Selenium nanoparticles as slow-release fertilizers for mustard plants
本研究表明，由大肠杆菌和厌氧颗粒污泥产生的生物源硒纳米颗粒作为印度芥菜的有效缓释肥料，与传统的含氧阴离子相比，能显著减少硒的淋溶损失，同时确保其具有持续的生物利用度以供植物吸收。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
硒是一种微小的营养素，但在人类健康中发挥着巨大的作用，它是促进生殖、肌肉功能以及人体防御损伤的重要助手。然而，尽管其重要性不言而喻，世界上仍有数百万人无法摄取足够的硒，因为他们所在地区的土壤缺乏这种元素。长期以来，农民一直试图通过向土壤中添加硒来解决这一问题，但传统的做法存在严重缺陷。用于此目的的常见化学盐类会立即溶解在水中。每当降雨或进行农田灌溉时，这些盐类会在植物吸收之前就被冲走，将营养物质带入河流和地下水，从而危害野生动物。这导致土壤枯竭且环境受到污染，形成了一个循环：肥料既无法滋养作物，也无法滋养食用它们的人们。
印度理工学院德里分校与德国德累斯顿罗森多夫赫姆霍兹中心的研究人员探索了一条不同的路径，即将一种有毒废物转化为植物的缓释食物来源。他们没有使用溶解的化学物质，而是利用微生物构建了固态的、微小的硒球。这些被称为“生物源纳米颗粒”的球体不仅仅是纯硒，它们还包裹着由制造它们的微生物所产生的蛋白质和糖类的天然涂层。这个外层就像一个保护壳，将硒包裹在内并使其缓慢释放，就像一种缓释胶囊。研究团队测试了这些由生命构建的球体是否能在土壤中停留足够长的时间，以便被芥子植物（一种常用于研究植物吸收营养方式的快速生长作物）所吸收。
为了验证这个想法是否可行，科学家首先利用两种不同类型的微生物创建了这些硒球：一种是常见的名为大肠杆菌（E. coli）的细菌，另一种是发现于污水处理厂污泥中的微生物混合物。他们仔细清洗了所得颗粒，以确保其纯度，并检查了它们的结构。他们发现，大肠杆菌制造的球体较小，而污泥微生物制造的球体较大，但两者都覆盖着赋予其独特属性的保护性生物涂层。随后，研究人员将这些颗粒放入盆栽土壤中，并定期浇水，以模拟真实的农田环境。他们对比了使用这些新型颗粒与使用传统的、快速溶解的化学盐类时，土壤中硒流失的情况。
结果令人瞩目。当团队使用传统盐类时，绝大部分的硒——其中一种类型流失了超过60%，另一种则超过86%——在八周内从土壤中流失并进入了水中。相比之下，硒球则稳稳地留在原地。由大肠杆菌制造的颗粒保留了96.7%的土壤中的硒，而由污泥制造的颗粒则保留了91.7%。这种保护性涂层成功地减缓了释放速度，防止了营养物质流失到环境中。这意味着硒能够留在土壤中供植物寻找，而不是消失在排水系统中。
随后，团队种植了印度芥菜植物，以观察植物是否真的能从这些缓释球体中摄取硒。八周后，与未添加硒的植物相比，这些植物长得更高，根部也更长。更重要的是，植物成功吸收了来自这些球体的硒。芥子植物吸收了大肠杆菌球体中约28%的硒，以及污泥球体中约24%的硒。虽然传统的化学盐类会被快速吸收，但它们也消失得太快，以至于无法被充分利用。然而，这些球体提供了一种稳定的供应，使植物可以随时间推移持续获取。研究表明，硒不仅停留在根部，还移动到了茎叶部分，而这正是如果这些植物作为食物种植时，对人类消费最有益的部分。
这项工作表明，利用微生物创造硒球可以成为农业领域的一种强大工具。它提供了一种为作物施肥的方法，且不会造成严重的径流环境成本，让营养物质留在属于它们的土壤中。研究人员指出，这些球体的毒性低于化学替代品，并且可以使用废弃材料廉价生产。通过将潜在的污染物转变为稳定的营养来源，这种方法既解决了人类缺硒的问题，也解决了硒污染水域的问题。该研究并非声称已经解决了全球粮食危机，但它清晰、客观地展示了这些由生命构建的颗粒可以有效地留在土壤中并滋养植物，为旧有的、低效的施肥方法提供了一个充满前景的替代方案。
您所在领域的论文太多了？
获取与您研究关键词匹配的最新论文每日摘要——附技术摘要，使用您的语言。