سنتز هيدروژل نانوكامپوزيتي بر پايه كربوكسي متيل سلولز و استفاده از آن در رهايش آهسته ريز مغذي­هاي آهن و مس در صنعت كشاورزي

Synthesis of hydrogel nanocomposite based on carboxymethyl cellulose and its use in the slow release of iron and copper micronutrients in the agricultural industry

رشد جمعيت جهان و ضرورت تأمين مواد غذايي موردنياز، چالش جدي اغلب كشورهاي جهان است كه راه‌حل اين چالش، حول محور كشاورزي متمركز مي‌شود. جهت افزايش ميزان برداشت محصولات كشاورزي، از مواد شيميايي استفاده مي‌گردد كه سبب افزايش هزينه و نيز آلودگي محيط‌زيست مي‌شود. راهكار پيشنهادي براي حل مشكلات ذكرشده، توسعه كودهاي آهسته رهش است تا مواد مغذي متناسب با نياز گياهان در اختيار آن‌ها قرار گيرد. در اين پروژه، ساخت فرمولاسيون‌ آهسته رهش ريز‌مغذي بر پايه هيدروژل‌هاي نانو كامپوزيتي زيست سازگار با محيط زيست با استفاده از پليمر طبيعي زيست‌تخريب‌پذير سديم كربوكسي متيل سلولز و در حضور افزودني معدني خاك رس مونت موريلونيت و همچنين پليمر سنتزي پلي وينيل الكل انجام گرفته است. عامل كمپلكس كننده EDDHA به‌عنوان مؤثرترين عامل جلوگيري از كمبود آهن در گياهان در خاك‌هايي با pH خنثي و قليايي، تهيه شده است. شناسايي و مطالعه ريخت‌شناسي تركيبات تهيه ‌شده و فرمولاسيون‌هاي آهسته رهش حاوي و ريزمغذي­هاي‌ آهن و مس با استفاده از روش‌هاي دستگاهي FTIR، ESEM صورت گرفت. بررسي رفتار رهايش ريزمغذي‌هاي آهن و مس از فرمولاسيون‌هاي هيدروژل نانو كامپوزيتي حاوي كود كامل NPK و كمپلكس‌هاي Fe/EDDHA و Cu/EDDHA در داخل آب‌ و خاك انجام گرفته است. نتايج حاصل از مطالعات رهايش ماده مغذي نشان داد كه الگوي رهايش ريزمغذي‌هاي آهن و مس از فرمولاسيون‌هاي تهيه‌شده از انطباق خوبي با معيارهاي كميته استاندارد‌سازي اروپا در مورد كودهاي آهسته رهش برخوردار است. در نتيجه اين نوع فرمولاسيون‌ مي‌توانند به‌عنوان يك فرمولاسيون آهسته رهش ريز‌مغذي مورد استفاده قرار گيرند.

Global population growth and the need to provide needed food are a major challenge for most countries in the world, with the focus of this challenge being centered around agriculture. To increase the amount of crop harvest, chemicals are used that increase costs and environmental pollution. The proposed solution to solve these problems is the development of slow-release fertilizers in order to provide nutrients that are appropriate to the needs of the plants. In this project, the production of slow-release fertilizer and micronutrient formulations based on biocompatible nanocomposite hydrogels was carried out using natural biodegradable sodium carboxymethyl cellulose polymer in the presence of a mineral additive of Mont Morillonite clay and also a synthetic polymer of polyvinyl alcohol. Complex agent EDDHA was prepared as the most effective factor in preventing iron deficiency in plants in neutral and alkaline pH soils. Identification and study of the morphology of prepared compounds and slow release formulations containing full NPK fertilizers and iron and copper micronutrients were performed using FTIR, SEM. Investigating the release behavior of fertilizer and iron and copper micronutrients from nanocomposite hydrogel formulation containing complete fertilizer NPK and Fe/EDDHA and Cu/EDDHA complexes in water and soil. The results of nutrient release studies showed that the release pattern of nutrients from formulations of good compliance with the standards of the European Standardization Committee on the use of slow-release fertilizers. As a result, these formulations can be used as a slow-release formulation and micronutrient.