پروژه های نانو کشاورزی

در اين قسمت ليست پروژه هاي نانو كه به نوعي به كشاورزي مرتبط مي شوند در دو قسمت معرفي مي كنيم.يك قسمت شامل پروژهاي در حال انجام و در قسمت ديگر تمام پروژه هاي كه در ساير نقاط كشور در حال انجام است  و بعضا هم مشمول حمايت هاي تشويقي ستاد نانو شده اند می پردازیم.هدف ما اين است كه  دانشجويان با مشاهده اين عناوين ايده بگيرن  و يا پروژه اي تكراري در زمينه نانو انجام ندهند.از آنجا كه ما از تمامي فعاليت هاي پژوهشي نانو در كشاورزي با خبر نيستيم شما كاربران گرامي نيز مي توانيد در امر اطلاع رساني ما را ياري كنيد...                                

تاثير ذرات نا نويي و فوق العاده ريزضايعات اكسيدآهن همراه با كمپوست گرانوله گوگردی بر فراهمي آهن در خاك وگیاه...

شرح مختصر از اين طرح

آهن يكي از عناصر ضروري براي رشد گياهان بوده و در واكنشهاي فتوسنتزي نقش بسزایی دارد.با محدود شدن مقدار آهن قابل دسترس، جذب رقابت بين سيستمهاي متابوليسمي نيازمند به آهن، كمبود تركيبات داراي پيوند با آهن را موجب مي شود(5). كمبود آهن و بعضي از عناصر كم مصرف گياهان و غير قابل جذب بودن آنها در خاكهاي آهكي از مشكلات اصلي توليد محصولات كشاورزي مي باشد. اولين نشانه كمبود آهن زردي و كلروز بين رگبرگهاي جوان است (14). عارضه كلروز آهن در خاكها آهكي متداول بوده، همچنين رطوبت زياد و دماي سرد خاك كلروز آهن را تشديد مي كند (20). درختان رشد یافته در خاکهای آهکی یا خاکهای دارای PH بالاتر از 7/7 ممکن است دچار کلروز آهن شوند و لذا از کمبود آهن اغلب به عنوان کلروز آهکی یاد می شود(25). اكسيدهاي آهن آمورف و فري هيدراتها، مخصوصاً در PH قليايي مانند خاكهاي كربناتي حلاليت آهن در خاك را به مقدار زیاد كنترل مي کنند (14,12). PH خاک ، کانیهای حاوی آهن در خاک را به شدت زیر تاثیر قرار می دهد. حلالیت آهن3 به ازاي هر واحد افزايش در pH  معادل 1000برابر كاهش یافته و غير قابل دسترس مي شود (7,15). گئوتايت ، هماتيت و فري هيدرات به صورت نانوذره اجزاء مهم خاك، رسوبات و جريانهاي زهكشي مي‌باشند. اين ذرات يك ظرفبت جذب براي فلزاتي مانند آرسنيك، و كروميوم در سرب و جيوه و سليسيم دارند(11,9). خصوصيات فيزيكي خاك نیز تاحدودی زیر تاثیر مقدار معيني اكسيد آهن بوده که باعث افزايش پايداري خاكدانه مي شوند(8).

به طور كلي ميكروارگانيسم هاي خاك نقش مهمي در افزايش قابل دسترسی آهن و جذب توسط گياه دارند (3). افزايش ماده آلي در سطح خاك فرمهاي كم محلول آهن را به فرمهاي قابل دسترس تبديل مي کنند و. فرايندهاي اكسيداسيون و احياء احتمالاً بر مكانيسم اين تبديل موثرند. استفاده از سیستم بدون شخم سبب افزايش آهن در فركشن آلي و قابل تبادلي مي شود(22).

فناوري نانو در برگيرنده فرآيندهايي است كه روي اتم ها و مولكول ها در مقياس نانومتري صورت مي پذيرد. با داشتن فناوري كنترل و ساخت نانو ذرات مي توان با تغيير ساختارهاي بنيادي ذرات، ذرات جديد را به وجود آورد و از آنها استفاده کرد(10).

شيمي تر ،روش مكانيكي،توليد در جا و سنتز و فاز گازي چهار روش عمده براي ساخت نانوذرات می باشند(17). نانو مواد را تا وقتي كه فشرده و متراكم نشده باشند نانو پودر می نامند. براي تجزیه نانو پودرها اندازه آنها در حداقل يك بعد بايد در محدودة 10تا 100 نانومتر باشند و با آسياب گلوله اي به راحتي مي توان پودر آهن با ابعاد 13تا 30 نانومتر توليد كرد(16). اهميت نانو ذرات به خاطر افزايش سطح ويژه و سرعت واكنش بالا و واكنش پذيري در دماي پايين مي باشد (26).

