Algae cons Algae in fertigation systems – pros and cons

14 Pages·2006·0.43 MB·English

AAllggaaee ccoonnss
AAllggaaee iinn ffeerrttiiggaattiioonn ssyysstteemmss ––
pprrooss aanndd ccoonnss (cid:190)(cid:190) iinn ccoommppeettiittiioonn wwiitthh ppllaannttss ffoorr
ooxxyyggeenn ccoonnssuummppttiioonn
nnuuttrriieenntt ccoonnssuummppttiioonn
(cid:190)(cid:190) nniittrrooggeenn--lloosssseess bbyy rreelleeaassee ooff ggaasseeoouuss NN
((NN oorr NN OO))
22 22
DDiieettmmaarr SScchhwwaarrzz,,
IInnssttiittuuttee ooff VVeeggeettaabbllee aanndd (cid:190)(cid:190) rreelleeaassee ooff ttooxxiinnss
OOrrnnaammeennttaall CCrrooppss
ggrroowwtthh rreedduuccttiioonn,, ddiiee ooffff
LLootthhaarr KKrriieenniittzz,, IInntteerrnnaattiioonnaall SSyymmppoossiiuumm
LLeeiibbnniizz--IInnssttiittuuttee ooff FFrreesshhwwaatteerr oonn FFeerrttiiggaattiioonn
EEccoollooggyy aanndd IInnllaanndd FFiisshheerriieess (cid:190)(cid:190) ccllooggggiinngg ooff ddrriipp lliinneess aanndd ddrriippppeerrss
BBeeiijjiinngg,, CChhiinnaa pprroobblleemmss oonn ssuuppppllyy ooff nnuuttrriieenntt ssoolluuttiioonn
DDoommiinniikk FFeeiissttkkoorrnn 2222 SSeepptt.. 22000055
TTeecchhnniiccaall CCoolllleeggee,, BBeerrlliinn
Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005 Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
1
AAllggaaee pprrooss QQuueessttiioonnss ttoo aannsswweerr::
(cid:190) growth promoting effects on cultivated plants D (cid:190)(cid:190) IIss iitt ppoossssiibbllee ttoo eessttaabblliisshh aallggaaee iinn hhyyddrrooppoonniiccaallllyy
ffeerrttiiggaattiioonn ssyysstteemmss??
(wheat, corn, pea, cabbage, tomato, lettuce, cucumber)
-as fertilizer (Scenedesmusspp., Ascophyllumspp.) (cid:190)(cid:190) OOnn aallggaaee.. WWhhaatt aarree tthhee iinnfflluueenncceess ooff::
-for soil improvements (erosion protection) wwaatteerr ssoouurrccee,,
-by release of phytohormones rroooott eennvviirroonnmmeenntt ccoonnddiittiioonnss ((ssuubbssttrraatteess)),,
((mmiiccrroo))cclliimmaattee ccoonnddiittiioonnss ((tteemmppeerraattuurree)),,
(cid:190) antiphytopathogenic effects
ccrroopp ((lleettttuuccee aanndd ccuuccuummbbeerr))??
by production of substances with antifungal effects
(cid:190)(cid:190) OOnn ppllaannttss.. DDoo tthhee aallggaaee aaffffeecctt::
(cid:190) production of biologically active compounds ggrroowwtthh aanndd yyiieelldd,,
-e.g. anti substances: tumor, viral, bacterial, fungi… ((NN))nnuuttrriittiioonn,,
-aromatic and aliphatic compounds ooxxyyggeenn ccoonncceennttrraattiioonn iinn tthhee rroooott eennvviirroonnmmeenntt??
-vitamins, carotenoids, fatty acids
(cid:190)(cid:190) AArree tthheerree aannyy aannttaaggoonniissttiicc eeffffeeccttss aaggaaiinnsstt
""rroooott"" ppaatthhooggeennss??
Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005 Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
2
AApppprrooaacchh
IInnttrroodduuccttiioonn ooff nnaattuurraallllyy SSiizzee:: 112200 ××4400 ××22..55mm33
ooccccuurrrriinngg ssppeecciieess,, ffrroomm wwaatteerr EECC <<00..11 ddSS mm--11 EECC 11..77 ddSS mm--11
rreesseerrvvooiirrss uusseedd ffoorr ffeerrttiiggaattiioonn
rraaiinnwwaatteerrppoonndd ppeeaatt ddiittcchh
DDiissaaddvvaannttaaggee::
ppootteennttiiaall hhaass ttoo bbee tteesstteedd EECC 11..44 ddSS mm--11 EECC <<00..11 ddSS mm--11
Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
nnaattuurraall llaakkee ((HHaauusssseeee)) oossmmoottiicc wwaatteerr
Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
3
AAllggaaee ssppeecciieess iinn aa rraaiinnwwaatteerr ppoonndd AAllggaaee ddeevveellooppmmeenntt iinn tthhee ssyysstteemm
GGrroossssbbeeeerreenn,, GGeerrmmaannyy
IIss ccuullttiivvaattiioonn ooff aallggaaee ppoossssiibbllee?? YYeess!!
5
AAAAllllggggaaaaeeee ssssppppeeeecccciiiieeeessss ddddaaaayyyy : : 55555555 111111118888 111133339999 111166662222 111188881111 222200003333 222244445555
CChhllaammyyddoommoonnaas sr erienihnahradrtidi tii ++++++ with algae
CpCpsshheelloouurrddhhoooossrrttmmiicciihhddooiiuuccmmoocc ccuuss 33,,11** 66 44,,22 22,,55 ++++++ 22,,22 66 -1ml 4
s
CChhoorriiccyyssttiiss mmiinnoorr ++ ++++ ++++++ ell 3
c
CChhrroooommoonnaass nnoorrddsstteeddttiiii ++++ ++ g
EEuugglleennaa ppiisscciiffoorrmmiiss ++++++ e, l 2
EEuugglleennaa ssppeecc.. ++ a
g
HHaaeemmaattooccooccccuuss p plulvuivailiasl is 22 55,,11 55,,44 33,,33 ++++++ 44,,11 44,,55 Al 1
PPhhaaccuuss oocccciillaannss ++ no algae
SScceenneeddeessmmuuss l olonngigsipsipnain a 44,,11 55,,11 66,,33 66,,22 66,,11 55,,22 55,,11 0
0 5 10 15 20 25 30 35 40
SScceenneeddeessmmuuss q quuaaddricriacuaduad a ++++ ++
Time, d after planting
* lg cells ml-1, + <10, ++ 10-100, +++100-200 Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005 Schwarz et al., 2005. Irr.Sci. Schwarz et al., 2004. J.Hort.Sci&Biotechn. lettuce,greenhouse exp.
4
DDooeess tthhee wwaatteerr ssoouurrccee aaffffeecctt tthhee aallggaaee?? HHooww wwaass tthhee aallggaall ccoommmmuunniittyy aaffffeecctteedd??
YYeess,, tthhee bbeetttteerr tthhee ccoonnddiittiioonnss ((ee..gg.. NN)) ooff OOnnee//ffeeww ssppeecciieess ddeetteerrmmiinneedd ddeennssiittyy!!
tthhee wwaatteerr ssoouurrccee tthhee bbeetttteerr tthheeyy ggrrooww..
7
12
10 Clamydomonas
oot) -1ml 6 variabilis
r
-2mm ( 68 g cells 5
ells ae, l
c g Scenedesmus
ae, 4 Al 4 other spp.
g
al
2
c b a
3
0
0 5 10 15 20 25 30 35
osmotic rainwater peat ditch Schwarz et al., 2004. J.Hort.Sci&Biotechn. Time after planting, d lettuce, climate chamber exp.
Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
cucumber, greenhouse exp. 2005 Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
5
DDooeess tthhee rroooott eennvviirroonnmmeenntt aaffffeecctt aallggaaee??
YYeess!! TThhee hhiigghheerr tthhee ssuurrffaaccee tthhee hhiigghheerr tthhee ddeennssiittyy??
