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Nature Food volume 4, páginas 148–159 (2023) Citar este artigo

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Práticas sustentáveis ​​que reduzem a perda de alimentos são essenciais para aumentar a segurança alimentar global. Relatamos uma plataforma de tratamento de sementes 'embrulhe e plante' para proteger as culturas de patógenos transmitidos pelo solo. Desenvolvido a partir de resíduos abundantemente disponíveis da colheita de banana e caixas de papelão ondulado velhas e recicladas por meio de polpação sem produtos químicos, esses invólucros de sementes biodegradáveis ​​semelhantes a papel exibem integridade ajustável e biodisponibilidade de porções carregadas. Esses envoltórios foram usados ​​para o controle de nematóides em pedaços de sementes de inhame (Dioscorea cayenensis-rotundata) em Benin, um grande produtor dessa cultura básica no 'cinturão do inhame' da África subsaariana. Nossos envoltórios de sementes carregados com abamectina de volume ultrabaixo (1/100 ≤ formulação comercial) controlaram consistentemente as populações de nematóides do inhame (Scutellonema bradys) enquanto aumentavam consideravelmente o rendimento em vários locais ao longo de 2015–2018. Redução substancial na perda de peso e rachaduras pós-colheita do tubérculo foi observada após 3 e 5 meses de armazenamento, contribuindo para o aumento do valor, nutrição e preferência dos interessados ​​pelo envoltório e tratamento da planta.

O setor agrícola precisa adotar abordagens holísticas para a produção de alimentos, pois o suprimento global de alimentos deve ser aprimorado de forma sustentável para uma população em crescimento exponencial. Isso é especialmente relevante em regiões dominadas pela agricultura familiar, por exemplo, a África Subsaariana (SSA)1,2,3. Espera-se que a população da SSA aumente quase três vezes até 2100 (ref. 3); no entanto, sua produtividade agrícola não acompanha o ritmo4. Isso se deve a mudanças climáticas desfavoráveis, baixa fertilidade do solo, cultivo contínuo, pressão de patógenos e, em grande medida, conhecimento e deficiência de recursos dos pequenos agricultores – que representam cerca de 80% da população5,6,7,8,9. Entre vários tubérculos e raízes, o inhame (Dioscorea rotundata e D. alata) é extremamente valioso na África Ocidental, impactando o destino econômico de milhões de pequenos agricultores10,11,12,13,14. Vários fatores climáticos, culturais e edáficos determinam o rendimento e a qualidade da cultura do inhame11; mais importante ainda, 17–50% da colheita é perdida anualmente para nematóides parasitas de plantas (PPNs)13,15,16,17.

PPNs, especialmente galhas (Meloidogyne spp.), inhame (Scutellonema bradys) e lesão (Pratylenchus spp.)13,14,18, desempenham papéis importantes na redução dos valores da cultura do inhame principalmente devido à falta de opções de controle disponíveis e acessíveis6,9 ,11. O nematóide do inhame S. bradys é provavelmente o parasita mais importante devido à sua presença ubíqua nas plantações de inhame14. Por ser um endoparasita migratório (ocorre em raízes e tubérculos, bem como no solo) do inhame, é comumente transportado regionalmente com pedaços de sementes de inhame18,19. Sua reprodução contínua em inhame armazenado leva à perda de produtos alimentícios valiosos e também contribui para a densidade populacional do nematóide no plantio, porque o estoque de sementes de inhame vem de tubérculos infestados e armazenados13,19,20. Embora a densidade pré-plantio de PPN esteja negativamente correlacionada com o rendimento da cultura, no patossistema inhame-Scutellonema a densidade inicial de nematóides geralmente resulta de nematóides em pedaços de sementes21,22 em vez de no solo no plantio.

A proteção precoce da PPN é crítica para o sucesso da cultura. Um método de aplicação de nematicida é através do tratamento de sementes, reduzindo a quantidade de ingrediente ativo (IA) em comparação com aplicações a lanço ou em linha, expondo o PPN a uma concentração de AI mais alta apenas na zona da raiz da cultura e reduzindo substancialmente os efeitos não-alvo e impacto ambiental23. Explorando várias opções para um agente de entrega biodegradável e econômico, nossos estudos anteriores indicam atributos promissores de matrizes semelhantes a papel desenvolvidas por meio de uma rota livre de produtos químicos a partir de resíduos de colheita de banana (Musa acuminata) como uma plataforma para entrega controlada e direcionada de pequenas moléculas8 ,24,25. Além de sua abundância, custo-benefício, composição e durabilidade24,26,27,28,29, a estrutura hierárquica porosa tridimensional única e densidade comparativamente baixa tornam a fibra de bananeira (BF) um substrato ideal para o carregamento de pequenas moléculas. Aqui, apresentamos uma plataforma única de 'embrulhar e plantar' (W&P) para gerar de forma sustentável matrizes biodegradáveis ​​de liberação controlada como embalagens de sementes/sementes. Para ajustar a resistência do BF e o perfil de liberação, utilizamos materiais de embalagem de papelão ondulado (OCC) reciclados e velhos, desenvolvidos a partir de um dos tipos de papel mais consumidos - papelcartão30,31,32,33,34,35. Depois de determinar uma composição apropriada, utilizamos essas matrizes com e sem volumes ultrabaixos de um nematicida abamectina (Abm) como invólucros de sementes de inhame em vários ensaios de campo em três distritos diferentes de Benin de 2015 a 2018. Benin é um dos cinco principais inhame- países produtores da África Ocidental (o 'cinturão do inhame') que produzem aproximadamente 92% dos inhames globalmente10. Assumindo que o controle no início da safra pode se traduzir em perdas pós-colheita reduzidas causadas principalmente por S. bradys12,22,36,37, também avaliamos a qualidade do tubérculo em termos de fator de reprodução de S. bradys, peso do tubérculo e podridão seca e extensão de rachaduras após 3 e 5 meses de armazenamento.