افزایش تولید کشاورزی با استفاده از کودهای غنی از نیتروژن یک روش رایج است که انتظار می رود در دهه های آینده با افزایش تقاضای جهانی غذا افزایش یابد. همزمان، انتظار می رود که اثرات جانبی زیست محیطی مضر استفاده بیش از حد از کودهای نیتروژنی غیرآلی رایج، از جمله انتشار گازهای گلخانه ای، آلوده شدن آب های 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 می شود که برای گیاه سمی است و رشد گیاه را متوقف می کند و همچنین در درازمدت محصولات جانبی دی اکسید کربن و اکسید نیتروژن بیشتر می شود.
به گزارش خبر گیاه پزشکی ایران، یک تحقیق جدید منتشر شده در npj Sustainable Agriculture نشان می دهد که زیست توده (بیومس) تشکیل شده 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 زیست توده 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 می تواند جایگزین کودهای مصنوعی مبتنی بر آمونیاک شود و به جلوگیری از بحران آینده کمک کند. باکتری‌های غیر گوگردی 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 باکتری ها را له کرده و از مواد سلولی آزاد شده زیست توده 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 زیست توده تشکیل شده از سایر میکروب ها یا ریزجلبک ها یافت می شود است.
.
محققان میزان رشد گیاه کوماتسونا یا اسفناج خردل ژاپنی (Brassica rapa var. perviridis) را با استفاده از کودهای معدنی یا کود زیست توده جدید PNSB مقایسه کردند. اولین یافته مهم این بود که گیاه اسفناج خردل ژاپنی می تواند نیتروژن را از زیست توده خشک شده جذب کند.
آزمایش‌های بیشتر نشان داد که کود زیست توده ای 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 زیست توده حاوی تا چهار برابر مقدار نیتروژن بود، pH و شوری خاک نرمال باقی می ماند، مشابه خاک کوددهی نشده با نیتروژن.
کود زیست توده PNSB نسبت کربن به نیتروژن پایینی دارد و در مقایسه با کودهای معدنی نیتروژن آن برای استفاده گیاهی نسبتاً آهسته آزاد می شود، حدود ۶۰٪ در ۳۰ روز. اگرچه این بدان معنی است که دو برابر کود زیست توده 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 به دست آمده مقدماتی هستند و در نهایت عوامل دیگری باید در نظر گرفته شوند.
همانطور که Numata توضیح می دهد: ارزیابی چرخه زیستی این کود برای ارزیابی اثرات زیست محیطی آن در تولید، ذخیره سازی، کاربرد، حمل و نقل و دفع ضروری است.
علاوه بر این، نحوه توسعه فرآیند تولید زیست توده (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 زیست توده با استفاده از دی اکسید کربن و نیتروژن هوا تولید می شود، محققان به آن نام کود هوا (air fertilizer) داده اند و آن را برای استفاده به عنوان کود آلی در ژاپن به ثبت رسانده اند و محصول ثبت شده توسط شرکت Symbiobe به بازار عرضه می شود.
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
