Базирующаяся на исследованиях Техасского университета в Остине интеллектуальная система почвы предлагает захватывающую и инновационную альтернативу. Она основана на использовании гидрогелевого материала, который демонстрирует высокие показатели эффективности в сравнении с традиционной почвой. Полив растений, очищенных гидрогелем, приводит к здоровому росту более крупных стеблей и растений, при этом потребляя меньше воды и удобрений. Результаты исследования были опубликованы в журнале ACS Materials Letters и в пресс-релизе университета.
Проблема нехватки пресной воды в мире является актуальной проблемой, поскольку на сельское хозяйство приходится 70% всей потребляемой пресной воды на планете, а в некоторых развивающихся странах этот показатель достигает 95%. Будучи столкнутыми с беспрецедентным ростом населения на Земле, организация ООН по продовольствию и сельскому хозяйству подчеркивает необходимость в водосберегающих технологиях, эффективном орошении и культурах с низким водным следом для обеспечения устойчивого производства пищи и управления водными ресурсами.
Однако традиционные методы сельского хозяйства, особенно применение воды и удобрений, сталкиваются с рядом серьезных проблем, таких как неэффективное использование воды и деградация почвы. В условиях изменения климата и дефицита водных ресурсов существует острая необходимость в разработке более устойчивых и эффективных методов орошения.
Наряду с этим, традиционные способы применения удобрений часто приводят к нездоровому воздействию на почву, ухудшению усвояемости питательных веществ, загрязнению окружающей среды и деградации сельскохозяйственных угодий.
«Глобальный дефицит воды и рост населения имеют прямое воздействие на продовольственную безопасность. Этот новый класс гидрогелей предлагает перспективное решение для удовлетворения насущной потребности в воде и эффективного использования питательных веществ в современном устойчивом сельском хозяйстве», - заявил профессор материаловедения Гуйхуа Юй.
«Эта новая гелевая технология позволяет существенно снизить тяжесть труда фермеров, уменьшив потребность в частом поливе и применении удобрений. Благодаря своей универсальности, технология способна быть применена в самых разных климатических зонах - от засушливых районов до умеренных широт», - заявил Чонджун Пак, аспирант кафедры машиностроения.
Разработанный гидрогель для автоматического полива и постепенного высвобождения удобрений (SISRH) предлагает перспективный подход, согласно исследователям: «SISRH - это гидрогелевый материал с гигроскопичными полимерными цепями, пронизанный термочувствительной сетью, который стимулирует рост растений путем контролируемой, но саморегулирующейся поставки влаги и питательных веществ. Гидрогель показывает дневную функциональность: он поглощает влагу ночью и выделяет ее днем благодаря фазовому переходу в полимере с хлоридом кальция. SISRH способствует медленному высвобождению питательных веществ и позволяет сэкономить около 40% воды, уменьшая потребность в частом поливе и обеспечивая надежное развитие урожая. Интеграция SISRH в почву предлагает многообещающую возможность удовлетворения потребности в воде и эффективной усвояемости питательных веществ в современном устойчивом сельском хозяйстве».
При проведении экспериментов растения, выращенные в гидрогелевой почве, показали увеличение длины стебля на 138% по сравнению с контрольной группой, выращенной в обычной почве.
Фото: University of Texas at Austin.
Расчеты показывают, что использование модифицированной почвы позволяет сократить потребление воды на 40%, значительно снижая необходимость в поливе и обеспечивая стабильный рост урожая.
Эта работа в основном фокусировалась на удобрениях на основе кальция. Проект будет развиваться далее, включая интеграцию других видов удобрений и реализацию более длительных полевых испытаний.
Источник и фото: University of Texas at Austin.
