Biologiniai filtrai augaliniuose aliejuose: sujungti natūralūs mechanizmai ir praktinės taikymo kryptys
Per pastarąjį šimtmetį greitą žemės ūkio intensyvėjimą lėmė mineralinės trąšos, kurios gaminamos iš neatsinaujinančių šaltinių. Nors tai ženkliai padidino pasėlių derlių, tačiau nesubalansuotas ir neadekvatus jų naudojimas sukėlė nemažai ekologinių problemų tokių, kaip dirvožemio degradacija, gruntinių ir paviršinių vandenų tarša, biologinės įvairovės nykimas ir trąšų gamybos pramoninė tarša. Be to, plačiai pripažinama, kad žemės ūkio veiklos didėjimas dar labiau sustiprins neigiamą pasaulinės klimato kaitos poveikį, dėl kurio atsiras daugiau netikrumo. Naujas iššūkis yra sukurti maisto gamybos sistemas, grindžiamas alternatyviomis intensyvinimo strategijomis, kurios skatina maistinių medžiagų naudojimo efektyvumą, gali sumažinti ligų ir kenkėjų kontrolės poreikį, didinti vandens vartojimo efektyvumą ir išsaugoti bei atstatyti dirvožemio derlingumą. Ekologinio žemės ūkio intensyvinimo tikslas - sumažinti priklausomybę nuo išorinių aplinkai nedraugiškų šaltinių, tuo pačiu išlaikant aukštą našumo lygį. Šiame kontekste biologiniu pagrindu pagaminti augalų augimą stimuliuojantys produktai gali būti potenciali technologija, skirta integruoti biotechnologines ekologinio intensyvinimo priemones žemės ūkyje.
Augalų biostimuliatoriai yra viena iš naujovių leidžiančių sumažinti augalininkystės ūkių chemizavimą. Daugelį metų į biostimuliatorius buvo žiūrima nepatikimai, pradiniai jų taikymo rezultatai nebuvo daug žadantys, nes daugelis šių biologinių produktų buvo pagaminta be mokslinės bazės ir kokybės kontrolės. Iš pradžių biostimuliaciniai preparatai buvo vartojami ekologinėje gamyboje, tačiau dabar jie vis dažniau naudojami tradicinėje augalininkystės gamyboje, kad būtų patenkinti ekonominiai ir tvaraus žemės ūkio reikalavimai. Bet kurioje pasaulio vietoje augalų biostimuliatoriai nėra teisiškai apibrėžti ar reglamentuoti, įskaitant Europos Sąjungą ir Jungtines Amerikos Valstijas. Ši situacija neleidžia išsamiai išdėstyti ir klasifikuoti medžiagų ir mikroorganizmų, kuriems taikoma ši koncepcija.
Augaliniai biostimulantai yra įvairių formų ir skirtingų sudedamųjų dalių. Huminės medžiagos (HM) yra natūralios dirvožemio organinės medžiagos sudedamosios dalys, susidarančios dėl augalų, gyvūnų ir mikrobų liekanų skilimo, bei nuo metabolinio dirvožemio mikrobų aktyvumo. Tai yra pagrindinis organinės anglies baseinas esantis žemės paviršiuje. Huminės medžiagos yra heta-erogeninių junginių kolekcijos, kurios skirstomos pagal jų molekulinį svorį ir tirpumą į huminą, humines rūgštis ir fulvicines rūgštis. HM itin teigiamai veikia šaknų mitybą: didina maistinių medžiagų, mikro ir makro elementų įsisavinimą, skatina ląstelių plėtimasį ir organų augimą. Amino rūgščių ir peptidų mišiniai gaunami baltymų fermentacijos būdu, hidrolizuojant juos iš šalutinių agroindustrijos augalinės ir gyvūninės kilmės atliekų. Kiti azoto junginiai yra betainiai, poliaminai ir ne baltyminės amino rūgštys, kurių gausu aukštesniuose augaluose, tačiau jų fizinis ir ekologinis vaidmuo vis dar mažai žinomas. Baltymų hidrolizatai ir kiti N junginiai atlieka daugybę vaidmenų kaip augalų augimo biostimuliantai. Tyrimais įrodyta, kad amino rūgštys, kaip biostimuliantai, skatina augalų kvėpavimo, fotosintezės, vandens apytakos procesus, greitina baltymų sintezę, didina askorbo rūgšties koncentraciją, skatina augalo augimą bei derliaus formavimąsi. Nustatyta, kad dėl amino rūgščių poveikio sutrumpėja derliaus brandos laikas, suaktyvėja chlorofilų funkcija, padidėja tokių svarbių amino rūgščių, kaip lizino, treonino ir triptofano bei cukrų kiekis. Pranešama ir apie kai kurių amino rūgščių chelatininį poveikį, kai jos gali apsaugoti augalus nuo sunkiųjų metalų poveikio, bei jų prisidėjimą prie mikroelementų judėjimo ir įsigyjimo. Netiesioginis amino rūgščių ir kitų N junginių poveikis augimui ir vystymuisi, taip pat, yra svarbus žemės ūkio praktikoje.
