近日，制冷与低温工程研究所王如竹教授领衔的“能源-水-空气”交叉学科创新团队ITEWA（Innovative Team for Energy, Water & Air）在Nature Communications上发表了题为“Next-generation water-saving strategies for greenhouses using a nexus approach with modern technologies”的论文。该研究基于全球水资源短缺和农业可持续发展需求，提出了一种结合吸附式空气取水、超吸水保水剂、辐射制冷、海水淡化技术的新型温室节水策略，为未来农业水资源高效利用提供了新的依据。论文第一作者为制冷与低温工程研究所博士生邹豪，通讯作者为王如竹教授、农业与生物学院黄丹枫教授和新加坡国立大学李俊教授。
农业用水占全球用水量的约70%。温室农业作为可持续种植的一种方式，在节水方面具有巨大潜力，但存在水资源利用效率低的问题。研究团队综合运用了多种现代材料与工程技术，探索提高温室水资源利用率的可行性方案。
温室内部的高湿度环境为水分的高效回收提供了天然优势，空气取水技术正是基于这一特点，通过高吸湿性材料从空气中捕获水分，并利用温度变化驱动水分释放，从而实现全天候、无需额外外部水源的灌溉。该技术能够有效降低温室内部的空气湿度，减少病害发生的风险，同时也能促进温室内部的水资源循环利用，显著提升水分管理的智能化水平，尤其适用于干旱地区或水资源紧缺的农业生产环境。超吸水保水剂的应用，则进一步优化了土壤的持水能力，使水分能够在作物根部缓慢释放，为植物提供持续稳定的水分供应。
在合理的配比和精准调控下，该技术有望支持作物从种子萌发到收获的全生命周期，实现零额外灌溉的种植模式，从而大幅减少水资源的消耗，提升温室农业的可持续性。与此同时，辐射制冷技术的引入为温室降温提供了一种高效且节水的解决方案。通过利用特殊的辐射制冷薄膜，该技术能够在白天有效降低温室内部温度，从而减少冷却用水需求，并降低温室对机械降温系统的依赖，实现更加节能环保的温室运营模式。此外，该薄膜在夜间还可利用辐射冷却效应将空气中的水分冷凝成液态水，为作物提供额外的灌溉来源，进一步提升温室水资源的综合利用效率。
针对沿海地区或淡水资源匮乏的环境，太阳能驱动的海水淡化技术则提供了一种可持续的水源获取方式。该技术能够高效地将海水转化为可用于温室灌溉的淡水，结合海上漂浮种植系统，可以构建自给自足的水资源管理模式，为温室农业提供更加灵活和可持续的水源解决方案。这一策略的提出，不仅大幅拓展了温室农业的适用范围，也为未来海洋农业和岛屿农业的发展提供了全新的技术路径，为农业生产向资源节约型和环境友好型方向转型提供了有力支撑。
该研究为全球面临水资源紧缺的现状提供了创新性的农业节水解决方案，同时也展现了团队在可持续农业、能源工程及现代材料应用方面的前沿探索。研究团队将进一步优化技术组合，并推进其在实际农业生产中的应用。
王如竹教授领衔的能源-水-空气ITEWA创新团队长期致力于解决能源、水、空气交叉领域的前沿基础性科学问题和关键技术，旨在通过学科交叉实现材料-器件-系统层面的整体解决方案，推动相关领域取得突破性进展，近年来在Science, Nature Reviews Materials, Nature Water等高水平期刊发表了系列交叉论文。本文工作是ITEWA团队与农生学科和材料学科领域的深度合作成果，也是上海交通大学与新加坡国立大学的双边合作成果。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-57388-3
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