Новое охлаждающее пленочное покрытие повышает урожайность сельскохозяйственных культур в засушливых регионах

В 2024 году исследование, опубликованное в журнале Nature Sustainability, представило инновационное решение для сельского хозяйства в засушливых регионах, где проживает значительная часть населения планеты. Разработанная учеными из Нанкинского университета охлаждающая пленка призвана решить проблему экстремального перегрева и нехватки воды, с которыми сталкиваются растения. В отличие от традиционных укрывных материалов, которые блокируют необходимый для фотосинтеза солнечный свет, новая пленка обладает избирательными свойствами.

Технология представляет собой трехслойную структуру. В центре находится слой фотонного кристалла, пропускающий спектры света, необходимые для хлорофиллов (от 0,4 до 0,7 мкм). С одной стороны расположен слой из полидиметилсилоксана, который обеспечивает высокую инфракрасную излучательную способность, позволяя растениям «сбрасывать» лишнее тепло в атмосферу. С другой стороны находится слой полиакриламидного гидрогеля, предотвращающий образование конденсата и нежелательное затенение, что было главной проблемой предыдущих аналогов.

Полевые испытания, проведенные с такими растениями, как гардения, показали впечатляющие результаты. При сравнении с ПВХ-пленкой и контрольными участками без укрытия, новая разработка позволила снизить температуру окружающего воздуха на 1,9°C–4,6°C. Кроме того, испарение влаги сократилось на 2,1%–31,9%. Эти показатели привели к значительному росту биомассы растений — от 20% до 370% в зависимости от условий эксперимента.

Параллельно с этим, в журнале ACS Photonics было опубликовано другое исследование, подтверждающее эффективность аналогичного подхода. Группа исследователей разработала более бюджетный вариант многослойной полимерной пленки. В ходе экспериментов эта модификация показала снижение температуры воздуха на 2,3°C–5,0°C, что подчеркивает высокий потенциал технологии для масштабного внедрения в сельское хозяйство регионов с дефицитом воды.

Разработка таких пленок открывает новые перспективы для повышения продуктивности земель, занимающих до 41% поверхности суши. Устранение теплового стресса не только помогает растениям лучше развиваться, но и способствует более активному поглощению углекислого газа, что в долгосрочной перспективе благоприятно сказывается на экологии региона и общей продовольственной безопасности.