Гидрогелевая почва спасает от засухи
Новое исследование может оказаться настоящим технологическим прорывом в устойчивом сельском хозяйстве.
В ходе исследований, которые в конечном итоге могут помочь сельскохозяйственным культурам пережить засуху, ученые из Принстонского университета обнаружили ключевую причину, по которой смешивание материала, называемого гидрогелем, с почвой иногда разочаровывает фермеров.
Гидрогелевые шарики, крошечные пластиковые шарики, способные впитать воду в тысячу раз больше своего веса, кажутся идеально подходящими для использования в качестве крошечных подземных резервуаров с водой. Теоретически, когда почва высыхает, гидрогели выделяют воду для гидратации корней растений, тем самым уменьшая засуху, экономя воду и повышая урожайность сельскохозяйственных культур.
Тем не менее, добавление гидрогелей на фермерские поля дало неоднозначные результаты. Ученые изо всех сил пытались объяснить эти неравномерные характеристики во многом потому, что почва, будучи непрозрачной, препятствовала попыткам наблюдения, анализа и, в конечном итоге, улучшения поведения гидрогеля.
В новом исследовании ученые из Принстона продемонстрировали экспериментальную платформу, которая позволяет ученым изучать скрытые работы гидрогелей в почвах, а также в других сжатых замкнутых средах. Платформа основана на двух ингредиентах: прозрачной гранулированной среде, а именно упаковке из стеклянных шариков, в качестве заменителя почвы, и воде, содержащей химическое вещество, называемое тиоцианатом аммония. Это химическое вещество искусно изменяет способ преломления света водой, компенсируя искажающие эффекты, которые обычно имели бы круглые стеклянные бусины. В результате исследователи могут видеть насквозь цветной гидрогелевый шар посреди искусственной почвы.
Ученые протестировали как более мягкие, так и более твердые гидрогели и выяснили, насколько эффективен каждый из них в зависимости от глубины слоев почвы. Работа поможет инженерам провести дальнейшие эксперименты по адаптации химического состава гидрогелей к конкретным культурам и условиям почвы.
Этот проект был признан новаторским. «Эта работа открывает заманчивые возможности для использования гидрогелей в качестве почвенных конденсаторов, которые регулируют доступность воды и контролируют поступление воды в корни сельскохозяйственных культур таким образом, который может обеспечить настоящий технологический прогресс в устойчивом сельском хозяйстве», - сказал Рубен Хуанес, профессор гражданского общества. и экологическая инженерия в Массачусетском технологическом институте, которая не принимала участия в исследовании.
