Laut einer neuen Studie der University of Maine kann Nanocellulose dazu beitragen, den Ertrag wilder Blaubeerpflanzen zu steigern, wenn sie mit Flüssigdünger auf die Blätter aufgetragen wird.
Nanocellulose, ein natürliches Polymer aus Bäumen und Pflanzen mit vielen wünschenswerten Eigenschaften, wird in der Forschung und Entwicklung für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. Verpackungsmaterialien, Bauprodukte, medizinische Versorgung, Farben, Zement, Lebensmittelbehälter und vieles mehr. Frühere Studien haben auch gezeigt, dass Nanozellulose die Haftung von Blattdüngern und Pestiziden verbessern kann, die direkt auf den Blättern verwendet werden; und Nanozellulose könnte es den Pflanzenblättern erleichtern, Nährstoffe zu speichern und aufzunehmen.
Um zu verstehen, wie Nanozellulose, insbesondere in Form von Zellulose-Nanofibrillen, von wilden Blaubeeren profitieren könnte, hat ein UMaine-Forschungsteam unter der Leitung von Rafa Tasnim, einem Ph.D. Kandidat in Ökologie und Umweltwissenschaften, untersuchte, wie eine Mischung daraus und Blattdünger mit Pflanzenblättern interagierte und durch diese Interaktion den Ernteertrag, die Wassernutzung und -speicherung beeinflusste.
Die für das Projekt verwendete Nanozellulose stammte aus dem Prozessentwicklungszentrum von UMaine, einer Einrichtung auf dem Campus, die eine Tonne davon pro Tag erzeugen kann. Sie testeten es und den Dünger an Blättern sowohl von gewöhnlichen wilden Blaubeeren aus niedrigem Busch, die laut Forschern typischerweise 90 % der Blaubeeren auf einem bestimmten Feld ausmachen, als auch von samtblättrigen niedrigen Buschbeeren, die auf UMaines Blueberry Hill Farm in Jonesboro wachsen.
Das Team fand eine Ertragssteigerung bei gewöhnlichen Lowbush-Heidelbeeren, die den mit Nanocellulose angereicherten Dünger erhielten, wenn auch nicht signifikant. Die Forscher glauben, dass die erhöhte Produktion darauf zurückzuführen ist, dass die Nanozellulose die Partikelgröße der Nährstoffe aus dem Düngemittel reduziert, es den Blaubeerblättern erleichtert, sie aufzunehmen, und einen Anstieg des Verbrauchs ermöglicht.
Laut Forschern müssen weitere Untersuchungen durchgeführt werden, um festzustellen, ob eine Erhöhung der Menge an Nanocellulose im Dünger zu einem noch größeren Ertrag aus gewöhnlichen Lowbush-Heidelbeeren führt. Die Auswirkungen, die dies auf den Ertrag von samtblättrigen Lowbush-Heidelbeeren haben könnte, sollten ebenfalls untersucht werden, sagen sie.
„Obwohl sich unsere Studie mit Nanocellulose noch im Anfangsstadium befindet, haben wir vielversprechende Ergebnisse beobachtet, indem wir sie für die wilden Blaubeeren verwendet haben“, sagt Tasnim. „Nanozellulose könnte eine der nachhaltigen Optionen für die Produktion wilder Blaubeeren in Maine sein.“
Andere an der Studie beteiligte Forscher waren YongJiang Zhang, ein Assistenzprofessor für angewandte Pflanzenphysiologie; Lu Wang, Assistenzforschungsprofessor am Advanced Structures and Composites Center, und Mahesh Parit, ehemaliger Postdoktorand am Composites Center, der jetzt leitender Forschungswissenschaftler bei RiKarbon ist. Sie veröffentlichten ein Papier, das ihre Forschung und ihre Ergebnisse in der Zeitschrift beschreibt ACS Agrarwissenschaft und -technologie.
Diese Forschung baut auf einer früheren Studie unter der Leitung von Tasnim auf, in der Nanocellulose als „potenziell vielversprechendes Adjuvans für Blattdünger für wilde Blaubeeren“ identifiziert wurde.
Die neueste Studie zeigte jedoch einen möglichen Kompromiss zwischen Ertrag und Wassereinsparung bei wilden Blaubeerpflanzen, wenn mit Nanocellulose angereicherte Blattdünger auf den Blättern verwendet werden. Samtblättrige Lowbush-Heidelbeerpflanzen mit Nanozellulose-infundiertem Blattdünger nahmen mehr Wasser auf und dehydrierten schneller, obwohl dies laut Forschern bei gewöhnlichen Lowbush-Heidelbeeren nicht der Fall war.
Die Trichome oder haarähnlichen Anhängsel in den Blättern von samtblättrigen Blaubeerpflanzen sind dichter als die in gewöhnlichen Blaubeerpflanzen, von denen Forscher glauben, dass sie ersteren erlaubten, mehr mit Nanozellulose zu interagieren und somit mehr Wasser zu absorbieren und zu verwenden in einem schnelleren Tempo. Laut Forschern könnte eine schnellere Wasseraufnahme eine schnellere Aufnahme von Nährstoffen aus mit Nanocellulose angereicherten Düngemitteln ermöglichen.
„Nanozellulose bietet Erzeugern einen umweltfreundlichen Ansatz, um die Effizienz des Düngemitteleinsatzes zu verbessern und den Ertrag zu steigern“, sagt Zhang. „Außerdem werden wir die Verwendung von Nanozellulose testen, um Frostschäden im späten Frühjahr zu verhindern, die in den letzten Jahren häufiger geworden sind.“
Rafa Tasnim et al, Wechselwirkungen von Cellulose-Nanofibrillen mit einem Blattdünger und wilden Blaubeerblättern: Potenzial zur Steigerung des Fruchtertrags, ACS Agrarwissenschaft und -technologie (2022). DOI: 10.1021/acsagscitech.2c00118