澳大利亞研究組織 CSIRO 開發了一種可噴灑的可生物降解聚合物覆蓋物,可以幫助農民生產更多產品,同時使用更少的水、養分和農用化學品。
這項新技術,名為 呼吸作用,是農業塑膠的環保替代品,例如聚乙烯,通常稱為塑膠覆蓋物。試驗已證實作物水分生產率提高了 30% 以上,同時也有助於控制雜草。
根據 CSIRO 使用更少的資源種植更多的糧食是一項全球性的挑戰。 「世界人口不斷增長,到 2050 年糧食產量需要增加一倍才能養活預計的 XNUMX 億人口。擴大糧食產量的需要也透過使用化學肥料和其他化學品影響環境”,CSIRO 表示。
高分子膜
研究人員 Keith L. Bristow 博士提出了聚合物薄膜的想法。 “我一直在圍繞土壤健康以及水與土壤的相互作用進行大量工作”,他說。 「我前段時間去了一趟中國,對他們使用的塑膠地膜感到震驚。我們參觀了一些塑膠比土壤更占主導地位的田地。這意味著土壤孔隙大部分被堵塞,毒素洩漏到土壤和周圍的水系統中。”
我的觀點是,所有農民都應該能夠使用薄膜,即使是那些使用簡單的手動噴霧器的非洲農民
布里斯托博士著手開發一種可以取代塑膠地膜的產品。他想生產一種可以噴灑的可生物降解產品。 “我的觀點是,所有農民都應該能夠使用這種薄膜,即使是那些使用簡單的手動噴霧器的非洲農民或使用大型機械機器的美國農民”,他解釋道。
現場試驗
開發出膜技術後,CSIRO在澳洲進行了多次實驗和現場試驗。 「我們使用了大大小小的農場設備,並證明我們的聚合物薄膜可以為發展中國家的小規模農民以及已開發國家的大規模高度機械化農民和農業企業所使用,」布里斯托博士說。
CSIRO 在澳洲使用瓜類、番茄、高粱和棉花進行的灌溉田試驗中展示了噴灑技術。試驗證實,作物水分生產率提高了 30% 以上,同時也有助於控制雜草。
“我們已經得到了概念驗證,但我們需要進一步微調聚合物噴霧”,布里斯托博士說。 “我們希望使其盡可能耐用且具有成本效益。目前,其成本可能比廣泛使用的塑膠地膜還要高。”
釋放毒素
農民告訴布里斯托博士和他的團隊,如果他們可以使用具有成本效益的可噴塗可生物降解聚合物薄膜,他們將不再使用塑膠地膜。布里斯托博士說:「透過使用可噴塗的可生物降解薄膜,他們不必在收穫期間和收穫後取回惡化的塑膠地膜」。 「許多塑膠地膜仍然造成問題。它會被燒毀,這是政府和社區不喜歡的,或者會被送到廢物處理設施。當它分解成更小的碎片時,它會將毒素釋放到土壤和我們的水系統中,包括溪流、河流和下面的地下水。”
參與試驗的農民普遍對聚合物膜覆蓋土壤的能力感到滿意。雜草得到控制,節約了水,從而提高了產量。 “我們的目標是最大限度地提高蒸騰作用並最大限度地減少土壤蒸發”,布里斯托博士強調。
可生物降解
田間試驗表明,與農民目前使用的塑膠地膜相比,CSIRO 的聚合物薄膜具有許多優勢。聚合物膜是可生物降解的,而大多數塑膠地膜則不可生物降解。該新產品是可噴塗的。農民可以使用現有的農業設備進行應用—只需進行少量、低成本的改造。塑膠地膜的使用成本昂貴,因為它需要專業的農業設備。
塑膠地膜會導致極端的表面溫度。然而,聚合物膜的應用緩和了土壤表面溫度。試驗表明,塑膠地膜會導致幼苗受損和植物死亡。聚合物膜的使用對幼苗造成的損害極小甚至沒有。
高分子膜使用安全
布里斯托博士和他的團隊已確保聚合物薄膜可以安全使用。 “我們採集了含有聚合物的土壤樣本和產品樣本,例如瓜皮”,他說。 「我們可能做了幾百次不同的測試。結果證明,該產品沒有任何不良或有毒物質,並且是可生物降解的。農民收割後就可以留在田裡。”
布里斯托博士更願意進行一些商業化前的農場試驗,以微調聚合物配方、其應用和影響。目前他正在與投資人洽談,完成試商用的準備工作。農民有足夠的興趣。 「農民每週都會聯絡我,有時每週六次。人們從世界各地打電話給我。”
釋出超過 1,000 吉升的水
CSIRO 解釋說,實現澳洲灌溉農業用水量減少 10% 且產量不損失的初始目標將釋放超過 1,000 吉升的水。 CSIRO 表示:「這可用於種植更多作物和/或改善水道中的環境流量」。