ระบบนิเวศที่เต็มไปด้วยพืช สัตว์ และอื่นๆ มากมายทำให้โลก

น่าอยู่โดยการกรองน้ำหมุนเวียนสารอาหารผ่านดินและผสมเกสรพืช แม้ว่าป่าที่ยังไม่พัฒนาจะดีที่สุดสำหรับความหลากหลายทางชีวภาพอย่างชัดเจน กว่าทศวรรษที่ผ่านมาระบบวนเกษตรกาแฟที่มีความหลากหลายสูงในบราซิลตะวันออกเฉียงใต้มีสุขภาพที่ดีขึ้น โดยวัดจากต้นไม้ปกคลุมและความสมบูรณ์ของพันธุ์ไม้ มากกว่าแปลงที่จัดสรรไว้สำหรับการฟื้นฟูนอกภาคเกษตร นักวิจัยรายงานในเดือนกันยายน 2020 นิเวศวิทยาการฟื้นฟู ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของทรงพุ่มยังคงสภาพเดิมบนแปลงกาแฟในร่ม เทียบกับประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์สำหรับพื้นที่ป่าที่ได้รับการฟื้นฟูโดยเฉลี่ย

นอกเหนือจากประโยชน์จากความหลากหลายทางชีวภาพแล้ว เบนเน็ตต์กล่าวว่ากาแฟที่ปลูกในที่ร่มมีรสชาติที่ดีกว่า ภายใต้ร่มเงา เชอร์รี่กาแฟใช้เวลานานกว่าในการพัฒนา ซึ่งสามารถเพิ่มปริมาณน้ำตาลได้

ในเขตชินยังกาของแทนซาเนีย การหวนคืนสู่การปฏิบัติของชนพื้นเมืองดั้งเดิมด้วยวนเกษตรสมัยใหม่ ได้ช่วยเปลี่ยนสิ่งที่ครั้งหนึ่งเคยเป็น “ทะเลทรายของแทนซาเนีย” ให้กลับกลายเป็นป่าทุ่งหญ้าสะวันนาที่มีประสิทธิผล

ภูมิภาคนี้อยู่ห่างจากเซเรนเกติไปทางตะวันออกเฉียงใต้ประมาณ 5 ชั่วโมงโดยรถยนต์ เป็นที่ตั้งของชาวสุคุมะ ซึ่งเป็นนักเกษตรกรรมตามประเพณีที่เลี้ยงปศุสัตว์ในทุ่งหญ้าบนเนินเขาของภูมิภาค ประดับประดาไปด้วยต้นอะคาเซียและต้นมิมโบคล้ายต้นโอ๊ก

แต่ในปี ค.ศ. 1920 ภูมิทัศน์เริ่มเปลี่ยนไป รัฐบาลอาณานิคมของอังกฤษได้ลดป่าไม้ด้วยความพยายามที่เข้าใจผิดในการควบคุมแมลงวัน tsetse ที่ทำร้ายปศุสัตว์และมนุษย์และปลูกพืชเศรษฐกิจเช่นฝ้าย ในทศวรรษที่ 1960 การสูญเสียป่าไม้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อรัฐบาลเข้าครอบครองบ้านไร่หลายแห่ง หลังจากที่พวกเขาสูญเสียสิทธิในการเก็บเกี่ยวผลผลิตจากป่า ชาวแทนซาเนียในท้องถิ่นมีแรงจูงใจน้อยลงในการอนุรักษ์ต้นไม้

ภายในเวลาไม่กี่ทศวรรษ ระบบนิเวศได้เสื่อมโทรมลงเป็นพื้นที่แห้งแล้งและเต็มไปด้วยฝุ่นซึ่งส่วนใหญ่ไม่มีต้นไม้ อาหาร ฟืน และน้ำเป็นสิ่งที่ขาดแคลน และการดำรงชีวิตในท้องถิ่นต้องเผชิญ ลาลิซา ดูกูมา นักวิทยาศาสตร์ด้านความยั่งยืนที่ World Agroforestry ซึ่งเป็นหน่วยงานวิจัยระหว่างประเทศซึ่งมีสำนักงานใหญ่ในไนโรบี ประเทศเคนยา กล่าว

ในช่วงทศวรรษ 1980 สถานการณ์เลวร้ายมากจนรัฐบาลแทนซาเนียเข้าแทรกแซง ในตอนแรก บริษัทพยายามโน้มน้าวให้ชาวบ้านปลูกต้นกล้าของต้นไม้แปลกตาที่เติบโตอย่างรวดเร็ว เช่น ยูคาลิปตัส Duguma กล่าว แต่ชาวบ้านไม่สนใจที่จะปลูกหรือดูแลต้นกล้าเหล่านั้น เมื่อเผชิญกับความล้มเหลวนี้ ผู้เชี่ยวชาญและเจ้าหน้าที่ได้ทำในสิ่งที่ไม่เคยทำในโครงการพัฒนาเสมอไป พวกเขารับฟัง

“เพียงแค่ฟันดาบในดินแดนที่เสื่อมโทรม กระบวนการฟื้นฟูก็เริ่มต้นขึ้น”

ลลิสา ดูกูมา
การฟังชาวบ้านเปิดเผยว่าประเพณีเก่าแก่ของการสร้างเหงือกอักเสบอาจเป็นรากฐานสำหรับการฟื้นฟู แปลว่า “ที่ล้อม” อย่างคร่าว ๆ ว่าngitili ล้อมส่วนหนึ่งของที่ดินเป็นเวลาหนึ่งปีหรือสองปี ปล่อยให้ต้นไม้และหญ้าฟื้นตัว แล้วเปิดมันเพื่อให้อาหารสัตว์สำหรับสัตว์กินหญ้าในช่วงฤดูแล้ง “เพียงแค่ฟันดาบในดินแดนที่เสื่อมโทรม กระบวนการฟื้นฟูก็เริ่มต้นขึ้น” Duguma กล่าว

เมล็ดพืชและตอไม้พื้นเมืองที่มีลักษณะแคระแกรนเป็นเวลานานจากการแทะเล็มหรือสภาพดินที่ย่ำแย่สามารถเริ่มเติบโตได้อีกครั้ง และสามารถเพิ่มจำนวนด้วยต้นไม้ที่ปลูกได้ สถาบันในท้องถิ่นส่วนใหญ่วางแผนและติดตามngitilisตามแนวทางปฏิบัติดั้งเดิมซึ่งมักจะได้รับความร่วมมือจากนักวิทยาศาสตร์ของรัฐบาล

ปีแล้วปีเล่า ประโยชน์ของไม้ดอกเห็ดหลินจือค่อยๆ เพิ่มขึ้น ทำให้ร่มเงาและอาหารสัตว์แก่ปศุสัตว์และไม้เพื่อเป็นพลังงานและอาคาร ต้นไม้ที่โตเต็มที่จะให้ผลและรังผึ้งสำหรับผลิตน้ำผึ้ง

ในช่วงเริ่มต้นของการบูรณะในช่วงกลางทศวรรษ 1980 มีเห็ดไนติลิสเพียง 600 เฮกตาร์ในภูมิภาค Shinyanga ทั้งหมด หลังจาก 16 ปี พื้นที่มากกว่า 300,000 เฮกตาร์ได้รับการฟื้นฟู การกลับมาของต้นไม้ในภูมิภาคนี้อาจกักเก็บคาร์บอนมากกว่า 20 ล้านเมตริกตันในระยะเวลา 16 ปี (เทียบเท่ากับการนำรถยนต์ออกจากถนน 16.7 ล้านคันในหนึ่งปี) ตามรายงานของรัฐบาลแทนซาเนียและสหภาพระหว่างประเทศในปี 2548 เพื่อการอนุรักษ์ธรรมชาติ ระบบรากที่ลึกขึ้นช่วยเสริมสุขภาพของดิน และต้นไม้ที่ขยายใหญ่ขึ้นจะตัดการกัดเซาะของลมและน้ำ หยุดการแปรสภาพเป็นทะเลทราย

