Obnovljivi izvori biostimulacije biljaka: Mikroalge i makroalge kao održivo sredstvo za poboljšanje performansi useva

Globalni demografski pritisak na poljoprivrednu proizvodnju zahteva nove i održive pristupe ka zadovoljavanju sve veće potražnje za biljnom biomasom namenjenoj ljudskoj hrani, stočnoj hrani i proizvodnji energije. Konvencionalna poljoprivredna praksa uveliko se oslanjala na neobnovljive unose đubriva i pesticida. Iako je njihovo uvođenje omogućilo značajan napredak za čovečanstvo, agro-hemijske hemikalije takođe predstavljaju ozbiljnu, nerešenu pretnju za zdravlje ljudi i životnu sredinu. Štaviše, ponuda i primena ovih inputa postaje sve skuplja zbog iscrpljivanja resursa i sve veće potražnje za mineralnim đubrivima u svetu. Konačno, upotreba hemijskih inputa u poljoprivredi ograničava se pooštrenim zakonskim okvirom zbog sve veće zabrinutosti javnosti.

Biljni biostimulatori mogu igrati glavnu ulogu u rešavanju problema održivosti jer mogu umanjiti zavisnost od đubriva, posebno od hemijskih inputa. Štaviše, takođe su korisni za poboljšanje prinosa i njegove stabilnosti pod uticajem okruženja.

Prema nedavnoj EU regulativi, biljni biostimulatori se definišu uglavnom putem navodnog delovanja, drugim rečima „više zbog reakcije biljaka koju dobijaju nego šminkom“. Zbog toga, biljni biostimulatori obuhvataju širok spektar organskih ne-mikrobnih supstanci (huminske kiseline, proteine), hidrolizati i ekstrakti morskih algi i mikrobni organizmi (mikorizne gljivice i bakterije koje fiksiraju azot). Ekstrakti smeđih, zelenih i crvenih makroalgi (morske alge), koji se uglavnom sakupljaju iz morske vode, predstavljaju važnu kategoriju organskih biostimulatora.

U ekstraktima morskih algi identifikovano je širok spektar jedinjenja, uključujući polisaharide, fenolne kiseline, masne kiseline, vitamine, osmolate, fitohormone i jedinjenja slična hormonima koji su uključeni u signalizaciju biljnog odgovora na abiotski stres. Trenutno su smeđe makroalge najčešće morske alge koje se koriste u poljoprivredi sa desetinama komercijalnih proizvoda. Blagotvorni efekti primene ekstrakta morske alge, pripisani višestrukim mehanizmima, uključuju poboljšanje sadnje sadnica, cvetanje i zametanje plodova, kao i toleranciju na širok spektar abiotskog stresa.

Međutim, makroalge se obično sakupljaju iz mora, što sprečava standardizaciju kvaliteta sirovina. Hemijski sastav morske alge varira u zavisnosti od starosti tkiva, uslova životne sredine, raspoloživosti hranljivih materija i vremena sakupljanja. Štaviše, širenje zagađenja vode ograničava upotrebu biomase morskih algi za proizvodnju biostimulatora u mnogim delovima sveta. Iz tog razloga, naučna zajednica i privatna industrija daju veći naglasak na skuplju kontrolisanu proizvodnju „sopstvenih algi“. U idealnom slučaju, uspešan biostimulator treba da bude ne samo održiv i efikasan, već i da se zasniva na organskim nus-proizvodima.

Obećavajuća alternativa standardizaciji sirovina i smanjenju troškova proizvodnje biomase algi bila bi upotreba mikroalgi. Oni obuhvataju širok spektar evolucijski raznovrsnih fototrofičnih i jednoćelijskih organizama. Procenjeno je da se broj vrsta mikroalgi kreće od 50.000 do milion. U bilo kom vodenom eko sistemu mikroalge su jedan od najvažnijih primarnih trofičkih proizvođača. Veoma široka genetička varijabilnost ovih mikroorganizama tek treba da bude u potpunosti istražena, a komercijalni proizvodi na bazi mikroalgi trenutno se koriste uglavnom kao dodaci ishrani.

Trenutno se samo nekoliko vrsta mikroalgi (Chlorella spp., Dunaliella spp., Haematoccocus spp., Isochrisis spp., Nannochloropsis spp., Porphiridium spp. I Spirulina spp.) industrijski eksploatišu. Na primer, Spirulina spp. i Chlorella spp. imaju veliku ekonomsku vrednost za proizvodnju funkcionalne hrane i dodataka ishrani , dok se Dunaliella salina i Haematococcus pluvialis koriste za dobijanje dva popularna antioksidansa, b-karotena i astaksantina. Mikroalge su takođe, kao i makroalge, stekle sve veće interesovanje kao izvor obnovljive energije (npr. proizvodnja biogoriva) i za bioremediaciju otpadnih voda u industriji i domaćinstvima.

Biostimulatori na bazi alge