聪明的土壤可以自己浇水和养活自己

一种新设计的土壤可以从稀薄的空气中捕获水分，使植物保持水分，并控制肥料的释放，以持续供应营养

支撑这一令人兴奋的智能土壤系统的是德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发的水凝胶材料。在实验中，与普通土壤相比，水凝胶注入的土壤导致更大、更健康的植物生长，同时使用更少的水和肥料

“这种新的凝胶技术可以通过减少对频繁灌溉和施肥的需求来减轻农民的负担，”Walker机械工程系的研究生Jungjoon Park说，他领导了这项研究。“这项技术也具有足够的通用性，可以在从干旱地区到温带地区的各种气候条件下采用。”

这项研究最近发表在《ACS材料快报》上

随着全球人口的持续增长，当今农业占全球淡水取水量的70%，在一些发展中国家高达95%。联合国粮食及农业组织强调提高灌溉效率、采用节水技术和推广水足迹较低的作物的重要性，以确保可持续的粮食生产和水资源管理

与此同时，传统耕作方法，特别是灌溉和施肥，面临着重大挑战，包括低效用水和环境土地退化。随着气候变化加剧和水资源日益稀缺，对更高效和可持续的灌溉实践的需求从未如此迫切

此外，常规施肥技术往往会导致过度的养分暴露，降低养分吸收效率，造成环境污染和耕地退化

“全球水资源短缺加上人口增长对粮食安全产生了直接影响，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系和德克萨斯州材料研究所的材料科学教授余说

“这种新型水凝胶为满足现代可持续农业中水资源短缺和高效养分吸收的迫切需求提供了一种有前景的解决方案。”

在实验中，与普通土壤中的对照组相比，植根于水凝胶土壤中的植物茎长增加了138%。改良后的土壤可以实现约40%的节水，大大减少了频繁灌溉的需要，并确保了作物的稳健生长

这项研究建立在之前关于水凝胶的发现之上，水凝胶可以从大气中吸收水，使农业更高效。这是余童年时期的总体使命的一部分：为全球人民提供清洁用水

这项工作主要集中在钙基肥料上。该项目将继续进行，研究人员的下一步行动包括整合不同类型的肥料和更长的田间试验

与余和朴一起参与该项目的还有关伟欣和雷楚欣，他们也是材料科学与工程专业和德克萨斯材料研究所的研究生 More information: Jungjoon Park et al, Self-Irrigation and Slow-Release Fertilizer Hydrogels for Sustainable Agriculture, ACS Materials Letters (2024). DOI: 10.1021/acsmaterialslett.4c01120