Austrālijas pētniecības organizācija CSIRO ir izstrādājusi izsmidzināmu bioloģiski noārdāmu polimēru mulču, kas var palīdzēt lauksaimniekiem saražot vairāk, vienlaikus izmantojot mazāk ūdens, barības vielu un agroķimikāliju.
Jaunā tehnoloģija, nosaukta Transpirācijas, ir videi draudzīga alternatīva lauksaimniecības plastmasai, piemēram, polietilēnam, ko bieži sauc par plastmasas mulču. Izmēģinājumi ir apstiprinājuši, ka kultūraugu ūdens produktivitāte pieaug par vairāk nekā 30 procentiem, vienlaikus palīdzot arī kontrolēt nezāles.
Saskaņā ar CSIRO pasaules mēroga izaicinājums ir audzēt vairāk pārtikas, izmantojot mazāk resursu. “Pasaules iedzīvotāju skaits pieaug, tāpēc pārtikas ražošanai līdz 2050. gadam ir jāpalielina divas reizes, lai pabarotu paredzamos deviņus miljardus cilvēku. Nepieciešamība paplašināt mūsu pārtikas ražošanas apjomu ietekmē arī vidi, izmantojot mēslojumu un citas ķīmiskas vielas, ”saka CSIRO.
Polimēru membrāna
Pētnieks Dr Keith L. Bristow nāca klajā ar ideju par polimēru membrānu. "Es daudz strādāju pie augsnes veselības un ūdens mijiedarbības ar augsni," viņš saka. “Pirms kāda laika es devos uz Ķīnu un mani vienkārši pārbiedēja plastmasas mulčas plēves, kuras viņi izmantoja. Apmeklējām dažus laukus, kur plastmasa dominēja vairāk nekā augsne. Tas nozīmē, ka augsnes poras lielākoties tika bloķētas un toksīni noplūda augsnē un apkārtējās ūdens sistēmās.
Mans viedoklis bija tāds, ka visiem lauksaimniekiem vajadzētu būt iespējai uzklāt membrānu, pat tiem, kas dzīvo Āfrikā, izmantojot vienkāršu rokas smidzinātāju
Dr Bristow nolēma izveidot produktu, kas varētu aizstāt plastmasas mulčas plēves. Viņš gribēja ražot bioloģiski noārdāmu produktu, ko varētu izsmidzināt. "Mans viedoklis bija tāds, ka visiem lauksaimniekiem vajadzētu būt iespējai uzklāt membrānu, pat tiem, kas dzīvo Āfrikā, izmantojot vienkāršu rokas smidzinātāju, vai tiem, kas atrodas ASV, izmantojot lielas mehāniskās iekārtas," viņš skaidro.
Lauka izmēģinājumi
Pēc membrānas tehnoloģijas izstrādes CSIRO veica vairākus eksperimentus un lauka izmēģinājumus Austrālijā. "Mēs izmantojām lielas un mazas lauksaimniecības iekārtas un pierādījām, ka mūsu polimēru membrāna var būt pieejama mazajiem lauksaimniekiem jaunattīstības valstīs un liela mēroga augsti mehanizētiem lauksaimniekiem un lauksaimniecības uzņēmumiem attīstītajās valstīs," saka Dr Bristow.
CSIRO demonstrēja izsmidzināmo tehnoloģiju apūdeņotā lauka izmēģinājumos Austrālijā, izmantojot melones, tomātus, sorgo un kokvilnu. Izmēģinājumi apstiprināja kultūraugu ūdens produktivitātes pieaugumu par vairāk nekā 30 procentiem, vienlaikus palīdzot arī kontrolēt nezāles.
"Mums ir mūsu koncepcijas pierādījums, bet mums ir vēl vairāk jāpielāgo polimēru aerosols," saka Dr Bristow. “Mēs vēlamies to padarīt pēc iespējas izturīgāku un rentablu. Šobrīd izmaksas, iespējams, ir augstākas nekā plastmasas mulčas plēve, ko plaši izmanto.
