افزایش تولید کشاورزی با استفاده از کودهای غنی از نیتروژن یک روش رایج است که انتظار میرود در دهههای آینده با افزایش تقاضای جهانی غذا، افزایش یابد. همزمان، انتظار میرود که اثرات جانبی زیستمحیطی مضر استفاده بیش از حد از کودهای نیتروژنی غیرآلی رایج، از جمله انتشار گازهای گلخانهای، آلوده شدن آبهای زیرزمینی و پایین آمدن کیفیت خاک، به شدت افزایش یابد.
از سوی دیگر، کودهای آلی (غیرشیمیایی) مانند کمپوست و کودهای دامی، نیتروژن بسیار کمتری دارند و بنابراین باید به مقدار بیشتری برای تاثیرگذاری بر رشد گیاه استفاده شوند. این منجر به شور شدن خاک میشود که برای گیاه سمی است و رشد گیاه را متوقف میکند و همچنین در درازمدت محصولات جانبی دی اکسید کربن و اکسید نیتروژن بیشتر میشود.
به گزارش خبر گیاهپزشکی ایران، یک تحقیق جدید منتشرشده در npj Sustainable Agriculture نشان میدهد که زیستتوده (بیومس) تشکیلشده از باکتری فتوسنتزکننده دریایی Rhodovulum sulfidophilum یک کود نیتروژن عالی است.
این مطالعه که به رهبری Keiji Numata از مرکز RIKEN برای علوم منابع پایدار (CSRS) و دانشگاه کیوتو انجام شده نشان میدهد که زیستتوده این باکتری به اندازه کودهای مصنوعی معدنی (شیمیایی) معمولی مؤثر است، اما عوارض جانبی آنها را که به محیط زیست آسیب میزنند را ندارد.
تیم تحقیقاتی Biomacromolecules در RIKEN CSRS به دنبال منبع طبیعی نیتروژن است که میتواند جایگزین کودهای مصنوعی مبتنی بر آمونیاک شود و به جلوگیری از بحران آینده کمک کند. باکتریهای غیرگوگردی ارغوانی (PNSBs) به داشتن آنزیمهایی معروف هستند که به آنها کمک میکند نیتروژن را از اتمسفر گرفته و به پروتئینها اضافه کنند، اما تاکنون هیچکس اثربخشی آنها را به عنوان کود آزمایش نکرده است.
برای ایجاد یک کود PNSB این تیم تحقیقاتی باکتریها را له کرده و از مواد سلولی آزاد شده زیستتوده خشک شده تولید کرد. تجزیه و تحلیل نشان داد که محتوای نیتروژن این کود PNSB از نظر وزنی یازده درصد است که بسیار بیشتر از آنچه در سایر کودهای آلی، از جمله زیستتوده تشکیل شده از سایر میکروبها یا ریزجلبکها یافت میشود است.
.
محققان میزان رشد گیاه کوماتسونا یا اسفناج خردل ژاپنی (Brassica rapa var. perviridis) را با استفاده از کودهای معدنی یا کود زیستتوده جدید PNSB مقایسه کردند. اولین یافته مهم این بود که گیاه اسفناج خردل ژاپنی میتواند نیتروژن را از زیستتوده خشکشده جذب کند.
آزمایشهای بیشتر نشان داد که کود زیستتودهای باکتری، رشد گیاه را به همان خوبی کودهای معدنی غنی از نیتروژن در دماهای سرد و گرم تقویت کرد. علاوه بر این، حتی زمانی که کود زیستتوده حاوی تا چهار برابر مقدار نیتروژن بود، pH و شوری خاک نرمال باقی میماند، مشابه خاک کوددهینشده با نیتروژن.
کود زیستتوده PNSB نسبت کربن به نیتروژن پایینی دارد و در مقایسه با کودهای معدنی نیتروژن آن برای استفاده گیاهی نسبتاً آهسته آزاد میشود، حدود ۶۰٪ در ۳۰ روز. اگرچه این بدان معنی است که دو برابر کود زیستتوده برای رشد محصول مورد نیاز خواهد بود، اما نکته مثبت بزرگ این کود آن است که انتشار دی اکسید کربن و اکسید نیتروژن کمتر خواهد بود و نیتروژن کمتری از طریق شستشو به محیط زیست نشت خواهد کرد.
موری یاگی، یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه میگوید: در درازمدت این یافته میتواند کشاورزی را متحول کند و تأثیر منفی آن بر محیط زیست را کاهش دهد.
اگرچه آزمایشهای اولیه اثربخشی کود زیست توده را ثابت میکند، نویسندگان مقاله تأکید میکنند که نتایج بهدستآمده مقدماتی هستند و در نهایت عوامل دیگری باید در نظر گرفته شوند.
همانطور که Numata توضیح میدهد: ارزیابی چرخه زیستی این کود برای ارزیابی اثرات زیستمحیطی آن در تولید، ذخیرهسازی، کاربرد، حملونقل و دفع ضروری است.
علاوه بر این، نحوه توسعه فرآیند تولید زیستتوده (تولید انبوه) باید در نظر گرفته شود و همچنین زمان ماندگاری آن (انبارمانی) تعیین شود.
این محققان خوشبین هستند که با این چالشها برآورده شود و کشف آنها به سازگاری بیشتر کودها با محیط زیست کمک میکند و به جلوگیری از مشکلات آینده در توزیع زنجیره تامین کودهای معدنی کمک میکند.
از آنجایی که این کود زیستتوده با استفاده از دی اکسید کربن و نیتروژن هوا تولید میشود، محققان به آن نام کود هوا (air fertilizer) دادهاند و آن را برای استفاده به عنوان کود آلی در ژاپن به ثبت رساندهاند و محصول ثبتشده توسط شرکت Symbiobe به بازار عرضه میشود.
دسترسی به مقاله اصلی:
Shamitha Rao Morey-Yagi et al, Utilization of lysed and dried bacterial biomass from the marine purple photosynthetic bacterium Rhodovulum sulfidophilum as a sustainable nitrogen fertilizer for plant production, npj Sustainable Agriculture (2024). DOI: 10.1038/s44264-024-00018-0