Ngitilisให้ผลประโยชน์เท่ากับ 14 ดอลลาร์ต่อคนต่อเดือน ซึ่งมากกว่า 8.50 ดอลลาร์ที่คนทั่วไปใช้จ่ายในหนึ่งเดือนในเขตชนบทของแทนซาเนียอย่างมาก รายงานฉบับเดียวกันระบุ เงินจากโรคเหงือกอักเสบในชุมชน ไปสู่การปรับปรุงที่อยู่อาศัย Dugumaกล่าว

ความหลากหลายทางชีวภาพก็เจริญรุ่งเรืองเช่นกัน Ngitilisเป็นที่อยู่ของต้นไม้ พุ่มไม้ และพืชอื่นๆ กว่า 150 สายพันธุ์ เมื่อมีการฟื้นฟูที่อยู่อาศัย ผู้คนในภูมิภาคเริ่มได้ยินเสียงร้องของไฮยีน่าในตอนกลางคืน เป็นการกลับมาที่น่ายินดี Duguma กล่าว สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างน้อย 10 สายพันธุ์กลับมา รวมทั้งละมั่งและกระต่าย และนก 145 สายพันธุ์ถูกบันทึกไว้ภายในเหงือก

Susan Chomba ซึ่งเป็นผู้นำโครงการ Regreening Africa ก่อนที่จะมาเป็นผู้อำนวยการ Vital Landscapes ที่สถาบันทรัพยากรโลกในไนโรบีกล่าวว่ามีความจำเป็นอย่างมากในการขยายความสำเร็จที่ขับเคลื่อนโดยชุมชนในลักษณะนี้ ซึ่งพื้นที่เกษตรกรรมประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์เสื่อมโทรมลง . Regreening Africa ซึ่งเป็นความคิดริเริ่มที่มีความทะเยอทะยานในปี 2560 นำโดย World Agroforestry หวังที่จะย้อนกลับความเสื่อมโทรมของที่ดินในพื้นที่ 1 ล้านเฮกตาร์ของ sub-Saharan Africa ภายในปี 2022 เพื่อปรับปรุงชีวิตของผู้คนใน 500,000 ครัวเรือน

มีตัวขับเคลื่อนความเสื่อมโทรมของที่ดินมากมาย “แต่ปัญหาเบื้องหลังคือความยากจน” จอมบากล่าว ถ้าผู้หญิงสามารถเลี้ยงลูกได้เพียงตัดต้นไม้เพื่อขายฟืน ทางเลือกของเธอก็ชัดเจน Chomba กล่าว เพื่อเสนอทางเลือกที่ดีกว่า Regreening Africa หวังที่จะจับคู่วนเกษตรและแนวทางการใช้ที่ดินอย่างยั่งยืน จุดมุ่งหมายคือการสร้างรายได้ให้กับชาวบ้านในขณะที่ฟื้นฟูภูมิทัศน์

ศูนย์กลางของเป้าหมายนั้นคือความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับคนในท้องถิ่น เกษตรกรบางรายอาจต้องการฟื้นฟูน้ำให้กลับคืนสู่พื้นที่ที่เคยมีลำธาร หรือผู้คนอาจต้องการต้นเชียงสำหรับทำเชียบัตเตอร์ที่ทำกำไรได้ Chomba กล่าว แผนการปลูกต้นไม้ที่มาพร้อมกับแนวคิดที่เตรียมไว้ล่วงหน้าว่าภูมิภาคต้องการอะไร โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมและรับฟังความคิดเห็นจากชุมชนในท้องถิ่น จะไม่ไปไกลกว่านี้ เธอกล่าว

และนโยบายการใช้ที่ดินเป็นศูนย์กลางของการซื้อที่อยู่อาศัย Chomba กล่าว ในแอฟริกา “เรามาจากประวัติศาสตร์การล่าอาณานิคม” เธอกล่าว เป็นผลให้ที่ดินส่วนใหญ่ที่เป็นป่าหรือเกษตรกรสามารถฟื้นฟูได้นั้นเป็นของรัฐ เนื่องจากต้นไม้มักเป็นสมบัติของรัฐ จึงเป็นเรื่องยากสำหรับชาวบ้านที่จะหากำไรจากการขายผลไม้และผลิตภัณฑ์จากต้นไม้อื่นๆ

“ถ้าฉันปลูกต้นไม้ที่ต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะเติบโต และฉันไม่รับประกันความเป็นเจ้าของต้นไม้หรือที่ดินนั้น แรงจูงใจของฉันที่จะลงทุนในต้นไม้นั้นคืออะไร” ชอมบาถาม “ความพยายามในการฟื้นฟูจะต้องควบคู่ไปกับการรับรองสิทธิในที่ดิน”

อู่ข้าวอู่น้ำสหรัฐ
ในสหรัฐอเมริกา ความคิดเกี่ยวกับเกษตรกรรมน่าจะทำให้เกิดภาพทุ่งข้าวโพดที่ไม่มีที่สิ้นสุดของไอโอวาหรือฟาร์มสุกรขนาดใหญ่ ในขณะที่อุตสาหกรรมเชิงเดี่ยวเชิงอุตสาหกรรมเป็นบรรทัดฐานในหมู่ผู้เล่นรายใหญ่ เกษตรกรรายย่อยสามารถรวมต้นไม้เข้ากับทุ่งนาของตนหรือนำพืชผลเข้าสู่ป่าได้

จากการสำรวจสำมะโนการเกษตรปี 2017 ของกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ ประจำปี 2560 จากฟาร์มประมาณ 2 ล้านแห่งในสหรัฐอเมริกา มีเพียงร้อยละ 1.5 เท่านั้นที่รายงานว่ามีการทำวนเกษตรบางรูปแบบ เปอร์เซ็นต์นี้น่าจะดูถูกดูแคลน แต่ผู้เชี่ยวชาญบอกว่ามันเผยให้เห็นว่ายังมีที่ว่างให้เติบโตอีกมากเพียงใด

แนวทางปฏิบัติวนเกษตรแตกต่างกันไปทั่วประเทศสหรัฐอเมริกา ในแถบมิดเวสต์ ต้นไม้ทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันลมสำหรับพืชผลและลำธารสายเล็กๆ เพื่อลดการไหลบ่าของปุ๋ย ในประเทศปศุสัตว์ เจ้าของฟาร์มจะปลูกต้นตั๊กแตนน้ำผึ้งในทุ่งหญ้าเพื่อให้ร่มเงาในช่วงฤดูร้อนและฝักที่อุดมด้วยสารอาหารสำหรับเลี้ยงสัตว์ การทำสวนป่าซึ่งปลูกพืชที่ไม่ใช่ไม้แปรรูป เช่น เห็ดป่าหรือโสมในป่าที่มีการจัดการหรือป่าป่า กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในรัฐทางตะวันออก

John Munsell นักวิจัยด้านการจัดการป่าไม้ที่ Virginia Tech ในเมือง Blacksburg กล่าวว่า วนเกษตรเป็นการทำลายกำแพงระหว่างพื้นที่เกษตรกรรมกับป่าไม้และผสมผสานเข้าด้วยกัน “มันเป็นวิธีคิดอย่างสร้างสรรค์ในแนวนอน” เขากล่าว บ่อยครั้ง เกษตรกรรายย่อยมักจะเล่นเกมมากกว่าที่จะลอง

