整合水耕法與導電栽培開啟永續農業另一扇門電子土壤作物生長增速50%

THE MERIT TIMES

編譯／韋士塔 2024-01-13

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研究人員觀察電流如何促進植物生長。圖／網路

電子土壤能讓作物加速生長。圖／網路

電子土壤是水耕法的進階版。圖／網路

科學家研發的電子土壤，具有高效節能效果。圖／網路

編譯／韋士塔

在糧食安全面臨的挑戰持續升高之際，各界無不竭盡全力研議解決方案，從相關的技術與措施著手以滿足糧食供給需求，例如：作物育種研發、栽培制度改變、機械化生產等。瑞典林雪平大學（Linkoping University , LiU）的研究人員正導入一項充滿前景的技術，利用創新的無土栽培方法，也就是把現有的水耕法與導電栽培基質（electrically conductive cultivation substrate）整合；這種新型材料，被命名為「電子土壤」（eSoil）。

依據1996年世界糧食高峰會（The World Food Summit）的定義，糧食安全的定義是指「所有人在任何時候都能獲得足夠、安全及營養的食物，以維持活力且健康的生活」。

人類需要食物，但氣候變遷加劇正導致糧食供應不穩定，許多發展中國家已面臨飢荒危機；此外，糧食供應受多種因素影響，包括糧食生產國因天然災害停止出口、疫情導致航運受阻或戰爭問題破壞作物生產，均可能造成糧食貿易受阻或價格飆漲。不僅如此，根據聯合國資料，全球總人口數將在2050年突破90億，這個成長趨勢也突顯提升糧食安全的緊迫性。

林雪平大學的有機電子實驗室副教授及電子植物小組負責人史塔芙琳朵（Eleni Stavrinidou），正帶領研究團隊提升水耕技術；她們開發的新材料，使用纖維素及導電聚合物製作；相較於目前普遍使用的不可生物分解材料，史塔芙琳朵的電子土壤不僅消耗的能源較少，操作更安全，最關鍵的是能夠加快作物生長速度。

水耕法的特徵是不使用土壤，僅使用水、養分種植，目前最常見的作物是生菜、香草及蔬菜。研究團隊選擇大麥幼苗測試，利用電子土壤栽培並進行電流刺激的大麥幼苗，在啟動測試後15天內，幼苗生長速度增加50%。

研究團隊指出，大麥幼苗並非水耕法常見的作物，她們的實驗結果，代表電子土壤可以擴大水耕作物的範圍，並具備以較少資源完成高效耕作的潛力。

史塔芙琳朵表示：「全球人口持續成長，氣候變遷日益嚴重，現有的農業耕作模式技術已無法滿足糧食安全需求，農業技術的創新勢在必行。」

史塔芙琳朵指出，水耕法可在受控的環境栽種食物，特別適合在耕地有限或環境條件惡劣的地區採用；她坦言，這項技術仍在初步階段，研究團隊的新技術，能讓幼苗生長得更快，但確切的生物機制仍待分析，「我們還不了解實際運作的機制，目前我們發現電子土壤能讓幼苗更有效率地處理氮，但這個過程與電流刺激的關聯仍待釐清」。

不過，史塔芙琳朵對電子土壤充滿信心；她在發表於《美國國家科學院院刊》（PNAS）期刊的報告表示：「這是促進城市農業的重要一步，電子土壤開啟了永續農業的另一扇門，也有望為糧食安全提供永續的解決方案。」

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