تربة ذاتية الري يمكنها سحب المياه من الهواء وتوزيعها على النباتات

مكن لنوع جديد من التربة تم إنشاؤه بواسطة المهندسين في جامعة تكساس في أوستن سحب المياه من الهواء وتوزيعها على النباتات، وهذا قد يؤدي إلى توسيع خريطة الأراضي الصالحة للزراعة حول العالم إلى أماكن غير زراعية سابقًا وتقليل استخدام المياه في الزراعة في المناطق الجافة.

كما نُشر في ACS Materials Letters، يستخدم نظام الري بالمياه في الغلاف الجوي للفريق مواد هلامية فائقة الامتصاص للرطوبة لالتقاط الماء من الهواء.عندما يتم تسخين التربة إلى درجة حرارة معينة، تطلق المواد الهلامية الماء، مما يجعلها متاحة للنباتات، وعندما تقوم التربة بتوزيع الماء، يعود جزء منه إلى الهواء، مما يزيد الرطوبة ويسهل مواصلة دورة الحصاد.

قال جويوا يو، الأستاذ المساعد لعلوم المواد في قسم ووكر: “إن تمكين الزراعة الذاتية في المناطق التي يصعب فيها بناء أنظمة الري والطاقة أمر بالغ الأهمية لتحرير زراعة المحاصيل من سلسلة إمدادات المياه المعقدة حيث تصبح الموارد شحيحة بشكل متزايد”.يمكن لكل جرام من التربة سحب ما يقرب من 3-4 جرام من الماء اعتمادًا على المحاصيل، يمكن لحوالي 0.1 إلى 1 كيلوغرام من التربة توفير ما يكفي من المياه لري حوالي متر مربع من الأراضي الزراعية.

المواد الهلامية الموجودة في التربة تسحب الماء من الهواء خلال الفترات الأكثر برودة ورطوبة في الليل، وتعمل الحرارة الشمسية أثناء النهار على تنشيط المواد الهلامية المحتوية على الماء لإطلاق محتوياتها في التربة، وأجرى الفريق تجارب على سطح مبنى مركز تعليم الهندسة التابع لمدرسة Cockrell في UT Austin لاختبار التربة.

ووجدوا أن تربة الهيدروجيل قادرة على الاحتفاظ بالمياه بشكل أفضل من التربة الرملية الموجودة في المناطق الجافة، وتحتاج إلى كمية أقل بكثير من المياه لزراعة النباتات.خلال تجربة استمرت أربعة أسابيع، وجد الفريق أن تربتها احتفظت بحوالي 40٪ من كمية المياه التي بدأت بها، وفي المقابل، لم يتبق سوى 20٪ من المياه في التربة الرملية بعد أسبوع واحد فقط.

في تجربة أخرى زرع الفريق الفجل في نوعي التربة، وقد نجت جميع الفجل في تربة الهيدروجيل لمدة 14 يوما دون أي ري بعد الجولة الأولية للتأكد من تماسك النباتات.وتم ري الفجل في التربة الرملية عدة مرات خلال الأيام الأربعة الأولى من التجربة، ولم ينج أي من الفجل في التربة الرملية أكثر من يومين بعد فترة الري الأولية.

قال فاي تشاو، باحث ما بعد الدكتوراه في مجموعة يو البحثية الذي قاد الدراسة مع Xingyi Zhou و Panpan Zhang: “معظم التربة جيدة بما يكفي لدعم نمو النباتات”، وأضاف: “المياه هي العائق الرئيسي، ولهذا أردنا تطوير تربة يمكنها سحب المياه من الهواء المحيط.”تربة سحب المياه هي أول تطبيق كبير للتكنولوجيا تعمل عليه مجموعة يو لأكثر من عامين، ففي العام الماضي، طور الفريق القدرة على استخدام مواد هجينة بوليمر هلامية تعمل مثل “الإسفنج الفائق”، لاستخراج كميات كبيرة من الماء من الهواء المحيط وتنظيفه وإطلاقه بسرعة باستخدام الطاقة الشمسية.

يتصور الباحثون العديد من التطبيقات الأخرى للتكنولوجيا، حيث يمكن استخدامه لتبريد الألواح الشمسية ومراكز البيانات، ويمكن أن يوسع الوصول إلى مياه الشرب، إما من خلال أنظمة فردية للأسر أو أنظمة أكبر لمجموعات كبيرة مثل العمال أو الجنود.

قد يهمك ايضا

دراسة تؤكِّد أنّ حلقات الخشب السنوية تكشف التغيُّرات المُناخية

تحقيق أميركي للكشف عن تمويل قطر لجامعة "تكساس إيه آند إم"