Anna Plattner และ Justin Wexler ต้องใช้ความคิดสร้างสรรค์เพื่อสนับสนุนฟาร์มของพวกเขาใน Hudson Valley ในนิวยอร์ก ฟาร์มขนาด 38 เฮกตาร์ปลูกพืชมรดกสืบทอดที่ใช้โดยชาวโมฮิกันและมุนซีซึ่งมีถิ่นกำเนิดในภูมิภาค ฟาร์มแห่งนี้ยังรวมเอาวิธีการวนเกษตรแบบดั้งเดิมเข้าไว้ด้วยกัน Wexler กล่าว แถวของต้นอุ้งเท้าและลูกพลับนั้นถูกเซระหว่างพันธุ์ข้าวโพด ถั่ว และสควอช ฟาร์มยังปลูกอาหารที่คลุมเครือมากขึ้น เช่น ฮอปนิส ซึ่งเป็นพืชตระกูลถั่วที่เป็นวัตถุดิบหลักของชนเผ่าพื้นเมืองอเมริกันบางเผ่าก่อนที่ชาวยุโรปจะมาถึง

Wexler กล่าวว่าเขาหวังว่าการมุ่งเน้นที่อาหารของชาวพื้นเมืองจะช่วยให้ผู้อื่นได้เรียนรู้เกี่ยวกับประวัติศาสตร์และวัฒนธรรมของพื้นที่ ความต้องการพืชที่ไม่คุ้นเคยเหล่านี้มีไม่สูงนัก ดังนั้นนอกเหนือจากการขายให้กับผู้ค้าส่งและร้านอาหารแล้ว ในปีนี้ Plattner และ Wexler ได้เปิดตัว “กล่องเก็บเกี่ยวป่า” ทุกเดือน ซึ่งเป็นผ้ากันเปื้อนสีน้ำเงินในท้องถิ่นสำหรับผลิตผลพื้นเมือง กล่องนี้อัดแน่นไปด้วยเกร็ดประวัติศาสตร์เกี่ยวกับอาหารและแนวคิดเกี่ยวกับสูตรอาหาร “พืชทุกต้นมีเรื่องราวของตัวเองที่จะบอก” แพลตต์เนอร์กล่าว

ฟาร์มขนาดเล็กอาจเต็มใจที่จะโอบกอดวนเกษตรมากกว่า แต่เพื่อรับมือกับความท้าทายที่ปรากฏขึ้นของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ ฟาร์มขนาดใหญ่ก็จำเป็นเช่นกัน

ในสหรัฐอเมริกา ซาราห์ โลเวลล์ นักเกษตรศาสตร์ ผู้อำนวยการศูนย์วนเกษตรแห่งมหาวิทยาลัยมิสซูรีในโคลัมเบีย กล่าวว่า ในสหรัฐอเมริกา “มีศักยภาพมหาศาลในการขยายขนาดวนเกษตร”

สำหรับโลเวลล์ ขั้นตอนที่หนึ่งเกี่ยวข้องกับการระบุพื้นที่ชายขอบในฟาร์มที่สามารถปลูกต้นไม้ได้โดยไม่กระทบต่อสภาพที่เป็นอยู่เพียงเล็กน้อย เช่น ริมลำธาร การวางต้นไม้ไว้รอบ ๆ ทางน้ำสามารถลดน้ำท่วมและการกัดเซาะ ปรับปรุงคุณภาพน้ำ และเป็นที่อยู่อาศัยของสัตว์ป่า Lovell กล่าว ใน “อู่ข้าวอู่น้ำที่แท้จริงของมิดเวสต์” เธอประมาณการว่า ขณะนี้มีเพียง 2 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ดังกล่าวที่ใช้ต้นไม้เป็นหลัก

ในที่สุด เธอบอกว่าเธอต้องการเห็นการขยายการปลูกพืชในตรอกครั้งใหญ่ โดยมีแนวต้นไม้ผลไม้หรือต้นถั่วรวมเข้ากับทุ่งนาอย่างสมบูรณ์ ความจำเป็นในการย้ายการผลิตผลไม้และถั่วไปทางทิศตะวันออก ห่างจากแคลิฟอร์เนียที่แห้งแล้งมากขึ้นเรื่อยๆ อาจเป็นแรงผลักดันเพิ่มเติมสำหรับการนำต้นไม้จำนวนมากขึ้นสู่ฟาร์มเชิงเดี่ยว Lovell กล่าว

แต่ทุ่งข้าวโพดและถั่วเหลืองครองพื้นที่เกษตรกรรมของสหรัฐเป็นส่วนใหญ่ พืชผลที่ร่ำรวยเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับทุกอย่างตั้งแต่ไบโอดีเซลไปจนถึงน้ำเชื่อมข้าวโพดฟรุกโตสสูง เพื่อโน้มน้าวให้เกษตรกรเปลี่ยนพืชผลบางส่วนด้วยต้นไม้ ผลของต้นไม้เหล่านั้นจะต้องกลายเป็นกระแสหลักมากขึ้น สถาบันสะวันนา ซึ่งเป็นองค์กรไม่แสวงหาผลกำไรด้านวนเกษตรในเมืองเมดิสัน รัฐวิสคอนซิน มุ่งเน้นการขยายตลาดสำหรับเกาลัดและเฮเซลนัท

“เราเรียกพวกมันว่าข้าวโพดและถั่วเหลืองบนต้นไม้” Kevin Wolz นักนิเวศวิทยาจากสถาบันสะวันนากล่าว เกาลัดเป็นแป้งประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์เช่นข้าวโพด เฮเซลนัทเป็นน้ำมันและโปรตีน 75% เช่นถั่วเหลือง Wolz กล่าว นักวิจัยที่สถาบันกำลังค้นหาวิธีที่ผลิตภัณฑ์จากต้นไม้เหล่านี้สามารถแทนที่ข้าวโพดและถั่วเหลืองเป็นวัตถุดิบในท่อการผลิตได้ โดยมีต้นถั่วหลายแถวทำลายพื้นที่เพาะปลูกเชิงเดี่ยว “เราคิดว่าสิ่งเหล่านี้อาจเป็นพืชผลประเภทต่อไปที่มิดเวสต์สามารถผลิตได้” Wolz กล่าว

ไม่ว่าเราจะดื่มโซดาหวานกับน้ำเชื่อมเกาลัดในเร็ว ๆ นี้หรือไม่ก็ตามที่จะเห็น แต่ในการเปลี่ยนการเกษตรจากปัญหาการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นแนวทางแก้ไข Wolz กล่าวว่าการคิดอย่างกล้าหาญและเต็มไปด้วยจินตนาการเป็นสิ่งสำคัญ

วนเกษตรไม่ใช่กระสุนเงินในการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ วิกฤตความหลากหลายทางชีวภาพ หรือความไม่มั่นคงด้านอาหาร Wolz กล่าว แต่เมื่อนำไปใช้กับสถานที่และผู้คน เขาบอกว่ามันอาจเป็นมีด Swiss Army ก็ได้

นักฟิสิกส์ Stephan Reuter จาก Polytechnique Montréal ใช้เวลาส่วนใหญ่ไปกับการใช้ความเชี่ยวชาญของเขาในด้านพลังงานและเรื่องเพื่อปรับปรุงเทคโนโลยีทางการแพทย์ เมื่อเร็ว ๆ นี้เขายืนอยู่ในทะเลสีเขียวเพื่อพิจารณาว่าการตกตะกอนของอนุภาคที่มีประจุอาจส่งผลต่อผักกาดหอมอย่างไร

