Нова плівка для охолодження посівів підвищує врожайність у посушливих регіонах

У 2024 році в журналі Nature Sustainability було опубліковано дослідження, присвячене інноваційному рішенню для сільського господарства в посушливих районах, де рослини часто потерпають від надмірної спеки та дефіциту вологи. Науковці з Нанкінського університету розробили спеціальну плівку, яка ефективно відводить тепло, водночас пропускаючи сонячне світло, необхідне для фотосинтезу. Це дозволяє нівелювати негативний вплив посухи на ріст культур та процес поглинання вуглецю.

Технологія базується на тришаровій структурі. Серцевиною є фотонний кристал, який вибірково пропускає довжини хвиль світла, критичні для поглинання хлорофілом (71–77% у діапазоні від 0,4 до 0,7 мкм). Зовнішні шари складаються з полідиметилсилоксану, що забезпечує інфрачервоне випромінювання для скидання тепла, та спеціального гідрогелю, який запобігає утворенню конденсату та затіненню. Така конструкція дозволяє рослинам уникати перегріву без обмеження доступу до життєво важливого випромінювання.

Полеві випробування, зокрема на гарденіях, порівнювали нову плівку з ПВХ-покриттями та відсутністю захисту. Результати показали, що температура навколо рослин знизилася на 1,9°C–4,6°C, а рівень випаровування води зменшився на 2,1%–31,9%. Внаслідок цього біомаса рослин, вирощених під плівкою, збільшилася на 20–370%. Для порівняння, рослини під ПВХ-плівкою виглядали пригніченими через вищу температуру та дефіцит вологи.

Досягнення в цій галузі підтверджуються іншою роботою, опублікованою в ACS Photonics, де інша команда науковців застосувала доступніші полімерні багатошарові структури. Їхня розробка дозволила знизити температуру повітря на 2,3°C–5,0°C. Ці результати демонструють, що технології радіаційного охолодження стають все більш придатними для масштабного промислового застосування.

Застосування таких плівок є надзвичайно актуальним, враховуючи, що посушливі землі займають 41% суші планети. Оптимізація умов вирощування не лише підвищує врожайність, але й дозволяє рослинам ефективніше поглинати вуглекислий газ, перетворюючи проблемні регіони на потужніші інструменти вуглецевої секвестрації. Впровадження цієї технології відкриває нові можливості для сталого землеробства у складних кліматичних умовах.