1237
Нове дослідження, опубліковане в журналі npj Sustainable Agriculture, повідомляє, що біомаса, отримана з пурпурової фотосинтетичної морської бактерії Rhodovulum sulfidophilum є відмінним азотним добривом.
Дослідження, проведене під керівництвом Кейджі Нумати з Центру наук про стійкі ресурси RIKEN (CSRS) та Кіотського університету, показує, що ця біомаса так само ефективна, як звичайні неорганічні синтетичні добрива, але дозволяє уникнути низки побічних ефектів, що завдають шкоди навколишньому середовищу.
Збільшення обсягів сільськогосподарського виробництва з використанням добрив, багатих на азот, є поширеною практикою, яка, як очікується, збільшиться в найближчі десятиліття зі зростанням глобального попиту на продовольство. Очікується, що в міру того, як це станеться, екологічно шкідливі побічні ефекти надмірного використання звичайних неорганічних азотних добрив також різко зростуть, включаючи значні викиди парникових газів, забруднення ґрунтових вод та погану якість ґрунту.
З іншого боку, органічні добрива, такі як компост і гній, містять набагато менше азоту, і тому їх необхідно використовувати у великих кількостях для досягнення такого ж ефекту на зростання рослин. Це призводить до надмірно засоленого ґрунту, який є токсичним і уповільнює зростання рослин, а також до збільшення кількості побічних продуктів вуглекислого газу та закису азоту в довгостроковій перспективі.
Дослідницька група біомакромолекул у RIKEN CSRS шукає природне джерело азоту, яке може замінити синтетичні добрива на основі аміаку та допомогти запобігти майбутній кризі. Відомо, що пурпурові несірні бактерії (ПНСБ) мають ферменти, які допомагають їм поглинати азот з атмосфери і включати його в білки, але досі ніхто не перевіряв їх ефективність як добрива.
Щоб створити добрива PNSB для нового дослідження, команда змішала PNSB R. sulfidophilum і отримала висушену біомасу з клітинного матеріалу, що виділився. Аналіз показав, що вміст азоту в добриві ПНСБ становив 11% за масою, що набагато вище, ніж в інших органічних добривах, включаючи біомасу, отриману з інших мікробів або мікроводоростей.
Дослідники порівняли, наскільки добре росте японська гірчиця-шпинат (Brassica rapa var. perviridis) при використанні або неорганічних добрив, або добрива з біомаси PNSB. Першим важливим відкриттям стало те, що гірчичний шпинат справді може поглинати азот із висушеної біомаси.
Подальші експерименти показали, що добрива з біомаси стимулювали зростання рослин так само, як і багаті на азот неорганічні добрива, як при низьких, так і при високих температурах. До того ж, навіть коли добриво з біомаси містило вчетверо більше азоту, pH та засоленість ґрунту залишалися нормальними, як і у ґрунті, удобреному без азоту.
Добриво для біомаси PNSB має низьке співвідношення вуглецю та азоту, і азот вивільняється для використання рослинами відносно повільно порівняно з неорганічними добривами – близько 60% за 30 днів. Хоча це означає, що для аналогічного зростання сільськогосподарських культур потрібно вдвічі більше добрив з біомаси, великим плюсом є те, що викиди вуглекислого газу та закису азоту будуть нижчими, а в навколишнє середовище в результаті вилуговування скидатиметься менше азоту.
«У довгостроковій перспективі це може зробити революцію в сільському господарстві і пом’якшити його негативний вплив на навколишнє середовище», — говорить Морі-Ягі, один з провідних авторів дослідження.
Хоча базові експерименти доводять ефективність добрив із біомаси, автори наголошують, що результати є попередніми і в кінцевому підсумку необхідно буде взяти до уваги інші фактори.
Як пояснює Нумата: «Оцінка життєвого циклу цього добрива матиме важливе значення для оцінки його впливу на навколишнє середовище під час виробництва, зберігання, застосування, транспортування та утилізації».
Зростання рослин із використанням добрив з біомаси так само ефективне, як і стандартні неорганічні добрива, при двох різних температурах
Крім того, необхідно розглянути питання, як розширити процес виробництва біомаси, а також встановити термін зберігання.
Дослідники сподіваються, що ці проблеми будуть вирішені і що їх відкриття допоможе зробити добрива більш екологічними та запобігти майбутнім проблемам з розподілом неорганічних добрив у ланцюжку поставок.
Оскільки добрива з біомаси виробляється з використанням вуглекислого газу та азоту з повітря, вони назвали його Air Fertilizer і зареєстрували його для використання як органічного добрива в Японії як продукт, що продається Symbiobe Inc.