เขาได้รับเชิญให้ไปที่โรงเรือนเชิงพาณิชย์ที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในควิเบกเพื่อช่วยให้เกษตรกรผู้ปลูกคิดใหม่เกี่ยวกับพลังงานของการเกษตร ภายในอาคารที่ล้อมรอบด้วยผนังกระจกและครอบคลุมพื้นที่มากกว่าสนามฟุตบอลสี่สนาม พืชผักกาดหอมหลายพันต้นลอยอยู่บนเสื่อโพลีสไตรีนในระบบปลูกพืชไร้ดินหรือไร้ดิน พืชผลใกล้จะพร้อมสำหรับการเลือก บรรจุ และจัดส่งแล้ว งานของ Reuter คือการใช้ฟิสิกส์เพื่อช่วยบริษัท Hydroserre Inc. ใน Mirabel ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

ด้วยเหตุนี้ บริษัทจึงสนใจที่จะหาวิธีใหม่ๆ ในการต่อสู้กับเชื้อโรคและส่งมอบปุ๋ยให้กับพืชที่กำลังเติบโต ปุ๋ยหลายชนิดมีแอมโมเนียซึ่งผลิตจากไนโตรเจน (จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืช) และไฮโดรเจนโดยใช้ปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่ากระบวนการฮาเบอร์-บอช กระบวนการนี้ปฏิวัติการเกษตรในต้นศตวรรษที่ 20 โดยทำให้การผลิตปุ๋ยในปริมาณมากเป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์หลายร้อยล้านเมตริกตันในแต่ละปี

“เราต้องการปุ๋ยที่หมุนเวียนได้” รอยเตอร์กล่าว และเพื่อให้เป็นสีเขียวอย่างแท้จริง ควรจะสร้างขึ้นในฟาร์ม ทำให้การขนส่ง ไม่จำเป็นต้องปล่อยคาร์บอนอีกตัวหนึ่ง รอยเตอร์และนักเคมี นักฟิสิกส์ และวิศวกรจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ คิดว่าพวกเขาสามารถเห็นวิธีที่จะทำให้สิ่งนั้นเกิดขึ้นได้ นักวิจัยเหล่านี้กำลังทำงานเพื่อมุ่งสู่ฟาร์มแห่งอนาคตที่มีความยั่งยืนอย่างแท้จริง โดยใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น ลมหรือแสงอาทิตย์ เพื่อผลิตปุ๋ยที่มีประสิทธิภาพในสถานที่ พวกเขาหวังว่าจะตระหนักถึงวิสัยทัศน์นี้โดยใช้ประโยชน์จากพลาสมา

สำนักข่าวรอยเตอร์อาจดูเหมือนที่ปรึกษาที่ไม่น่าจะเป็นไปได้สำหรับความท้าทายด้านการเกษตร ท้ายที่สุด ความเชี่ยวชาญของเขาอยู่ในฟิสิกส์ของพลาสมา ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่สถานะพื้นฐานของสสาร พร้อมด้วยของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

พลาสม่าเป็นเรื่องธรรมดามาก อันที่จริง สสารส่วนใหญ่ที่เห็นในจักรวาลที่รู้จัก — มากกว่า 99.9 เปอร์เซ็นต์ ตามที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ — อยู่ในสถานะพลาสมา สายฟ้าผลิตพลาสม่า โคมไฟแปลกใหม่ราคาไม่แพงในร้านขายของที่ระลึกของพิพิธภัณฑ์ก็เช่นกัน เปิดสวิตช์ไฟ และอิเล็กโทรดที่จุดศูนย์กลางของทรงกลมจะผลิตไฟฟ้าแรงสูงที่ทำปฏิกิริยากับก๊าซที่ปิดผนึกอยู่ภายในแก้วเพื่อสร้างเส้นเอ็นของพลาสมาสีที่แผ่ออกไปด้านนอก สัมผัสกระจกและเส้นพลาสมาดูเหมือนจะเอื้อมถึงนิ้วของคุณ

ดวงอาทิตย์เป็นลูกบอลของพลาสมาและก๊าซ ลมสุริยะเป็นกระแสพลาสมาที่ลอกออกจากดวงอาทิตย์ ( SN: 12/21/19 & 1/4/20, p. 6 ) เมื่อลมปะทะกับแผ่นแม่เหล็กที่ห่อหุ้มด้วยพลาสมาซึ่งห่อหุ้มโลก ปฏิกิริยาดังกล่าวจะสร้างแม่น้ำแห่งแสงที่มองเห็นได้ในแสงออโรราและออโรราออสตราลิส

พลาสม่ายังเป็นเทคโนโลยีที่ทันสมัยอีกด้วย วิศวกรใช้สลักทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กหลายล้านตัวที่พบในชิปในคอมพิวเตอร์ รถยนต์ และการ์ดวันเกิดดนตรีในปัจจุบัน พิกเซลในโทรทัศน์พลาสมาประกอบด้วยก๊าซที่ก่อตัวเป็นพลาสมา ซึ่งถูกปิดผนึกไว้ภายในเซลล์เล็กๆ ที่ประกบระหว่างแผ่นแก้วสองแผ่น และป้ายนีออนและไฟฟลูออเรสเซนต์จะเรืองแสงเนื่องจากพลาสมา อดีตนักบินอวกาศบางคนถึงกับทำนายว่าสักวันหนึ่งเครื่องยนต์พลาสม่าจะขับเคลื่อนเราไปยังดาวอังคาร

แต่พลาสม่าคืออะไรกันแน่? มันคือซุปอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ ไอออนบวก และอะตอมเป็นกลางที่สร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอินฟราเรด พลาสมาเกิดขึ้นเมื่อก๊าซได้รับพลังงานสูง เช่น ความร้อนหรือกระแสไฟฟ้า และอิเล็กตรอนจะถูกปลดปล่อยจากอะตอม

พลาสมาเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือมนุษย์สร้างขึ้นได้ เมื่อผลิตโดยอุณหภูมิสูง เช่น ในดวงอาทิตย์ จะเรียกว่า “พลาสมาร้อน” ในขณะที่พลาสมาที่สร้างขึ้นในพลาสมาบอลและสภาพแวดล้อมอื่นๆ ที่มีความดันต่ำที่อุณหภูมิห้องเรียกว่า “พลาสมาเย็น” ลูกบอลพลาสม่าทำให้มองเห็นได้ง่าย: พวกมันเต็มไปด้วยส่วนผสมของก๊าซที่มีก๊าซมีตระกูลที่มีความเสถียรสูง เช่น อาร์กอน ซีนอน นีออนหรือคริปทอน พลาสมาสร้างเส้นเอ็นเรืองแสงที่ยื่นออกมาจากจุดศูนย์กลาง กระแสความถี่สูงกระตุ้นอิเล็กตรอนที่แยกออกจากอะตอมของแก๊ส การทดลองทางการเกษตรจำนวนมากรวมถึงการผสมผสานของก๊าซมีตระกูลและอากาศเพื่อให้เกิดไอออนของไนโตรเจนและออกซิเจน

นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจกับผลทางชีววิทยาของพลาสมามานานแล้ว ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 นักฟิสิกส์ชาวฟินแลนด์ Karl Selim Lemström สังเกตเห็นว่าความกว้างของวงแหวนของการเจริญเติบโตในต้นสนใกล้อาร์กติกเซอร์เคิลเป็นไปตามวัฏจักรของแสงออโรราที่แสงเหนือ ซึ่งจะกว้างขึ้นเมื่อแสงเหนือมีความสว่างมากที่สุด เขาตั้งสมมติฐานว่าแสงที่ส่องเข้ามาช่วยกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช เพื่อเลียนแบบแสงเหนือ เขาวางตาข่ายลวดโลหะไว้เหนือต้นไม้ที่กำลังเติบโตแล้วไหลผ่านเข้าไป ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม เขารายงาน การบำบัดทำให้ได้ผลผลิตผักมากขึ้น

