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作者:王方 來源:中國科學報 發布時間:2021/8/17 10:19:48
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藍藻細菌有望“激活”土壤

 

 藍細菌   圖片來源:弗林德斯大學

當世界各地的農業生產都在努力應對日益下降的土壤健康狀況時,澳大利亞一支研究團隊正在嘗試一種可持續的有機氮肥生產。這種化肥由水生藍藻生物制成,非常適合依賴化肥的嚴重退化地區。相關研究近日發表于Chemosphere。

“許多土壤逐漸退化,變得越來越不肥沃。這對農業生產足夠的高質量食物來養活不斷增長的人口構成了挑戰,而氣候不穩定威脅到作物產量,進一步加劇了這一問題。”該研究通訊作者、弗林德斯大學海洋生物產品開發中心副教授Kirsten Heimann說。

全球人口增長將導致能源和糧食需求增加,這種預測鼓勵人們對生物肥料和沼氣生產進行研究,通過使用受控生物量生產的廢棄有機材料(如微藻和多細胞藍藻)進行可持續能源生產。

澳大利亞、美國和西班牙的科學家正在測試一種新的生物肥料,這種肥料由一種快速生長的淡水藍藻細菌polypothrix制成。它可以固定大氣中的氮,而不需要額外的氮肥。

與其他微藻和大型藻生物肥料相比,這種生物質的生產成本低廉。研究表明,與許多藍藻物種不同,tolypothrix是一種絲狀菌,能形成自絮凝的聚集體,使其很容易從懸浮培養物中收獲,可減少高達90%的脫水成本。

而且研究團隊發現,這種無毒的藍綠色海藻可以在淡水中培養,甚至可以在微咸水或工業廢水中培養,比如來自燃煤電站的廢水。

生產這種polypothrix生物量的能源投入則可以通過生產沼氣來抵消。沼氣主要是一種富含甲烷的氣體,用于干燥生物量以提取高價值的健康補充劑藻藍蛋白,或者生產富含碳和氮的液體和固體生物肥料以修復土壤貧瘠。

團隊研究了作為生物土壤改良可持續解決方案的polypothrix生產。Heimann表示,當它與沼氣或螺旋藻類營養粉“結合”時,有望“為地區和偏遠的農業社區帶來巨大的經濟回報”。

“澳大利亞的土壤,特別是西澳大利亞邊緣小麥帶的土壤,已經發生結構退化,這是不能通過施用合成肥料來克服的。”他說,“為了改善土壤結構,需要施用有機碳,以恢復土壤維持健康土壤微生物群的能力,并改善土壤養分的陽離子交換和持水能力。”

此外,研究人員表示,將產生耕地所需藍藻生物量的池塘轉化為提供可再生富氮肥料的主要就地來源,也有助于減少化肥生產和運輸過程中的碳排放。

相關論文信息:https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131246

 
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