Сточные воды являются пригодной средой для выращивания салата в гидропонике
Городское сельское хозяйство имеет потенциал для улучшения продовольственной безопасности за счет местного, эффективного и устойчивого производства продуктов питания. Примерами городских продовольственных систем являются гидропоника, где растения растут в питательном растворе без почвы, и аквапоника, которая сочетает гидропонику с выращиванием рыбы в резервуарах.
Новое исследование университета Иллинойса в Урбане-Шампейне изучает использование сточных вод аквапоники в качестве среды для выращивания салата в гидропонной системе. Такая практика может потенциально создать круговую экосистему для переработки органических отходов и производства продуктов питания.
Исследователи протестировали стоки из двух аквапонических систем в сочетании с жидкими остатками от гидротермального сжижения (HTL), новой технологии, которая преобразует влажную биомассу в биосырую нефть посредством высокотемпературного и высоконапорного процесса. HTL дает сточные воды, называемые водной фазой гидротермального сжижения (HTL-AP), которые богаты питательными веществами и потенциально могут использоваться в качестве удобрения.
«Мы хотели посмотреть, могут ли естественные микробы из отходов рыб в аквапонных системах помочь преобразовать питательные вещества в HTL-AP в формы, которые могут усваиваться растениями. Мы сосредоточились на использовании сточных вод для прорастания семян салата. В конечном итоге мы будем наблюдать различные стадии роста урожая, включая полностью выращенный салат и другие культуры», — сказал ведущий автор Лиам Рейнольдс, докторант кафедры сельскохозяйственной и биологической инженерии, входящей в Колледж сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук и Инженерный колледж Грейнджера в Иллинойсе.
Для исследования Рейнольдс поместил семена салата Buttercrunch в пластиковые пакеты Ziploc на бумажные полотенца, пропитанные очистными средствами, на 10 дней, измеряя скорость прорастания семян и рост.
Он протестировал 32 пробных раствора, сочетающих различные проценты HTL-AP со сточными водами из аквапонических систем в кафе Bevier в Университете Иллинойса и Чикагской высшей школе сельскохозяйственных наук. Испытания также включали стандартное гидропонное удобрение и деионизированную воду в качестве контрольных растворов.
«Ранее мы показали, что можно выращивать салат гидропонным методом, используя очищенные сточные воды; однако он растет не так быстро и эффективно, как мог бы. Вероятно, есть некоторые токсичные соединения, подавляющие рост растений, и также недостаточно питательных веществ в доступной для растений форме», — сказал соавтор Пол Дэвидсон , доцент.
В более ранних исследованиях исследовательская группа Дэвидсона использовала 2,5% HTL-AP; однако Рейнольдс тестировал растворы в диапазоне от 1% до 10%.
«Мы обнаружили, что растворы, содержащие до 8% HTL-AP, по-прежнему пригодны для роста растений, по крайней мере, на этапе прорастания. Это более высокий процент HTL-AP, чем кто-либо демонстрировал ранее», — заявил Дэвидсон. «Это позволяет перерабатывать поток отходов, который в противном случае пошел бы на очистные сооружения, что потребляло бы ресурсы, или был бы сброшен в окружающую среду, вызывая загрязнение».
Хотя исследователи не нашли доказательств того, что микробы из рыбных отходов принесли пользу салату на стадии прорастания семян, они ожидают увидеть эффекты по мере роста салата. На данный момент они пришли к выводу, что сочетание HTL-AP и аквапонических сточных вод не подавляет прорастание семян салата.
Аквапонические стоки в конечном итоге могут дополнять или даже заменять стандартные жидкие удобрения, хотя необходимо провести дополнительную работу, чтобы обеспечить правильное сочетание сточных вод для обеспечения адекватного питания для гидропонного выращивания культур. Команда Дэвидсона также займется вопросами безопасности пищевых продуктов, поскольку некоторые источники сточных вод могут содержать тяжелые металлы, токсичные для человека.
Исследователи приходят к выводу, что крайне важно выявить альтернативные источники питательных веществ для повышения цикличности глобальных систем производства продовольствия, а также снизить зависимость от химических удобрений, получаемых из ископаемого топлива.
Статья «Исследование воздействия сточных вод на прорастание и рост семян салата ( Lactuca sativa )» опубликована в журнале Agriculture, DOI: 10.3390/agriculture14040608. Среди авторов — Лиам Рейнольдс, Витория Леме и Пол Дэвидсон.
Источник: Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне
