تنمو شتلات الشعير في المتوسط بنسبة 50% أكثر عندما يتم تحفيز نظام جذرها كهربائيًا من خلال ركيزة زراعة جديدة.
في دراسة نشرت في مجلة PNAS، طور باحثون من جامعة لينشوبينج “تربة” موصلة للكهرباء للزراعة بدون تربة، والمعروفة باسم الزراعة المائية.
تقول إليني ستافرينيدو، الأستاذة المساعدة في مختبر الإلكترونيات العضوية بجامعة لينكوبينج، ورئيسة مجموعة النباتات الإلكترونية: “إن عدد سكان العالم يتزايد، كما نعاني أيضًا من تغير المناخ. لذا فمن الواضح أننا لن نكون قادرين على تغطية الاحتياجات الغذائية لكوكب الأرض باستخدام الأساليب الزراعية الموجودة بالفعل فقط، ولكن مع الزراعة المائية، يمكننا زراعة الغذاء أيضًا في المناطق الحضرية “إنها بيئات خاضعة للتحكم الشديد”.
وقد طورت مجموعتها البحثية الآن ركيزة زراعية موصلة للكهرباء ومصممة خصيصًا للزراعة المائية، والتي يطلقون عليها اسم eSoil ، أظهر باحثو جامعة لينشوبينج، أن شتلات الشعير المزروعة في “التربة” الموصلة للكهرباء نمت بنسبة تصل إلى 50% أكثر خلال 15 يومًا عندما تم تحفيز جذورها كهربائيًا.
الزراعة المائية
الزراعة المائية تعني أن النباتات تنمو بدون تربة، وتحتاج فقط إلى الماء والمواد المغذية وشيء يمكن لجذورها أن تلتصق به – وهو الركيزة، إنه نظام مغلق يتيح إعادة تدوير المياه، بحيث تحصل كل شتلة على العناصر الغذائية التي تحتاجها بالضبط. لذلك، لا يتطلب الأمر سوى القليل جدًا من الماء، وتبقى جميع العناصر الغذائية في النظام، وهو أمر غير ممكن في الزراعة التقليدية.
تتيح الزراعة المائية أيضًا الزراعة العمودية في الأبراج الكبيرة لتحقيق أقصى قدر من كفاءة المساحة، وتشمل المحاصيل التي تتم زراعتها بالفعل بهذه الطريقة الخس والأعشاب وبعض الخضروات، لا تزرع الحبوب عادة في الزراعة المائية باستثناء استخدامها كعلف.
الشتلات تعالج النيتروجين بشكل أكثر فعالية
وفي هذه الدراسة أظهر الباحثون أنه يمكن زراعة شتلات الشعير باستخدام الزراعة المائية، وأن معدل نموها أفضل بفضل التحفيز الكهربائي.
تقول إليني ستارفرينيدو، “بهذه الطريقة، يمكننا أن نجعل الشتلات تنمو بشكل أسرع بموارد أقل. نحن لا نعرف حتى الآن كيف تعمل في الواقع، وما هي الآليات البيولوجية المعنية، ما وجدناه هو أن الشتلات تعالج النيتروجين بشكل أكثر فعالية، ولكن ليس من الواضح ومع ذلك، كيف يؤثر التحفيز الكهربائي على هذه العملية”.
غالبًا ما يستخدم الصوف المعدني كركيزة للزراعة في الزراعة المائية، هذا ليس فقط غير قابل للتحلل البيولوجي، بل يتم إنتاجه أيضًا بعملية كثيفة الاستخدام للطاقة.
تتكون التربة الإلكترونية للزراعة الإلكترونية من السليلوز، وهو البوليمر الحيوي الأكثر وفرة، والممزوج ببوليمر موصل يسمى PEDOT، هذا المزيج في حد ذاته ليس جديدًا، ولكن هذه هي المرة الأولى التي يتم استخدامه فيها لزراعة النباتات ولإنشاء واجهة للنباتات بهذه الطريقة.
تطوير المزيد من الزراعة المائية
استخدمت الأبحاث السابقة الجهد العالي لتحفيز الجذور، ميزة “التربة” التي توصل إليها باحثو لينكوبينج هي أنها تستهلك طاقة منخفضة للغاية ولا يوجد بها خطر الجهد العالي.
وتعتقد إيليني ستافرينيدو أن الدراسة الجديدة ستفتح الطريق أمام مجالات بحثية جديدة لتطوير المزيد من الزراعة المائية.
وتضيف، “لا يمكننا أن نقول إن الزراعة المائية ستحل مشكلة الأمن الغذائي. لكنها بالتأكيد يمكن أن تساعد بشكل خاص في المناطق ذات الأراضي الصالحة للزراعة القليلة والتي تعاني من ظروف بيئية قاسية.”