Toksīnu izdalīšanās
Lauksaimnieki ir teikuši Dr Bristow un viņa komandai, ka viņi vairs neizmantos plastmasas mulčas plēvi, ja viņi varētu izmantot rentablu izsmidzināmu bioloģiski noārdāmu polimēru membrānu. "Izmantojot izsmidzināmu bioloģiski noārdāmu membrānu, ražas novākšanas laikā un pēc tam nav jāizņem bojājoša plastmasas mulčas plēve," saka Dr Bristovs. "Un liela daļa plastmasas mulčas plēves joprojām rada problēmas. Tas tiek sadedzināts, kas valdībai un sabiedrībai nepatīk, vai arī tas nonāk atkritumu apsaimniekošanas objektā. Kad tas sadalās mazākos fragmentos, tas izdala toksīnus augsnē un mūsu ūdens sistēmās, tostarp strautos, upēs un gruntsūdeņos.
Lauksaimnieki izmēģinājumos kopumā bija apmierināti ar polimēru membrānas spēju nosegt augsni. Nezāles tika apkarotas un ūdens tika taupīts, kā rezultātā tika iegūta lielāka produkcija. "Mūsu mērķis ir maksimāli palielināt transpirāciju un samazināt augsnes iztvaikošanu," uzsver Dr Bristow.
Bioloģiski noārdāms
Lauka izmēģinājumi ir parādījuši vairākas CSIRO polimēru membrānas priekšrocības salīdzinājumā ar plastmasas mulčas plēvēm, kuras pašlaik izmanto lauksaimnieki. Polimēru membrāna ir bioloģiski noārdāma, un lielākā daļa plastmasas mulčas plēvju nav. Šis jaunais produkts ir izsmidzināms. Lauksaimnieki izmantošanai var izmantot esošo lauksaimniecības aprīkojumu – ar nelielām, zemām izmaksām. Plastmasas mulčas plēves uzklāšana ir dārga, jo tai ir nepieciešams specializēts lauksaimniecības aprīkojums.
Plastmasas mulčas plēves var izraisīt ekstremālas virsmas temperatūras. Tomēr polimēru membrānas uzklāšana samazina augsnes virsmas temperatūru. Izmēģinājumi parādīja, ka plastmasas mulčas plēves izraisīja stādu bojājumus un augu nāvi. Polimēru membrānas izmantošana izraisīja minimālu vai nekādu bojājumu stādiem.
Droša lietošanai polimēru membrāna
Dr Bristow un viņa komanda ir pārliecinājušies, ka polimēra membrāna ir droša lietošanai. "Mēs paņēmām augsnes paraugus ar polimēru un produktiem, piemēram, meloņu mizu," viņš saka. “Mēs droši vien veicām pāris simtus dažādu testu. Rezultāti pierādīja, ka produktā nav nekā nevēlama vai toksiska un ka tas ir bioloģiski noārdāms. Lauksaimnieki var vienkārši atstāt laukā pēc ražas novākšanas.
Dr Bristow vēlētos veikt dažus pirmskomerciālus lauksaimniecības izmēģinājumus, lai precizētu polimēru sastāvu, tā pielietojumu un ietekmi. Pašlaik viņš runā ar investoriem, lai pabeigtu sagatavošanās darbus pirmskomercializācijas izmēģinājumiem. Interese zemnieku vidū ir pietiekama. “Zemnieki ar mani sazinās katru nedēļu, dažreiz sešas reizes nedēļā. Cilvēki man zvana no visas pasaules.
Atbrīvojiet vairāk nekā 1,000 gigalitrus ūdens
CSIRO skaidro, ka, sasniedzot sākotnējo mērķi izmantot par 10% mazāk ūdens bez ražas zuduma Austrālijas apūdeņotajā lauksaimniecībā, tiktu atbrīvoti vairāk nekā 1,000 gigalitrus ūdens. "To varētu izmantot papildu kultūru audzēšanai un/vai vides plūsmas uzlabošanai mūsu ūdensceļos," saka CSIRO.