שיפור ממשק הזנה בזרחן
_JPG.jpg)
אספקה בלתי מספקת של חומרי הזנה מינרליים והתדרדרות איכות הקרקע, במיוחד באזורים צחיחים, מהוות חסמים משמעותיים לייצור חקלאי במדינות מתפתחות. אתגר זה מוחמר כתוצאה מהתגברות תהליכי העיור, אשר מובילים להיווצרות כמויות גדולות של פסולת עירונית. קומפוסט המיוצר מפסולת עירונית (MWC) מהווה פתרון פוטנציאלי, שכן הוא מספק חומרי הזנה חיוניים לגידולים חקלאיים, תורם לשיפור בריאות הקרקע ומסייע בצמצום נפח הפסולת העירונית.
.בישראל מתקיימת כבר כיום פעילות של קומפוסטציה תעשייתית באתרים מרכזיים כגון אתר דודאים, ואילו בירדן אין תשתית דומה. עם זאת, על מנת שקומפוסט מפסולת עירונית יהפוך לאפשרות ישימה עבור חקלאים בשתי המדינות, יש לפתח שיטות לשיפור איכותו וערכו.
הערכת היעילות האגרונומית של הידרוצ'ר ממקורות פסולת: זבל אורגני, שפכי תעשיית חלב וויביאניטהידרוצ'ר (Hydrochar – HC) וויביאניט (Vivianite – Fe₃(PO₄)₂) הם תוצרי לוואי עשירים בזרחן מתהליכי טיפול בשפכים. במחקרים קודמים שבחנו בוצה ממתקני טיהור שפכים, נמצא כי כאשר הידרוצ'ר מיוצר בטמפרטורה ובמשך זמן מיטביים, זמינות הזרחן שבו לצמח גבוהה – בדומה לדשנים פוספטיים סינתטיים. מנגד, נמצא כי לויביאניט זמינות ביולוגית נמוכה בקרקעות אלקליות. עם זאת, נותר צורך לאמת את זמינותו הגבוהה של הידרוצ'ר כאשר מופק ממקורות פסולת זמינים יותר, כגון תסיסת זבל אורגני (digestate) או בוצה ממפעלי עיבוד חלב עשירה בזרחן (DPS).
מטרת המחקר היא להעריך את הזמינות הביולוגית של הידרוצ'ר שמקורו בדיג'סטט, בשני סוגים של DPS
ובשילוב של DPS עם ויביאניט – במסגרת ניסוי ארוך טווח.
מטרת פרויקט זה היא להתמודד עם אתגרים אלו באמצעות בחינת היתרונות האגרונומיים והחברתיים של שימוש בקומפוסט מפסולת עירונית, בצד קומפוסט מזבל עופות וזבל רפת, לצורך שיפור בריאות הגידולים והקרקע. בישראל ייערכו ניסויים בחממות ובשטחים חקלאיים לצורך בדיקת תערובות קומפוסט מיטביות, ואילו בירדן יתמקדו המאמצים בקומפוסטציה של פסולת ביתית, בתמיכת ארגוני נשים. שיתוף ידע בין שתי המדינות ינחה את הפעילות, תוך קיום סדנאות השתתפותיות ושיתוף בעלי עניין לשם שיפור תהליכי מיון הפסולת. תוצאות הפרויקט יתרמו לפיתוח פתרונות בני-קיימא לניהול פסולת, תוך שיפור התפוקה החקלאית בשתי המדינות.
חקירת מאגר הפוליפוספטים הטבעיים בקרקע ומנגנוני הנגישות החדשים שלהם על ידי שורשי הצמחים
זרחן (P) הוא יסוד תזונתי חיוני לגידולים, אך זמינותו בקרקע לרוב מוגבלת עקב תגובות שגורמות לו להפוך לבלתי נייד – מה שמביא לניצול נמוך ולבעיות סביבתיות. בניגוד לצמחים, מיקרואורגניזמים אוגרים זרחן בצורת פוליפוספטים (poly-P), אשר מעכבים את קיבועו ומגבירים את זמינותו האפשרית לצמח. אף שפוליפוספטים נחקרו רבות בסביבות מימיות, תפקידם בקרקעות נותר כמעט לא ידוע – בעיקר בגלל ששיטות ההפרדה הסטנדרטיות של זרחן אינן כוללות אותם. על פי הידע המסורתי, צמחים קולטים זרחן רק בצורת אורטופוספט, ומסתמכים על מיקרואורגניזמים שיפרקו את הפוליפוספטים. אולם ממצאים חדשים מצביעים על כך שצמחים מסוימים מסוגלים לפרק פוליפוספטים בעצמם, אפילו בתנאים סטריליים – מה שמעיד כי ייתכן ושורשי הצמחים מפרישים חלבונים ייעודיים לפירוק poly-P בריזוספרה (אזור בית השורש).