นักวิทยาศาสตร์ทราบมาเป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วว่าการสัมผัสกับพลาสมาสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรีย เชื้อรา และไวรัสที่ทำให้เกิดโรคได้อย่างปลอดภัย การศึกษาในสัตว์ขนาดเล็กยังชี้ให้เห็นว่าพลาสมาสามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตของหลอดเลือดในผิวหนังได้ ในการวิจัยของเขา รอยเตอร์ศึกษาวิธีควบคุมคุณสมบัติเหล่านี้เพื่อยับยั้งการติดเชื้อใหม่ในบาดแผล และเร่งการรักษาหรือรักษาสภาพผิวอื่นๆ แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้ เขาและนักฟิสิกส์คนอื่นๆ ได้พยายามหาวิธีที่จะใช้พลังของพลาสมาเพื่อปรับปรุงการผลิตอาหาร

การทดลองที่ดำเนินการในทศวรรษที่ผ่านมาหรือประมาณนั้นได้ทดสอบวิธีการผสมพลาสมากับเมล็ดพืช ต้นกล้า พืชผล และทุ่งนา ซึ่งรวมถึงพลาสมาที่สร้างขึ้นโดยใช้ก๊าซมีตระกูล เช่นเดียวกับพลาสมาที่เกิดจากอากาศ ในบางกรณี พลาสมาจะถูกนำไปใช้โดยตรงผ่าน “พลาสมา” พลาสม่าที่ไหลผ่านเมล็ดหรือพืช อีกวิธีหนึ่งใช้น้ำที่บำบัดด้วยพลาสมาซึ่งทำหน้าที่สองอย่าง: การชลประทานและการปฏิสนธิ งานวิจัยบางชิ้นรายงานคุณประโยชน์หลายประการ ตั้งแต่ช่วยให้พืชเติบโตเร็วขึ้นและใหญ่ขึ้น ไปจนถึงการต้านทานศัตรูพืช

Brendan Niemira นักพยาธิวิทยาจากพืชกล่าวว่า แม้ในช่วงเริ่มต้นของการวิจัยในระยะแรกๆ ที่เรากำลังทำกับพลาสมา ซึ่งเพิ่งเกิดขึ้นในช่วง 10 ถึง 15 ปีที่ผ่านมาเท่านั้น เราเห็นข้อมูลที่มีแนวโน้มมาก หน่วยวิจัยความปลอดภัยด้านอาหารและการแทรกแซงเทคโนโลยีที่ศูนย์วิจัยภูมิภาคตะวันออกของกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกาในเมือง Wyndmoor รัฐ Pa เขาเป็นแฟนตัวยงของแนวทางนี้: ใน Zoom อวตารของ Niemira แสดงให้เห็นอัลมอนด์ที่ส่องประกายในพลาสมาสีม่วงที่น่าขนลุก

เขากล่าวว่าความท้าทายในตอนนี้คือการค้นหาว่าพลาสมาสามารถส่งมอบที่ระดับเฮกตาร์ของพืชได้หรือไม่ “เราสามารถทำให้มันทำงานในสภาพแวดล้อมภาคสนาม [เพื่อ] มอบข้อได้เปรียบที่สามารถรวมเข้ากับระบบการเติบโตในอนาคตได้หรือไม่”

สิ่งที่ซ้อนอยู่ภายในความท้าทายนั้นมีอีกหลายอย่าง รวมถึงการหาวิธีส่งพลาสมาไปยังพืชในวงกว้าง การยืนยันผลประโยชน์ที่รายงานในการศึกษาในห้องปฏิบัติการ และแสดงให้เห็นว่าพลาสมานั้นดีกว่าวิธีการในปัจจุบัน และสุดท้าย การหาว่าซุปพลาสม่าที่มีประจุกำลังทำอะไรกับพืช

ความก้าวหน้าล่าสุดเป็นไปได้ นีเอมิรากล่าว ส่วนใหญ่เป็นเพราะในช่วงทศวรรษ 1990 และต้นทศวรรษ 2000 นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาวิธีที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่าในการสร้างพลาสมาเย็นโดยการส่งอิเล็กตรอนพลังงานสูงไปเป็นก๊าซ อิเล็กตรอนเหล่านั้นจะชนกับโมเลกุลของแก๊ส ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมาและสร้างอนุภาคที่มีประจุ ตั้งแต่นั้นมา เขากล่าวว่า มีความเร่งรีบที่จะทดสอบพลาสมากับพืชในทุกขั้นตอนของการเจริญเติบโตและด้วยกลยุทธ์ที่หลากหลาย

การเปลี่ยนแปลงพื้นผิว
การใช้พลาสมาที่น่าดึงดูดใจที่สุดอย่างหนึ่งตามที่รอยเตอร์กล่าวคือการใช้ปุ๋ยทดแทนแอมโมเนีย แผนของเขาสำหรับโครงการเรือนกระจกมิราเบลซึ่งเขาช่วยเปิดตัวในฤดูใบไม้ผลิปี 2564 กับนักวิทยาศาสตร์จาก IRDA ที่ไม่แสวงหากำไรในควิเบกหรือสถาบันวิจัยและพัฒนาสิ่งแวดล้อมเกษตร (Research and Development Institute for the Agri-Environment) ในควิเบก มีลักษณะดังนี้: พลาสมาถูกสร้างขึ้นโดยการส่งกระแสไฟฟ้า ผ่านก๊าซซึ่งโดยหลักแล้ว เป็นเพียงอากาศ กระบวนการนั้นสร้างส่วนผสมของอนุภาคที่มีประจุและเป็นกลาง รวมทั้งอิเล็กตรอนและไอออน ซึ่งสามารถผลิตไนโตรเจนและออกซิเจนชนิดปฏิกิริยาได้ ในการทดลองบนโต๊ะและในเรือนกระจก รอยเตอร์และเพื่อนร่วมงานของเขาจะเพิ่มน้ำด้วยพลาสมา จากนั้นศึกษาว่าสามารถลดปริมาณเชื้อโรคและส่งผลกระทบต่อพืชที่กำลังเติบโตได้หรือไม่

สปีชีส์ที่มีปฏิกิริยาดังที่ชื่อหมายถึงพร้อมที่จะทำปฏิกิริยากับอะตอมและโมเลกุล รวมถึงในสิ่งมีชีวิต และพร้อมใช้งานทางชีวภาพสำหรับพืช เมื่อเติมพลาสมาลงในน้ำ สปีชีส์ปฏิกิริยาเหล่านั้นจะละลาย จากนั้นน้ำที่ได้จากพลาสมาที่มีไนโตรเจนที่มีอยู่ทางชีวภาพจะถูกนำมาใช้ในการชลประทานพืช มันจะทำงานเหมือนกับแอมโมเนีย: ไนโตรเจนซึ่งพืชต้องการสำหรับการเจริญเติบโตจะถูกส่งเป็นไอออน โมเลกุลที่ถูกกระตุ้น และสารประกอบในน้ำ แม้ว่าสปีชีส์ที่มีปฏิกิริยาตอบสนองในปริมาณมากอาจเป็นอันตรายต่อเซลล์พืชหรือ DNA ได้ แต่ปริมาณในน้ำที่ได้รับการบำบัดด้วยพลาสมาก็แสดงให้เห็นว่าปลอดภัยสำหรับพืช Reuter กล่าว