هيدروژلها يا مواد پليمري سوپر جاذب مواد اصلاح كنندة جديدی هستند كه به تازگي به طور وسيعي در دنيا كاربرددارند (1). اين سوپر جاذبها مي توانند چندين برابر وزن خشك خود آب جذب كنند كه در مصارف پزشكي و شيميايي و كشاورزي كاربرد فراوان دارند(28). بهترين روش براي بر طرف كردن کمبود آهن در گياهان استفاده از كودهاي كلاته است ولي به دليل گران بودن ، استفاده از آنها مقرون به صرفه نبوده وفقط براي محصولات ويژه اي كاربرد دارد (18) .

دراين پژوهش بااستفاده از ضايعات اكسيدآهن ، تاثير نانو ذرات اكسيد آهن همراه با كود آلي کمپوست گرانوله گوگردی بر فراهمي آهن در خاك و خصوصيات كمي و كيفي گياه سویا بررسی خواهد شد.

در اين تحقيق فرض بر اين است كه:

1ـ با توجه به قابليت دسترسي كودهاي آلي مانند كمپوست زباله شهري و همچنين فراواني ضايعات پوسته هاي اكسيد آهن، صنايع فولاد سازي كشور، می تواند پتانسيل خوبي جهت غني سازي از اين تركيبات باشد تا ضمن افزايش كيفيت كودهای آلي و كمك به بهبود حاصلخيزي خاكهاي آهكي، با روش نسبتاً ارزان مشكل تغذيه آهن را دراین خاكها كنترل نمود.

2- آهن قابل دسترس در خاك توسط نانو ذرات اكسيد آهن افزايش مي يابد

3-سوپر جاذبها با جذب آب باعث حلاليت نانو ذرات اكسيد آهن و نياز آبياري كمتر مي شوند

4ـ كمپوست گرانوله گوگردی، باعث كلاته شدن آهن و کاهش PH خاک و افزايش فراهمي آهن قابل جذب در خاك و گياه مي شود.

ج- هدف از اجرا (شامل دلايل ضرورت انجام و كاربرد نتايج پايان نامه)

1 ـ امكان بررسي نانو ذرات اكسيد آهن در فراهمي آهن قابل دسترس در خاك و گیاه

2 ـ بررسي اندازة ذرات اكسيد آهن و مقايسه آنها در خصوص فراهمي آهن قابل دسترس در خاک وگیاه

3ـ بررسي تاثيرسوپرجاذب در فراهمي آهن ذرات اكسيد آهن در خاك وگیاه

4ـ بررسي تاثير سوپر جاذب بر تركيبات شيميايي خاك خصوصاً عناصر ماكرو و ميكرو

5ـ بررسي تاثير کمپوست گرانوله گوگردی در فراهمي آهن قابل دسترس در خاک و گیاه

 

بررسي پتانسيل پاتوژن هاي گياهي در توليد نانو ذرات... (بيوسنتز نانو ذرات)

شرح مختصر از اين طرح

.در روش بيوسنتز از يک ميکرو ارگانيسم (قارچ،باکتري ،مخمر،اکتينوميست و...)ياماکرو ارگانيسم (گياهان ،جلبک هاو...)به عنوان واسط در سنتز نانو ذرات از ترکيبات معدني استفاده مي شود.روش بيولوژيک نسبت به روش هاي فيزيکي و شيميايي بسيار جديد بوده و اين مزيت را داند که منطبق با اصول" شيمي سبز"هستند،احتياج به استفاده از ترکيب پايدار کننده براي جلو گيري از ترکيب شدن نانو ذرات و تبدبل شدن به ماکرو ذرات را ندارند،سنتز در دماي پايين و حتي دماي اتاق ممکن مي شود،سمي نيستند،کار کردن با ميکرو ارگانيسم ها راحت است،هزينه کمتري دارد.اما در بين اين ميکرو ارگانيسم ها پاتوژن هاي گياهي به علت بي خطر بودن براي انسان ،کم خطر بودن جهت تکثير انبوه در آزمايشگاه در مقايسه با تکثير انبوه يک پاتوژن انساني و ... ارجحيت دارند.

فرضيات:

با توجه به مقالاتي که در زمينه استفاده از قارچ ها(برخي از آن ها از پاتوژن هاي گياهي مهم هستند) به عنوان ميکرو ارگانيسم هاي مناسب در بيو سنتز نانو ذرات ارائه شده است ،پتانسيل اين ميکرو ارگانيسم ها به اثبات رسيده است.قارچ Fusarium oxysporum   که مهمترين آنها به شمار مي رود توانسته است نانو ذرات را به صورت خارج سلولي توليد کندو استحصال نانو ذرات راحت تر انجام مي شود.فرض ما اين است که فرم اسپيشال هاي (f.sp) مختلف قارچ پتانسيل متفاوتي در توليد نانو ذرات دارند.ما مي دانيم که فرم هاي اختصاصي فوزاريوم بر روي ميزبان هاي خود فقط ايجاد بيماري مي کنند و اين اختصاصيت ناشي از تفاوت هاي فيزيولوژي و شيميايي قارچ است.و از آنجا که مکانيسم سنتز نانو ذرات توسط اين قارچ را به خصوصيات فيزيولوژيکي و آنزيمي آن نسبت مي دهند .محتمل است که اين تفاوت ها خود را در سنتز نانو ذرات نشان دهند.و اين احتمال را مي توان در سرعت توليد نانو ذرات ،اندازه نانو ذرات،توزيع اندازه نانو ذرات ،شکل ذرات و ... بررسي کرد.کار هاي که در زمينه بيوسنتز نانو ذرات با استفاده از قارچ ها انجام شده است اغلب بر کنترل و بررسي پارامتر هاي شيميايي و فيزيکي موثر بر ويژگي هاي ذکر شده نانو ذرات  معطوف بوده است. و کمتر به تفاوت هاي ميکرو ارگانيسم توجه شده است.چرا که از ديدگاه بيماري شناسي پاتوژن هاي گياهي در شرايط متفاوت ويژگي هاي متفاوتي را نشان مي دهند.و حتي در شرايط ثابت پاتوژن ها داراي تنوع درون گونه اي و حتي نژادي هستند به طوري که اين تنوع را در بيماري زايي بر روي محصولات گياهي و روش هاي مولکولي مي توان ثابت کرد.در اينجا فرض بر اين است که اين تنوع ،در توليد نانو ذرات خود را نشان خواهد داد.

هدف:

سنتز بيولوژيک نانو ذرات با تکيه بر پتانسيل پاتوژن هاي گياهي به عنوان ميکرو ارگانيسم هاي ايمن تر،تکثير راحت و سريع در آزمايشگاه ،خطر کمتر تکثير انبوه آزمايشگاهي در مقايسه با پاتوژنهاي انساني ،دامي نظير Klebsiella pneumonia  و  Pseudomonas aeroginosa و برخي مخمر و دست يابي به نانو ذراتي با خصوصيات متفاوت از روش هاي شيميايي متداول.

             

بررسي ميزان كارايي نانو ذرات نقره در كنترل فوزاريم عامل پژمردگي عدس به روش آزمايشگاهي و گلخانه اي...

شرح مختصر طرح

بيماري پژمردگي آوندي عدس از بيماري هاي اصلي و خسارتزا  عدس محسوب مي شود.همزمان با استفاده از ارقام مقاوم مبارزات شيميايي  نيز صورت مي گيرد.سم پاشي با استفاده از سموم رايج علرغم كنترل نسبي بيماري و كاهش خسارت .باعث ايجاد مقاوت در قارچ نيز مي شود.از طرفي با پيشرفت علوم مختلف و كاركادهاي آن در مبارزه با عوامل كاهش توليد كيفي و كمي محصولات كشاورزي ، در اين طرح تلاش داريم كه با استفاده از يكي از محصولات علم نانو تكنولوژي كه توليد دست توانمند پژوهشگران داخلي كشور مي باشد(نانو ذرات نقره) آزمايشاتي تكميلي و دقيق  را در مورد بررسي ميزان كارايي  اين نانو ذرات در كنترل عامل بيماري پژمردگي فوزاريمي عدس(به عنوان يك قارچ خاكزاد)  ، انجام دهيم.تا بتوانيم ارتباط بين اختلاف دوز هاي موثر در آزمايشگاه و گلخانه را بررسي كرده و نتايج را جهت فرمولاسيون موثر و كاربردي  پيشنهاد كنيم.(آزمايش مربوط به آزمون تعيين دوز موثر  را با توجه به شرايطي كه كشاورزها در مزرعه از اين ماده استفاده مي كنند انجام مي دهيم لذا روش اضافه كردن به آب آبياري Chimigation  را اتخاذ مي كنيم ).

