Inteligentna gleba potrafi nawadniać się i karmić sama siebie

17 lipca 2024

Ten artykuł został przejrzany zgodnie z procesem redakcyjnym i zasadami Science X. Redaktorzy podkreślili następujące cechy, dbając jednocześnie o wiarygodność treści:

• zweryfikowane faktami
• zaufane źródło
• skorygowane

przez University of Texas w Austin

Nowo opracowany rodzaj gleby może wychwytywać wodę z powietrza, aby utrzymać rośliny nawodnione i zarządzać kontrolowanym uwalnianiem nawozu dla stałego dostarczania składników odżywczych.

Podstawą tego ekscytującego systemu smart soil jest materiał hydrożelowy opracowany przez badaczy z University of Texas w Austin. W badaniach gleba nasączona hydrożelem przyczyniła się do wzrostu większych, zdrowszych roślin w porównaniu z regularną glebą, przy mniejszym zużyciu wody i nawozów.

'Ta nowa technologia żelu może zmniejszyć obciążenie dla rolników, zmniejszając konieczność częstszego podlewania i nawożenia,' powiedział Jungjoon Park, doktorant w Wydziale Inżynierii Mechanicznej Walker i lider badań. 'Technologia ta jest wystarczająco wszechstronna, aby mogła być przyjęta w szerokim zakresie klimatów, od obszarów suchych do obszarów umiarkowanych.'

Badania zostały niedawno opublikowane w ACS Materials Letters.

Dzisiejsze rolnictwo odpowiada za 70% globalnego zasobu wody słodkiej i nawet do 95% w niektórych krajach rozwijających się w miarę wzrostu populacji. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa zwraca uwagę na znaczenie poprawy efektywności nawadniania, przyjmowania technologii oszczędzających wodę i promowania upraw o niższym śladzie wodnym dla zapewnienia zrównoważonej produkcji żywności i zarządzania zasobami wodnymi.

W międzyczasie tradycyjne metody uprawy, zwłaszcza nawadnianie i nawożenie, napotykają znaczące wyzwania, w tym niewydajne wykorzystanie wody i degradację terenów środowiskowych. Wraz z nasilającymi się zmianami klimatycznymi i coraz bardziej ograniczonymi zasobami wody, potrzeba bardziej wydajnych i zrównoważonych praktyk nawadniania jeszcze nigdy nie była bardziej pilna.

Ponadto klasyczne techniki nawożenia często prowadzą do nadmiernego narażenia na składniki odżywcze, zmniejszając efektywność ich wchłaniania i powodując zanieczyszczenie środowiska oraz degradację użytkowanych terenów rolniczych.

'Globalny niedobór wody w połączeniu z rosnącą populacją ma natychmiastowy wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe,' powiedział Yu, profesor nauk o materiałach w Wydziale Inżynierii Cockrella na University of Texas w Austin i Texas Materials Institute.

'Ta nowa klasa hydrożeli oferuje obiecujące rozwiązanie dla pilnych potrzeb w zakresie niedostatku wody i efektywnego wchłaniania składników odżywczych w nowoczesnym zrównoważonym rolnictwie.'

W trakcie badań rośliny zakorzenione w glebie z hydrożelem zanotowały wzrost długości łodyg o 138% w porównaniu z grupą kontrolną w zwykłej glebie. Zmodyfikowana gleba może osiągnąć oszczędność wody na poziomie około 40%, znacząco zmniejszając konieczność częstego podlewania i zapewniając pełen rozwój plonów.

Te badania opierają się na wcześniejszych odkryciach dotyczących hydrożeli, które mogą wyciągać wodę z atmosfery i sprawiać, że rolnictwo staje się bardziej efektywne. Stanowią one część ogólnego misji Yu, która sięga jego dzieciństwa: zapewnienia dostępu do czystej wody ludziom na całym świecie.

To opracowanie skupia się głównie na nawozach wapniowych. Projekt będzie kontynuowany, a kolejnymi krokami badaczy będą integrowanie różnych rodzajów nawozów oraz dłuższe testy w polu.

Dołączając do Yu i Parka w projekcie są Weixin Guan i Chuxin Lei, którzy również są doktorantami w programie naukowym z zakresu inżynierii materiałowej i Texas Materials Institute.

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

Udostępnione przez University of Texas w Austin