การทดลองที่นำโดยนักชีวเคมี Alexander Volkov จากมหาวิทยาลัย Oakwood ในเมือง Huntsville รัฐ Ala. ได้เสนออีกตัวอย่างหนึ่งของการวิจัยประเภทหนึ่งที่เกิดขึ้นในการเกษตรแบบพลาสมา Volkov ศึกษาวิธีที่พืชและแม่เหล็กไฟฟ้ามีปฏิสัมพันธ์กัน ตัวอย่างเช่น เขาแสดงให้เห็นว่าเครื่องกระตุ้นไฟฟ้าสามารถกระตุ้นกลไกการปิดของฟลายแทรปดาวศุกร์ได้อย่างไร

เมื่อเร็ว ๆ นี้ Volkov ได้เริ่มศึกษาว่าพลาสมาจะส่งผลต่อ 20 เมล็ดของลิ้นมังกร ซึ่งเป็นพันธุ์ของถั่วพุ่มPhaseolus vulgarisอย่างไร การทดลองเป็นแบบเทคโนโลยีต่ำ เขาและเพื่อนร่วมงานทำเมล็ดให้สมดุลบนลูกบอลพลาสม่าเป็นเวลาหนึ่งนาทีจากนั้นฟักเมล็ดในน้ำเป็นเวลาเจ็ดชั่วโมง สองวันต่อมา นักวิทยาศาสตร์พบว่าในเมล็ดที่ได้รับการรักษาด้วยพลาสมา รัศมี ซึ่งเป็นส่วนยื่นเล็กน้อยของรากที่ทำให้เมล็ดเป็นต้นกล้า วัดได้ 2.7 เซนติเมตร เมื่อเทียบกับเมล็ดที่ไม่ผ่านการบำบัด 1.8 เซนติเมตร จะเพิ่ม ขึ้น50 เปอร์เซ็นต์ ทีมรายงานผลในFunctional Plant Biologyในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2564

การเติบโตที่เพิ่มขึ้นน้อยกว่าหนึ่งเซนติเมตรอาจดูเหมือนเจียมเนื้อเจียมตัว แต่วอลคอฟได้รับการสนับสนุน ประโยชน์ไม่สามารถมาจากไนโตรเจนและออกซิเจนชนิดปฏิกิริยาได้ เนื่องจากพวกมันไม่สามารถออกจากทรงกลมแก้ว แต่อย่างใด เมล็ดที่ผ่านการบำบัดแล้วดูเหมือนจะใช้น้ำมากขึ้นเพื่อให้เติบโตเร็วขึ้น

เพื่อตรวจสอบแนวคิดดังกล่าว เขาและเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาเมล็ดพืชโดยใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอมและการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก ซึ่งเผยให้เห็นว่าเนื้อเยื่อดูดซับน้ำอย่างไร ในมุมมองระดับไมโครเมตรของกล้องจุลทรรศน์กำลังอะตอม วอลคอฟเห็นว่าการเปิดรับแสงทำให้พื้นผิวของเมล็ดหยาบขึ้น ภาพที่ดูเหมือนเทือกเขาแกะสลัก สันเขาเหล่านั้นทำให้น้ำมีพื้นที่ผิวมากขึ้นและมีช่องว่างมากขึ้นเพื่อแช่เมล็ดด้านในเขาตั้งสมมติฐาน ภาพ MRI ของถั่วที่ผ่านการบำบัดแล้วแสดงให้เห็นแถบสีขาวที่ใหญ่กว่าซึ่งบ่งชี้ว่ามีน้ำอยู่ภายในมากกว่าถั่วที่ไม่ผ่านการบำบัด

“เมื่อเราใช้พลาสมาบอลหรือตะเกียง น้ำสามารถซึมผ่านรูพรุนได้อย่างง่ายดายและเร่งการงอก” เขากล่าว นักฟิสิกส์ Nevena Puač แห่งสถาบันฟิสิกส์เบลเกรดในเซอร์เบียได้ทำการศึกษาหลายสิบครั้งเพื่อทดสอบพลาสมาในพืชและได้ทำงานในสาขานี้มานานหลายทศวรรษ เธอกล่าวว่าการศึกษาส่วนใหญ่ — ประสบความสำเร็จหรือไม่ — ได้ทดสอบสองแนวคิด: พลาสม่าเป็นยาฆ่าเชื้อหรือเป็นตัวกระตุ้นการเจริญเติบโต

ที่ส่วนหน้าของการฆ่าเชื้อ การบำบัดด้วยพลาสม่าเจ็ทเป็นเวลาน้อยกว่าหนึ่งนาทีสำหรับอาหาร เช่น แอปเปิ้ล มะเขือเทศราชินี และผักกาดหอม สามารถลดแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคได้ เช่นEscherichia coli , SalmonellaและListeria การศึกษาบางชิ้นได้พิจารณาถึงเวลาเปิดรับแสงที่สูงขึ้นเช่นกัน: ในการศึกษาในปี 2551 การรักษาด้วยพลาสมา 5 นาทีสามารถยับยั้ง เชื้อรา Aspergillus parasiticus ที่ทำให้เกิดโรคได้ ร้อยละ 90 บนเฮเซลนัท ถั่วลิสง และพิสตาชิโอ

นี่เป็นสาขาการวิจัยที่ Niemira ทำงานด้วย ในเดือนพฤษภาคม 2019 ในLWT–Food Science and Technologyเขาและเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าการรักษาด้วยพลาสมาร่วมกับน้ำยาฆ่าเชื้อที่มีอยู่สามารถฆ่าListeria ได้ 99.9 เปอร์เซ็นต์ ในแอปเปิ้ลภายในเวลาไม่ถึงสี่นาที การทำงานคนเดียว น้ำยาฆ่าเชื้อได้ผลลัพธ์ที่เปรียบเทียบได้หลังจากผ่านไปหนึ่งชั่วโมง ชุดค่าผสมนี้ทำงานได้ดีกว่าที่ใดที่หนึ่งจะทำงานโดยลำพังได้ เขากล่าว

การตรวจสอบการงอกของเมล็ดและการเจริญเติบโตของพืชก็มีแนวโน้มเช่นเดียวกัน นักวิจัยจาก Chinese Academy of Sciences ในหนานจิงได้เปิดเผยเมล็ดถั่วเหลืองกับพลาสมา เจ็ดวันหลังจากการสัมผัส รากนั้นหนักกว่ารากจากเมล็ดที่ไม่ผ่านการบำบัดถึง 27 เปอร์เซ็นต์ ทีมรายงานในปี 2014 ในปีเดียวกันนั้น นักวิจัยในโรมาเนียรายงานผลที่คล้ายกันสำหรับรากหัวไชเท้าและถั่วงอก

ในการประชุม Gaseous Electronics Conference เมื่อปีที่แล้ว ซึ่งจัดทางออนไลน์โดย American Physical Society นักวิจัยจากประเทศญี่ปุ่นได้นำเสนอผลจากการศึกษาต้นกล้าอ่อนที่บำบัดด้วยพลาสมาโดยตรงและด้วยน้ำที่บำบัดด้วยพลาสมาในนาข้าวในจังหวัดไอจิ พืชที่ได้รับการบำบัดโดยตรงด้วยพลาสมาในช่วงต้นของกระบวนการเจริญเติบโตมีผลผลิตสูงกว่าพืชที่ไม่ผ่านการบำบัดถึง 15 เปอร์เซ็นต์ แต่การรักษาพืชในช่วงท้ายของกระบวนการเจริญเติบโตทำให้ผลผลิตลดลง เวลามีความสำคัญ Puač กล่าว วิธีการใช้งานก็เช่นกัน: ในบางกรณีในการทดลองในญี่ปุ่น น้ำที่ผ่านการบำบัดด้วยพลาสมาทำให้ผลผลิตลดลงจริงๆ

