通常與埋在地下的灌溉管一起使用，塑料薄膜型地膜確實(shí)可以減少從土壤中蒸發(fā)的水量。但不幸的是，每年用新的材料片覆蓋整個(gè)地塊會變得很昂貴。此外，小塊的塑料會斷裂并留在環(huán)境中，而其余部分通常在生長季節(jié)結(jié)束后就會被填埋。

因此，在Himanshu Mishra副教授的領(lǐng)導(dǎo)下，沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)正在探索一種替代方法--涂有純化石蠟的硅砂。

科學(xué)家們最初制備這種材料時(shí)，首先將蠟溶解在正己烷溶劑中，將沙子混入該混合物中，然后讓溶劑蒸發(fā)掉。這樣做在每一粒沙子上留下了20納米厚的疏水（拒水）蠟層--應(yīng)該指出的是，這一過程現(xiàn)在已經(jīng)改進(jìn)到不需要溶劑的地步。

當(dāng)科學(xué)家們將產(chǎn)生的超疏水沙 (SHS) 鋪在沙特阿拉伯的一塊田地上時(shí)，發(fā)現(xiàn)它可以減少 56% 到 78% 的土壤水分流失。

此外，當(dāng)SHS在多個(gè)生長季節(jié)被用作小麥、大麥和番茄植物的5至10毫米厚的覆蓋物時(shí)，這些植物的谷物和水果產(chǎn)量比在未覆蓋土壤中生長的一組對照植物多73%。更重要的是，在關(guān)鍵的根-土界面的有益土壤微生物的數(shù)量和多樣性似乎不受SHS存在的影響。

盡管石蠟在其常規(guī)形式下并不特別環(huán)保，但Mishra告訴我們，他的研究小組所使用的純化“食品級”蠟既無毒又可生物降解--因此它不應(yīng)該損害環(huán)境，或在環(huán)境中積累。

他說：“根據(jù)蠟涂層的厚度和環(huán)境條件，SHS在土壤-SHS界面的微生物作用下會隨著時(shí)間推移而降解。在我們的實(shí)驗(yàn)中（......）SHS在大約9個(gè)月內(nèi)就失去了拒水能力--這意味著SHS顆粒失去了它們的蠟質(zhì)涂層。在翻耕時(shí)，它們就像大海中的一滴水一樣被納入沙質(zhì)土壤中。因此，在我們的環(huán)境條件下，連續(xù)使用SHS的作物周期不會導(dǎo)致蠟質(zhì)積累。”

事實(shí)上，這并不是第一次提出涂層沙子作為塑料地膜的替代品。2020年，內(nèi)華達(dá)大學(xué)的一項(xiàng)研究揭示了如何使用了大豆油來代替蠟。

除其他事項(xiàng)外，Mishra表示，與這種油相比，他的團(tuán)隊(duì)的蠟的疏水性要好得多--因此對于特定的保濕效果來說，需要的地膜要少得多--此外，用它涂抹沙子的過程也不那么復(fù)雜，因此更容易擴(kuò)大規(guī)模以廣泛使用。

這項(xiàng)研究在最近發(fā)表在《ACS農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)》雜志上的一篇論文中進(jìn)行了描述。