PNAS: Электронная почва улучшает рост сельскохозяйственных культур

Проростки ячменя растут в среднем на 50% крупнее, если стимулировать их корневую систему электричеством с помощью нового субстрата для выращивания.

В исследовании, опубликованном в журнале PNAS, ученые из Университета Линчепинга разработали электропроводящую «почву» для беспочвенного выращивания, известного как гидропоника.

«Население планеты растет, и мы также сталкиваемся с изменением климата. Поэтому очевидно, что мы не сможем удовлетворить потребности планеты в продовольствии только с помощью уже существующих методов ведения сельского хозяйства. Но с помощью гидропоники мы сможем выращивать пищу и в городских условиях в очень контролируемых условиях», — говорит Элени Ставриниду, доцент Лаборатории органической электроники Университета Линчепинга и руководитель группы „Электронные растения“.

Ее исследовательская группа разработала электропроводящий субстрат для гидропонного выращивания, который они назвали eSoil. Исследователи из Университета Линчепинга показали, что проростки ячменя, выращенные в электропроводящей «почве», выросли на 50% больше за 15 дней, когда их корни были стимулированы электрическим током.

Гидропонное выращивание означает, что растения растут без почвы, нуждаясь только в воде, питательных веществах и чем-то , к чему могут прикрепиться их корни — субстратом. Это закрытая система, обеспечивающая рециркуляцию воды, чтобы каждый саженец получал именно те питательные вещества, которые ему необходимы. Поэтому требуется очень мало воды, а все питательные вещества остаются в системе, что невозможно при традиционном выращивании.

Гидропоника также позволяет выращивать культуры вертикально в больших башнях, чтобы максимально эффективно использовать пространство. К культурам, которые уже выращиваются таким образом, относятся салат-латук, зелень и некоторые овощи. Зерновые культуры обычно не выращиваются в гидропонике, за исключением тех, которые используются в качестве корма. В данном исследовании ученые показали, что проростки ячменя можно выращивать с помощью гидропоники и что благодаря электростимуляции они лучше растут.

Таким образом, мы можем заставить проростки расти быстрее, используя меньше ресурсов. Мы пока не знаем, как это работает, какие биологические механизмы задействованы. Мы обнаружили, что проростки эффективнее перерабатывают азот, но пока неясно, как электростимуляция влияет на этот процесс, — говорит Элени Старвриниду.

Минеральная вата часто используется в качестве субстрата для выращивания в гидропонике. Она не только не поддается биологическому разложению, но и производится с помощью очень энергоемкого процесса. Электронный субстрат для выращивания eSoil изготовлен из целлюлозы, самого распространенного биополимера, смешанного с проводящим полимером PEDOT. Эта комбинация как таковая не нова, но впервые она используется для выращивания растений и создания интерфейса для них подобным образом.

В предыдущих исследованиях для стимуляции корней использовалось высокое напряжение. Преимущество «почвы» исследователей из Линчепинга в том, что она потребляет очень мало энергии и не несет опасности высокого напряжения. Элени Ставриниду считает, что новое исследование откроет путь к новым направлениям исследований для дальнейшего развития гидропонного выращивания.

Мы не можем сказать, что гидропоника решит проблему продовольственной безопасности. Но она определенно может помочь, особенно в районах с небольшим количеством пахотных земель и суровыми условиями окружающей среды.

26.12.2023