Slimme bodem kan zichzelf water en voeden

17 juli 2024

Dit artikel is beoordeeld volgens de redactionele processen en beleidslijnen van Science X. Redacteuren hebben de volgende kenmerken benadrukt terwijl ze de geloofwaardigheid van de inhoud waarborgen:

• gecontroleerd op feiten
• betrouwbare bron
• nagekeken

door Universiteit van Texas in Austin

Er is een nieuw type bodem ontwikkeld dat water uit de lucht kan opvangen om planten gehydrateerd te houden en gecontroleerde afgifte van meststof mogelijk te maken voor een constante toevoer van voedingsstoffen.

Deze opwindende slimme bodemsysteem is gebaseerd op een hydrogel materiaal ontwikkeld door onderzoekers aan de Universiteit van Texas in Austin. In experimenten leidde de hydrogel-geïnfundeerde bodem tot de groei van grotere, gezondere planten, vergeleken met normale bodem, terwijl er minder water en meststof werd gebruikt.

'Deze nieuwe gel technologie kan de last voor boeren verlichten door de noodzaak voor frequente irrigatie en bemesting te verminderen,' zei Jungjoon Park, een promovendus aan de afdeling Werktuigbouwkunde en leider van het onderzoek. 'De technologie is ook veelzijdig genoeg om te worden aangenomen in een breed scala van klimaten, van droge regio's tot gematigde gebieden.'

Het onderzoek is recentelijk gepubliceerd in ACS Materials Letters.

Vandaag de dag is de landbouw verantwoordelijk voor 70% van de wereldwijde zoetwateronttrekkingen en tot wel 95% in sommige ontwikkelingslanden, naarmate onze wereldbevolking blijft groeien. De VN-Voedsel- en Landbouworganisatie benadrukt het belang van het verbeteren van de irrigatie-efficiëntie, het aannemen van waterbesparende technologieën en het bevorderen van gewassen met lagere watervoetafdrukken om duurzame voedselproductie en waterbeheer te waarborgen.

Ondertussen staan traditionele landbouwmethoden, met name irrigatie en bemesting, voor aanzienlijke uitdagingen, waaronder inefficiënt watergebruik en degradatie van het milieu. Naarmate klimaatverandering intensiveert en waterbronnen steeds schaarser worden, is de behoefte aan efficiëntere en duurzamere irrigatiepraktijken nog nooit zo urgent geweest.

Bovendien leiden conventionele bemestingstechnieken vaak tot overmatige blootstelling aan voedingsstoffen, wat de opname-efficiëntie van voedingsstoffen vermindert en milieuvervuiling en degradatie van landbouwgrond veroorzaakt.

'Het wereldwijde watertekort in combinatie met een groeiende bevolking heeft directe gevolgen voor de voedselzekerheid,' aldus Yu, hoogleraar materiaalkunde aan de Cockrell School of Engineering's afdeling Werktuigbouwkunde en Texas Materials Institute.

'Deze nieuwe klasse hydrogels biedt een veelbelovende oplossing om te voldoen aan de dringende behoeften van watertekort en efficiënte voedingsstofopname in moderne duurzame landbouw.'

In experimenten zagen planten die geworteld waren in de hydrogel bodem een toename van 138% in stamlengte in vergelijking met een controlegroep in normale bodem. Bovendien kan de gemodificeerde bodem ongeveer 40% waterbesparing bereiken, waardoor de noodzaak voor frequente irrigatie aanzienlijk wordt verminderd en zorgt voor een robuuste gewasontwikkeling.

Dit onderzoek bouwt voort op eerdere ontdekkingen met betrekking tot hydrogels die water uit de atmosfeer kunnen trekken en de landbouw efficiënter kunnen maken. Het maakt deel uit van Yu's algehele missie die teruggaat tot zijn kindertijd: toegang tot schoon water uitbreiden naar mensen over de hele wereld.

Dit werk richtte zich voornamelijk op op calcium gebaseerde meststoffen. Het project zal worden voortgezet, en de volgende stappen van de onderzoekers omvatten het integreren van verschillende soorten meststoffen en langere veldtests.

Naast Yu en Park maken ook Weixin Guan en Chuxin Lei deel uit van het project, die ook promovendi zijn in het materiaalkunde en ingenieursprogramma en het Texas Materials Institute.

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

Geleverd door Universiteit van Texas in Austin