德克薩斯大學(xué)的工程師們創(chuàng)造出一種“新型土壤”，可以自動(dòng)從空氣中汲取水分，并供給植物吸收。這種可自我灌溉的土壤可將可耕種土地的地圖擴(kuò)展到以前不能耕種的地方。根據(jù)德克薩斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，在干旱日益嚴(yán)重的時(shí)候，這種創(chuàng)新可以減少農(nóng)業(yè)用水，或許會(huì)改變農(nóng)業(yè)。

工程師們開發(fā)的“可自我灌溉的土壤”使用超強(qiáng)吸濕性凝膠從空氣中吸收水分。當(dāng)土壤被加熱到一定的溫度時(shí)，凝膠會(huì)釋放出水分，使植物可以利用。當(dāng)土壤釋出水分時(shí)，一些水分會(huì)回流到空氣中，增加濕度，更容易繼續(xù)在空氣中循環(huán)。

德克薩斯大學(xué)機(jī)械工程系材料科學(xué)副教授余桂華表示：“隨著資源變得越來(lái)越稀缺，要在難以建立灌溉和電力系統(tǒng)的地區(qū)從事農(nóng)業(yè)，將農(nóng)作物種植從復(fù)雜的水資源供應(yīng)問題中解放出來(lái)至關(guān)重要。”

研究結(jié)果顯示，根據(jù)作物的不同，每克土壤可以提取大約3-4克水，大約0.1到1公斤的土壤可以提供足夠灌溉大約一平方米農(nóng)田的水。在夜間更涼爽、更潮濕的時(shí)候，土壤中的凝膠會(huì)將空氣中的水分抽走；白天的太陽(yáng)熱能激活含水的凝膠，使其水分釋放到土壤中。

研究小組在教學(xué)中心大樓的屋頂上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以測(cè)試土壤樣品。他們發(fā)現(xiàn)，與干旱地區(qū)發(fā)現(xiàn)的沙質(zhì)土壤相比，含水凝膠的土壤能夠更好地保持水分，而且種植植物所需的水分要少得多。在為期四周的實(shí)驗(yàn)中，研究小組發(fā)現(xiàn)，土壤保持了最初的40%左右的水量；相比之下，沙質(zhì)土壤在僅僅一周后就只剩下20%的水分了。

在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究小組在這兩種土壤中都種植了蘿卜。除了最初的灌溉確保植物生存外，期間沒有任何灌溉，蘿卜在含有水凝膠土壤中存活了14天。沙土的對(duì)照組中，在實(shí)驗(yàn)的前四天給沙土中的蘿卜澆了幾次水，然而沙土中的蘿卜在這之后都沒有存活超過(guò)2天。

含水凝膠的土壤在不同溫度下的反應(yīng)，在中午時(shí)釋放出水汽

余桂華教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)表示：“大多數(shù)土壤都能支持植物的生長(zhǎng)，而水是主要的限制因素，所以我們團(tuán)隊(duì)想開發(fā)一種可以從空氣中收集水分的土壤。”

這種“可自我灌溉的土壤”是余桂華教授團(tuán)隊(duì)兩年多來(lái)一直致力于的第一項(xiàng)大型技術(shù)應(yīng)用。根據(jù)余桂華教授的說(shuō)法，凝膠的主要成分，包括吸水聚合物(聚吡咯)和對(duì)溫度敏感的聚合物仍然相對(duì)昂貴，因?yàn)樗鼈冞€沒有商業(yè)化生產(chǎn)。然而，隨著工業(yè)規(guī)?；铣傻膶?shí)現(xiàn)，以及進(jìn)一步優(yōu)化凝膠材料和制造工藝，這種凝膠未來(lái)或許可以商業(yè)化用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

可行的途徑包括，開發(fā)非常低成本的原材料可以降低生產(chǎn)成本；或者，簡(jiǎn)化制造工藝可以使材料的生產(chǎn)更具可擴(kuò)展性。這種凝膠的應(yīng)用很簡(jiǎn)單。余桂華教授說(shuō)：“在種植農(nóng)作物時(shí)，這種凝膠很容易與任何普通土壤按一定比例混合，作為土壤增強(qiáng)劑。普通的農(nóng)用攪拌機(jī)就可以很好的完成工作，使凝膠在土壤中均勻分布。”

另外，測(cè)試表明，隨著時(shí)間的推移，這種凝膠不需要重新施用。至少一個(gè)多月的測(cè)試過(guò)程中，凝膠都可以很好地發(fā)揮作用。如果它們不會(huì)被細(xì)菌降解，那么就可以正常工作。

目前，這種凝膠已經(jīng)在蘿卜、豌豆和生菜等作物上進(jìn)行了測(cè)試。研究團(tuán)隊(duì)相信這些凝膠可以為農(nóng)作物的萌發(fā)和生長(zhǎng)提供足夠的水分。通過(guò)進(jìn)一步提高膠體的吸水量和調(diào)整土壤與膠體之間的比例，它可以用來(lái)灌溉不同類型和不同需水條件的作物。

自吸水土壤，會(huì)不會(huì)成為智能溫室新的灌溉方式呢？對(duì)于智能溫室的節(jié)水性特點(diǎn)會(huì)不會(huì)是更近一步的突破。