為作物澆水施肥，以便為不斷變化的世界提供足夠的食物，是農業面臨的一大挑戰。現在，德州大學奧斯汀分校的科學家們開發出了一種”智慧土壤”，它能讓植物更好地保持水分，並提供可控的養分釋放。在測試中，它大大改善了作物的生長，同時大大減少了用水量。

據估計，全球約70% 的淡水用於農業。這當然意味著在缺水地區很難種植作物和養活人口，因此科學家正在研究提高效率的方法。

這項新研究在早期工作的基礎上，朝著這個方向邁出了堅實的一步。這種土壤之所以被稱為”智能”土壤，是因為添加了一種特殊配方的水凝膠，它能在一夜之間從空氣中吸收更多的水蒸氣，然後在白天釋放到植物根部。在水凝膠中加入氯化鈣還能緩慢釋放這種重要的營養素。 

水凝膠如何改善作物生長的示意圖

研究小組在實驗室實驗中對新型智慧土壤進行了測試，在10 剋土壤中種植植物，其中一些土壤中含有0.1 克水凝膠。實驗模擬了晝夜循環，在25 °C （77 °F）和60% 或90% 相對濕度條件下保持黑暗12 小時，然後在35 °C （95 °F）和30% 濕度條件下模擬陽光12 小時。

與對照組相比，在水凝膠土壤中生長的植物莖長增加了138%。重要的是，水凝膠種植的植物甚至在直接澆水量減少40%的情況下也實現了這一目標。

實驗室中使用注入水凝膠的新型智慧土壤種植的一批作物

研究的通訊作者Guihua Yu 表示：「全球缺水加上人口成長對糧食安全產生了直接影響。這一類新型水凝膠為滿足現代永續農業對缺水和高效養分吸收的迫切需求提供了一種前景廣闊的解決方案。

在今後的工作中，研究小組計劃嘗試加入其他類型的肥料，並進行更長的田間試驗。

這項研究成果發表在《ACS Materials Letters》雜誌。