近日，我校資源與環(huán)境工程學(xué)院吳楠課題組與材料科學(xué)與工程系徐文龍課題組、水利土木學(xué)院趙英課題組合作在農(nóng)林科學(xué)一區(qū)TOP期刊（IF=5.6）《Industrial Crops and Products》上發(fā)表題為“Adjustable P(AM-co-NIPAM)/gelatin hydrogel soilless cultivation substrates for soybean seedling and root growth”的研究性文章。2023級環(huán)境工程專業(yè)研究生秦超為第一作者，吳楠教授和徐文龍副教授為通訊作者，魯東大學(xué)為論文唯一通訊單位。

研究通過跨學(xué)科合作打破了傳統(tǒng)學(xué)科間的壁壘，整合了多領(lǐng)域的前沿知識與技術(shù)手段，優(yōu)勢互補(bǔ)，形成了緊密協(xié)作的科研合力。該研究為智能農(nóng)業(yè)提供了兼具環(huán)境適應(yīng)性和觀測功能的新型栽培基質(zhì)，其模塊化設(shè)計(jì)理念可拓展應(yīng)用于垂直農(nóng)業(yè)和高附加值作物生產(chǎn)系統(tǒng)。

對可持續(xù)農(nóng)業(yè)日益增長的需求引起了對無土栽培系統(tǒng)的興趣。然而，水培無法為植物根系提供機(jī)械支撐，傳統(tǒng)無土栽培基質(zhì)大多存在保水能力差、養(yǎng)分流失快、難以精確控制等問題。水凝膠無土栽培基質(zhì)具有良好的吸水性、保水性和透明度可調(diào)等特點(diǎn)，具有很大的應(yīng)用潛力。團(tuán)隊(duì)通過調(diào)控交聯(lián)劑濃度，成功制備了具有可調(diào)孔隙結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度和透明度的P(AM-co-NIPAM)/明膠復(fù)合水凝膠，并將其應(yīng)用于大豆幼苗的無土栽培。研究發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化交聯(lián)密度的水凝膠不僅具有優(yōu)異的機(jī)械性能和保水能力，還能為大豆幼苗的根系生長提供理想的環(huán)境，顯著促進(jìn)其地上部分和根系的發(fā)育，同時(shí)有利于根系細(xì)菌的定殖。此外，水凝膠的透明特性為動(dòng)態(tài)觀察植物根系生長提供了便利，為無土栽培系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了新思路。該研究為可持續(xù)農(nóng)業(yè)實(shí)踐提供了一種高效、可控的水凝膠基質(zhì)解決方案，尤其適用于水資源和基質(zhì)優(yōu)化需求迫切的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場景。研究工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，國家重點(diǎn)國際（地區(qū)）合作研究項(xiàng)目和山東省青創(chuàng)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的資助。(資源與環(huán)境工程學(xué)院 通訊員：吳楠 ，復(fù)審：曾琳 ，終審：王龍升）

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.121189

(A) P(AM-co-NIPAM)/明膠水凝膠的合成機(jī)理圖；(B) 種子在復(fù)合水凝膠上萌發(fā)和生長的示意圖。