随着世界继续变暖，许多农业条件已经处于边缘的干旱地区将面临越来越大的压力，可能导致严重的粮食短缺。现在，麻省理工学院的研究人员提出了一种很有前景的方法，可以在关键的发芽阶段保护种子免受缺水压力，甚至同时为植物提供额外的营养。
研究人员表示，该过程与摩洛哥的研究人员合作进行了持续测试，简单且成本低廉，可以广泛部署在干旱地区。该研究结果于本周发表在《自然食品》杂志上，该论文由麻省理工学院土木与环境工程教授 Benedetto Marelli、麻省理工学院博士生 Augustine Zvinavashe '16 以及麻省理工学院和摩洛哥国王穆罕默德六世理工大学的其他八人撰写。
该团队开发的两层包衣是 Marelli 及其合作者多年来在开发种子包衣以赋予各种好处的研究的直接产物。以前的版本使种子能够抵抗土壤中的高盐分，但新版本旨在解决缺水问题。
“我们想要制造一种专门用于应对干旱的涂层，”Marelli 解释说。“因为有明确的证据表明气候变化将影响地中海地区的盆地，”他说，“我们需要开发新技术来帮助缓解气候模式的这些变化，这些变化将导致可用水量减少到农业。”
新涂层的灵感来自某些种子(如奇亚籽和罗勒)上的天然涂层，旨在防止种子变干。它提供了一种凝胶状涂层，可顽强地保持任何水分，并用它包裹种子。
涂层的第二层内层包含保存下来的称为根际细菌的微生物，以及一些帮助它们生长的营养物质。当暴露在土壤和水中时，微生物会将氮固定到土壤中，为正在生长的幼苗提供营养肥料以帮助其生长。
“我们的想法是为种皮提供多种功能，”Marelli 说，“不仅针对这个水套，还针对根际细菌。这是我们种皮的真正附加值，因为这些是自我复制的微生物可以为植物固定氮，因此它们可以减少提供的氮基肥料的数量，并丰富土壤。”
研究人员说，使用摩洛哥试验农场的土壤进行的早期试验显示出令人鼓舞的结果，现在正在对种子进行田间试验。
最终，如果这些涂层通过进一步的测试证明其价值，那么这些涂层就足够简单，可以在当地进行应用，甚至可以在发展中国家的偏远地区进行应用。“它可以在本地完成，”Zvinavashe 说。“这是我们在设计时考虑的事情之一。第一层你可以浸涂，然后第二层，你可以喷涂。这些都是农民可以自己完成的非常简单的过程。”不过，Zvinavashe 表示，总的来说，在更容易保存和稳定固氮细菌的设施中集中进行涂层会更经济。
Marelli 说，涂层所需的材料很容易获得，并且经常用于食品行业。这些材料也是完全可生物降解的，其中一些化合物本身实际上可以从食物垃圾中提取，从而最终实现闭环系统不断回收自己的垃圾的可能性。
Marelli 说，虽然这个过程会增加种子本身的一小部分成本，但它也可以通过减少对水和肥料的需求来节省成本。成本和收益的净平衡仍有待进一步研究确定。
尽管使用普通豆类进行的初步测试通过各种措施显示出有希望的结果，包括根质量、茎高、叶绿素含量和其他指标，但该团队尚未从带有新涂层的种子一直到收获，这将是对其价值的终极考验。研究人员说，假设它确实提高了干旱条件下的收获产量，下一步将把研究扩展到各种其他重要的作物种子。
“该系统非常简单，可以应用于任何种子，”Marelli 说。“而且我们可以设计种皮以应对不同的气候模式。”他说，甚至有可能根据特定生长季节的预测降雨量来定制涂层。
