Die australische Forschungsorganisation CSIRO hat einen sprühbaren biologisch abbaubaren Polymermulch entwickelt, der Landwirten dabei helfen kann, mehr zu produzieren und gleichzeitig weniger Wasser, Nährstoffe und Agrochemikalien zu verbrauchen.
Die neue Technologie namens TranspiratiOnal, ist eine umweltfreundliche Alternative für landwirtschaftliche Kunststoffe wie Polyethylen, das oft als Plastikmulch bezeichnet wird. Versuche haben eine Steigerung der Wasserproduktivität von Pflanzen um mehr als 30 Prozent bestätigt und gleichzeitig die Unkrautbekämpfung unterstützt.
Laut CSIRO Es besteht die weltweite Herausforderung, mit weniger Ressourcen mehr Nahrungsmittel anzubauen. „Die Weltbevölkerung wächst, sodass sich die Nahrungsmittelproduktion bis 2050 verdoppeln muss, um die erwarteten neun Milliarden Menschen zu ernähren. Die Notwendigkeit, unsere Lebensmittelproduktion auszuweiten, wirkt sich auch auf die Umwelt durch den Einsatz von Düngemitteln und anderen Chemikalien aus“, sagt CSIRO.
Polymermembran
Der Forscher Dr. Keith L. Bristow hatte die Idee einer Polymermembran. „Ich habe mich viel mit der Bodengesundheit und der Wechselwirkung von Wasser mit dem Boden beschäftigt“, sagt er. „Ich war vor einiger Zeit in China und war einfach entsetzt über die Plastik-Mulchfolien, die dort verwendet wurden. Wir besuchten einige Felder, auf denen Plastik dominanter war als der Boden. Dies bedeutet, dass die Bodenporen größtenteils verstopft waren und Giftstoffe in den Boden und die umliegenden Wassersysteme gelangten.“
Meine Meinung war, dass alle Bauern die Membran aufbringen können sollten, auch die in Afrika mit einem einfachen Handsprüher
Dr. Bristow machte sich daran, ein Produkt zu entwickeln, das die Kunststoff-Mulchfolien ersetzen könnte. Er wollte ein biologisch abbaubares Produkt herstellen, das sich versprühen lässt. „Meine Ansicht war, dass alle Landwirte die Membran aufbringen können sollten, auch in Afrika mit einem einfachen Handsprüher oder in den USA mit großen mechanischen Maschinen“, erklärt er.
Feldversuche
Nach der Entwicklung der Membrantechnologie führte CSIRO mehrere Experimente und Feldversuche in Australien durch. „Wir haben große und kleine landwirtschaftliche Geräte verwendet und bewiesen, dass unsere Polymermembran Kleinbauern in Entwicklungsländern und hochmechanisierten Großbauern und Agrarunternehmen in entwickelten Ländern zugänglich ist“, sagt Dr. Bristow.
CSIRO demonstrierte die sprühbare Technologie in bewässerten Feldversuchen in Australien mit Melonen, Tomaten, Sorghum und Baumwolle. Die Versuche bestätigten eine Steigerung der Wasserproduktivität der Pflanzen um mehr als 30 Prozent und trugen gleichzeitig zur Bekämpfung von Unkräutern bei.
„Wir haben unseren Machbarkeitsnachweis, aber wir müssen das Polymerspray noch weiter verfeinern“, sagt Dr. Bristow. „Wir wollen es so langlebig und kostengünstig wie möglich machen. Im Moment sind die Kosten wahrscheinlich höher als die der weit verbreiteten Plastik-Mulchfolie.“
Freisetzung von Giftstoffen
Landwirte haben Dr. Bristow und seinem Team mitgeteilt, dass sie keine Kunststoff-Mulchfolie mehr verwenden würden, wenn sie eine kostengünstige sprühbare, biologisch abbaubare Polymermembran verwenden könnten. „Durch die Verwendung einer sprühbaren, biologisch abbaubaren Membran müssen sie während und nach der Ernte keinen sich verschlechternden Kunststoff-Mulchfilm zurückholen“, sagt Dr. Bristow. „Und viele der Plastik-Mulchfolien machen immer noch Probleme. Es wird verbrannt, was der Regierung und der Gemeinde nicht gefällt, oder es landet in einer Mülldeponie. Und wenn es in kleinere Fragmente zerfällt, setzt es Giftstoffe in den Boden und unsere Wassersysteme frei, einschließlich Bäche, Flüsse und das darunter liegende Grundwasser.“
Die Landwirte in den Versuchen waren im Allgemeinen zufrieden mit der Fähigkeit der Polymermembran, den Boden zu bedecken. Unkraut wurde bekämpft und Wasser gespart, was zu mehr Produktion führte. „Unser Ziel ist es, die Transpiration zu maximieren und die Bodenverdunstung zu minimieren“, betont Dr. Bristow.
Biologisch abbaubar
Die Feldversuche haben eine Reihe von Vorteilen der Polymermembran von CSIRO gegenüber den derzeit von Landwirten verwendeten Kunststoff-Mulchfolien gezeigt. Die Polymermembran ist biologisch abbaubar und die meisten Kunststoff-Mulchfolien sind dies nicht. Dieses neue Produkt ist sprühbar. Landwirte können für die Anwendung vorhandene landwirtschaftliche Geräte verwenden – mit geringen, kostengünstigen Modifikationen. Das Aufbringen von Mulchfolien aus Kunststoff ist teuer, da spezielle landwirtschaftliche Geräte erforderlich sind.
Kunststoff-Mulchfolien können extreme Oberflächentemperaturen verursachen. Die Anwendung der Polymermembran mildert jedoch die Bodenoberflächentemperaturen. Die Versuche zeigten, dass Kunststoff-Mulchfolien zu Schäden an Sämlingen und zum Absterben von Pflanzen führten. Die Verwendung der Polymermembran verursachte minimale bis keine Schäden an Sämlingen.
Sichere Verwendung der Polymermembran
Dr. Bristow und sein Team haben dafür gesorgt, dass die Polymermembran sicher in der Anwendung ist. „Wir haben Bodenproben mit dem Polymer und von den Produkten genommen, zum Beispiel die Haut von Melonen“, sagt er. „Wir haben wahrscheinlich ein paar hundert verschiedene Tests gemacht. Die Ergebnisse bewiesen, dass das Produkt nichts Unangenehmes oder Giftiges enthielt und dass es biologisch abbaubar ist. Landwirte können nach der Ernte einfach aufs Feld gehen.“
Dr. Bristow würde es vorziehen, einige vorkommerzielle Farmversuche durchzuführen, um die Polymerformulierung, ihre Anwendung und Wirkung zu verfeinern. Derzeit führt er Gespräche mit Investoren, um die Vorbereitungen für die vorkommerziellen Studien abzuschließen. Das Interesse der Landwirte ist groß. „Ich werde jede Woche von Bauern kontaktiert, manchmal sechsmal die Woche. Leute aus der ganzen Welt rufen mich an.“
Befreien Sie mehr als 1,000 Gigaliter Wasser
CSIRO erklärt, dass das Erreichen des ursprünglichen Ziels, 10 Prozent weniger Wasser ohne Ertragsverlust in der australischen Bewässerungslandwirtschaft zu verbrauchen, mehr als 1,000 Gigaliter Wasser freisetzen würde. „Dies könnte für den Anbau zusätzlicher Pflanzen und/oder die Verbesserung der Umweltströme in unseren Wasserstraßen genutzt werden“, sagt CSIRO.