گياه مورد نظر را عدس انتخاب كرديم تا چنانچه قصد بررسي سرنوشت نانو ذرات در خاك و تاثير احتمالي آن برميكرو ارگانيسم هاي مفيد خاك بخصوص تثبيت كننده هاي ازت كه با ريشه گياهان خانواده لگومينوز (عدس ،لوبيا ،باقلا،نخود...) همزيستي دارند در طرح هاي مطالعاتي آتي كه توسط پژوهشگران در جهت تعريف جنبه هاي مختلف  كاربرد اولين آفت كش گياهي كشور  انجام مي شود. بتوانيم اطلاعتي مفيد تهيه كرده باشيم.

از آنجا كه براي صادرات نانو سيد به كشورهاي  ديگر بايد به جنبه هاي مختلف كاربرد توجه كرد. لذا پيشنهاد مي شود كه طرح ها به صورت هدفمند و سلسله اي  توسط شركت پيگيري شود  تا اطلاعات لازم براي دست رسي به استاندردهاي جهاني يك آفت كش گياهي  را در اختيار داشته باشيم و بتوانيم در آينده نه چندان دور  شاهد صادرات دست آورد پژوهشگران  ايراني به عنوان يك آفت كش گياهي مبتني بر دانش نانو تكنولوژي باشيم.

در راستاي طرح پيشنهاد شده و هدف هاي مذكور  چند طرح ديگر را در زمينه بيماري هاي گياهي  پيشنهاد مي كنيم تا هم اين طرح ازنتايج آن بهره ببرد و هم  ايده اي باشد براي  پژوهشگراني كه قصد استفاده از نانو درات نقره به عنوان آفت كش گياهي  را دارند. كه شامل 1- تاثير نانو سيد بر نماتد مولد گره  در گياه عدس 2-كنترل برق زدگي باقلا (به عنوان يك قارچ هوازاد)با نانو سيد3-تاثير نانو نقره بر باكتري هاله اي لوبيا 4-تاثير نانو نقره بر ويروس موزاييك لوبيا.5-انجام يكسري از آزمايشات بر روي كارايي نانو سيد در كنترل  پاتوژن هاي بذر زاد  باكتريايي،قارچي، ويروسي

 نتايجي كه در قالب طرح هاي خاكشناسي، زراعت ، زيست شناسي ، كشت بافت ،بيوتكنولوژي  شيمي و بيو شيمي بدست مي آيد براي بحث در مورد چگونگي كاربرد نانو سيد در كنترل بيماري هاي گياهي ضروري است.

      

                                           

                                                                                                                                

 رابطه میان فناوری نانو وعلوم کشاورزی

موضوع اصلی نانو تکنولوژی مهار ماده یا دستگاه‌های در ابعاد کمتر از یک میکرومتر، معمولاً حدود 1 تا 100 نانومتر است. در واقع نانوفناوری فهم و به کارگیری خواص جدیدی از مواد و سیستمهایی در این ابعاد است که اثرات فیزیکی جدیدی - عمدتا متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک - از خود نشان می دهند. نانوفناوری یک دانش به شدت میان‌رشته‌ای است و به رشته‌هایی چون فیزیک کاربردی، مهندسی مواد، ابزارهای نیم رسانا، شیمی ابرمولکول و حتی مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی شیمی نیز مربوط می‌شود. نانوفناوری می‌تواند به عنوان ادامه دانش کنونی به ابعاد نانو یا طرح‌ریزی دانش کنونی بر پایه‌هایی جدیدتر و امروزی‌تر باشد نانو تکنولوژی از دیدگاه صنایع غذایی نانو تكنولوژي يك افق عميق علمي با قدرت بالا در توليد محصولات و روش هاي جديد فرآوري است. مفاهيم نانو تكنولوژي چهارجوبي منطقي را براي توسعه درك واكنش ها و رفتار خود آرايي اجزاي غذايي در مقياس كوچك ايجاد مي كند اين موضوع در ساختمان ، رئولوژي و خصوصيات زيست فعالي مواد غذايي در مقياس بزرگ اثر دارد. پيشرفت در فرايندهاي توليد نانو ساختارها و نانو مواد با خصوصيات فرمولي مناسب احتمال توليد نانو ذرات پايدار با قابليت كاربرد در صنايع غذا و صنايع وابسته را فراهم مي سازد. نانو تكنولوژي در ارتباط با نگهداري و مخصوصا بسته بندي مواد غذايي كاربرد زيادي دارد و در برخي از موارد دستاوردهاي نانو در عمل بكار گرفته شده است. کاربردهای فناوری نانو در کشاورزی
فناوری نانو هیچ زمینه علمی را به حال خود رها نکرده است. علوم کشاورزی نیز از این قاعده جدا نیستند. تا به حال کاربردهای متعددی از فناوری نانو در کشاورزی، صنایع غذایی و علوم دامی مطرح شده است.

