德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员开发了一种新的农业系统，旨在解决现代农业中最大的问题之一：过度使用化肥来提高作物产量，以及由此产生的化学物质径流污染世界的空气和水。

智能农业平台提高作物产量减少污染

智能农业系统使用铜基水凝胶，从化肥径流中捕获过量的硝酸盐废物，并将其转化为氨——化肥中的一种关键元素——然后可以重复使用。在测试中，该系统能够与传统方法相匹配或提高作物产量，同时还能最大限度地减少对环境的影响。

“我们设计了这个系统并表明它可以种植相同或更多的作物而不会过度使用氮气，这会污染地下水并导致有害的温室气体，”科克雷尔工程学院沃克系材料科学教授GuihuaYu说。机械工程和德克萨斯材料研究所。

这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究表明，铜基凝胶膜不仅能从硝酸盐废物中产生氨，还能感知土壤中的氮含量。这种检测能力有助于确定从土壤中排出硝酸盐的最佳时间，硝酸盐是一种对植物生长很重要但可能是污染物的氮化合物，可以转化为氨，防止其逸出并污染周围环境。

作为该项目的一部分，研究人员与农业专家合作，将他们的工作与传统耕作方法进行比较。与其他方法相比，智能农业系统生产的小麦和水稻植株长得更高，叶子更大，氮流失更少。

除了对环境的影响外，过量使用氮肥还会阻碍农作物的生长，使它们提高产量的目的落空。通过同时产生氨和监测氮水平，这项新技术通过帮助植物更有效地吸收和利用氮来促进作物生长。

所谓的智能农业是一个不断发展的研究领域。世界各国领导人正在努力解决如何为全球人口生产足够的粮食，预计到2050年全球人口将增加20亿以上，土地供应紧张且需要尽量减少有害排放。

农业并不是造成严重氮污染的唯一行业。由于电子产品生产、食品加工、纺织品制造等，工业和市政废水通常含有高浓度的硝酸盐。

“我们需要养活不断增长的人口，但我们也需要保护我们的水和空气，”余说。“寻找捕获和回收硝酸盐含量高的废水的方法可能会在各方面带来巨大的好处。”

该研究建立在Yu和他的团队之前的农业突破基础上，包括创造自浇水土壤和生产尿素的创新方法，尿素是肥料的另一个关键元素。研究人员的下一步将是将人工智能注入这个农业平台。通过这样做，他们的目标是扩大他们可以从事的作物范围，并进一步扩大施肥业务。