澳大利亚研究组织 CSIRO 开发了一种可喷雾的可生物降解聚合物覆盖物,可以帮助农民提高产量,同时使用更少的水、营养素和农用化学品。
这项新技术,名为 呼吸作用,是农用塑料的环保替代品,例如聚乙烯,通常称为塑料覆盖物。试验已证实作物水分生产率提高了 30% 以上,同时还有助于控制杂草。
根据 CSIRO 使用更少的资源种植更多的粮食是一项全球性的挑战。 “世界人口不断增长,到 2050 年粮食产量需要增加一倍才能养活预计的 XNUMX 亿人口。扩大粮食产量的需要也通过使用化肥和其他化学品来影响环境”,CSIRO 表示。
高分子膜
研究人员 Keith L. Bristow 博士提出了聚合物膜的想法。 “我一直在围绕土壤健康以及水与土壤的相互作用进行大量工作”,他说。 “我前段时间去了一趟中国,对他们使用的塑料地膜感到震惊。我们参观了一些塑料比土壤更占主导地位的田地。这意味着土壤孔隙大部分被堵塞,毒素泄漏到土壤和周围的水系统中。”
我的观点是,所有农民都应该能够使用薄膜,即使是那些使用简单的手动喷雾器的非洲农民
布里斯托博士着手开发一种可以替代塑料地膜的产品。他想生产一种可以喷洒的可生物降解产品。 “我的观点是,所有农民都应该能够使用这种薄膜,即使是那些使用简单的手动喷雾器的非洲农民或使用大型机械机器的美国农民”,他解释道。
实地试验
开发出膜技术后,CSIRO在澳大利亚进行了多次实验和现场试验。 “我们使用了大大小小的农场设备,并证明我们的聚合物膜可以为发展中国家的小规模农民以及发达国家的大规模高度机械化农民和农业企业所使用,”布里斯托博士说。
CSIRO 在澳大利亚使用瓜类、西红柿、高粱和棉花进行的灌溉田试验中展示了喷洒技术。试验证实,作物水分生产率提高了 30% 以上,同时还有助于控制杂草。
“我们已经得到了概念验证,但我们需要进一步微调聚合物喷雾”,布里斯托博士说。 “我们希望使其尽可能耐用且具有成本效益。目前,其成本可能比广泛使用的塑料地膜还要高。”
释放毒素
农民告诉布里斯托博士和他的团队,如果他们可以使用具有成本效益的可喷涂可生物降解聚合物膜,他们将不再使用塑料地膜。布里斯托博士说:“通过使用可喷涂的可生物降解膜,他们不必在收获期间和收获后取回恶化的塑料地膜”。 “许多塑料地膜仍然造成问题。它会被烧毁,这是政府和社区不喜欢的,或者会被送往废物处理设施。当它分解成更小的碎片时,它会将毒素释放到土壤和我们的水系统中,包括下面的溪流、河流和地下水。”
参与试验的农民普遍对聚合物膜覆盖土壤的能力感到满意。杂草得到控制,节约了水,从而提高了产量。 “我们的目标是最大限度地提高蒸腾作用并最大限度地减少土壤蒸发”,布里斯托博士强调。
可生物降解
田间试验表明,与农民目前使用的塑料地膜相比,CSIRO 的聚合物膜具有许多优势。聚合物膜是可生物降解的,而大多数塑料地膜则不可生物降解。该新产品是可喷涂的。农民可以使用现有的农业设备进行应用——只需进行少量、低成本的改造。塑料地膜的使用成本昂贵,因为它需要专业的农业设备。
塑料地膜会导致极端的表面温度。然而,聚合物膜的应用缓和了土壤表面温度。试验表明,塑料地膜会导致幼苗受损和植物死亡。聚合物膜的使用对幼苗造成的损害极小甚至没有。
高分子膜使用安全
布里斯托博士和他的团队已确保聚合物膜可以安全使用。 “我们采集了含有聚合物的土壤样本和产品样本,例如瓜皮”,他说。 “我们可能做了几百次不同的测试。结果证明,该产品没有任何不良或有毒物质,并且是可生物降解的。农民收割后就可以留在田里。”
布里斯托博士更愿意进行一些商业化前的农场试验,以微调聚合物配方、其应用和影响。目前他正在与投资者洽谈,完成试商用的准备工作。农民有足够的兴趣。 “农民每周都会联系我,有时每周六次。人们从世界各地给我打电话。”
释放超过 1,000 吉升的水
CSIRO 解释说,实现澳大利亚灌溉农业用水量减少 10% 且产量不损失的初始目标将释放超过 1,000 吉升的水。 CSIRO 表示:“这可用于种植更多作物和/或改善水道中的环境流量”。