השערת המחקר היא שפוליפוספטים ארוכי-שרשרת מהווים מאגר זרחן משמעותי בקרקע, וכי מיני צמחים שונים נבדלים ביכולתם לנצל מקור זה. המטרה המרכזית היא לזהות את המנגנון שבו צמחים רוכשים זרחן מפוליפוספטים – דרך פעילות של האנזים פוליפוספטאז (PPase) בקרקע ובשורשים. המחקר כולל שני מרכיבים עיקריים: הערכת מאגר הפוליפוספט בקרקעות תחת ממשקי ניהול שונים, ואפיון פעילות הפוליפוספטאז בצמחים. לשם כך יפותחו פרוטוקולים מותאמים להפקת poly-P מהקרקע, ייערכו סקרים למדידת רמותיו בסוגי קרקע שונים ותוספים אורגניים, ובמקביל יבודדו, יטוהרו וישוכפלו אנזימי PPase מצמחים לשם הבנת תפקודם והבעת הגנים הרלוונטיים, במיוחד בתנאים סטריליים שבהם poly-P הוא מקור הזרחן היחיד.
הבנת תפקידם של פוליפוספטים טבעיים ואנזימי PPase במעגל הזרחן בקרקע עשויה לשפר משמעותית את ניהול הזרחן החקלאי, להגביר את יעילות השימוש בו ולצמצם את ההשפעות הסביבתיות של עודף דשן.
אצות בשפכים – ניצול הזרחן מהמים
זרחן הוא מרכיב חיוני להתפתחות גידולים חקלאיים, אך בשל מגבלות זמינותו בקרקע נדרש דישון תדיר במערכות חקלאות אינטנסיביות. תגובות בקרקע גורמות לרוב הזרחן המוסף להפוך לבלתי נייד ולשקוע בשכבת הקרקע העליונה, תוך ניצול מועט ועלייה בסיכון לסחף זרחן למקורות מים – תופעה התורמת לאוטרופיקציה (העשרת יתר של מים). שימוש בלתי יעיל זה, יחד עם מגבלות האספקה של דשנים סינתטיים, מדגישים את הצורך בגישות ברות-קיימא לניהול הזרחן.
מטרת המחקר היא לשקם זרחן משפכים באמצעות מיקרואצות – אשר מסוגלות לקלוט ולאגור זרחן ביעילות בצורת פוליפוספטים במהלך תהליכי טיהור מים, תוך כדי קליטת פחמן דו-חמצני. על ידי גידול מיקרואצות היפר-אוגרות המסוגלות לקלוט עודפי זרחן, המחקר שואף למקסם את אגירת ה־poly-P בתוכן. פוליפוספט זה עשוי לשמש לאחר מכן כדשן ביולוגי זמין לשימוש חקלאי. בנוסף, המחקר יבחן פרקטיקות ניהול מיטביות של דשנים אלו כדי להעריך את תרומתם האגרונומית ולתרום לסגירת מעגל בר-קיימא של הזרחן, תוך הפחתת התלות בדשנים כימיים.
פרויקט PhoSul – שיפור זמינות הזרחן דרך תוספי גופרית וחומר אורגני
צמחים קולטים זרחן אך ורק בצורת אורטופוספט דרך תמיסת הקרקע. עם זאת, זרחן זה הופך במהירות לבלתי זמין בשל קיבוע בקרקע – במיוחד בקרקעות אלקליות עשירות במינרלי סידן-זרחן בעלי מסיסות נמוכה. בתנאים אלו, חמצון הקרקע יכול לשפר את מסיסות הזרחן ולהפוך אותו לנגיש יותר. גם פעילות מיקרוביאלית תורמת לזמינות הזרחן, בין היתר על ידי הפרשת חומצות אורגניות, פוספטאזות, וחומרים נוספים הממיסים מינרלים ומקדמים ספיגה שורשית.
מטרת המחקר היא להגביר את זמינות הזרחן ממקורות מסיסות-נמוכה כמו פוספט טבעי (Rock Phosphate) ואפר ביוב (Sewage Sludge Ash – SSA), במיוחד בחקלאות אורגנית בה חל איסור על שימוש בדשנים פוספטיים סינתטיים. במחקר נבדקות שתי תוספות אפשריות – גופרית וחומר אורגני – במטרה לבדוק האם הן משפרות את זמינות הזרחן במערכות אלו, ומהוות אלטרנטיבה בת קיימא לדשני זרחן רגילים.
Ostara – שימוש בדשן סטרוביט (Struvite)
המטרה העיקרית של פרויקט זה היא לבחון את השפעת תערובות דישון המבוססות על סטרוביט (Crystal Green) על יבול, איכות הצמח והרכב חומרי ההזנה ברקמות, בהשוואה לדשני זרחן מסורתיים. הניסוי יתבצע על חלקות קבועות לאורך מספר עונות, תוך שמירה על אותם טיפולים בכל עונה, כדי לעקוב אחר שינויים בכימיה הקרקעית, בריאות הקרקע ומנגנוני השפעת הסטרוביט על זמינות הזרחן לאורך זמן. יישום סבב גידולים משתנה (Crop Rotation) יסייע בהדמיית תנאי חקלאות מסחרית בפועל.
