Inteligentna gleba, która sama się nawadnia

Za nowo opracowanym rodzajem gleby stoją naukowcy z University of Texas w Austin. Specjalnie opracowany materiał hydrożelowy umożliwia jej wychwytywanie wody z powietrza. W eksperymentach inteligentna gleba pozwoliła uzyskać większe plony w porównaniu ze zwykłą glebą, przy jednoczesnym zużyciu mniejszej ilości wody i nawozu. Opis oraz rezultaty badań ukazały się na łamach pisma "ACS Materials Letters".

Szacunki wskazują, że około 70 proc. światowego zużycia słodkiej wody wykorzystuje rolnictwo. To oznacza, że na obszarach, gdzie wody jest mało, uprawa roślin i wyżywienie populacji może być trudne. Biorąc pod uwagę zmiany klimatyczne, które mogą sprawić, że dostępność wody będzie mniej przewidywalna, naukowcy badają sposoby zwiększenia wydajności gleby.

Tradycyjne metody rolnicze, zwłaszcza nawadnianie i nawożenie, stają w obliczu poważnych wyzwań. W miarę nasilania się zmian klimatycznych i coraz większego niedoboru zasobów wodnych potrzeba będzie bardziej wydajnych i zrównoważonych praktyk nawadniania. Ponadto konwencjonalne techniki nawożenia często powodują nadmierną ekspozycję na składniki odżywcze, zmniejszając efektywność ich wchłaniania i powodując zanieczyszczenie środowiska oraz degradację ziemi uprawnej.

Opracowana przez uczonych z Teksasu gleba może zmniejszyć potrzebę częstego nawadniania i nawożenia pół uprawnych. - Technologia ta jest na tyle wszechstronna, że ​​można ją stosować w szerokim zakresie klimatów, od regionów suchych po obszary umiarkowane - przyznał Jungjoon Park, który kierował badaniami.

Podstawą nowej gleby jest specjalnie opracowany hydrożel, który pochłania parę wodną z powietrza w ciągu nocy, a następnie uwalnia ją do korzeni roślin w ciągu dnia. Wprowadzenie chlorku wapnia do hydrożelu zapewnia również powolne uwalnianie tego niezbędnego składnika odżywczego.

- Globalny niedobór wody w połączeniu ze wzrostem populacji ma bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo żywnościowe — powiedział Guihua Yu z University of Texas w Austin. - Ta nowa klasa hydrożeli oferuje obiecujące rozwiązanie, które zaspokoi pilne potrzeby związane z niedoborem wody i efektywnym wchłanianiem składników odżywczych w nowoczesnym zrównoważonym rolnictwie – dodał.

Zespół przetestował swoją inteligentną glebę w eksperymentach laboratoryjnych. Uczeni posadzili rośliny w 10 gramach gleby. Część z nich zawierała 0,1 gram hydrożelu. W doświadczeniach symulowano 12 godzinny cykl dnia i nocy. W nocy rośliny rosły w temperaturze 25 stopni Celsjusza i wilgotności względnej 60 lub 90 proc. Podczas dnia temperatura rosła do 35 st. C, a wilgotność powietrza spadała do 30 proc.

Rośliny rosnące w glebie hydrożelowej wykazały 138 proc. wzrost długości łodygi w porównaniu z grupą kontrolną posadzoną w zwykłej glebie. Co ważne, rośliny uprawiane w hydrożelu osiągnęły taki wynik przy około 40 proc. mniejszej ilości wody niż grupa kontrolna, znacznie zmniejszając potrzebę nawadniania i zapewniając solidny rozwój upraw.

W badaniach tych uczeni dodali do hydrożelu nawóz na bazie wapnia. W przyszłych pracach naukowcy chcą sprawdzić, jak będą zachowywać się inne rodzaje nawozów. Przeprowadzą też dłuższe testy terenowe.

Źródło: University of Texas w Austin