作者:美国农学学会阿迪雅鲁普·查克拉沃蒂 用未涂覆的粗砂(左)和粒子群优化算法涂覆的粗砂(右)填充的管道圆柱体
信用:迈克尔·尼科尔 农民通常需要调节土壤温度，减少杂草，并尽量减少水分流失
农业覆盖物可以帮助农民这样做
但是常用农业覆盖物中的塑料会降低土壤和水的质量
微塑料甚至可以进入食物链
在一项新的研究中，研究人员测试了一种更可持续的降低土壤蒸发的方法
他们用涂有大豆油的沙粒代替塑料
这项研究发表在美国土壤科学学会的刊物《包气带杂志》上
在实验室实验中，用一层薄薄的大豆油覆膜砂处理过的土壤与裸土相比，蒸发水分损失降低了96%
拉斯维加斯内华达大学的副教授迈克尔·尼科尔说:“这些发现表明，涂油沙有潜力发展成为塑料薄膜覆盖物的可持续替代物。”
塑料薄膜是由聚乙烯制成的，这是一种基于碳氢化合物的产品
“它会带来长期的环境后果，”尼科尔说
“这些影响跨越其生命周期的所有阶段:生产、安装、处置
" 以生物为基础的土壤覆盖物——如大豆油——可能是聚乙烯覆盖物的低影响替代物，但性能相似
为了制作涂层沙，研究人员混合了大致等量的沙子和油
然后他们将混合物加热大约一个小时，让它冷却
最后，用水洗涤混合物并干燥
这个过程对油进行化学改性，使其部分聚合
部分聚合的油在单个砂粒周围形成涂层
初步试验表明，这种油包砂在减少水分蒸发损失方面相当有效
水以两种不同的方式从土壤中蒸发
涂油沙减少了蒸发水分流失的更有效途径
“举个例子，把土壤想象成一块潮湿的海绵，”尼科尔说
如果你把海绵放在水坑里，水会被海绵吸收
最终，水会上升到海绵的顶部
然后它会蒸发到空气中
同样，毛细作用将水带到土壤表面
在那里，它直接蒸发到空气中
因为水可以流过粗砂颗粒，所以大豆油覆膜砂不会阻碍灌溉
信用:Dinesh Panday 在第二种机制中，水不能一路虹吸到土壤表面
相反，它蒸发到土壤中的空气中
这种潮湿的空气必须向上扩散穿过土壤，最终逃逸到大气中
“第二种机制远不如第一种有效，”尼科尔说
“这导致了较低的蒸发率
" 尼科尔和他的团队想测试一下，如果表面有一层涂油的沙子，是否会减少下面土壤的蒸发
他和他的研究同事用试验土填充聚氯乙烯柱
然后，他们在柱子的顶部铺上一层涂油的沙子，但只留下一根柱子
最后，他们用水浸透了这些柱子
然后测试每个柱的蒸发水损失
涂油的沙子减少了向上吸水的量，从而使第一次蒸发机制最小化
研究人员不确定是否有可能在单个沙粒上涂油
沙子和石油有粘结在一起的危险
“相反，我们发现单个沙粒可以被部分聚合的油覆盖，”尼科尔说
这很重要，因为任何旨在减少水分流失的土壤处理也必须允许水——通过降雨或灌溉——进入土壤
融合在一起的一片涂油沙可以阻止水进入土壤
实验室试验表明，液态水可以穿过油层
这表明这种材料不会阻碍灌溉工作
“尽管初步结果令人鼓舞，但仍有许多问题需要回答，”尼科尔说
例如，这种生物基覆盖物没有暴露在室外环境中
“所以，我们没有足够的数据来确定这种物质在农业环境中是如何风化的，”尼科尔说
研究人员正在探索在各种环境下测量涂层材料寿命的方法
这些包括干旱环境、温带环境和生物活性土壤
尼科尔说:“我们希望这项工作能激发对涂油材料实际应用的进一步探索。”
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