4.62
4.60
4.58
1
-ml4.56 algae without substrate algae in vermiculite
s
ell4.54
c
g
e, l4.52
a
g4.50
Al fleece on 10.4.02
4.48
b b a
4.46
4.44
before harvest 4/9/02
no fleece Vermiculite covered open
Schwarz et al., 2004. J.Hort.Scie&Biotechn. lettuce,greenhouse exp.
Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005 Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
6
Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005 Decrease % Increase--111122-500505505 YbYbueueccooEstEst m m,,ffmm ffppppyeeooaiallcceaanrrddt.tlisinnd ses .eoootot /l/nonnonea a f f twwptp slluaagghililtctacacaoahhettnnoe e iitt ttoto r rc ssiieeDnnunnaacM ttttnnueemmoomrreeatatbnn sccccetthtt llr""oieieononoaaoonntrr ssDaa llMgogoaaPbbeevv""iioolg2e0rteutu0uer2cn+oessh2+o0co,u,0us 5cetm ebDxepre M4rim4.e7nt Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005-1Nitrogen concentration, g kgNiaNNiaN5555555556tt5667788990cc oioiiittccss,,rroo oobbuuuunggeeonnnn eeccallttlainaignsskkauu eeeccffssooololeeyyrrmm ototggpphhwffrr e eiaaoothhhttttww iiiia ggttrlrgttiiehehaoohhedd nn NNruru??ee cc ssddee-1bTotal nitrogen, kg hauuuuddppcc1122 p05055pnntt000000iilliiooyayttrnrn;n;ooo gaglgeeanne ccwooithnn acclgeeannleeexttpttuecrrreimaa aagerlnettgtei2nia0hooe0o2unnse
7
OOxxyyggeenn rreelleeaassee bbyy aallggaaee?? CCoonncclluussiioonn
YYeess,, tthhiiss mmiigghhtt ccoouunntt ffoorr llaarrggeerr rroooott ssyysstteemmss
(cid:190)(cid:190) AAlltthhoouugghh sseettttlleemmeenntt ooff aallggaaee iinn ffeerrttiiggaattiioonn
6
ssyysstteemmss iiss ssiimmppllee,, ttoo ggrrooww ssuucccceessssffuull ssppeecciieess
- algae +algae sseeeemmss ddiiffffiiccuulltt..
1 5
-g l (cid:190)(cid:190) SSccrreeeenniinngg ooff ootthheerr aallggaall ssppeecciieess sshhoouulldd ffoollllooww
m
n, 4 ((ee..gg.. ggrroowwtthh pprroommoottiinngg sspppp..))
e
g (cid:190)(cid:190) AA ccoommppeettiittiioonn oonn nnuuttrriieennttss ((NN)) iiss pprroobbaabbllyy
y
x3 nneegglleeccttaabbllee bbuutt hhaass ttoo bbee ccoonnffiirrmmeedd iinn ffuurrtthheerr
o
d eexxppeerriimmeennttss
e
v2
ol (cid:190)(cid:190) PPllaannttss mmaayy bbeenneeffiitt ffrroomm tthhee eennhhaanncceedd ooxxyyggeenn
s
s ccoonncceennttrraattiioonn ccaauusseedd bbyy aallggaaee aaccttiivviittyy bbuutt hhooww
Di1 ccaann tthhiiss bbee uusseedd ttoo iimmpprroovvee yyiieelldd??
