Новый тип почвы может расширить сельскохозяйственные угодья по всему миру
Новый тип почвы, созданный инженерами Техасского университета в Остине, может вытягивать воду из воздуха и распределять ее по растениям, это может расширить карту сельскохозяйственных земель по всему миру до ранее негостеприимных мест и сократить потребление воды в сельском хозяйстве в период нарастающих засух.
Как опубликовано в ACS Materials Letters , в системе атмосферного орошения, команды используются супервпитывающие гели для улавливания воды из воздуха. Когда почва нагревается до определенной температуры, гели выделяют воду, делая ее доступной для растений. Когда почва распределяет воду, часть ее возвращается в воздух, повышая влажность и облегчая продолжение цикла сбора урожая.
«Обеспечение автономного ведения сельского хозяйства в районах, где сложно построить ирригационные и энергетические системы, имеет решающее значение для освобождения растениеводства от сложной системы водоснабжения, поскольку эти ресурсы становятся все более дефицитными», — сказал Гуйхуа Ю, доцент кафедры материаловедения в Департаменте Уокера.
Из каждого грамма почвы можно извлечь примерно 3-4 грамма воды. В зависимости от вида сельскохозяйственных культур примерно от 0,1 до 1 килограмма почвы может обеспечить достаточно воды для орошения около квадратного метра сельскохозяйственных угодий.
Гели в почве вытягивают воду из воздуха в более прохладные и влажные периоды ночью. Солнечное тепло в течение дня активирует содержащие воду гели, чтобы их содержимое попадало в почву.
Команда провела эксперименты на крыше здания инженерного учебного центра Кокрелловской школы в Остине, чтобы провести испытания. Они обнаружили, что гидрогелевая почва способна удерживать воду лучше, чем песчаные почвы в засушливых районах, и для питания растений ей требовалось гораздо меньше воды.
В ходе четырехнедельного эксперимента команда обнаружила, что почва удерживает примерно 40% воды, с того объема которой она получила изначально. Тогда как в песчаной почве всего через неделю осталось только 20% воды.
В другом эксперименте команда посадила редис в оба типа почвы. Редис в гидрогелевой почве пережил 14-дневный период без какого-либо полива, кроме начального. Редис в песчаной почве поливали несколько раз в течение первых четырех дней опыта. Ни один из редисов в песчаной почве не выжил более двух дней после начального полива.
«Большая часть почвы достаточно хороша, чтобы поддерживать рост растений», — сказал Фэй Чжао, научный сотрудник исследовательской группы Ю, который руководил исследованием с Синъи Чжоу и Панпан Чжан. «Основным ограничением является вода, поэтому мы хотели разработать почву, которая может собирать воду из окружающего воздуха».
Почва для сбора воды — это первое крупное применение технологии, над которым группа Ю работает более двух лет. В прошлом году команда разработала возможность использовать гибридные гелево-полимерные материалы, которые работают как «супер-губки», извлекая большое количество воды из окружающего воздуха, очищая его и быстро высвобождая с помощью солнечной энергии.
Исследователи предполагают несколько других применений этой технологии. Ее потенциально можно использовать для охлаждения солнечных панелей и центров обработки данных. Это могло бы расширить доступ к питьевой воде либо через индивидуальные системы для домашних хозяйств, либо через более крупные системы для больших групп людей, таких как рабочие или солдаты.
Источник: Техаский университет в Остине
