农田灌溉用水中超过70%通过作物蒸腾和土壤蒸发白白流失。中国农业科学院联合比利时列日大学等机构开发出一款生物基吸湿复合材料，将这些“看不见的水”回收再利用，在温室实验中成功支撑大麦和小麦正常生长7天，无需任何外部补水。
一、农业水资源的“隐形黑洞”
农业是全球淡水资源的最大消耗者，约占 freshwater withdrawals 的70%。然而，投入农田的水中，超过70%—在某些地区甚至高达90%—最终通过蒸腾蒸发(ET)流失。以玉米为例，生产1公斤玉米籽粒需要消耗近200公斤水用于蒸腾。
随着全球变暖加剧大气蒸发需求，ET驱动的水分损失正在加速，加剧水资源短缺并威胁粮食安全。如何将这部分“看不见的水”回收利用，一直是农业水资源领域的终极挑战之一。
二、科创亮点：泥炭藓构建的“吸水海绵”
2026年2月22日，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所联合比利时列日大学Gembloux Agro-Bio Tech学院、联合国粮农组织(FAO)等机构在《化学工程杂志》发表研究，首次提出蒸腾辅助灌溉(EAI)系统，将多源ET/大气水收集与精准滴灌耦合在一个闭环中。
亮点一：三网络吸湿复合材料(SMLC)的创新设计
研究团队以泥炭藓(sphagnum moss)为生物骨架，构建了“盐–两性离子聚合物–光热层”三网络吸湿复合材料。泥炭藓天然具备层级多孔结构，提供了连续、高润湿性的通道网络，为盐和聚合物的均匀锚定提供了理想支架。
第一网络：吸湿盐(LiCl)提供强吸水能力
第二网络：两性离子聚合物(MDMAPS)增强吸水动力学
第三网络：炭黑光热层实现太阳能驱动释放
亮点二：超高吸水率与稳定循环
材料性能数据令人瞩目：
| 性能指标 | 实测数据 |
|---|---|
| 吸水率 | 在30–60%相对湿度下达 6.42 g/g |
| 最高吸水率 | 90%湿度下可达 8.99 g/g |
| 光热释放 | 1.0 kW/m²太阳模拟光下，120分钟内释放74%储存水 |
| 释放速率梯度 | 0.5 kW/m²释放50%，1.5 kW/m²释放89% |
| 循环稳定性 | 15次吸–脱附循环后，容量衰减<5% |
亮点三：多尺度验证与水质保障
研究团队从微观样品的动态蒸汽吸附到宏观装置测试进行了多尺度验证。回收水经检测符合世界卫生组织(WHO)饮用水质量标准，可直接用于滴灌。
亮点四：一周温室实验，零外部补水
在温室实验中，EAI装置维持了稳定的土壤湿度，支撑旱地大麦和小麦正常生长7天，株高达到19–25厘米，全程无需外部补水。
三、技术内涵：如何让蒸腾水“回家”
EAI系统的核心是构建一个闭环水循环：
日间吸水：作物蒸腾产生的水汽和大气中的水蒸气被SMLC复合材料捕获。材料通过毛细凝结、盐分水合和聚合物吸附三种机制协同吸水。
光热释放：日间太阳辐射被材料中的炭黑光热层吸收，转化为热能，触发水分释放。释放速率随光照强度自适应调节，与蒸腾需求的日变化同步。
精准灌溉：释放的水经冷凝后通过滴灌系统返回作物根部，完成“蒸腾–回收–灌溉”的完整闭环。
昼夜循环：夜间湿度升高、温度下降，材料重新吸水再生，为次日释放做准备。
四、应用前景：为干旱区农业提供“自给水源”
1. 全生命周期评估：低成本、低能耗、可规模化
研究团队进行的筛选性生命周期评估显示：
单套装置成本约2.08美元
能耗与环境影响较低，具备规模化推广潜力
这意味着该技术不仅在科学上可行，在经济上也具备落地基础。
2. 设施农业的“水循环伴侣”
该技术与日光温室、塑料大棚等设施农业天然适配。温室内部湿度高、蒸腾水集中，正是EAI系统发挥效能的理想场景。未来可构建“蒸腾水回收–太阳能驱动释放–精准滴灌”的闭环系统，大幅降低设施农业的外部灌溉需求。
3. 干旱半干旱地区的“生命水塔”
对于全球干旱、半干旱地区以及缺乏灌溉基础设施的雨养农业区，EAI技术提供了一种不依赖地表水或地下水的分散式水源。它可将作物损失的蒸腾水转化为可再生的灌溉资源，显著增强农业系统的气候韧性。
4. 与其他节水技术的协同
研究指出，EAI系统可与覆盖栽培、调亏灌溉、耐旱品种等现有节水技术协同应用，共同提升农业水生产力。
五、产业价值：重新定义农业水循环
这项研究的深层意义在于重构了农业水资源的代谢路径。传统农业用水是“开采–消耗–排放”的线性模式;而EAI系统通过材料创新实现了“蒸腾–回收–再灌溉”的循环模式，将占农业用水70%以上的蒸腾损失转化为可再生的内部水源。
正如论文结论所述：“这项工作展示了一条将蒸腾损失转化为可再生灌溉水源的实用路径，为干旱地区的气候韧性农业提供了可扩展、环保的解决方案。”
当全球水资源危机日益加剧，这种“向空气要水”的技术，或许正是农业可持续发展的关键拼图之一。
来源：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所;比利时列日大学(ULiège)Gembloux Agro-Bio Tech学院;联合国粮农组织(FAO)；作者：Menglu Wang, Buchun Liu, Enke Liu, Saud-uz Zafar, Joost Wellens, Marie-Laure Fauconnier, Caroline De Clerck, Xurong Mei；题目：Closing the evapotranspiration loop: A bio-derived hygroscopic composite for self-sufficient irrigation in arid agriculture(闭环蒸腾：用于干旱农业自给灌溉的生物基吸湿复合材料)；发表于：Chemical Engineering Journal（2026年2月22日）。
