Alsanius, Beatrix
Efficiens av långsamfilter för hortikulturell produktion
Ur både svensk och internationell synvinkel är långsamfiltrering ett viktigt instrument för att kunna introducera slutna odlingssystem som är miljövänliga och prisvärda. Föreliggande projekt ska leda till framtagandet av bedömningsinstrument för efficiens av långsamfilter i slutna hortikulturella odlingssystem under odlingssäsongen. Vinklingen i forskningsansatsen är ny. Inom projektet väljs slutna näringslösningsbaserade odlingssystem med tomat som modelsystem. Projektets mål är att ta fram tröskelvärden för filtrets effektivitet genom att särskåda förändringen av enzymaktivitet, halten mikrobiella metaboliter med betydelse för biologisk bekämpning av rotsjukdomar, biotransformerade ämnen samt mikrobiologiska parametrar i den i filtret ingående och utgående näringslösningen samt vid olika djup i filtret för att utveckla en lämplig metod att bedöma långsamfiltrets efficiens.
Undersökningen är upplagd som ett treårigt projekt. Den genomförs (a) dels som en observationsundersökning i tre svenska trädgårdsföretag som använder sig av långsamfiltrering och (b) dels i försöksanläggningen på Alnarp varvat med laboratorieundersökningar. I del (a) selekteras relevanta ämnen bland de nedan nämnda ämnesgrupper fram. I dessa företag genomförs också en slutvalidering. I del (b) särskådas dessa ämnen för att ta fram tröskelvärden för bedömning av filterefficiens. Slutna hydroponiska växthussystem med tomat väljs som modellsystem och -kultur. Den inledande observationsstudien riktar sig mot kommersiella odlingssystem med droppbevattning och inert substrat. Provokationerna utförs i långsamfilter som kopplas till det redan befintliga experimentella odlingssystemet. Vid mätning av dem o.n. metaboliter och biotransformerade substanser används spektrofotometriska (enzymaktivitet: proteas, kitinas, cellulas, b-1,3-glukanas), totalhalt av fenoliska syror och vätskekromatografiska (antibiotiska ämnen, fenoliska syror, fusaric acid) metoder. Prover samlas in ur den i filtret ingående och utgående näringslösningen samt ur olika lager inom filtret (se bilaga 1).
Föreliggande resultat ger en bas för att genomföra undersökningar rörande långsamfiltrens efficiens (reningens verkningsgrad) med hjälp av enzymaktivitet. Undersökningsserien har gett svar på frågor av rent metodisk natur, såsom inkubationslängd, lagringsbeteende, enzymsubstrat för proteasbestämning, ökning av testkänslighet och miniaturisering samt induktion av enzymaktivitet. Av de nådde resultaten konkluderar vi att
· fyra timmars induktion är lämplig med hänsyn till en praktisk tillämpning av de fyra undersökta enzymer
· kylning vid +2 °C bibehåller aktiviteten av undersökta enzymer vid en veckas lagring
· Hide Powder Azure reflekterar proteasaktivitet bäst både i färsk näringslösning och efter induktion
· Testkänsligheten generellt kan ökas genom frystorkning – undantag b-1,3-glukanas
· Miniaturisering av enzymaktivitetstester är möjlig – undantag proteasbestämning med hjälp av Hide Powder Azure
· Cellulas- och kitinasaktivitet kan induceras med hjälp av lämplig substrat.
Med hänsyn till undersökningar i odlingssystem konkluderar vi att
· Proteasaktivitet förekommer vid alla de undersökta provtagningsplatserna i odlingssystemet
· Cellulas-, kitinas- och b-1,3-glukanasaktivitet är under de givna betingelserna avsevärt lägre än proteasaktivitet
· Skillnader förekommer mellan odlingssäsonger och under säsongen
· Enzymaktivitet kan induceras både i näringslösning och på långsamfiltrets översta lager genom tillsats av organiskt material av olika ursprung
· Det finns ett positivt samband mellan hög enzymaktivitet och långsamfilters efficiens.
· Enzymaktivitet kan användas som en av möjliga prediktorer för ett framtida prognossystem.
· Andra kompletterande prediktorer (biologiska, kemiska och fysikaliska) bör karakteriseras.
· Detaljerade undersökningar krävs med hänsyn till näringslösningar/odlingssystem med högre belastning av organiska ämnen och patogener respektive suboptimala filtreringsbetingelser, enzymaktiviteters dynamik under odlingssäsongen.