近日,记者从海南大学获悉,该校教授肖娟秀团队利用大豆加工副产物豆粕,研发出一种淀粉样蛋白纤维基生物蒸发器,构建了“淡水-粮食-材料”绿色闭环体系,为沿海及岛礁地区低成本、离网化可持续农业生产提供了新路径。相关成果发表在《自然-水》期刊上。
当前,全球有超过1/3的农村人口正面临不同程度的粮食安全威胁,这一挑战在淡水与耕地匮乏的沿海及海岛地区尤为严峻。海水淡化农业作为应对这一挑战的手段,已在部分沿海国家成功应用,是保障粮食安全的主要技术方向。
然而,传统反渗透淡化技术高度依赖大规模电网与复杂基建,在能源匮乏、维护困难的偏远岛礁难以推广。此外,常规淡化工艺对海水中硼元素的去除效能有限,残留的硼离子易诱发作物的生理毒性,抑制农作物产量提升。
针对上述难题,研究团队提出了一种太阳能驱动循环海水农业系统。该系统以太阳能为核心驱动力,将海水转化为高质量灌溉水,同时实现农作物生产与农业废弃物的高值利用。研究以大豆加工副产物豆粕为原料,通过蛋白提取、纤维化、定向冷冻干燥及原位功能化等步骤,将其转化为淀粉样蛋白纤维生物蒸发器。同时,大豆秸秆被制备为有机肥料用于土壤改良,实现农业废弃物“反哺”系统的良性循环。
界面光热海水淡化系统测试结果表明,该装置的淡化能力可完全满足大豆从萌发到成熟全生长周期的水分需求,且其产水含盐量低于传统反渗透产水,各项指标均优于联合国粮农组织制定的农业灌溉标准。此外,全生命周期田间实测数据表明,通过该系统装置产出的灌溉水有效规避了常规淡化水中硼含量超标诱发的生理毒性,使大豆植株生长更为健壮。通过模块化设计,研究团队进一步验证了该淡化农业系统的可扩展性与作物普适性,展现出优异的大规模应用潜力。
相关论文链接:https://doi.org/10.1038/s44221-026-00615-y

太阳能驱动的“淡水-粮食-材料”循环农业系统示意图 课题组供图
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