Exploring the efficacy of wastewater-grown microalgal biomass as a biofertilizer for wheat

Resumo

As microalgas possuem a capacidade de crescer e extrair nutrientes de águas residuais; essa biomassa cultivada em águas residuais pode ser usada como biofertilizante para as culturas. A presente investigação foi realizada para avaliar duas formulações [formulação com microalgas unicelulares (MC1) e formulação com microalgas filamentosas (MC2); T4 e T5, respectivamente), preparadas usando biomassa de microalgas cultivada em águas residuais, como biofertilizante (após mistura com vermiculita/composto como carreador) na cultura do trigo (Triticum aestivum L. HD2967) em condições controladas. Os maiores valores de nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) disponíveis no solo e potencial de fixação de nitrogênio foram registrados no tratamento T5 (75% N + dose total de PK + formulação com microalgas filamentosas (MC2)]. O carbono da biomassa microbiana foi significativamente aumentado em 31,8–67,0% em ambos os tratamentos inoculados em relação ao controle (dose recomendada de fertilizantes), com os maiores valores em T4 (75% N + dose total de PK + formulação com microalgas unicelulares (MC1)). Ambas as formulações de microalgas aumentaram significativamente o teor de N, P e K de raízes, parte aérea e grãos, e o maior teor total de N de 3,56% nos grãos foi observado no tratamento T5. No estágio de colheita, os tratamentos inoculados com formulações de microalgas (T4 e T5) registraram um aumento de 7,4–33% no peso seco da planta e até 10% no peso da espiga. Os valores de peso de 1000 grãos mostraram um aumento de 5,6–8,4% em comparação com T1 (doses recomendadas de fertilizantes). Uma correlação positiva foi observada entre a disponibilidade de nutrientes no solo no estágio intermediário da cultura e os parâmetros biométricos da planta no estágio de colheita. Este estudo revelou a promessa de tais consórcios de microalgas como biofertilizante para uma economia de 25% de N e melhoria na produtividade da cultura do trigo.

Abstract

Microalgae possess the ability to grow and glean nutrients from wastewater; such wastewater-grown biomass can be used as a biofertilizer for crops. The present investigation was undertaken to evaluate two formulations (formulation with unicellular microalgae (MC1) and formulation with filamentous microalgae (MC2); T4 and T5, respectively), prepared using wastewater-grown microalgal biomass, as a biofertilizer (after mixing with vermiculite/compost as a carrier) in wheat crop (Triticum aestivum L. HD2967) under controlled conditions. The highest values of available nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K) in soil and nitrogen-fixing potential were recorded in treatment T5 (75 % N + full-dose PK + formulation with filamentous microalgae (MC2). Microbial biomass carbon was significantly enhanced by 31.8–67.0 % in both the inoculated treatments over control (recommended dose of fertilizers), with highest values in T4 (75 % N + full-dose PK + formulation with unicellular microalgae (MC1)). Both the microalgal formulations significantly increased the N, P, and K content of roots, shoots, and grains, and the highest total N content of 3.56 % in grains was observed in treatment T5. At harvest stage, the treatments inoculated with microalgal formulations (T4 and T5) recorded a 7.4–33 % increase in plant dry weight and up to 10 % in spike weight. The values of 1000-grain weight showed an enhancement of 5.6–8.4 %, compared with T1 (recommended doses of fertilizers). A positive correlation was observed between soil nutrient availability at mid crop stage and plant biometrical parameters at harvest stage. This study revealed the promise of such microalgal consortia as a biofertilizer for 25 % N savings and improved yields of wheat crop.