为作物浇水施肥，以便为不断变化的世界提供足够的食物，是农业面临的一大挑战。现在，德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们开发出了一种"智能土壤"，它能让植物更好地保持水分，并提供可控的养分释放。在测试中，它大大改善了作物的生长，同时大大减少了用水量。

据估计，全球约 70% 的淡水用于农业。这当然意味着在缺水地区很难种植作物和养活人口，因此科学家们正在研究提高效率的方法。

这项新研究在早期工作的基础上，朝着这个方向迈出了坚实的一步。这种土壤之所以被称为"智能"土壤，是因为添加了一种特殊配方的水凝胶，它能在一夜之间从空气中吸收更多的水蒸气，然后在白天释放到植物根部。在水凝胶中加入氯化钙还能缓慢释放这种重要的营养物质。

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水凝胶如何改善作物生长的示意图

研究小组在实验室实验中对新型智能土壤进行了测试，在 10 克土壤中种植植物，其中一些土壤中含有 0.1 克水凝胶。实验模拟了昼夜循环，在 25 °C （77 °F）和 60% 或 90% 相对湿度条件下保持黑暗 12 小时，然后在 35 °C （95 °F）和 30% 湿度条件下模拟阳光 12 小时。

与对照组相比，在水凝胶土壤中生长的植物茎长增加了 138%。重要的是，水凝胶种植的植物甚至在直接浇水量减少40%的情况下也实现了这一目标。

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实验室中使用注入水凝胶的新型智能土壤种植的一批作物

该研究的通讯作者 Guihua Yu 说："全球缺水加上人口增长对粮食安全产生了直接影响。这一类新型水凝胶为满足现代可持续农业对缺水和高效养分吸收的迫切需求提供了一种前景广阔的解决方案。"

在今后的工作中，研究小组计划尝试加入其他类型的肥料，并进行更长时间的田间试验。

该研究成果发表在《ACS Materials Letters》杂志上。