重要突破！海南大學(xué)青年教師在Nature子刊（最新影響因子24.1）發(fā)表研究成果

海南大學(xué)肖娟秀教授聯(lián)合南京大學(xué)朱嘉教授等團隊合作，在可持續(xù)海水淡化農(nóng)業(yè)領(lǐng)域取得重要突破。針對沿海及島礁淡水匱乏、傳統(tǒng)淡化水硼含量過高導(dǎo)致作物減產(chǎn)等難題，研究團隊利用大豆加工副產(chǎn)物豆粕，研發(fā)出一種高效、穩(wěn)定的太陽能驅(qū)動淡化農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)。該技術(shù)通過界面光熱海水淡化實現(xiàn)深度除硼，產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)灌溉水不僅保障了大豆的產(chǎn)量，更將收獲后的生物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化為蒸發(fā)器件與肥料，成功構(gòu)建了“淡水-糧食-材料”的綠色閉環(huán)體系。這一創(chuàng)新模式有望為沿海及海島地區(qū)提供低成本、離網(wǎng)化的淡水與糧食保障，顯著增強駐島軍民的生活質(zhì)量和島礁農(nóng)業(yè)的自給能力。相關(guān)成果以“Solar-powered Circular Desalination Agriculture Enabled by Amyloid Fibrils-Based Bioevaporators”為題，于2026年4月8日發(fā)表于《Nature Water》期刊。海南大學(xué)青年教師夏蒙和碩士研究生于佳卉、南京大學(xué)特聘研究員宋琰和博士生曾夢越為論文的共同第一作者。

全球超過三分之一的農(nóng)村人口正面臨不同程度的糧食安全威脅，這一挑戰(zhàn)在淡水與耕地匱乏的沿海及海島地區(qū)尤為嚴(yán)峻。海水淡化農(nóng)業(yè)作為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的重要手段，已在部分沿海國家成功應(yīng)用，是保障糧食安全的關(guān)鍵技術(shù)方向。然而，傳統(tǒng)反滲透淡化（RO）技術(shù)高度依賴大規(guī)模電網(wǎng)與復(fù)雜基建，對于能源匱乏、維護困難的偏遠島礁而言難以推廣。此外，常規(guī)淡化工藝對海水中硼元素的去除效能有限，殘留的硼離子易誘發(fā)作物生理毒性，顯著抑制農(nóng)作物產(chǎn)量提升。因此，構(gòu)建一種低成本、離網(wǎng)化且具備高效除硼能力的淡化農(nóng)業(yè)模式，成為實現(xiàn)沿海及島礁地區(qū)可持續(xù)糧食生產(chǎn)的關(guān)鍵，具有重要的戰(zhàn)略意義。

針對上述挑戰(zhàn)，研究團隊提出了一種太陽能驅(qū)動的海水淡化農(nóng)業(yè)新策略，旨在利用海水和太陽能，在最小化廢物排放的同時生產(chǎn)糧食。該策略通過兩個相互關(guān)聯(lián)的循環(huán)實現(xiàn)“淡水-糧食-材料”的閉環(huán)（圖1）：（1）淡水-糧食循環(huán)，利用農(nóng)業(yè)固廢衍生的蒸發(fā)器進行太陽能界面光熱海水淡化，產(chǎn)出充足且深度除硼的優(yōu)質(zhì)灌溉水，保障大豆高產(chǎn)，并循環(huán)利用處理廢水。（2）材料循環(huán)，將大豆加工副產(chǎn)物——豆粕高值化轉(zhuǎn)化為高性能的淀粉樣蛋白纖維蒸發(fā)器，并將大豆秸稈加工為有機肥料，提升土壤肥力。

圖1 太陽能驅(qū)動的“淡水-糧食-材料”循環(huán)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)示意圖。

研究團隊通過搭建的界面光熱海水淡化系統(tǒng)裝置對其產(chǎn)水性能及水質(zhì)凈化效果進行了系統(tǒng)評估。測試結(jié)果表明，該裝置展現(xiàn)出穩(wěn)定的淡化能力，日產(chǎn)水量達8.29 L m-2，可完全滿足大豆從萌發(fā)到成熟全生長周期的水分需求。在水質(zhì)凈化方面，界面光熱技術(shù)能夠高效截留鹽分及有害離子，其產(chǎn)水含鹽量低于傳統(tǒng)RO產(chǎn)水，且各項指標(biāo)均優(yōu)于聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）制定的農(nóng)業(yè)灌溉標(biāo)準(zhǔn)，為高品質(zhì)農(nóng)業(yè)灌溉提供了水質(zhì)保障。此外，研究團隊在海南島進行了為期三個月的全生命周期田間實測（圖2）。得益于界面光熱技術(shù)對硼元素的深度去除，有效規(guī)避了常規(guī)淡化水中硼含量超標(biāo)誘發(fā)的生理毒性，太陽能淡化水灌溉的大豆植株生長更為健壯。在單株結(jié)莢數(shù)、生物量以及種子總量等關(guān)鍵產(chǎn)量指標(biāo)上，太陽能灌溉組均顯著優(yōu)于RO組。通過模塊化設(shè)計，團隊進一步驗證了該淡化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的可擴展性與作物普適性，展現(xiàn)出優(yōu)異的大規(guī)模應(yīng)用潛力。經(jīng)測算，若以全球人均0.6公頃的耕地規(guī)模進行部署，該系統(tǒng)可保障多達47人的每日食物需求及1853人的飲水安全，為資源受限地區(qū)的生存保障提供了切實可行的技術(shù)方案。

圖2 太陽能驅(qū)動海水淡化農(nóng)業(yè)的性能評估與田間實測。