اغلق
ثقافة

يمكن للتربة ذاتية الري أن تغير الزراعة

استخرج الماء من الهواء وأعد توزيعه على النباتات

نوع جديد من التربة أنشأه مهندسون من جامعة تكساس في أوستن ، يمكن استخراج المياه من الهواء وتوزيعها على النباتات ، مما قد يوسع خريطة الأرض الصالحة للزراعة في العالم إلى أماكن غير مضيافة سابقًا وتقليل استخدام المياه في الزراعة في وقت زيادة الجفاف.

تمكين الزراعة المستقلة

كما نشر في رسائل مواد ACS، يستخدم نظام الري في الغلاف الجوي للفريق مواد هلامية فائقة الامتصاص لالتقاط الماء من الهواء. عندما يتم تسخين التربة إلى درجة حرارة معينة ، تطلق المواد الهلامية الماء ، مما يجعلها متاحة للنباتات. فعندما تقوم التربة بتوزيع المياه ، يعود بعضها إلى الهواء ، مما يزيد من الرطوبة ويسهل استمرار دورة الحصاد.

إن تمكين الزراعة الذاتية الاستدامة في المناطق التي يصعب فيها إنشاء أنظمة الري والطاقة أمر ضروري لتحرير المحاصيل من سلسلة إمدادات المياه المعقدة ، حيث تتزايد ندرة الموارد. قال جويوا يو ، الأستاذ المشارك في علوم المواد في قسم الهندسة الميكانيكية لوكر ، إنه نادر.

يمكن لكل جرام من التربة استخراج حوالي 3 إلى 4 جرامات من الماء. اعتمادًا على المحصول ، يمكن أن يوفر حوالي 0,1 إلى 1 كيلوغرام من التربة ما يكفي من المياه لري حوالي متر مربع من الأراضي الزراعية.

يستخرج الصقيع الموجود في التربة الماء من الهواء أثناء الأجزاء الأكثر برودة ورطوبة من الليل. تعمل الحرارة الشمسية أثناء النهار على تنشيط المواد الهلامية التي تحتوي على الماء لإطلاق محتوياتها في التربة.

لماذا تربة ذاتية الري؟

أجرى الفريق تجارب على سطح مبنى مركز التعليم الهندسي التابع لمدرسة Cockrell في UT Austin لاختبار التربة. وجدوا أن التربة المائية كانت قادرة على الاحتفاظ بالمياه بشكل أفضل من التربة الرملية المناطق الجافة ، وتحتاج إلى كمية أقل من المياه لزراعة النباتات.

خلال تجربة استمرت أربعة أسابيع ، وجد الفريق أن تربتهم احتفظت بحوالي 40٪ من كمية المياه التي بدأت بها. في المقابل ، لم يتبق سوى 20٪ من المياه في التربة الرملية بعد أسبوع واحد فقط.

في تجربة أخرى ، زرع الفريق الفجل في نوعي التربة. نجت جميع الفجل في تربة الهيدروجيل لمدة 14 يومًا دون أي ري بعد أول منعطف لضمان تجذر النباتات هناك. تم ري الفجل في التربة الرملية عدة مرات خلال الأيام الأربعة الأولى من التجربة. لم ينج أي من الفجل في التربة الرملية أكثر من يومين بعد فترة الري الأولية.

"معظم أنواع التربة جيدة بما يكفي لدعم نمو النبات" ، قال فاي تشاو، زميل ما بعد الدكتوراه في مجموعة يو للأبحاث الذي قاد الدراسة مع Xingyi Zhou و Panpan Zhang. "الماء هو العائق الرئيسي ، ولهذا أردنا تطوير تربة يمكنها تجميع المياه من الهواء المحيط".

التربة المائية قادرة على الاحتفاظ بالمياه أفضل من التربة الرملية

هلام هيدروليكي قادر على تجميع الماء

التربة التي تجمع الماء هي أول تطبيق رئيسي للتقنية التي تعمل عليها مجموعة يو لأكثر من عامين. في العام الماضي ، طور الفريق القدرة على استخدام مواد الهلام البوليمر الهجينة التي تعمل مثل "الإسفنج الفائق" ، لاستخراج كميات كبيرة من الماء من الهواء المحيط وتنظيفه وإطلاقه بسرعة. بفضل الطاقة الشمسية.

قام فريق البحث بدمج الهلاميات المائية التي تمتص الماء بقوة ويمكنها إطلاق الماء عند التسخين. لقد أثبت هذا المزيج الفريد نجاحه في ظروف الطقس الرطب والجاف وهو ضروري لتمكين إنتاج مياه شرب نظيفة وآمنة من الهواء.

الهلاميات المائية المركبة التي تمتص الماء بقوة ويمكن أن تطلقه عند التسخين.

تجمع حاصدة الرطوبة التي تعمل بالطاقة الشمسية وتنقي المياه من الهواء

يمكن استخدام هذا الاختراق في حالات الكوارث ، لوقف أزمات المياه أو في المناطق المنكوبة بالفقر والبلدان النامية. لا يزال الوصول إلى مياه الشرب أحد أكبر التحديات التي تواجه البشرية. هذا الاختراق ، الذي قام به مهندسون في جامعة أوستن في تكساس ، يمكن أن يقدم حلاً جديدًا بفضل هذه التكنولوجيا الشمسية التي تمتص الرطوبة من الهواء وتطلقها في شكل مياه نظيفة قابلة للاستخدام.

مع وجود حوالي 50000 كيلومتر مكعب من المياه في الغلاف الجوي ، يمكن لهذا النظام الجديد الاستفادة من تلك الاحتياطيات وربما يؤدي إلى أنظمة ترشيح صغيرة ومحمولة وغير مكلفة.

ومع ذلك ، فإن الابتكار الجديد للفريق يخطو خطوة أخرى إلى الأمام في هذا العمل باستخدام الماء الموجود بالفعل في الغلاف الجوي. بالنسبة للتقنيتين القائمتين على الهيدروجيل ، طور يو وفريقه البحثي طريقة للجمع بين المواد التي تمتلك صفات استرطابية (امتصاص الماء) ومقاومة للماء حساسة للحرارة (القدرة على الإطلاق) الماء عن طريق التسخين البسيط).

يمكن لهذه التقنية أن تحل محل المكونات الأساسية في أنظمة تنقية المياه الحالية التي تعمل بالطاقة الشمسية أو غيرها من تقنيات امتصاص الرطوبة.

يدرس الباحثون العديد من التطبيقات الأخرى لهذه التكنولوجيا. يمكن أن يبرد الألواح الشمسية ومراكز البيانات. ونتيجة لذلك ، يمكن أن يوسع الوصول إلى مياه الشرب ، إما من خلال أنظمة فردية للأسر ، أو من خلال أنظمة أكبر لمجموعات كبيرة مثل العمال أو الجنود.

العلامات: الزراعة / زراعةالتكنولوجيا الحيويةتكساس
سيد الأعشاب

المؤلف سيد الأعشاب

مذيع وسائط الأعشاب ومدير اتصالات متخصص في القنب القانوني. هل تعلم ماذا يقولون؟ المعرفة قوة. فهم العلم وراء طب القنب ، مع مواكبة أحدث الأبحاث والعلاجات والمنتجات المتعلقة بالصحة. ابق على اطلاع على آخر الأخبار والأفكار حول التشريع والقوانين والحركات السياسية. اكتشف النصائح والحيل والأدلة الإرشادية من أكثر المزارعين خبرة على هذا الكوكب ، بما في ذلك أحدث الأبحاث والنتائج من المجتمع العلمي حول الصفات الطبية للقنب.