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富含營養的發酵副產物可望做為土壤新興肥料

2019/12/11 @國際

摘要

美國田納西大學的研究團隊利用工業生產過程中所產生的微生物發酵副產物,開發為具有農業用途的肥料,並進行其營養成分有效性的研究,證實改良土壤性質與農業多元發展的永續經營策略能夠併行。

富含營養的發酵副產物可望做為土壤新興肥料

  在生物循環經濟(circular bio-economies)的提倡下,重新再利用工業化發酵生產產生的副產物,將原本的生物廢棄物賦予其他用途,將是未來農業推動的方向之一。以美國田納西大學(University of Tennessee)為首的研究團隊發展以發酵後剩餘的副產物轉化成施用於農田土壤的作物肥料。
  研究團隊將工業化生產1,3-丙二醇(1,3-propanediol)過程中所產生的微生物發酵副產物重新再利用,開發具農業用途的肥料。研究團隊所使用的微生物生質廢渣(spent microbial biomass,簡稱SMB)經加熱去活(heat-inactivated)處理後,重新製成土壤有機肥料。為證實該發酵副產物具有再製成為農用肥料的潛力,同時也為了應證其所含營養成分的有效性,研究團隊遂以玉米(Zea mays L. var. indentata)種植進行田間試驗,將目標栽培作物施以微生物生質廢渣與傳統農用化肥,分別進行施肥管理作業,過程為時一年。在這一年的試驗期間,研究團隊也運用渦度相關法(eddy covariance)測量二氧化碳在地表土壤與週邊環境間的通量,比較不同肥料處理下的碳排放多寡。
  研究團隊藉由上述的田間試驗發現,玉米總產量與微生物生質廢渣的施用呈現正相關,在兩次微生物生質廢渣的處理下,土壤有機碳(soil organic carbon,SOC)的總量較施肥前提升45%,而傳統農用化肥則僅增加11%。計算二氧化碳排放量後則發現,微生物生質廢渣的二氧化碳排放量為794公克/平方公尺•年(g CO2•m-2•yr-1),傳統農用化肥的二氧化碳排放量則為274公克/平方公尺•年,雖然微生物生質廢渣做為肥料會產生較多的二氧化碳排放,但研究團隊認為多餘的二氧化碳可經在植物快速的光合作用下轉換成植物的生物質,同時也增加作物產量。
  研究團隊藉由該研究,評估將微生物生質廢渣轉換為土壤肥料的經濟效益,並證實在改良土壤性質的同時也不忘提供環境保育及農業發展多元兼顧的農業永續經營策略。
  該研究由杜邦泰特利樂生物產品有限公司(DuPont Tate & Lyle Bio Products LLC)、美國國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration,簡稱NOAA)等單位協助,相關研究成果已發表在<Agrosystems, Geosciences & Environment>。

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