Jūros dumblių biomasės naudojimas žemės ūkyje kaip organinių medžiagų šaltinis žinomas jau senai, tačiau jų biostimuliacinis poveikis aptiktas tik nesenai. Tai paskatintino komerciškai gaminti jūros dumblių ekstraktus ir išgrynintus junginius, įskaitant ir polisacharidus, kaip laminariną, alginatus ir karageninus bei jų suskaldytus produktus. Kitos sudedamosios dalys jūrų dumblių ekstrakte, kurios prisideda prie augalų augimo skatinimo, yra mikro ir makro elementai (jūros dumbliuose yra visų žinomų mikro-makro elementų), steroliai, N junginiai, tokie kaip betainai, ir hormonai. Jūros dumblių ekstraktas gali būti naudojamas ant dirvožemio, hidroponikos sprendimuose ir per augalų lapų paviršių. Dirvožemyje polisacharidai prisideda prie gelio formavimo, vandens sulaikymo ir aeracijos. Polianioniniai junginiai prisideda prie fiksavimo ir mainų procesų, taip pat, yra naudingi sunkiųjų metalų akumuliacijai ir dirvožemio valymui. Augalus ekstraktas veikia kaip trąšos, bei turi poveikį sėklų daigumui, augalų įsikūrimui ir tolesniam augimui bei vystymuisi, o visa tai susiję su hormonų poveikiu. Tyrimai rodo, kad aukštos kokybės jūros dumblių ekstraktai padeda augalams aklimatizuotis ir išvengti streso (šalčio ar karščio).
Yra ir kita grupė augalinės kilmės medžiagų, kurios išgaunamos augalų ir naudojamos maisto pramonėje, farmacijoje ir augalų biostimuliantų gamyboje. Lyginant su jūros dumbliais šių medžiagų biostimuliacinės savybės žinomos daug mažiau. Žinoma, kad augalų sąveika ekosistemose yra susijusi su augalų aktyviaisiais junginiais, kurie vadinami aliuleino cheminėmis medžiagomis, kurias vis daugiau dėmesio skiria tvarus ūkininkavimas. Chitozanas yra linijinės struktūros katijoninis polisacharidas, kuris gaunamas deacetilinus chitiną. Šis gamtinės kilmės polimeras pasižymi unikaliomis fizikinėmis, cheminėmis, adsorbcinėmis ir biologinėmis savybėmis: antimikrobiniu aktyvumu, netoksiškumu, biosuderinamumu ir bioskalumu. Žemės ūkyje chitozanas naudojamas, kaip natūrali priemonė pagerinti augalų augimą ir neretai laikomas biopesticidu. Fiziologinis chitozano poveikis augaluose yra sujungti įvairius komponentus, įskaitant DNR, plazminių membranų ir ląstelių sienelių sudedamąsias dalis, bei gretutinės geno aktyvacijos procese dalyvaujančius receptorius, kurie atsakingi už augalų apsaugos geno aktyvavimą. Žemės ūkio paskirties chitozanas buvo sukurtas, daugiausia dėmesio skiriant augalų apsaugai nuo grybelinių patogenų.
Neorganiniai biostimuliaciniai junginiai - tai naudingi cheminiai elementai , kurie skatina augalų augimą. Šie elementai gali būti svarbūs tam tikroms augalų grupėms, o ne visiems augalams. Penki pagrindiniai elementai yra Al, Co, Na, Se ir Si, kurie natūraliai randami dirvožemiuose kaip skirtingos neorganinės druskos ar kaip netirpios formos. Tačiau, naudingųjų elementų apibrėžimas neapsiriboja jų vien tik chemine prigimtimi. Neorganinių junginių naudingos funkcijos gali būti esminės, pavyzdžiui, ląstelių sienelių sustiprinimas (Si) arba išreiktos atsparumu nepalankioms aplinkos sąlygomis, pvz.,., patogeniniam užkratui ar osmosiniam stresui (Se). Mokslinėje literatūroje randama daug pranešimų apie teigiamą naudingųjų elementų poveikį augalų augimui, augalų augimo kokybei ir tolerancijai ambioziniam stresui.
