Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Auswirkungen der Porengröße und Wasseraktivität auf das Überleben von Rhizobium tropici in Biokohle-Impfträgern

Steven J Vanek, Janice Thies, Bing Wang, Kelly Hanley und Johannes Lehmann

Forschungen zur Untersuchung von Biokohle (pyrolysierte Biomasse) als mikrobieller Impfträger könnten eine breitere Nutzung von Impfmikroben ermöglichen und die Beziehungen zwischen nicht sporenbildenden Bakterien wie Rhizobien und ihren Mikrohabitaten in Trägern und Böden aufklären. Wir haben 32 Biokohlen als Lebensraum für Rhizobium tropici (CIAT 899) getestet, um die Auswirkungen der Porengrößenverteilung, der chemischen Eigenschaften und der Tonzugabe auf die Bakterienhäufigkeit sowohl bei sechsmonatiger Lagerung bei 27 °C als auch unter Trocknungsbedingungen zu quantifizieren. Druckplattenmessungen und mikrografische Analysen ergaben korrelierte Schätzungen der mittleren Makroporengröße (0,3–30 μm) in den verschiedenen Biokohleträgern (r = 0,80, p < 0,0001). Die Makroporengröße wurde zusammen mit dem Mineralgehalt aus pflanzlichen Rohstoffen als erste Hauptkomponente der Variation der Biokohleeigenschaften bezeichnet. Unter feuchten Lagerungsbedingungen waren einige Biokohlen als mikrobielle Träger gleichwertig mit Torf. Die Häufigkeit von Rhizobium tropici in diesen Lagerungsinkubationen zeigte eine quadratische Abhängigkeit von der Biokohleporengröße (p<0,001) mit maximaler Häufigkeit bei einer Makroporengröße von 13,6 μm (Druckplatte) oder 10,1 μm (Mikrofotografien). Die Häufigkeit war bei Biokohlen mit höherem ASTM-Flüchtigkeitsgehalt geringer (p<0,001) und wurde durch den Gehalt an aus pflanzlichen Rohstoffen stammenden Mineralien in den Biokohlen erhöht (p<0,01). Die Zugabe von Goethit und Montmorillonit zur Biokohle vor der Pyrolyse erhöhte Makroporen mit einer Größe von <0,3 μm. Hinzugefügtes Goethit verringerte das Bakterienüberleben, während Montmorillonit die Häufigkeit von R. tropici in einer großporigen Kiefernbiokohle um das Zehnfache erhöhte (p<0,05) und deren Überleben in vier Biokohlen nach 10-tägiger Trocknung um das Zwei- bis Elffache verbesserte (p<0,001). Wir kommen zu dem Schluss, dass die Optimierung der Porengrößenverteilung und der chemischen Eigenschaften von Biokohlen eine vielversprechende Strategie zur Herstellung von Trägermaterialien ist, die für nicht sporenbildende Bakterien wie R. tropici genauso wirksam sind wie abgebauter bestrahlter Torf.