减少农业用水,可自我灌溉的土壤

发布者:bpadmin
发布时间:2020-11-19 05:22
分类:全部资讯 农业科技 原创内容 最新动态 研究报告
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城农获悉——德克萨斯大学的工程师们创造出一种“新型土壤”,可以自动从空气中吸取水分,并供给植物吸收。这种可自我灌溉的土壤可将可耕种土地的地图扩展到以前不能耕种的地方。根据德克萨斯大学的研究团队,在干旱日益严重的时候,这种创新可以减少农业用水,或许能会改变农业。




工程师们开发的“可自我灌溉的土壤”使用超强吸湿性凝胶从空气中吸收水分。当土壤被加热到一定的温度时,凝胶会释放出水分,使植物可以利用。当土壤释出水分时,一些水分会回流到空气中,增加湿度,更容易继续在空气中循环。

德克萨斯大学机械工程系材料科学副教授余桂华表示:“随着资源变得越来越稀缺,要在难以建立灌溉和电力系统的地区从事农业,将农作物种植从复杂的水资源供应问题中解放出来至关重要。”

研究结果显示,根据作物的不同,每克土壤可以提取大约3-4克水,大约0.1到1公斤的土壤可以提供足够灌溉大约一平方米农田的水。在夜间更凉爽、更潮湿的时候,土壤中的凝胶会将空气中的水分抽走;白天的太阳热能激活含水的凝胶,使其水分释放到土壤中。



凝胶的干燥状态与吸收水分后的状态


研究小组在教学中心大楼的屋顶上进行了实验,以测试土壤样品。他们发现,与干旱地区发现的沙质土壤相比,含水凝胶的土壤能够更好地保持水分,而且种植植物所需的水分要少得多。在为期四周的实验中,研究小组发现,土壤保持了最初的40%左右的水量;相比之下,沙质土壤在仅仅一周后就只剩下20%的水分了。

在另一项实验中,研究小组在这两种土壤中都种植了萝卜。除了最初一轮的灌溉外确保植物生存外,期间没有任何灌溉,萝卜在含有水凝胶土壤中存活了14天。沙土的对照组中,在实验的前四天给沙土中的萝卜浇了几次水,然而沙土中的萝卜在这之后都没有存活超过两天。

余桂华教授领导的研究团队表示:“大多数土壤都能支持植物的生长,而水是主要的限制因素,所以我们团队想开发一种可以从空气中收集水分的土壤。”

这种“可自我灌溉的土壤”是余桂华教授团队两年多来一直致力于的第一项大型技术应用。根据余桂华教授的说法,凝胶的主要成分,包括吸水聚合物(聚吡咯)和对温度敏感的聚合物仍然相对昂贵,因为它们还没有商业化生产。然而,随着工业规模化合成的实现,以及进一步优化凝胶材料和制造工艺,这种凝胶未来或许可以商业化用于农业生产。

可行的途径包括,开发非常低成本的原材料可以降低生产成本;或者,简化制造工艺可以使材料的生产更具可扩展性。这种凝胶的应用很简单。余桂华教授说:“在种植农作物时,这种凝胶很容易与任何普通土壤按一定比例混合,作为土壤增强剂。普通的农用搅拌机就可以很好的完成工作,使凝胶在土壤中均匀分布。”

另外,测试表明,随着时间的推移,这种凝胶不需要重新施用。至少一个多月的测试过程中,凝胶都可以很好地发挥作用。如果它们不会被细菌降解,那么就可以正常工作。

目前,这种凝胶已经在萝卜、豌豆和生菜等作物上进行了测试。研究团队相信这些凝胶可以为农作物的萌发和生长提供足够的水分。通过进一步提高胶体的吸水量和调整土壤与胶体之间的比例,它可以用来灌溉不同类型和不同需水条件的作物。
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