Wzbogacając glebę specjalnym hydrożelem można uzyskać większe plony przy użyciu mniejszej ilości wody. Ta inteligentna gleba, jak nazwali ją jej twórcy, może utrzymywać rośliny lepiej nawodnione i zapewniać kontrolowane uwalnianie składników odżywczych.
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” (DOI: 10.1021/acsmaterialslett.4c01120).
Zmiany klimatyczne
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.
Gleba z hydrożelem
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, fot. Pixabay/ CC0