Daugiau kaip 90 % visų augalų rūšių su dirvožemio grybais sudaro glaudžius simbiotinius santykius, kurie vadinami mikorize. Grybų hifai apraizgo augalų šaknis, į jas įsiskverbia ir praplečia augalo šeimininko šaknų sistemą, kuri dėl simbiozės su grybu gali padidėti nuo kelių iki kelių šimtų kartų. Taip augalas turi ženkliai geresnes sąlygas pasiimti iš dirvožemio maisto medžiagas ir vandenį. Grybas išskirdamas rūgštis bei fermentus skaido organinius junginius ir juos padaro prieinamus augalams, pagerina mineralinių medžiagų prieinamumą (ypač fosforo), stimuliuoja jų augimą ir vystymąsi. Taip pat, grybas atlieka apsauginio barjero funkciją nuo patogenų ir kenkėjų, didina augalų toleranciją stresui. Kita svarbi mikorizinių grybų savybė - dirvos struktūros palaikymas.
Bakterijos su augalais sąveikauja įvairiais būdais, sudaro įvairius tarpusavio ryšius. Kalbant apie bakterinius biostimulinatus, tai žemės ūkyje yra naudojamos dvi pagrindinės jų rūšys - Rhizobium ir PGPR. Rizobium (lietuviškas atitikmuo susijęs su augalų šaknų sistema - rizosfera) yra bakteriniai inkuliantai palengvinantys maistinių medžiagų prieinamumą augalams. Augalų augimą skatinančios rizobakterijos - PGPR (plantgrowth-promotingrhizobacteria ), yra daugiafunkcinės ir įtakoja visą augalo gyvenimo ciklą - mitybą ir augimą, morfogenezę ir vystymąsi, atsaką į biotinį ir abiozinį stresą, sąveiką su kitais mikroorganizmais.
Augalų biostimuliatoriai gali padėti sumažinti tręšimo normas ir dažnį, o kai kuriais atvejais visiškai atsisakyti mineralinių trąšų, pagerinti maistinių medžiagų naudojimo efektyvumą, pakeisti kai kurias sintetines augalų priežiūros priemones, pagerinti vaisių kokybę, padidinti vandens toleranciją, sumažinti ligų paplitimą, paspartinti augalų augimą ir vystymąsi. Biostimuliatorių naudojimas žemės ūkyje gali būti vienas iš tvarių sprendimų, kurį integravus į ūkininkavimo strategiją, būtų galima pasiekti našaus, rentabilaus ir aplinkai draugiško rezultato. Tačiau, kai kuriais atvejais, geresniam biostimuliatorių įsisavinimui vis dar trūksta bazinių žinių, esminių tyrimų.
Canellasa L.P., Olivaresa P.L, Aguiara N.O., Jonesb D.L., Nebbiosoc A., Mazzeic P., Piccoloc A. 2015. Humicandfulvicacidsasbiostimulantsinhorticulture.ScientiaHorticulturae. Vol. 196, P. Colla G., Rouphael Y. 2015. Biostimulantsinhorticulture. ScientiaHorticulturae. V. 196, P. European Biostimulants Industry Council (EBIC). 2017. Gruškienė R. 2010. Katojonizuoti ir polietilenglikoliu modifikuoti chitozano dariniai bei nanodalelės. Daktaro disertacijos rankraštis. Jardin P. 2015. Plantbiostimulants: Definition, concept, maincategoriesandregulation. ScientiaHorticulturae. V. 196, P. Maršalkienė N. 2014. Mikorizė - vertinga augalų sąjungininkė. Mano ūkis. Mažuolytė-Miškinė E., Pranckietienė I., Dromantienė R., Pranckietis V. 2013. Aminorūgščių poveikis fotosintezės pigmentams vasarinių miežių lapuose imitacinės sausros sąlygomis. Žemės ūkio mokslai. T. 20, Nr. 4, P. Ruzzi M., Aroca R. 2015. Plantgrowth-promotingrhizobacteriaactasbiostimulantsinhorticulture. ScientiaHorticulturae. Vol. 196, P. Zalatorius V., Bundinienė O., Jankauskienė J., Starkutė R., Kavaliauskaitė D. 2014. Dirvos dirbimo ir tręšimo sistemos modeliavimas ir optimizavimas saugiam, kokybiškam ir ekonomiškai pagrįstam lauko daržovių auginimui. Žemės ūkio, maisto ir žuvininkystės moksliniai tyrimai ir taikomosios veiklos programa „Sodininkystės ir daržininkystės plėtra“.
