Does reduction of nitrate inputs in pasture land treated with Chlorella vulgaris result in cost savings and healthier soil and grass?

Project Overview

Project Type: Farmer/Rancher
Funds awarded in 2022: $10,975.00
Projected End Date: 03/31/2024
Grant Recipient: Sweetgrass Garden Co-op
Region: Southern
State: South Carolina
Principal Investigator:
Dale Snyder
Sweetgrass Garden Co-op


  • Agronomic: grass (misc. perennial)


  • Animal Production: rangeland/pasture management
  • Soil Management: soil quality/health

    Proposal summary:

    In response to the negative impacts of NPK on soil and climate, there has been an increased interest in organic 

    growing methods.  One of these is the use of biostimulants, which the 2018 US Farm Bill described as compounds 

    or organisms that stimulate natural processes to enhance growth, yield and fertility.  

    During the last three years we have studied the effects of the micro-application of a live, green algae, Chlorella vulgaris.  

    In a SSARE funded study last year, we tested its effects on tomatoes and found that yield was higher in rich soil (treated

     with compost), and in poor soil (not composted).  In previous turf trials we observed improvement in measures of 

    soil fertility including organic matter, soil respiration, and soil organic nitrogen (Haney testing).   

    A recent study conducted by an affiliated farmer in Nebraska found increased hay production (sorghum hay) with the 

    addition of algae to his usual NPK input.  Of particular interest was a 75% increase in protein content, and a 30% rise in 

    lipids.   Of concern was a marked increase in nitrate content with algae treatment.  After consultation with his nutritionist,

     we conclude that adding algae to a large dose of synthetic nitrogen is too much.  


    In this study, we will analyze nitrates in pasture grass to determine nitrate content with reduced nitrogen input, and no input. 

    This study is designed to determine whether algae treatment would be enhanced with the addition of a small quantity 

    of NPK (25% of the usual input), or the addition of a carbon source such as biochar.  

    The following study conducted on horse pasture addresses those issues.


    Project objectives from proposal:


    The study will be conducted at the Iron Horse Farm (IHF) on Johns Island, SC.   For 18 months, algae has been the 

    only nutritional input, and the horse farm owner, Allen Reed has been satisfied that quality of the pasture, and 

    particularly the color of his grass has improved (multiple studies have shown increased chlorophyll with algae treatment).    

    The study will be conducted in four contiguous sections of pasture measuring 1-2.5 acres.  


    Sections will be treated as follows: 

    Pasture 1A: (nearest Bohicket Rd):  Algae (Chlorella vulgaris)+ 25% NPK 

    Pasture 2A: Algae alone   

    Pasture 3A-north half:   Algae alone  

    Pasture 3A-south half:  Algae + Biochar

    Pasture 3B-north half:  Algae alone 

    Pasture 3B-south half:  Biochar Alone 



    A single application of NPK, based on 25% of the recommendations based on soil tests, will be administered 

    with the emergence of perennial grass (Bahiagrass) in the early spring, usually the second week in March and

    again as needed based on sufficient forage required by grazing horses.

    A single application of biochar will be applied at the same time, as will the first application of algae.  A second 

    application of algae will be added 2 weeks later, then at 4-week intervals through the growing season. 



    1. Growth:  The first assessment will be when the Bahiagrass is well established. 

    After a first mowing, it will be unmowed until the first test-section reaches 5 inches in 

    height.  At that time the height of grass in all of the test sections will be measured.  

    Grass mowed from a 20 x 20 foot representative plot in each test 

    pasture will be weighed. 


    2.Chlorophyll:  levels of chlorophyll a and b will be assessed (Regen Ag Lab, Pleasonton, NE). 


    3.Nutritional content:  standard analysis  will include crude protein, nitrates, fat and minerals. 


    4.Haney soil testing (baseline and 2 weeks after the third algae application, or 6 weeks 

    after emergence). 

    Any opinions, findings, conclusions, or recommendations expressed in this publication are those of the author(s) and do not necessarily reflect the view of the U.S. Department of Agriculture or SARE.