نانو تکنولوژی در کشاورزی و باغبانی

 فناوری نانو هیچ زمینه ی علمی را به حال خود رها نکرده است و علوم کشاورزی نیز از این قاعده مستثنی نیستند.

---

نانو تکنولوژی در کشاورزی و باغبانی
نانو تکنولوژی نوعی دستکاری و مهارت یا مونتاژ کردن در اتم های انفرادی، ملکولها یا دسته های ملکولی درون ساختار یک سلول یا جسم است که در نهایت مواد جدیدی با خواص جدیدی کشف و اختراع می شوند و واین مواد جدید می تواند مورد استفاده ی بشر قرار گیرند
نانو تکنولوژی چیست؟
این تکنولوژی نوعی دستکاری و مهارت یا مونتاژ کردن در اتم های انفرادی، ملکولها یا دسته های ملکولی درون ساختار یک سلول یا جسم است که در نهایت مواد جدیدی با خواص جدیدی کشف و اختراع می شوند و واین مواد جدید می تواند مورد استفاده ی بشر قرار گیرند. بطور کلی واژه ی نانو به معنای کوتاه یا کوچک معادل عبارت dwarf می باشد و زمانی از کلمه ی نانو استفاده می شود که اندازه ی ذرات بین 1/0 تا 100 نانومتر باشد. البته در اندازه های دیگری از جمله میکرومتر می تواند وجود داشته باشد که در فنآوری هایی چون فیزیک قدرت، واکنش پذیری شیمیایی، هدایت الکتریکی، مغناطیس و اثرات نوری کاربرد دارد.
نانو تکنولوژی در کشاورزی:
 فناوری نانو هیچ زمینه ی علمی را به حال خود رها نکرده است و علوم کشاورزی نیز از این قاعده مستثنی نیستند. تا به حال کاربردهای متعددی از فناوری نانو در کشاورزی، صنایع غذایی و علوم دامی مطرح شده است. رابطه ی میان فناوری نانو و علوم کشاورزی در زمینه های زیر قابل بررسی است:
1- نیاز به امنیت در کشاورزی و سیستم های تغذیه ای
2- ایجاد سیستم های هوشمند برای پیشگیری و درمان بیماری های گیاهی
3- خلق وسایل جدید برای پیشرفت در تحقیقات بیولوژی و سلولی
4- بازیافت ضایعات حاصل از محصولات کشاورزی.
روش های کنترل زیستی در حال حاضر بسیار پرهزینه 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 است که این مشکلات شامل اثرات سو بر سلامت انسان، 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 نظام های زیستی می باشد. مصرف بی رویه آفت کش ها، محصولات کشاورزی را نیز به منبع ذخیره سم تبدیل کرده است. مهمترین سوال در زمینه ی استفاده از آفت کش ها این است که چقدر از این سموم استفاده کنیم؟ استفاده از 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 می گیرند. برچسب نشانی یک کد ملکولی است که برروی بسته نصب شده و به بسته اجازه می دهد فقط به بخشی از گیاه که مورد حمله عامل بیماری یا آفت قرار گرفته تحویل داده شود و این ناقلین در ابعاد نانو دارای خواص خود تنظیمی نیز می باشند به این معنی که سم فقط به میزان لازم به بافت گیاهی تحویل داده می شود. دقت در ردیابی بافت هدف و میزان اندک اما موثر سم باعث می شود استفاده از سموم در کشاورزی به حداقل برسد. همه ی ما می دانیم 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 بازهم 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 شناسایی و کنترل کرد بسیار ضروری به نظر می رسد. نانو حسگرهای زیستی ابزارهایی هستند که از تلفیق ابزارهای شیمیایی، فیزیکی و زیستی بدست آمده اند. این حسگرهای نانو می توانند به داخل سلول وارد شوند و تغییرات درون سلولی ناشی از عامل بیماری را توسط سیگنالهایی گزارش دهند.
امروزه تقاضای مردم برای غذاهای سالم و بهداشتی بیشتر از هر زمان دیگری مشاهده می شود. نانوتکنولوژی در بخش کشاورزی و صنایع غذایی توانسته ابزارهای جدیدی را برای شناسایی بیماری ها، ویروس ها، پاتوژن ها و افزایش توانایی گیاهان در تغذیه بوجود آورد. امروزه در کشورهای پیشرفته ای از جمله آمریکا، ژاپن و اروپا محصولات کشاورزی کاملاًً بصورت کنترل شده پرورش می یابند و مدیریت حرف اصلی را در تکنولوژی مدرن می زند. در بخش باغبانی امروزه با استفاده از سیستم های هیدروپونیک بیشترین عملکرد و کیفیت را از محصولات بدست می آورند که به این نوع تکنولوژی، CEA یا کشاورزی کنترل شده می گویند. یعنی تمامیه فاکتور های موثر برای رشد و تولید یک گیاه یا محصول اعم از تغذیه، نور، آب و ... با کامپیوتر و هوشمند کنترل می شود. امروزه تکنولوژی نانو توانسته به CEA کمک کند و بسیاری از فرآیندهای مربوط به آنرا بهبود ببخشد. با استفاده از نانوتکنولوژی و CEA توانسته اند توانایی رشد بسیاری از گیاهان را افزایش دهند و بهترین زمان برداشت برای دستیابی به بیشترین عملکرد را مشخص کنند. در کشورهای پیشرفته امروزه کشاورزی های سنتی جای خود را به کشاورزی دقیق (Precision Farming) داده است. کشاورزی دقیق بدین معنی است که برای هر عامل رشد مانند تغذیه، نور، دما و ... یک سیستم کنترل کننده وجود دارد. اطلاعات موجود برای زمان کاشت و برداشت توسط سیستم های ماهواره ای کنترل می شوند. این سیستم ها به کشاورز آگاهی می دهند که بهترین زمان کاشت برای جلوگیری از مواجه شدن با شرایط بد آب و هوایی چه زمانی است. بهترین زمان برداشت برای دستیابی به بیشترین عملکرد، بهترین میزان استفاده از کود های شیمیایی، آبیاری، نور و دما همگی توسط این سیستم ها قابل کنترل هستند. اگرچه این سیستم ها مشکلاتی را نیز در بردارند ولی با استفاده از این سیستم های دیجیتالی و نانوتکنولوژی می توان در آینده ضریب دقت این نوع کشاورزی پیشرفته را بالا برد. یک نقش مهم نانو تکنولوژی استفاده از پیوند ها و حلقه های حساس اتمی در سیستم های GPS کنترل کننده می باشد. نانوسنسورها به صورت کامل در مزرعه توزیع می شوند و از شرایط خاک و رشد گیاه به تولید کننده آگاهی می رسانند. این سیستم ها در حال حاضر در آمریکا و استرالیا استفاده می شوند بطور مثال در تاکستان های کالیفرنیا این سیستم با کمک کمپانی IT در سراسر مزرعه نصب شده است. هزینه های اولیه ی این نوع تولید بسیار بالاست ولی با استفاده از این نوع سیستم می توان به عملکرد و کیفیت بالایی از محصولات دست پیدا کرد و هزینه های انجام شده قابل برگشت خواهند بود. البته استفاده از این نوع سیستم ها محدود به کشورهایی می شود که مردم از اوضاع اقتصادی خوبی برخوردار باشند و بتوانند محصولات با کیفیت و گران را خریداری کنند. امروزه دو علم نانوتکنولوژی و بیوتکنولوژی با هم ارتباط خوبی پیدا کرده اند و با ترکیب این دو علم بسیاری از مشکلات مربوطه حل شده است. با استفاده از نانوتکنولوژی می توان بسیاری از پاسخ های آنزیمی و یا خواص شیمیایی بسیاری از ملکولها و پروتئین ها را دریافت نمود و راندمان سرعت و دقت کار را بالا برد. گستردگی علمی نانوتکنولوژی بسیار زیاد است بدین صورت که بسیاری از کاربرد های آن در علوم مختلف از جمله کشاورزی هنوز ناشناخته باقی مانده است. امروزه توانسته اند با استفاده از تکنولوژی نانو، مقاومت گیاهان را به بسیاری از بیماری ها و انواع تنش ها شامل خشکی، شوری و ... کاهش دهند یا از بین ببرند. در ایران هم در بخش کشاورزی از این طریق مقاومت برخی گیاهان را به بیماری ها و آفات افزایش داده اند و بنابر تحقیقات و گزارشاتی که در کشور انجام شده می توان چنین بیان کرد بیشتر فعالیت های علمی این زمینه مربوط به بالا بردن پتانسیل و افزایش مقاومت گیاهان به بیماری ها بوده است و در این زمینه فعالیت های علمی و تحقیقاتی خوبی در کشور صورت گرفته است. در بسیاری از کشورهای پیشرفته، کشاورزی کاملا بصورت پایدار در آمده و نانوتکنولوژی می تواند یک درک درست و کاملی از بیولوژی محصولات را برای تولید کننده بوجود آورد. زمانی نتیجه و اثرات اقتصادی مثبت نانوتکنولوژی در جامعه و کشور شکل می گیرد که علوم و تجربیات لازم در این زمینه به مراکز تولیدی و روستاها تزریق شود. کشاورزان و تولیدکنندگان را باید با این علم و کاربردهای علمی و عملی آن آشنا کرد و اطلاعات بدست آمده از بخش های تحقیقاتی را بصورت خلاصه و قابل درک به کشاورزان و تولیدکنندگان انتقال داد و تسهیلاتی را در اختیارشان قرار داد تا انگیزه ی لازم برای استفاده از این تکنولوژی به جای روش های سنتی در آنها بوجود آید. همانطور که گفته شد تا زمانیکه بخش های عملی و کشاورزی کشور از این علم و دستآورد بهره مند نشوند آثار و نتایج مثبت استفاده از این نوع تکنولوژی محسوس نخواهد بود و تاثیر زیادی بر ارتقای سطح کشاورزی و بهره وری اقتصادی کشور نخواهد داشت. البته امروزه در بخش باغبانی و پس از برداشت فعالیت های کاربردی خوبی به چشم می خورد که می توان به کاهش ضایعات پس از برداشت توسط تکنولوژی نانو اشاره کرد. یکی از مهمترین موادی که توسط تکنولوژی نانو تولید شده است، جاذب های اتیلن می باشند. مواد نانوجاذب اتیلن، گاز اتیلن را که توسط میوه ها تولید می شود و موجب فساد و خرابی میوه می گردد را جذب می کند و ماندگاری میوه را تا زمان زیادی افزایش می دهد. با استفاده از جاذب های اتیلن نانویی، می توان میزان ماندگاری میوه هایی نظیر کیوی تا 50 %، خرمالو تا 20% و سیب تا 30% را افزایش داد. جاذب های اتیلن در تمام مراحل پس از برداشت میوه می توانند مورد استفاده قرار گیرند. این جاذب ها می توانند در زمانی که میوه ها در داخل سبدها یا در زمان ورود به سردخانه برای نگهداری طولانی مدت و همچنین در کانتینرهای حمل میوه، برای صادرات مورد استفاده قرار گیرند که در این زمینه تولید کنندگان و صادرکنندگان میوه درحال حاضر از این شیوه ها استفاده می کنند. اخیراً پوشش های نانویی میوه نیز تولید شده است که این پوشش ها به گونه ای هستند که میوه ها را بصورت کامل پوشش می دهند و کار عمده ی آنها این است که مانع از کاهش وزن و چروکیدگی میوه ها می شوند و این امر در سطح تولید کلان بسیار بااهمیت می باشد که میوه ها وزن و بافت اصلی خود را حفظ کنند. این پوشش ها خوراکی بوده و به دلیل اینکه پایه گیاهی دارند و از گیاهی بنام کارنوبا برای تولید آن استفاده می شود، هیچ اثر جانبی ندارند و از کارایی بالایی برخوردار هستند. خاصیت نانویی این پوشش ها به گونه ای است که روی طعم و مزه ی میوه ها هیچ گونه تاثیری نخواهند داشت و طعم و مزه ی میوه تغییری نخواهد کرد. امروزه نیز کشور ایران در این زمینه هم فعالیت های خوبی انجام داده است و بسیاری از میوه های تولید داخلی را بدین صورت به کشورهای مختلف جهان صادر می کند. ایران در زمینه ی نانو تکنولوژی سرمایه گذاری بسیاری کرده است که بسیاری از آنها امروزه مورد استفاده ی عموم قرار می گیرند و امیدواریم که شاهد پیشرفت های بهتر و چشمگیرتری در زمینه صنعت نانوتکنولوژی در کشاورزی و باغبانی آینده ی کشور باشیم.