Nors namuose panaudotą aliejų dažnai išpilame į kriauklę ar tualetą, restoranuose ir kavinėse susidarę didžiuliai panaudoto aliejaus kiekiai virsta biokuru. Lietuvoje veikia ne viena įmonė, kurios darbuotojai keliauja po viešojo maitinimo įstaigas ir iš jų surenka aliejų. Maitinimo įstaigos yra įpareigotos aplinkosauginių reikalavimų tinkamai tvarkyti jose susidarančias maisto atliekas. To nedarančios įmonės gali būti nubaustos nemažomis baudomis. Čia į pagalbą restoranams ir kavinėms atkeliauja atliekų tvarkytojai. Kavinėse ir restoranuose panaudotas aliejus negali būti tiesiog išpilamas į kanalizaciją ar į aplinką, jis turi būti rūšiuojamas ir sutvarkomas kaip ir kitos atliekos. Sertifikuoti panaudoto aliejaus surinkėjai jį surenka, filtruoja, išvalo ir parduoda biodegalus gaminančioms įmonėms.
Papildomas pajamų šaltinis maitinimo įstaigoms. Vienos iš bendrovių, superkančių iš maitinimo ir maisto gamybos įstaigų panaudotą aliejų, „Biomotorai“ vadovas Donatas Karanauskas pasakoja, kad 13 metų bendrovei vykdant veiklą aptarnaujamų vietų skaičius išaugo iki 2000. „Tai ir kavinės, ir restoranai, ir parduotuvės, ir maisto gamybos įmonės“, - vardijo jis. Pasak pašnekovo, maitinimo ir maisto gamybos įstaigas motyvuoja priduoti panaudotą aliejų ne tik aplinkosaugos reikalavimai, bet ir už atliekas bendrovės mokami pinigai. „Jie, perduodami naudotą aliejų mums, ne tik prisideda prie atsinaujinančių išteklių energijos naudojimo ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų (CO2) kiekio mažinimo ekologine prasme, vykdo atliekų susidarymo apskaitą, bet turi ir papildomą pajamų šaltinį“, - teigė D. Karanauskas. Pasak įmonės vadovo, jo valdoma bendrovė yra sertifikuota pagal ISCC schemą - tai reiškia, kad visa jos perdirbimo grandinė yra aiški ir atsekama: nuo atliekų surinkimo, apdorojimo iki galutinės žaliavos pagaminimo ir perdavimo. Kaip minėjo verslininkas, naudotas aliejus yra priskiriamas tvariai biomasei pagal Atsinaujinančių išteklių direktyvą 2009/28/EB, iš kurios gaminami gamtai draugiškesni biodegalai. Kaip naudotas aliejus virsta biodegalais? D. Karanauskas pasakojo, kad iš maitinimo ir maisto gamybos įstaigų yra surenkamos visos maistinio aliejaus ir riebalų atliekos ir tik nuo jų užterštumo priklauso, kiek iš jų bus galima gauti naudingos žaliavos. Naudotam aliejui atkeliavus į įmonės gamybines patalpas aliejus yra filtruojamas, pašalinamos priemaišos, vanduo, sumažinamas rūgštingumas, jis šildomas, kaitinamas. „Mūsų klientai yra biodyzelino gamyklos visoje Europoje ir 99 proc. perdirbto aliejaus eksportuojame į skirtingas šalis“, - pridūrė pašnekovas. Įmonės vadovas pastebi, kad maitinimo ir maisto gamybos įstaigos tampa vis sąmoningesnės gamtos apsaugos klausimais: „Anksčiau jausdavome, kad surenkant aliejų įmones domino tik kaina, tačiau dabar tikrai nemažai įmonių darosi atsakingesnės, žiūri, kam yra naudojama žaliava ir kokį poveikį daro aplinkai“. Pasiteiravus, nuo ko priklauso superkamo naudoto aliejaus kaina, D. Karanauskas teigė, kad čia įtaką daro perduodami naudoto aliejaus kiekiai, kokybė, geografinė padėtis ir pasaulinės tendencijos. „Žaliavos pardavimo kaina priklauso nuo daug makroekonominių rodiklių, kurie lemia ir naudoto aliejaus supirkimo kainą“, - aiškino pašnekovas.
Kas yra biostimuliantai
tags: #20 #kokie #biologiniai #filtrai #yra #augaliniuose
