Солома может сократить количество воды и удобрений используемых в сельском хозяйстве
Растущее население нуждается в большем количестве пищи. Однако методы, используемые для кормления людей, такие как перепрофилирование земли под сельскохозяйственные угодья и более широкое использование удобрений, могут снизить биоразнообразие и поставить под угрозу устойчивость сельскохозяйственных экосистем. По мере потепления климата орошение сельскохозяйственных культур также будет становиться все более сложной задачей. Ученые ищут лучшие способы накормить планету.
Профессор гражданского и экологического инжиниринга FAMU-FSU College of Engineering Ганг Чен, изучил возможное решение, которое заключается в использовании соломы из таких культур, как рис, пшеница, кукуруза и других, для создания инструмента, который поможет культурам сохранить воду и питательные вещества.
«Отходы, образующиеся либо в промышленности, либо в сельском хозяйстве, либо в быту, могут стать потенциальным ресурсом для чего-то другого», — сказал Чен. «Именно на этом и должны быть сосредоточены наши исследования — сохранение наших ценных ресурсов и повышение устойчивости нашего общества».
В исследовании, опубликованном в журнале «Чистое производство», Чен и бывший аспирант Симэнг Ли объясняют, как солому, оставшуюся после переработки сельскохозяйственных культур, можно превратить в гидрогель-молекулы, которые могут поглощать большое количество воды, а также удобрений, а затем медленно высвобождать их по мере надобности для питания сельскохозяйственных культур.
Существующие гидрогели, используемые в сельском хозяйстве, обычно изготавливаются из нефтепродуктов. Они могут быть дорогими, токсичными и трудно поддаваться деградации. Но солома, оставшаяся после переработки различных культур, богата целлюлозой, из которой можно делать гидрогели, которые поддаются биологическому разложению и, следовательно, более благоприятны для окружающей среды. Использование побочных продуктов сельского хозяйства — это способ получить гидрогели без недостатков, как их нефтяные аналоги, и сократить утилизацию соломы, ее как правило сжигают или выбрасывают на свалку.
Когда гидрогели на растительной основе применяются на фермерских полях, их абсорбционные способности позволяют им выступать в качестве резервуаров для хранения избыточной воды и питательных веществ при поливе и удобрении полей. Когда погода сухая, они высвобождают эти ресурсы растениям, которые в этом нуждаются.
Анализ предыдущих лабораторных и полевых исследований, проведенный Ченом, показал, что фермеры могут использовать гораздо меньше воды для орошения и удобрений и получать более высокие урожаи за счет использования целлюлозных гидрогелей. Точные улучшения зависят от целого ряда факторов, но исследование показало, что урожайность повысилась от 11 до 136 процентов.
«Принятие того, что долгое время считалось отходами, и его переработка обратно в аграрную экономику может принести пользу фермерам и окружающей среде», — сказал он.
Исследование Чена является предварительным шагом в понимании того, как этот инструмент может принести пользу сельскому хозяйству. Прежде чем этот метод можно будет применять в широких масштабах, необходимо больше исследований, чтобы лучше понять, как эти продукты будут влиять на окружающую среду и здоровье населения. Для того чтобы расширить масштабы применения гидрогелей, изготовленных из сельскохозяйственных отходов, необходимо еще более усовершенствовать производственный процесс, чтобы снизить затраты и повысить долговечность этих продуктов.
Источник: Билл Уэллок, Университет штата Флорида; фото: pixabay.com
