В основе захватывающей и новаторской интеллектуальной почвенной системы лежит гидрогелевый материал, разработанный исследователями Техасского университета в Остине. В ходе экспериментов почва, пропитанная гидрогелем, привела к росту более крупных и здоровых растений по сравнению с обычной почвой, при этом потребляя меньше воды и удобрений. Исследование было опубликовано в журнале ACS Materials Letters и в релизе университета.
На сельское хозяйство сегодня приходится 70% мирового забора пресной воды и до 95% в некоторых развивающихся странах, поскольку глобальное население Земли продолжает расти. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН подчеркивает важность повышения эффективности орошения, внедрения водосберегающих технологий и продвижения культур с меньшим водным следом для обеспечения устойчивого производства продовольствия и управления водными ресурсами.
Между тем, традиционные методы ведения сельского хозяйства, особенно орошение и удобрение, сталкиваются со значительными проблемами, включая неэффективное использование воды и экологическую деградацию земель. Поскольку изменение климата усиливается, а водные ресурсы становятся все более дефицитными, потребность в более эффективных и устойчивых методах орошения становится крайне актуальной.
Кроме того, традиционные методы внесения удобрений часто приводят к чрезмерному воздействию питательных веществ, снижению эффективности их усвоения, загрязнению окружающей среды и деградации сельскохозяйственных земель.
«Глобальный дефицит воды в сочетании с ростом населения оказывает непосредственное влияние на продовольственную безопасность. Этот новый класс гидрогелей предлагает многообещающее решение для удовлетворения насущных потребностей в воде и эффективного усвоения питательных веществ в современном устойчивом сельском хозяйстве», - сказал Гуйхуа Юй, профессор материаловедения на кафедре машиностроения им. Уокера в Школе инженерии Кокрелла и Техасском институте материалов.
«Эта новая гелевая технология может снизить нагрузку на фермеров, уменьшая необходимость в частом орошении и удобрении. Технология также достаточно универсальна, чтобы ее можно было применять в широком диапазоне климатических условий — от засушливых регионов до умеренных зон», - добавил Чонджун Пак, аспирант кафедры машиностроения им. Уокера, который руководил исследованием.
Разработка гидрогеля для самоорошения и медленного высвобождения удобрений (SISRH) представляет собой многообещающий подход, подчеркивают исследователи: «SISRH, гидрогель с гигроскопичными полимерными цепями, пронизанными термочувствительной сетью, усиливает рост растений за счет контролируемой, но самоподдерживающейся доставки воды и питательных веществ. Гидрогель демонстрирует дневную функциональность: он поглощает водяной пар ночью и выделяет его днем из-за фазового перехода в полимере, с включенным хлоридом кальция (CaCl2), дополнительно улучшающим гигроскопические свойства и контролируемое высвобождение питательных веществ. SISRH способствует медленному высвобождению питательных веществ и может достичь экономии воды около 40%, значительно снижая потребность в частом орошении и обеспечивая надежное развитие урожая. Интеграция SISRH в почву предлагает многообещающее решение для удовлетворения насущных потребностей в нехватке воды и эффективном усвоении питательных веществ в современном устойчивом сельском хозяйстве».
В ходе экспериментов растения, укорененные в гидрогелевой почве, показали увеличение длины стебля на 138% по сравнению с контрольной группой в обычной почве.
Фото: University of Texas at Austin.
По расчетам, модифицированная почва может обеспечить экономию воды примерно на 40%, значительно снижая потребность в частом поливе и обеспечивая устойчивое развитие урожая.
Эта работа в основном была сосредоточена на удобрениях на основе кальция. Проект будет продолжен, и следующие шаги исследователей включают интеграцию различных типов удобрений и более длительные полевые испытания.
Источник и фото: University of Texas at Austin.
