Investigation of the Effects of Biodegradable Hydrogel on Paddy Crop Growth

Het dorstige veld en de kleine spons

Stel je een boer voor die in een rijstveld staat en naar de lucht kijkt. In veel delen van de wereld is de regen onvoorspelbaar; soms stort het te hard neer en spoelt alles weg, en op andere tijden komt het simpelweg niet opdagen wanneer de gewassen het meest dorst hebben. Dit is de dagelijkse strijd van het verbouwen van rijst in plaatsen zoals sub-Sahara Afrika, waar water schaars is en het weer aan het veranderen is. Om dit op te lossen, zoeken wetenschappers naar manieren om de bodem beter water vast te laten houden, net zoals een spons water vasthoudt in je hand.

Een van de hulpmiddelen die ze testen is een "hydrogel". Denk aan een hydrogel als een super-spons gemaakt van chemicaliën die enorme hoeveelheden water kunnen opzuigen en het dan langzaam weer afgeven aan plantenwortels wanneer ze uitdrogen. Meestal worden deze sponsjes gemaakt van aardolie (het spul waar plastic van wordt gemaakt), wat niet goed is voor het milieu omdat het niet afbreekt. Maar wat als we deze sponsjes zouden kunnen maken van dingen die we al weggooien, zoals de schillen van cassavewortels? Dit idee combineert twee grote problemen: te veel afval en te weinig water voor gewassen. Als we afval kunnen omzetten in een hulpmiddel dat water bespaart en meer voedsel verbouwt, kan dat een gamechanger zijn voor boeren overal.

Cassaveschillen omzetten in een waterbesparende superkracht

Dit onderzoekspaper neemt dat idee en zet het in de praktijk. De wetenschappers, werkzaam bij het Ruwhiti Irrigation Scheme in Tanzania, wilden zien of een biologisch afbreekbare hydrogel gemaakt van cassaveschillen daadwerkelijk de groei van rijstplanten kon verbeteren. Ze mengden het niet alleen in een laboratorium; ze gingen de velden in en plantten rijst met verschillende hoeveelheden van deze "cassavespons" om te zien welke hoeveelheid het beste werkte.

Ze zetten een experiment op met vier verschillende groepen rijst. Eén groep kreeg helemaal geen hydrogel (dit is de "controlegroep", of de baseline om mee te vergelijken). De andere drie groepen kregen verschillende hoeveelheden van de cassave-hydrogel gemengd in de bodem: 10 kg/ha, 20 kg/ha en 30 kg/ha. Ze verbouwden een specifiek type rijst genaamd TXD 306 en hielden in de gaten hoe deze presteerde tijdens het groeiseizoen.

De resultaten waren behoorlijk opwindend. Het paper suggereert dat het toevoegen van de hydrogel de rijst echt heeft geholpen. De groep die de meeste hydrogel kreeg—30 kg/ha—was de duidelijke winnaar. Deze rijstplanten hadden uiteindelijk de hoogste korrelopbrengst, met 4.850 kg/ha. Om dit in perspectief te plaatsen: de groep zonder hydrogel produceerde slechts 4.300 kg/ha. Dat is een merkbare sprong in voedselproductie door slechts een beetje cassave-schilpoeder aan de grond toe te voegen.

Maar het ging niet alleen om hoeveel rijst ze kregen; het ging ook om hoe de planten groeiden. De rijst die behandeld was met 30 kg/ha hydrogel had meer "panikels" (dit zijn de bloeiwijzen die veranderen in korrels) per plant, met een gemiddelde van 13 panikels vergeleken met 12 in de controlegroep. Ze hadden ook een grotere "Bladoppervlakte-index" (LAI) van 2,29. Je kunt LAI zien als een maatstaf voor hoeveel groen blad het plantoppervlak heeft om zonlicht op te vangen. Meer bladeren betekenen meestal meer voedsel voor de plant, en de hydrogel hielp de planten om meer van deze bladeren aan te maken.

Misschien wel de belangrijkste bevinding voor boeren die zich zorgen maken over water, was de "Watergebruiksefficiëntie" (WUE). Dit is een chique manier om te zeggen: "Hoeveel rijst kregen we voor elke druppel water die we gebruikten?" De behandeling met 30 kg/ha verbeterde dit getal naar 0,272 kg/m³, wat een verbetering van 16,2% is ten opzichte van de 0,234 kg/m³ van de controlegroep. In eenvoudige termen fungeerde de hydrogel als een kleine reservoir in de bodem, die vocht vasthield en het langzaam vrijgaf, zodat de planten niet zo veel uit de irrigatiekanalen hoefden te drinken. Sterker nog, de groep met de hoge hoeveelheid hydrogel had in totaal minder water nodig (17.771,7 m³/ha) vergeleken met de controlegroep (18.387,0 m³/ha).

Het paper keek ook naar de "biomassa", oftewel het totale gewicht van de plant (stengels, bladeren en wortels). De groep met 30 kg/ha had de meeste biomassa met 10.777,78 kg/ha, wat aantoont dat de planten gezonder en groter waren in het algemeen. Interessant genoeg veranderde de hoogte van de planten niet veel tussen de groepen, wat ons vertelt dat de hydrogel de planten hielp hun energie te richten op het maken van korrels en bladeren in plaats van alleen maar groter te worden.

De onderzoekers merkten er zorgvuldig bij op dat hoewel 10 kg/ha en 20 kg/ha ook een klein beetje hielpen, ze niet significant beter waren dan de controlegroep wat betreft korrelopbrengst. Het was echt de dosis van 30 kg/ha die het grote verschil maakte. De studie concludeert dat deze op cassave gebaseerde hydrogel een veelbelovende, milieuvriendelijke manier is om rijstboeren te helpen bij waterschaarste. Het suggereert dat door een veelvoorkomend afvalproduct om te zetten in een bodemverbeteraar, boeren meer rijst kunnen verbouwen met minder water, waardoor hun gewassen veerkrachtiger zijn wanneer de regen niet meewerkt. De auteurs bevelen kleine boeren aan om de dosering van 30 kg/ha te proberen voor de beste resultaten, hoewel ze ook zeggen dat we meer onderzoek nodig hebben om te zien wat dit effect heeft op de bodem over vele jaren en of het betaalbaar genoeg is voor iedereen.