Intelligente Erde kann sich selbst bewässern und füttern

17. Juli 2024

Dieser Artikel wurde gemäß des Redaktionsprozesses und der Richtlinien von Science X überprüft. Die Herausgeber haben die folgenden Attribute hervorgehoben, während sie die Glaubwürdigkeit des Inhalts gewährleisteten:

• Faktenüberprüft
• vertrauenswürdige Quelle
• lektoriert

von der University of Texas in Austin

Eine neu entwickelte Art von Boden kann Wasser aus der Luft aufnehmen, um Pflanzen hydratisiert zu halten und die kontrollierte Freisetzung von Dünger für eine konstante Versorgung mit Nährstoffen zu ermöglichen.

Dem zugrunde liegt ein auf Hydrogel basierendes Material, das von Forschern der University of Texas in Austin entwickelt wurde. In Experimenten führte der mit Hydrogel angereicherte Boden zu einem Wachstum von größeren und gesünderen Pflanzen im Vergleich zu normalem Boden, wobei weniger Wasser und Dünger verwendet wurden.

"Diese neue Geltechnologie kann die Belastung der Landwirte durch die Verringerung des Bedarfs an häufiger Bewässerung und Düngung verringern", sagte Jungjoon Park, ein Doktorand am Walker Department of Mechanical Engineering, der die Forschung leitete. "Die Technologie ist auch vielseitig genug, um in einem breiten Klimaspektrum von ariden Regionen bis zu gemäßigten Gebieten eingesetzt zu werden."

Die Forschung wurde kürzlich in ACS Materials Letters veröffentlicht.

Die Landwirtschaft macht heute 70% der globalen Süßwasserentnahmen aus und in einigen Entwicklungsländern sogar bis zu 95%, da unsere globale Bevölkerung weiter steigt. Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen betont die Bedeutung der Verbesserung der Bewässerungseffizienz, der Einführung von wassersparenden Technologien und der Förderung von Pflanzen mit geringerem Wasserfußabdruck, um eine nachhaltige Lebensmittelproduktion und ein effizientes Wassermanagement zu gewährleisten.

Traditionelle landwirtschaftliche Methoden, insbesondere Bewässerung und Düngung, stehen vor erheblichen Herausforderungen, darunter ineffiziente Wassernutzung und Umweltdegradation. Da der Klimawandel sich intensiviert und die Wasserressourcen zunehmend knapp werden, war die Notwendigkeit effizienterer und nachhaltigerer Bewässerungspraktiken noch nie so dringend.

Zusätzlich führen herkömmliche Düngemethoden oft zu übermäßiger Nährstoffexposition, was die Nährstoffaufnahmeeffizienz verringert, Umweltverschmutzung verursacht und zur Degradation der landwirtschaftlich nutzbaren Flächen führt.

"Der globale Wassermangel in Verbindung mit einer wachsenden Bevölkerung wirkt sich unmittelbar auf die Lebensmittelsicherheit aus", sagte Yu, Professor für Materialwissenschaften am Cockrell School of Engineering am Walker Department of Mechanical Engineering und am Texas Materials Institute.

"Diese neue Klasse von Hydrogelen bietet eine vielversprechende Lösung, um den drängenden Bedarf an Wasserknappheit und effizienter Nährstoffaufnahme in der modernen nachhaltigen Landwirtschaft zu decken."

In Experimenten zeigten Pflanzen, die in dem Hydrogelboden verwurzelt waren, eine um 138% längere Stängellänge im Vergleich zu einer Kontrollgruppe in normalem Boden. Und der modifizierte Boden kann etwa 40% Wasser einsparen, was den Bedarf an häufiger Bewässerung erheblich reduziert und eine robuste Entwicklung der Ernte gewährleistet.

Diese Forschung baut auf früheren Entdeckungen auf, bei denen Hydrogele Wasser aus der Atmosphäre ziehen und die Landwirtschaft effizienter machen können. Sie ist Teil von Yus Gesamtmission, die bis in seine Kindheit zurückreicht: den Zugang zu sauberem Wasser für Menschen auf der ganzen Welt zu erweitern.

Diese Arbeit konzentrierte sich hauptsächlich auf calciumbasierte Düngemittel. Das Projekt wird fortgesetzt, und die nächsten Schritte der Forscher beinhalten die Integration verschiedener Arten von Düngemitteln sowie längere Feldversuche.

An dem Projekt arbeiten neben Yu und Park auch Weixin Guan und Chuxin Lei, die ebenfalls Doktoranden im Studiengang Materialwissenschaften und Ingenieurwesen und am Texas Materials Institute sind.

Mehr Informationen: Jungjoon Park et al, Self-Irrigation and Slow-Release Fertilizer Hydrogels for Sustainable Agriculture, ACS Materials Letters (2024). DOI: 10.1021/acsmaterialslett.4c01120

Bereitgestellt von der University of Texas in Austin