、発芽を妨げたりすることはありません。
その結果、コーティングされた種子は雑草を防除するために使用される除草剤処理の影響に対してより耐性があり、 集約農業とデリケートな作物このようにすることで、雑草防除の効果を維持しつつ、幼植物への副次的被害を最小限に抑えることができる。
この水分補給と化学的保護の組み合わせは、作物の初期生存率を向上させるだけでなく、 農薬の投与量と使用頻度を再考するこれは、農業における化学物質負荷を削減するための欧州の戦略と完全に一致しており、 化学薬品を使わないガーデニング.
生分解性素材を使用し、マイクロプラスチックを一切使用しない。
このコーティングの最も興味深い点の1つは、材料の選択です。合成ポリマーやその他の成分に依存する従来のソリューションとは異なり、最終的には... 土壌中の残留性マイクロプラスチックSeedPlusのアプローチは、天然由来の成分のみを使用することに特化している。
研究者たちは合成ポリマーを 多糖類、タンパク質、天然ゴム、多孔質無機材料の混合物これらには活性炭が含まれます。これらの成分のさまざまな組み合わせがテストされ、保水性、除草剤耐性、良好な発芽率の最適なバランスを提供する代替組成が見出されました。
材料は生分解性であるため、コーティング 土壌中で制御された方法で分解される その機能を果たした後、問題のある廃棄物を残したり、農業地域におけるプラスチックの蓄積に寄与したりすることなく、 庭の土壌を自然な方法で改良する.
これらの新素材が隠れたリスクを生み出さないことを確実にするため、フラウンホーファーIME研究所は 生態毒性スクリーニングプラットフォーム種子をカプセル化する前に、コーティング成分は、水生生態系および陸生生態系のモデル生物を用いて、それぞれ個別に評価され、特定の長期分解性試験が実施される。
このようにすることで、材料が土壌動物や地表水に悪影響を与えないことが検証される。これは、従来の多くの塗料では、農学的性能のパラメータ以外にはほとんど考慮されてこなかった点である。
カプセル化の工業プロセスと様々な作物への適応
SeedPlusで開発された技術は、単一のコーティング方法に限定されません。種子の種類やサイズに応じて、異なる方法が用いられます。 さまざまな工業用封止プロセス これにより、層の厚さを調整したり、生産規模を拡大したりすることが可能になります。
まず、 流動床プロセス これは特にデリケートな種子に使用されます。このシステムでは、種子をガス流で浮遊させた状態で、コーティング材を噴霧します。これにより、層の厚さを非常に精密に制御することが可能になり、保護と発芽能力の微妙なバランスを追求する上で非常に重要となります。
大量生産や、大量の処理済み種子を必要とする作物については、以下の方法が適用されます。 ドラムコーティングこの工程では、種子を回転ドラム内で攪拌しながら、コーティング剤を段階的に添加していく。その結果、大量生産に適した均一なコーティングが得られ、この技術を商業的な種子サプライチェーンに容易に組み込むことができる。
非常に小さな種子を扱う場合、研究者は 湿式化学表面処理法種子は液体コーティング構造に浸され、一定期間放置された後、保護層が形成されるまで排水および乾燥される。このアプローチにより、その大きさのために他の方法では処理が難しい種子を効果的に包むことができ、適用される技術によって補完される。 保護された苗床.
これらのプロセスの柔軟性により、コーティングを適応させることが可能になり、 ヨーロッパにおける戦略的に重要な作物砂糖大根などの植物種に加え、天然ゴムの生産に関する研究で使用されているロシアタンポポなど、再生可能な原料への移行において重要な役割を果たす可能性のある種も含まれる。
温室および圃場での結果：発芽率が最大58％向上
生分解性コーティングの実際の有効性を検証するために、フラウンホーファーの研究チームは、 温室および屋外環境下での試験ロシアタンポポとテンサイの種子をモデルとして用い、コーティングした種子と未処理の種子を比較した。
得られたデータは、選択された処方では、 発芽率は、従来の種子と比較して最大58％向上する可能性がある。この増加は、実際には再播種の必要性の減少、発芽の均一性の向上、作物の均質性の向上を意味し、灌漑、施肥、雑草防除の計画における重要な要素となります。また、 種子の発芽に問題がある場合.
研究者たちは発芽に加えて、次のような物流面も分析している。 コーティングされた種子の貯蔵容量 また、標準的な農業機械との互換性も確認されています。つまり、これらの種子は、播種機や農家の作業方法に抜本的な変更を加えることなく、既存の機器で取り扱い、施肥、播種できることが実証されています。
並行して、前述の生態毒性評価プラットフォームにより、優れた農業性能と 実証済みの環境安全性発芽には適しているものの、土壌や水生生物に何らかの潜在的なリスクをもたらすものは除外した。
材料設計から実地試験に至るまでのこのアプローチ全体は、 研究室から現場へ飛び込むこれは、種子コーティングの革新においては必ずしも起こることではない。
欧州の農業と環境への潜在的な影響
SeedPlusのような生分解性で多機能なコーティング剤の使用は、個々の作物にとどまらず、農場システムレベルでは、 農薬の使用量を減らす水の利用効率を向上させ、農業由来のマイクロプラスチックなど、目に見えない汚染源を抑制する。
種子を局所的に保護し、必要な場所に正確に水を供給することで、広範囲にわたる圃場処理の必要性が減り、結果として 環境中に拡散する化学物質負荷の減少これは、植物保護製品の削減や、より持続可能な生産システムへの移行に関する欧州連合が設定した目標と一致しています。 有機庭園.
同時に、コーティングによって改善された水分管理は、作物が過酷な環境条件に耐えるのに役立つ可能性がある。 短期間の干ばつや不規則な降雨これはスペインをはじめとするヨーロッパ各地でますます一般的になっている現実です。厳しい生育期における発芽安定性の向上は、生産の安定性に直接影響を与える要因となり得ます。
合成ポリマーを完全に排除し、生分解性材料を採用することは、あまり目立たないものの、環境問題において重要性を増している課題にも対処するものである。 農耕地土壌におけるプラスチック粒子の蓄積マイクロプラスチックを発生させないことで、このタイプのコーティングは、すでに集中的な利用にさらされている生態系にさらなる負荷をかけることを避けることができる。
最後に、種子の発芽率が向上し、作物の耐性が高まれば、生産レベルを維持するために農地を拡大する必要性は減少します。これは、 自然生態系や環境価値の高い地域への圧力を軽減するこれは、耕作地と保護地域が近接して存在するヨーロッパの地域において特に重要である。
全体として、この生分解性種子コーティングは、栽培の初期段階を改善し、作物の安定性を強化し、植栽に伴う環境への影響を軽減できるツールとして登場しており、単一のソリューションに統合されています。 水管理、除草剤からの保護、マイクロプラスチックの除去これらは、ヨーロッパにおける農業の未来に関する議論の中心となる側面である。
