Научный взгляд: как модифицированная почва повышает урожайность культур

Новый тип почвы может усваивать воду из воздуха для поддержания растений в увлажненном состоянии и регулировать высвобождение удобрений с целью постоянного снабжения питательными веществами.

В основе этой системы «умной» почвы лежит гидрогелевый материал, разработанный исследователями из Техасского университета. В ходе экспериментов почва с добавлением гидрогеля способствовала росту более крупных и здоровых растений по сравнению с обычной почвой, при этом расходуя меньше воды и удобрений.

Новая гелевая почвенная система может снизить нагрузку на сельхозпроизводителей, уменьшив необходимость частого полива и внесения удобрений. Технология достаточно универсальна и может быть использована в широком диапазоне климатических условий — от засушливых регионов до районов с умеренным климатом.

Сегодня на сельское хозяйство приходится 70% мирового забора пресной воды, а в некоторых развивающихся странах — до 95%. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН подчеркивает важность повышения эффективности орошения, внедрения водосберегающих технологий и продвижения культур с меньшим водным следом для обеспечения устойчивого производства продовольствия и управления водными ресурсами.

Между тем традиционные методы ведения сельского хозяйства, особенно орошение и внесение удобрений, сталкиваются с серьезными проблемами, включая неэффективное использование воды и деградацию земель. Поскольку изменение климата усиливается, а водные ресурсы становятся все более дефицитными, необходимость в более эффективных и устойчивых методах орошения становится как никогда актуальной.

Кроме того, традиционные методы внесения удобрений часто приводят к чрезмерному воздействию питательных веществ, снижая эффективность их усвоения растениями и вызывая загрязнение окружающей среды и деградацию сельскохозяйственных земель.

В ходе экспериментов растения, укорененные в почве из гидрогеля, имели длину стебля на 138% больше по сравнению с контрольной группой в обычной почве. Кроме того, модифицированная почва позволяет добиться экономии воды примерно на 40%, что значительно снижает потребность в частом поливе и обеспечивает устойчивое развитие растений.

По словам ученых, глобальная нехватка воды в сочетании с растущим населением оказывает непосредственное влияние на продовольственную безопасность. Новый класс гидрогелей предлагает перспективное решение для удовлетворения насущных потребностей, связанных с нехваткой воды и эффективным поглощением питательных веществ в современном устойчивом сельском хозяйстве.

Важной составляющей в получении высокого урожая, помимо влажности почвы, является отсутствие почвенных вредных организмов, которые могут сильно снижать качество урожая, проникая в растения через корневую систему и нанося непоправимый ущерб. Для того чтобы избежать пагубных последствий от вредителей и болезней, необходимо проводить мониторинг почвы на наличие болезней и вредителей. Тестирование почвы можно провести в аккредитованных лабораториях Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») и предпринимать дальнейшие действия по результатам исследования.

Источник: Jungjoon Park et al, Self-Irrigation and Slow-Release Fertilizer Hydrogels for Sustainable Agriculture, ACS Materials Letters (2024). DOI: 10.1021/acsmaterialslett.4c01120