导读：

海南大学肖娟秀教授联合南京大学朱嘉教授等团队合作，在可持续海水淡化农业领域取得重要突破。针对沿海及岛礁淡水匮乏、传统淡化水硼含量过高导致作物减产等难题，研究团队利用大豆加工副产物豆粕，研发出一种高效、稳定的太阳能驱动淡化农业灌溉技术。该技术通过界面光热海水淡化实现深度除硼，产生的优质灌溉水不仅保障了大豆的产量，更将收获后的生物质循环转化为蒸发器件与肥料，成功构建了“淡水-粮食-材料”的绿色闭环体系。这一创新模式有望为沿海及海岛地区提供低成本、离网化的淡水与粮食保障，显著增强驻岛军民的生活质量和岛礁农业的自给能力。相关成果以“Solar-powered Circular Desalination Agriculture Enabled by Amyloid Fibrils-Based Bioevaporators”为题，于2026年4月8日发表于《Nature Water》期刊。

全球超过三分之一的农村人口正面临不同程度的粮食安全威胁，这一挑战在淡水与耕地匮乏的沿海及海岛地区尤为严峻。海水淡化农业作为应对这一挑战的重要手段，已在部分沿海国家成功应用，是保障粮食安全的关键技术方向。然而，传统反渗透淡化（RO）技术高度依赖大规模电网与复杂基建，对于能源匮乏、维护困难的偏远岛礁而言难以推广。此外，常规淡化工艺对海水中硼元素的去除效能有限，残留的硼离子易诱发作物生理毒性，显著抑制农作物产量提升。因此，构建一种低成本、离网化且具备高效除硼能力的淡化农业模式，成为实现沿海及岛礁地区可持续粮食生产的关键，具有重要的战略意义。

针对上述挑战，研究团队提出了一种太阳能驱动的海水淡化农业新策略，旨在利用海水和太阳能，在最小化废物排放的同时生产粮食。该策略通过两个相互关联的循环实现“淡水-粮食-材料”的闭环（图1）：（1）淡水-粮食循环，利用农业固废衍生的蒸发器进行太阳能界面光热海水淡化，产出充足且深度除硼的优质灌溉水，保障大豆高产，并循环利用处理废水。（2）材料循环，将大豆加工副产物——豆粕高值化转化为高性能的淀粉样蛋白纤维蒸发器，并将大豆秸秆加工为有机肥料，提升土壤肥力。

图1 太阳能驱动的“淡水-粮食-材料”循环农业系统示意图。

研究团队通过搭建的界面光热海水淡化系统装置对其产水性能及水质净化效果进行了系统评估。测试结果表明，该装置展现出稳定的淡化能力，日产水量达8.29 L m^-2，可完全满足大豆从萌发到成熟全生长周期的水分需求。在水质净化方面，界面光热技术能够高效截留盐分及有害离子，其产水含盐量低于传统RO产水，且各项指标均优于联合国粮农组织（FAO）制定的农业灌溉标准，为高品质农业灌溉提供了水质保障。此外，研究团队在海南岛进行了为期三个月的全生命周期田间实测（图2）。得益于界面光热技术对硼元素的深度去除，有效规避了常规淡化水中硼含量超标诱发的生理毒性，太阳能淡化水灌溉的大豆植株生长更为健壮。在单株结荚数、生物量以及种子总量等关键产量指标上，太阳能灌溉组均显著优于RO组。通过模块化设计，团队进一步验证了该淡化农业系统的可扩展性与作物普适性，展现出优异的大规模应用潜力。经测算，若以全球人均0.6公顷的耕地规模进行部署，该系统可保障多达47人的每日食物需求及1853人的饮水安全，为资源受限地区的生存保障提供了切实可行的技术方案。

图2 太阳能驱动海水淡化农业的性能评估与田间实测。

海南大学青年教师夏蒙和硕士研究生于佳卉、南京大学特聘研究员宋琰和博士生曾梦越为论文的共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金委、科技部重点研发计划、中国博士后基金会、海南省重点研发计划、海南省自然科学基金、海南大学海洋科技协同创新中心研究基金、新基石科学基金会科学探索奖等项目的资助；海南大学海洋技术与装备学院、热带海洋工程材料及评价全国重点实验室与海南大学南繁学院、南京大学固体微结构物理国家重点实验室、关键地球物质循环教育部前沿科学中心和人工微结构科学与技术协同创新中心、海南医科大学等单位对该项研究工作给予了重要支持。