از بین تدابیر موجود در مدیریت آفات کشاورزی استفاده از آفت کش ها و سموم سریعترین و ارزان ترین روش برای واکنش به یک وضیت اضطراری است...

 رابطه میان فناوری نانو وعلوم کشاورزی در زمینه های زیر قابل بررسی است:

- نیاز به امنیت در کشاورزی و سیستم های تغذیه ای

- ایجاد سیستم های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماریهای گیاهی

- خلق وسایل جدید برای پیشرفت در تحقیقات بیولوژی و سلولی

- بازیافت ضایعات حاصل از محصولات کشاورزی 

 

روش های کنترل زیستی در حال حاضر بسیار هزینه بر هستند. در این روش ها کنترل آفت از طریق یکی از دشمنان طبیعی آن آفت صورت می گیرد. امروزه مصرف بی رویه آفت کش ها مشکلات زیادی را ایجاد کرده اند. این مشکلات شامل اثرات سوء بر سلامت انسان ( ایجاد مسمومیت های حاد یا بیماری های مزمن )، تاثیر این مواد بر حشرات گرده افشان و حیوانات اهلی مزارع و همچنین ورود این مواد به آب و خاک و تاثیر مستقیم و غیر مستقیم آن در این نظام های زیستی می باشد.

مصرف بی رویه آفت کش ها محصولات کشاورزی را نیز به منبع ذخیره سم تبدیل می کند.

مهمترین سوال در زمینه استفاده از آفت کش ها این است که: چقدر از این سموم استفاده کنیم؟

استفاده از داروهای (سموم) هوشمند در ابعاد نانو می تواند راه حل مناسبی باشد. این داروها که قابلیت حرکت در گیاه را دارند در بسته هایی که حاوی نشانی خاصی هستند قرار میگیرند. برچسب نشانی یک کد مولکولی است که بر روی بسته نصب شده و به بسته اجازه میدهد که به بخشی از گیاه که مورد حمله عامل بیماری یا آفت قرار گرفته تحویل داده شود. این ناقلین در ابعاد نانو همچنین دارای خود تنظیمی نیز می باشند به این معنی که دارو فقط به میزان لازم به بافت گیاهی تحویل داده می شود.

دقت در ردیابی بافت هدف و میزان اندک اما موثر دارو باعث می شود استفاده از سموم در کشاورزی به حداقل برسد.

همه ما میدانیم که پیشگیری بر درمان مقدم است. بیماری های گیاهی نیز از روی علائمی مانند تغییر رنگ یا تغییر شکل اندام ها شناسایی می شوند ولی مسئله اینجاست که این علائم مدتها پس از ورود عامل بیماری به بافت گیاه بروز پیدا می کنند به همین خاطر با سریعترین اقدام ها برای جلوگیری از شیوع بیماری باز هم مقداری از محصول از بین می رود. در نتیجه نیاز به ابزاری که به کمک آن بتوان در همان مراحل ابتدایی ورود عامل بیماری، آن را کنترل و مهار کرد بسیار ضروری به نظر میرسد. 

نانو حسگرهای زیستی ابزارهایی هستند که که از تلفیق ابزارهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی بدست آمده اند.

این حسگرها شامل ترکیبات زیستی مانند یک سلول، آنزیم و یا آنتی بادی متصل به یک مبدل انرژی هستند و قادرند که تغییرات ایجاد شده در مولکول های اطراف خود را گزارش دهند. این گزارش ها توسط سیگنالهایی که مبدل انرژی به تناسب با مقدار آلودگی تولید میکند دریافت می شوند. بنابراین اگر تجمع زیادی از عامل بیماری در اطراف این حسگرها وجود داشته باشد سیگنال های قوی فرستاده می شوند. ارزیابی حضور آلاینده ها در محیط توسط حسگرها در چند دقیقه میسر است اما با استفاده از روش های رایج حداقل 48 ساعت زمان برای تشخیص نیاز است...