當(dāng)世界各地的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都在努力應(yīng)對(duì)日益下降的土壤健康狀況時(shí)，澳大利亞一支研究團(tuán)隊(duì)正在嘗試一種可持續(xù)的有機(jī)氮肥生產(chǎn)。這種化肥由水生藍(lán)藻生物制成，非常適合依賴化肥的嚴(yán)重退化地區(qū)。相關(guān)研究近日發(fā)表于Chemosphere。

“許多土壤逐漸退化，變得越來越不肥沃。這對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)足夠的高質(zhì)量食物來養(yǎng)活不斷增長的人口構(gòu)成了挑戰(zhàn)，而氣候不穩(wěn)定威脅到作物產(chǎn)量，進(jìn)一步加劇了這一問題。”該研究通訊作者、弗林德斯大學(xué)海洋生物產(chǎn)品開發(fā)中心副教授Kirsten Heimann說。

全球人口增長將導(dǎo)致能源和糧食需求增加，這種預(yù)測鼓勵(lì)人們對(duì)生物肥料和沼氣生產(chǎn)進(jìn)行研究，通過使用受控生物量生產(chǎn)的廢棄有機(jī)材料（如微藻和多細(xì)胞藍(lán)藻）進(jìn)行可持續(xù)能源生產(chǎn)。

澳大利亞、美國和西班牙的科學(xué)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(lán)藻細(xì)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(zhì)的生產(chǎn)成本低廉。研究表明，與許多藍(lán)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(yǎng)物中收獲，可減少高達(dá)90%的脫水成本。

而且研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這種無毒的藍(lán)綠色海藻可以在淡水中培養(yǎng)，甚至可以在微咸水或工業(yè)廢水中培養(yǎng)，比如來自燃煤電站的廢水。

生產(chǎn)這種polypothrix生物量的能源投入則可以通過生產(chǎn)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(jià)值的健康補(bǔ)充劑藻藍(lán)蛋白，或者生產(chǎn)富含碳和氮的液體和固體生物肥料以修復(fù)土壤貧瘠。

團(tuán)隊(duì)研究了作為生物土壤改良可持續(xù)解決方案的polypothrix生產(chǎn)。Heimann表示，當(dāng)它與沼氣或螺旋藻類營養(yǎng)粉“結(jié)合”時(shí)，有望“為地區(qū)和偏遠(yuǎn)的農(nóng)業(yè)社區(qū)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)回報(bào)”。

“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(jīng)發(fā)生結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，需要施用有機(jī)碳，以恢復(fù)土壤維持健康土壤微生物群的能力，并改善土壤養(yǎng)分的陽離子交換和持水能力。”

此外，研究人員表示，將產(chǎn)生耕地所需藍(lán)藻生物量的池塘轉(zhuǎn)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(chǎn)和運(yùn)輸過程中的碳排放。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131246

藍(lán)細(xì)菌   圖片來源：弗林德斯大學(xué)