Фермеры часто кладут полосы пластика на землю вдоль рядов посевов, чтобы удерживать влагу в почве. Однако, согласно новому исследованию, использование покрытого воском песка может быть более дешевым и экологичным способом.
Мульча из пластиковых полос, обычно используемая в сочетании с заглубленными оросительными трубками, действительно уменьшает количество воды, испаряющейся из почвы. Однако, к сожалению, покрытие целых участков новыми полосами материала каждый год может обойтись дорого. Кроме того, небольшие кусочки пластика отрываются и остаются в окружающей среде, в то время как остальная часть обычно просто попадает на свалку после окончания вегетационного периода.
Поэтому под руководством доцента Химаншу Мишры из Университета науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST) в Саудовской Аравии изучает альтернативу — кварцевый песок, покрытый очищенным парафином.
В начальной стадии ученые подготовили материал, сначала растворив воск в растворителе гексане, смешав песок с этой смесью, а затем дав растворителю испариться. При этом на каждой песчинке оставался слой гидрофобного (водоотталкивающего) воска толщиной 20 нанометров — следует отметить, что теперь процесс усовершенствован до такой степени, что растворители не требуются.
Когда полученный супергидрофобный песок (Superhydrophobic Sand, SHS) был нанесен тонким слоем на поле в Саудовской Аравии, было обнаружено, что он снижает потерю влаги почвой на 56–78 процентов.
Кроме того, когда SHS использовался в течение нескольких вегетационных сезонов в качестве мульчи толщиной от 5 до 10 мм для растений пшеницы, ячменя и томатов, эти растения давали на 73 % больше зерна и плодов, чем группа контрольных растений, выращенных в непокрытой почве. Более того, присутствие SHS не повлияло на количество и разнообразие полезных почвенных микробов на важнейшей границе раздела корней и почвы.
Хотя парафиновый воск в своей обычной форме не особенно экологичен, Мишра сказал, что очищенный «пищевой» воск, используемый его группой, нетоксичен и биоразлагаем, поэтому он не должен наносить вред окружающей среде или накапливаться в ней.
«В зависимости от толщины воскового покрытия и условий окружающей среды SHS со временем разлагается под действием микробов на границе раздела почва-SHS», — сказал он. «В наших экспериментах […] SHS потерял свои водоотталкивающие свойства примерно за девять месяцев — это означает, что зерна SHS потеряли свое восковое покрытие. При вспашке он просто растворялся в песчаной почве, как капля в океане. Следовательно, в наших условиях окружающей среды последовательные циклы выращивания с SHS не вызывают накопления воска».
На самом деле, это не первый случай, когда песок с покрытием выдвигается в качестве альтернативы пластиковой мульче. В 2020 году мы узнали об исследовании, проводимом в Университете Невады в Лас-Вегасе, в котором вместо воска использовалось соевое масло.
Среди прочего, Мишра заявил, что по сравнению с этим маслом воск его команды значительно более гидрофобный, поэтому для заданного влагоудерживающего эффекта требуется меньше мульчи, плюс к тому же процесс покрытия песка менее сложен, и, следовательно, его легче масштабировать для широкого использования.
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале ACS Agriculture Science & Technology.
Источник: American Chemical Society