วิศวกร Katharina Stapelmann จาก North Carolina State University ในราลีกล่าวว่า “เท่าที่ฉันรู้ นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกที่พืชได้รับการรักษาโดยตรง” แทนที่จะเป็นเมล็ดพืชหรือหลังการเก็บเกี่ยวเพื่อการฆ่าเชื้อ

การศึกษาได้เชื่อมโยงการรักษาด้วยพลาสมากับประโยชน์หลายประการ Puač กล่าว ตั้งแต่อัตราการเติบโตไปจนถึงผลผลิต แต่การศึกษาอื่น ๆ ชี้ให้เห็นว่าพลาสมาไม่เคยเป็นเทคโนโลยีขนาดเดียวที่เหมาะกับทุกคน

นักวิจัยในเกาหลีใต้รายงานในJournal of Physics D: Applied Physicsในปี 2020 เช่น การได้รับพลาสมาเป็นเวลา 6 นาทีช่วยเพิ่มอัตราการงอกของถั่วงอกข้าวบาร์เลย์ การเปิดรับแสง 18 นาที ตลอดสามวัน ไม่ก่อให้เกิดประโยชน์ในการเจริญเติบโต และน้ำหนักพืชรวมลดลง ผลการทดลองที่ตีพิมพ์ในปี 2543 ได้ศึกษาผลกระทบของการฉีดพลาสมาโดยตรงต่อถั่วลันเตา ข้าวโพด และหัวไชเท้า และพบว่ามีผลเสียที่แปรผันตามแก๊สที่ใช้ในพลาสมา เมล็ดถูกเปิดออกเป็นเวลาสองถึง 20 นาที และเมล็ดที่ได้รับแสงเป็นเวลานานจะงอกได้ช้ากว่าเมล็ดที่ไม่ผ่านการบำบัด

สิ่งที่การวิจัยแสดงให้เห็น รอยเตอร์กล่าวว่า ก่อนที่พลาสมาจะกลายเป็นวัตถุดิบหลักในฟาร์มทั่วโลก นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องเข้าใจวิธีการมากมายที่สถานะของสสารที่สี่สามารถส่งผลกระทบต่อพืชได้ดีขึ้น

ตัวอย่างเช่น ผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จสำหรับพืชอาจเนื่องมาจากรังสี UV ที่เกิดจากพลาสมา รังสี UV ถูกใช้เป็นยาฆ่าเชื้อมานานแล้ว ชนิดของไนโตรเจนและออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยาได้ ซึ่งอาจเป็นประโยชน์หรือเป็นอันตรายต่อเซลล์ที่มีชีวิต ขึ้นอยู่กับวิธีการใช้พวกมัน อาจช่วยเป็นสารอาหารและยาฆ่าเชื้อได้เช่นกัน พลาสม่ายังผลิตสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กและอินฟราเรดและแสงที่มองเห็นได้ ผลกระทบต่อพืชยังไม่ได้รับการสำรวจอย่างเต็มที่ แม้ว่านักวิจัยจะรู้ว่ามีอะไรอยู่ในพลาสมา และสามารถเห็นได้ว่าพืชตอบสนองอย่างไร พวกเขาไม่มีรายละเอียดที่แมปไว้ Volkov กล่าว

สวนขนาดใหญ่และขนาดเล็ก
โครงการต่างๆ อยู่ระหว่างดำเนินการทั่วโลกเพื่อทดสอบพลาสมาในสเกลขนาดใหญ่และในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ที่ทำงานในยูกันดาได้พัฒนา “เครื่องปฏิกรณ์” แบบพกพาที่ใช้พลาสมาเพื่อสร้างปุ๋ยจากอากาศ พวกเขาหวังว่าสิ่งประดิษฐ์นี้จะสามารถตอบสนองความต้องการปุ๋ยในสถานที่ที่เกษตรกรมักไม่สามารถรับแอมโมเนียได้ ในช่วงต้นปี 2022 Reuter หวังที่จะรายงานผลการทดลองแรกของเขาจากการทดลองบนเดสก์ท็อป ระบบการปลูกพืชไร้ดินที่ Hydroserre จะช่วยให้เขามีโอกาสปรับปรุงวิธีการของเขา

เขากล่าวว่าหากโชคดี โครงการนี้จะเป็นหนทางให้ฟาร์มในอนาคตสามารถทดแทนแอมโมเนียและลดการปล่อยคาร์บอนได้

ในขณะที่นักวิจัยและผู้ปลูกพืชรอผลดังกล่าว เป็นที่ทราบกันดีว่านักวิทยาศาสตร์พลเมือง นักฟิสิกส์มือสมัครเล่น และชาวสวนทดลอง เป็นที่ทราบกันดีว่าสร้างที่ว่างในโรงเก็บสำหรับลูกบอลพลาสม่าข้างๆ คราดและพลั่ว เพื่อทำการทดลองด้วยตนเองที่บ้าน

วอลคอฟกระโดดเข้ามา เมื่อการระบาดใหญ่ปิดห้องแล็บของเขาเมื่อปีที่แล้ว เขาจึงนำงานและพลาสมาบอลกลับบ้าน เขาอาบเมล็ดผักสำหรับสวนของเขาเป็นเวลาหนึ่งนาทีด้วยแสงสีม่วงอันอุดมสมบูรณ์ของตะเกียงแล้วจึงปลูก

“มันเป็นแตงกวา มะเขือเทศ มะเขือม่วง กะหล่ำปลี” เขากล่าว การทดสอบวิ่งในสนามหลังบ้านไม่ได้เป็นเครื่องพิสูจน์อะไร วอลคอฟยอมรับโดยทันที และคนทำสวนทุกคนสามารถยืนยันได้ว่าตัวแปรที่ผสมผสานกันอย่างลงตัวสามารถสร้างหรือทำลายสวนได้

แต่เขาได้เห็นการเก็บเกี่ยวที่น่าประหลาดใจเมื่อฤดูใบไม้ร่วงปีที่แล้ว ในช่วงปลายเดือนตุลาคม เขายังคงเก็บมะเขือเทศสุกขนาดใหญ่จากเถาวัลย์ที่ปลูกจากเมล็ดที่ผ่านกระบวนการพลาสมา ในช่วงเวลาที่พืชจากเมล็ดที่ไม่ผ่านการบำบัดมักจะเหี่ยวเฉา แตงกวามีขนาดใหญ่และฉ่ำกว่า เขาบอกว่ากะหล่ำปลีที่ปลูกในเรือนเพาะชำของเพื่อนนั้นหนักกว่าและอร่อยกว่า “ฉันได้ทุกอย่างที่ยอดเยี่ยม”

คุณสามารถพาวัวไปที่ตู้เก็บน้ำ แต่คุณทำให้มันฉี่ที่นั่นได้ไหม ปรากฎว่าใช่คุณสามารถ

นักวิจัยในเยอรมนีประสบความสำเร็จใน การฝึกวัวให้ใช้พื้นที่เล็กๆ ล้อมรั้วด้วยพื้นหญ้า เทียมเป็นห้องน้ำ นักวิจัยรายงานออนไลน์วันที่ 13 กันยายนใน Current Biologyซึ่งอาจทำให้ฟาร์มจับและรักษาปัสสาวะของวัว ซึ่งมักก่อให้เกิดมลพิษในอากาศ ดิน และน้ำ ส่วนประกอบของปัสสาวะ เช่น ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส สามารถใช้ทำปุ๋ยได้ ( SN: 4/6/21 )

วัวโดยเฉลี่ยสามารถฉี่ได้หลายสิบลิตรต่อวัน และมีโคประมาณ 1 พันล้านตัวทั่วโลก ในโรงนา โดยทั่วไปแล้ว ฉี่วัวจะผสมกับอุจจาระบนพื้นเพื่อสร้างสารละลายแอมโมเนียในอากาศ ( SN: 1/4/19 ) ฉี่ของวัวในทุ่งหญ้าสามารถไหลลงสู่แหล่งน้ำในบริเวณใกล้เคียงและปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์ที่ก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจก ออกมา ( SN: 6/9/14 )

