Умная почва сама поливает и удобряет растения

Инженеры создали новый тип почвы, которая может захватывать воду из воздуха для полива растений и контролируемо высвобождать удобрения, обеспечивая постоянный запас питательных веществ.

В основе этой системы лежит гидрогелевый материал, разработанный исследователями из Техасского университета в Остине. В экспериментах почва, насыщенная гидрогелем, привела к росту более крупных и здоровых растений по сравнению с обычной почвой, при этом расходовалось меньше воды и удобрений.

«Эта новая гелевая технология может снизить нагрузку на фермеров, уменьшив потребность в частом орошении и удобрении», — сказал Джунджун Парк, аспирант факультета машиностроения Уокера, руководивший исследованием. Технология также достаточно универсальна, чтобы её можно было применять в самых разных климатических условиях — от засушливых регионов до районов с умеренным климатом.

Исследование было недавно опубликовано в ACS Materials Letters.

Сельское хозяйство сегодня потребляет 70% мировых запасов пресной воды и до 95% в некоторых развивающихся странах, при этом население планеты продолжает расти. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН подчёркивает важность повышения эффективности орошения, внедрения водосберегающих технологий и продвижения культур с меньшим водным следом для обеспечения устойчивого производства продовольствия и управления водными ресурсами.

Традиционные методы ведения сельского хозяйства, особенно орошение и внесение удобрений, сталкиваются со значительными проблемами, включая неэффективное использование воды и деградацию земель. По мере усиления изменения климата и роста дефицита водных ресурсов потребность в более эффективных и устойчивых методах орошения становится как никогда острой.

Кроме того, обычные методы внесения удобрений часто приводят к избыточному воздействию питательных веществ, снижая эффективность их усвоения и вызывая загрязнение окружающей среды и деградацию пахотных земель.

«Глобальный дефицит воды в сочетании с растущим населением оказывает непосредственное влияние на продовольственную безопасность», — сказал профессор материаловедения Гуйхуа Юй.

«Этот новый класс гидрогелей предлагает перспективное решение для удовлетворения насущных потребностей в нехватке воды и эффективном усвоении питательных веществ в современном устойчивом сельском хозяйстве».

В экспериментах растения, укоренённые в гидрогелевой почве, показали увеличение длины стебля на 138% по сравнению с контрольной группой в обычной почве. Модифицированная почва позволяет экономить примерно 40% воды, значительно сокращая потребность в частом орошении и обеспечивая устойчивое развитие сельскохозяйственных культур.

Эта работа основана на предыдущих открытиях, связанных с гидрогелями, способными извлекать воду из атмосферы и повышать эффективность земледелия. Она является частью общей миссии профессора Юя, корни которой уходят в его детство: обеспечить доступ к чистой воде для людей по всему миру.

Данное исследование в основном было сосредоточено на удобрениях на основе кальция. Проект будет продолжен, и следующие шаги учёных включают интеграцию различных типов удобрений и более длительные полевые испытания.