인산염 비료의 대안: Biochar 기반이 식물 반응을 제어합니다.

2023년 8월 2일

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

사실 확인된

동료 검토 출판물

신뢰할 수 있는 출처

교정하다

칼스루에 공과대학교

몇 년 동안 바이오 숯은 인산염 비료의 대안으로 광범위하게 연구되어 왔습니다. Biochar는 바이오매스 열분해로 생산된 재활용품입니다. 즉, 유기 공급원료는 400°C ~ 700°C 범위의 온도에서 산소 없이 소각됩니다. 바이오 숯 베이스는 상당히 다를 수 있습니다. 폐목재, 닭똥, 나뭇잎 등은 비료로 가공될 수 있습니다.

그러나 과거 연구에 따르면 식물은 바이오 숯에 다르게 반응하는 것으로 나타났습니다. 일부는 더 좋아졌고, 일부는 전혀 비료를 주지 않은 것처럼 반응했으며, 일부는 심지어 바이오 숯 비료에 중독되기도 했습니다.

JKIP(Joseph Gottlieb Kölreuter) 식물 과학 연구소(JKIP)와 기술 화학 연구소(Institute for Technical Chemistry)의 KIT 연구원으로 구성된 학제간 팀은 토마토 묘목을 사용하여 바이오 숯 바이오매스의 기원이 식물에 존재하는 수지상 균근 곰팡이(AM 곰팡이)와의 공생에 결정적인 역할을 한다는 사실을 발견했습니다. 토양.

첫 번째 실험에서 연구팀은 밀짚과 닭똥으로 만든 바이오 숯의 효과를 연구했습니다. 닭똥 바이오 숯은 밀짚 기반 바이오 숯보다 9배 많은 인산염을 함유하고 있습니다. 인산염은 산소에 결합된 용해성 형태의 인입니다. 식물의 성장에 필수적인 분자입니다. JKIP의 분자 식물병리학 전문가인 Natalia Requena 교수는 "예상대로 닭똥 바이오 숯으로 비료를 준 토마토 묘목은 빠르고 눈부시게 자랐습니다."라고 말했습니다. "직접 처리할 수 있는 인산염이 매우 많습니다."

두 번째 실험에서 연구자들은 AM 곰팡이가 토마토 식물에 서식하도록 했습니다. 4억년 이상 동안 이 미세균류는 지구상 육상 식물의 80% 뿌리에 서식해 왔습니다. 그들은 나무껍질에 군집을 형성하고 인산염을 흡수하여 식물에 옮깁니다. 차례로 식물은 설탕과 지질을 공급합니다.

연구자들은 선택된 분자를 관찰했을 때 닭 배설물을 기반으로 한 인산염이 풍부한 바이오 숯이 토마토와 AM 곰팡이 사이의 공생을 손상시키는 것을 발견했습니다. 즉, 분자 교환이 거의 일어나지 않았습니다. 밀짚을 기반으로 한 바이오 숯은 그 반대였습니다. 식물과 미세균류는 활발한 공생을 발전시켰습니다. "장기적으로 밀짚 바이오 숯으로 수정된 식물은 다른 미생물과 더 잘 호환되고 병원균으로부터 훨씬 더 잘 보호됩니다"라고 Requena는 설명합니다. "우리는 식물의 복잡한 분자 반응을 기대하지 않았습니다."

연구팀은 이러한 결과의 증거를 제공하기 위해 유전자 발현 분석을 사용했습니다. Requena는 "이것은 복잡하고 비용이 많이 드는 방법이지만 식물의 유전자에서 어떤 일이 일어나는지, 어떤 표지가 촉발되는지 여부를 확인할 수 있게 해준다"고 말했습니다. 식물의 반응을 더 잘 이해하려면 추가 실험이 필요할 것입니다. Requena는 "우리가 이 반응을 해독하는 데 성공하면 장기적으로 식물에 인산염과 광물질 비료가 덜 필요하도록 프로그램할 수 있다"고 지적합니다.

추가 정보: David Figueira-Galán 외, 유전자 발현 분석을 사용하여 토마토 식물의 인 획득에 대한 biochar 및 수지상 균근 곰팡이의 시너지 효과 탐색, 전체 환경 과학(2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.163506

저널 정보:종합환경과학