À medida que o mundo continua a aquecer, muitas regiões áridas que já têm condições marginais para a agricultura estarão cada vez mais sob estresse, podendo levar a uma grave escassez de alimentos. Agora, os pesquisadores do MIT criaram um processo promissor para proteger as sementes do estresse da escassez de água durante sua fase crucial de germinação e, ao mesmo tempo, fornecer às plantas nutrição extra.
O processo, que passa por testes contínuos em colaboração com pesquisadores do Marrocos, é simples e barato e pode ser amplamente implantado em regiões áridas, dizem os pesquisadores. As descobertas foram publicadas esta semana na revista Nature Food, em um artigo do professor de engenharia civil e ambiental do MIT Benedetto Marelli, do estudante de doutorado do MIT Augustine Zvinavashe '16, e outros oito no MIT e na King Mohammed VI Polytechnic University no Marrocos.
O revestimento de duas camadas que a equipe desenvolveu é resultado direto de anos de pesquisa de Marelli e seus colaboradores no desenvolvimento de revestimentos de sementes para conferir vários benefícios. Uma versão anterior permitia que as sementes resistissem à alta salinidade no solo, mas a nova versão visa combater a escassez de água.
“Queríamos fazer um revestimento específico para o combate à seca”, explica Marelli. “Porque há evidências claras de que as mudanças climáticas vão impactar a bacia do Mediterrâneo”, diz ele, “precisamos desenvolver novas tecnologias que possam ajudar a mitigar essas mudanças nos padrões climáticos que vão tornar menos água disponível para a agricultura. "
O novo revestimento, inspirado em revestimentos naturais que ocorrem em algumas sementes, como chia e manjericão, foi projetado para proteger as sementes de secar. Ele fornece um revestimento semelhante a um gel que tenazmente retém qualquer umidade que surge e envolve a semente com ela.
Uma segunda camada interna do revestimento contém microorganismos preservados chamados rizobactérias e alguns nutrientes para ajudá-los a crescer. Quando expostos ao solo e à água, os micróbios fixam o nitrogênio no solo, fornecendo fertilizantes nutritivos para a muda em crescimento.
"Nossa ideia era fornecer múltiplas funções para o revestimento de sementes", diz Marelli, "não apenas visando esta camisa d'água, mas também visando as rizobactérias. Este é o verdadeiro valor agregado ao nosso revestimento de sementes, porque esses são microorganismos auto-replicantes que podem fixar nitrogênio para as plantas, para que possam diminuir a quantidade de fertilizantes à base de nitrogênio fornecidos e enriquecer o solo. " Os primeiros testes usando solo de fazendas marroquinas mostraram resultados encorajadores, dizem os pesquisadores, e agora os testes de campo das sementes estão em andamento.
Em última análise, se os revestimentos provarem seu valor por meio de testes adicionais, os revestimentos serão simples o suficiente para que possam ser aplicados em nível local, mesmo em locais remotos no mundo em desenvolvimento. “Isso pode ser feito localmente”, diz Zvinavashe. "Essa é uma das coisas em que estávamos pensando enquanto estávamos projetando isso. A primeira camada você pode mergulhar, e depois a segunda camada, você pode pulverizar. Esses são processos muito simples que os agricultores podem fazer por conta própria." Em geral, porém, Zvinavashe diz que seria mais econômico fazer os revestimentos centralmente, em instalações que podem preservar e estabilizar mais facilmente as bactérias fixadoras de nitrogênio.
Os materiais necessários para os revestimentos estão prontamente disponíveis e já são usados ??com frequência na indústria de alimentos, diz Marelli. Os materiais também são totalmente biodegradáveis ??e alguns dos próprios compostos podem, na verdade, ser derivados de resíduos alimentares, possibilitando a eventual possibilidade de sistemas de ciclo fechado que reciclam continuamente seus próprios resíduos.
Embora o processo acrescente uma pequena quantia ao custo das próprias sementes, diz Marelli, ele também pode gerar economia ao reduzir a necessidade de água e fertilizantes. O saldo líquido de custos e benefícios ainda precisa ser determinado por meio de pesquisas adicionais.
Apesar dos testes iniciais usando feijão comum tenham mostrado resultados promissores por uma variedade de medidas, incluindo massa da raiz, altura do caule, teor de clorofila e outras métricas, a equipe ainda não cultivou uma safra completa de sementes com o novo revestimento até colheita, que será o teste final de seu valor. Supondo que isso realmente melhore os rendimentos da colheita em condições áridas, o próximo passo será estender a pesquisa a uma variedade de outras sementes importantes, dizem os pesquisadores.
“O sistema é tão simples que pode ser aplicado em qualquer semente”, diz Marelli. "E podemos projetar o revestimento da semente para responder a diferentes padrões climáticos." Pode até ser possível adequar os revestimentos às chuvas previstas para uma determinada estação de cultivo, diz ele.
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