a a b b d c
0
cucumber, greenhouse container gully begin gully end
experiment 2005 Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005 Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
8
AAllggaaee ssppeecciieess iinn ddiiffffeerreenntt wwaatteerr ssoouurrcceess,,
EExxppeerriimmeennttss
GGeerrmmaannyy 22000055
AAllggaaee ssppeecciieess RRaaiinnwwaatteerr OOssmmoottiicc PPeeaatt NNaattuurraall FFaaccttoorrss TTrreeaattmmeennttss DDeessiiggnn
ppoonndd wwaatteerr ddiittcchh llaakkee
Algae + troughs/containers open
Pseudodictiosphearium spp XXX XXX XXX XXX - or covered
Clamydomonas variabiles XX XX XX XX Water 4 different sources water from: rain pond, peat
Scenedesmus longispina XX XX XX XX with different algae ditch, natural lake, osmosis
Crop Temp. <15 °C lettuce
(Ulothrix spp.) XX XX XX
(climate) >25 °C cucumber
(Klebsormidium spp.) XX XX XX
Root nutrient solution NFT
Chlorella vulgaris X X environment small surface fleece
Monoraphiodium spp. X large surface vermiculite
Pathogen + Pythium aphanidermatum
Micractinium spp X
- Fusarium oxysporum
Rhizoctonia solani
xxx very frequently

xx frequently
x rare
Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005 Schwarz et al.; IPI International Symposium on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, September 20-24, 2005
9
mber 20-24, 2005(cid:190)(cid:190) ggrSSrppooeewwcciieettss h h pprroommoottiinngg eeffDDffiivveeiisscciioottnnss oonn ccuullttiivvaattEEeeffffeeddcctt ppllaannttss (cid:190)(cid:190)PPaatthhaaooggnneenntt iiffuunnggaall eeffffeeccttss AAllggee rreedduuccttiioonn
m on Fertigation; Optimizing the utilization of water and nutrients; Beijing, Septe LAUACCCCCasrhhhaantmcllluudhaooollarimrerenopeerrrianhyllppallreyaadaa ipmal o lspuppi mnhapymarnoy rposae apl.nnpif nfteraeoaiiofrcsirdlbdioaad oosii naodsrpu seeupmaasm. CCCCCCPPPhhhhhhhhhaaallllllooooooeeerrrrrroooooooooppppppppphhhhhhhhhyyyyyyyyytttttttttaaaaaaaaa seexetrdcalycillnteeeogaalkaclsffui uy naalgtaaxiorrnrGGirueeonk expaaAAwi--nilo lni--tiiiikknnhllln-iiyekkelcc eisi kee rrn-aaaeee--l ciccaacaak rtactccesseiivhcvtteea iiiataivvt,,stiy vcyiireKKtti,it yyd t i(--Iyv (teeeAMo it ffAmmyffeee lauccistctto sil)aa goe.) MRSEPPehcrhailnysiceztyerroopooccphptitlihluehoitum onhgmmioa rrar ioaoasml xo fipsanilnahilfiiie ncsa(sius s tumeacon clsi.n ) a (Tassi) Gold ACFHACHCFFFFiiiiinnaaaaasssssaalplplcccccooobbaahhhhhtttehhhelleeeeeoonrrrnrrrrrssiiieeeeexxxaaiilllllpp lllllssssvaaaaahhpppap oosssssppprpnnpppppi....a pppppss(((b(CCC.....Cppi l(((((yyyppiyCCCCCsaaa..a yyyyy(nnnn((CaaaaaCCoooonnnnnybbbyyboooooaaa....)))bbbbb)nnn ..... ooo))))) bbb...))) ssttrrooXXXXXXX nn gg wweeXXXXXaa kk
Schwarz et al.; IPI International Symposiu HOSSScccaoeeeecnnnmyeeesatddditseeeo ssscsmmmopcpuuuc.sss.u aoos rbbpmltiluquasuvtiuiuuasssl i csu lus CCCCChhhhhlllllooooorrrrroooooppppphhhhhyyyyytttttaaaaa cytaaaeouuutkhxxxiyniiinnnlien---lllneiiiIkkkA -eeeelAimk aaa eicccs atttsiiivvvcioiiittttinyyyv ity SchUACTFwaursrorizosc plelmahte earotlry.io;upg cItPmhrieI liIyclsn uttoh eoarsxunnpa ymtf iposlrnau epallvibn onSurydrdumusiepcmm omusi ulaum tnoinst hF eiratignatuiomn; O ptimizing the utilization of waFTHHHteroi yyysanppplcdy nnnhnpueeeethraaaireoen tmmslstl;hp aBuuper isssij.ixnccp (g iip,Rsff Soo.eph prr(tmmpoCemd.iiyb sso ear p 2((n0RRho-2.hh4b), oo.2)0dd 05oopphh..)) XX XX
10