تطوير تربة إلكترونية تعمل على تسريع نمو النباتات

طور باحثون من جامعة لينشوبينغ في السويد “تربة إلكترونية حيوية” يمكنها تسريع نمو النباتات في المساحات المائية، أو المزارع التي تنمو النباتات بدون تربة في بيئات تتكون في الغالب من الماء ومكان لالتصاق الجذور. وبعد دمج “التربة الإلكترونية” الهندسية في الإطار الذي تنمو فيه الشتلات، اكتشف الباحثون أن إرسال الإشارات الكهربائية عبر التربة يجعل النباتات تنمو بنسبة 50% في المتوسط.

تتكون التربة الإلكترونية من مواد عضوية ممزوجة ببوليمر موصل يسمى PEDOT، والذي يمكن العثور عليه في أشياء مثل أجهزة الاستشعار وشاشات OLED. وقالت إليني ستافرينيدو، المشرفة على الدراسة، لموقع Engadget، إن موصلية التربة ضرورية لتحفيز جذور النباتات. وفي هذه الدراسة بالذات، قام الباحثون بفحص تأثير إرسال إشارات إلى شتلات الشعير على مدى 15 يومًا قبل حصادها لتحليلها. وأوضح ستافرينيدو أن تطبيق جهد كهربائي صغير يصل إلى 0.5 فولت على التربة الإلكترونية يحفز الجذور كهربائيًا. وهذا بدوره أدى إلى زيادة ملحوظة في الكتلة الحيوية للنباتات المحفزة كهربائيا بالمقارنة مع البذور غير المحفزة.

ووصف تأثير التحفيز على شتلات الشعير بأنه “ثابت” و”عابر”. وقال ستافرينيدو لموقع Engadget إن النيتروجين، وهو أحد العناصر الغذائية الرئيسية المشاركة في نمو النبات، تمت معالجته بكفاءة أكبر من خلال التحفيز. وأوضح ستافريندو: “لقد وجدنا أن النباتات المحفزة يمكنها معالجة العناصر الغذائية بكفاءة أكبر، لكننا لا نفهم كيف يؤثر التحفيز على هذه العملية”، مضيفًا أن السبب وراء عملية النمو سيكون محور الدراسات المستقبلية.
في حين أن تقنيات الزراعة المائية تستخدم بشكل أساسي لزراعة الخضروات والخضروات الورقية وبعض الخضروات مثل الخيار والطماطم، يمكن أن تقدم التربة الإلكترونية حلاً لإنشاء طرق جديدة لزيادة إنتاجية المحاصيل في البيئات التجارية وخاصة في الأماكن التي تؤثر فيها الظروف البيئية على نمو النباتات. وتسلط الدراسة الضوء على أن هذه التقنية يمكن أن تقلل من استخدام الأسمدة في الزراعة.

إن فرصة الابتكار التكنولوجي في الزراعة هائلة بالنظر إلى أن عدد المزارع الأمريكية انخفض بشكل مطرد منذ عام 1982، وفقا لوزارة الزراعة. في العام الماضي، بلغ عدد المزارع في الولايات المتحدة 2 مليون مزرعة، بعد أن كان 2.2 مليون في عام 2007. ولم يقتصر الأمر على المزارع في الانحدار، بل إن الولايات المتحدة تخسر فدادين من الأراضي بسبب مجموعة من الأسباب التي تتراوح بين تغير المناخ إلى تدهور التوقعات الاقتصادية. للمزارعين بسبب التضخم، مما يجعل الزراعة في البيئات الخاضعة للرقابة أكثر شعبية.

ولكن إلى جانب تحسين إنتاجية المحاصيل، فإن تطبيق التربة الإلكترونية في المزارع المائية يمكن أن يجعلها أكثر وعيًا بالطاقة. في حين أن المزارع المائية التقليدية تستهلك كميات أقل من المياه، فإنها تتطلب المزيد من الطاقة لتشغيلها. قال ستافرينيدو: “تستهلك التربة الإلكترونية طاقة قليلة جدًا في نطاق الميكرووات”. قبل أن يتم تطبيق هذه التكنولوجيا على الزراعة واسعة النطاق وأنواع أخرى من المحاصيل، يجب إجراء المزيد من الدراسات لمراقبة كيف يمكن أن يؤثر التحفيز الكهربائي على دورة نمو النبات بأكملها طوال حياته بأكملها، وليس فقط في المراحل المبكرة من الشتلات إنضاج. وقالت ستافرينيدو أيضًا إن فريقها يخطط لدراسة كيفية تأثير هذه التقنية على نمو الأنواع النباتية الأخرى.