“ฉันคิดเสมอว่าเราจะให้สัตว์มาช่วยในการจัดการได้อย่างไร” ลินด์เซย์ แมทธิวส์ นักจิตวิทยาเกี่ยวกับวัวที่อธิบายตัวเอง ซึ่งศึกษาพฤติกรรมสัตว์ที่มหาวิทยาลัยโอ๊คแลนด์ในนิวซีแลนด์กล่าว แมทธิวส์และเพื่อนร่วมงานเริ่มฝึกลูกวัว 16 ตัวซึ่งมีเวลาว่างในการเรียนรู้ทักษะใหม่ “พวกเขาไม่ได้เกี่ยวข้องกับการรีดนมและระบบอื่นๆ มากนัก” เขากล่าว “โดยพื้นฐานแล้วพวกเขาแค่ออกไปเที่ยว กินอาหาร สังสรรค์และพักผ่อน”

แมตทิวส์มองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับโอกาสในการฝึกไม่เต็มเต็งของวัว “ผมมั่นใจว่าเราทำได้” เขากล่าว วัว “ฉลาดกว่าที่คนอื่นให้เครดิตมาก” ลูกวัวแต่ละตัวได้รับสิ่งที่ทีมเรียกว่า “การฝึก MooLoo” 45 นาทีต่อวัน ในตอนแรก นักวิจัยได้ล้อมลูกวัวไว้ในห้องน้ำชั่วคราว และให้อาหารสัตว์ทุกครั้งที่ฉี่รด

เมื่อลูกวัวสร้างความสัมพันธ์ระหว่างการใช้ห้องน้ำกับการรับขนม ทีมงานก็วางลูกวัวไว้ในโถงทางเดินที่นำไปสู่แผงขายอาหาร เมื่อใดก็ตามที่สัตว์มาเยี่ยมห้องของวัวตัวน้อย พวกมันจะได้รับขนม เมื่อใดก็ตามที่น่องฉี่ในโถงทางเดิน ทีมงานจะฉีดน้ำให้พวกมัน “เรามีลูกโค 11 ตัวจากทั้งหมด 16 ตัว [ฝึกกระโถน] ภายใน 10 วัน” Matthews กล่าว วัวที่เหลือ “ก็น่าจะฝึกได้เช่นกัน” เขากล่าวเสริม “ก็แค่ว่าเราไม่มีเวลาเพียงพอ”

Lindsay Whistance นักวิจัยด้านปศุสัตว์ที่ศูนย์วิจัยเกษตรอินทรีย์ในเมือง Cirencester ประเทศอังกฤษ “ไม่แปลกใจกับผลลัพธ์ที่ได้” ด้วยการฝึกอบรมและแรงจูงใจที่เหมาะสม “ฉันคาดหวังอย่างเต็มที่ให้ปศุสัตว์สามารถเรียนรู้งานนี้ได้” Whistance ผู้ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้กล่าว การใช้งานจริงของวัวฝึกไม่เต็มเต็งในขนาดใหญ่นั้นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง

เพื่อให้การฝึกอบรม MooLoo กลายเป็นแนวทางปฏิบัติที่แพร่หลาย “ต้องเป็นไปโดยอัตโนมัติ” Matthews กล่าว “เราต้องการพัฒนาระบบการฝึกอบรมอัตโนมัติ ระบบการให้รางวัลอัตโนมัติ” ระบบเหล่านั้นยังห่างไกลจากความเป็นจริง แต่แมทธิวส์และเพื่อนร่วมงานหวังว่าพวกเขาจะมีผลกระทบอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หาก 80 เปอร์เซ็นต์ของฉี่วัวถูกเก็บในห้องน้ำ สามารถลดการปล่อยแอมโมเนียที่เกี่ยวข้องได้ครึ่งหนึ่ง งานวิจัยก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็น

Jason Hill วิศวกรระบบชีวภาพแห่งมหาวิทยาลัยมินนิโซตาในเซนต์ปอลกล่าวว่า “การปล่อยแอมโมเนียเหล่านี้เป็นกุญแจสู่ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมอย่างแท้จริง รวมทั้งศักยภาพในการลดการปนเปื้อนในน้ำ” ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานนี้ “แอมโมเนียจากวัวควายเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้สุขภาพของมนุษย์ลดลง ” เขากล่าว ( SN: 1/16/09 ) ดังนั้นโคฝึกไม่เต็มเต็งสามารถช่วยสร้างอากาศที่สะอาดขึ้น เช่นเดียวกับพื้นที่อยู่อาศัยที่สะอาดและสะดวกสบายมากขึ้นสำหรับตัวโค

ต้ดวงอาทิตย์ฤดูร้อนตอนเที่ยงในหุบเขาแซคราเมนโตของแคลิฟอร์เนีย ชาวนา Peter Rystrom เดินผ่านผืนดินที่แห้งแล้งและเต็มไปด้วยฝุ่น ดินที่แห้งแตกร้าวอยู่ใต้แต่ละขั้น

ในปีปกติ เขาต้องลุยน้ำหลายนิ้วท่ามกลางต้นข้าวเขียวขจี แต่วันนี้ดินเปลือยเปล่าและถูกเผาด้วยความร้อน 35 องศาเซลเซียส (95 องศาฟาเรนไฮต์) ในช่วงฤดูแล้งที่รุนแรงซึ่งกระทบพื้นที่ส่วนใหญ่ทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกา ความแห้งแล้งเริ่มต้นขึ้นในต้นปี 2563 และเงื่อนไขต่างๆ เริ่มแห้งแล้งขึ้นเรื่อยๆ

ระดับน้ำในอ่างเก็บน้ำและแม่น้ำที่ต่ำทำให้ชาวนาอย่าง Rystrom ซึ่งครอบครัวของเขาปลูกข้าวบนแผ่นดินนี้มาเป็นเวลาสี่ชั่วอายุคน ต้องลดการใช้น้ำของพวกเขา

Rystrom หยุดและมองไปรอบๆ “เราต้องลดสัดส่วนระหว่าง 25 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์” เขาค่อนข้างโชคดี ในบางส่วนของหุบเขาแซคราเมนโต เกษตรกรไม่ได้รับน้ำในฤดูกาลนี้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิทธิในการใช้น้ำ

แคลิฟอร์เนียเป็นผู้ผลิตข้าวรายใหญ่อันดับสองของสหรัฐฯ M8BET รองจากรัฐอาร์คันซอ และมากกว่า 95 เปอร์เซ็นต์ของข้าวในแคลิฟอร์เนียปลูกภายในรัศมี 160 กิโลเมตรจากแซคราเมนโต ไปทางทิศตะวันออกของเมือง มียอดเขาเซียร์ราเนวาดา ซึ่งแปลว่า “ภูเขาหิมะ” ในภาษาสเปน ผู้ปลูกข้าวในหุบเขาเบื้องล่างนับว่าอยู่ได้ในชื่อของมันในแต่ละฤดูหนาว ในฤดูใบไม้ผลิ ก้อนหิมะที่ละลายจะไหลลงสู่แม่น้ำและอ่างเก็บน้ำ จากนั้นผ่านเครือข่ายที่ซับซ้อนของคลองและการระบายน้ำไปยังนาข้าว ซึ่งชาวนาจะทำการชลประทานในพื้นที่น้ำท่วมตื้นตั้งแต่เดือนเมษายนหรือพฤษภาคม ถึงกันยายนหรือตุลาคม