Nông dân mất rất nhiều thời gian và tiền bạc cho việc phòng trừ cỏ dại và các loại dịch hại khác, và họ thường phải chuyển sang sử dụng thuốc khử trùng để ngăn chặn các loại dịch hại nghiêm trọng nhất. Nông dân cũng phải vật lộn với những công việc buộc phải làm đối với các sản phẩm phụ giá trị thấp trong sản xuất cây trồng như: vỏ, hạt và bao vỏ từ quá trình chế biến hạt, rau và quả.

Điều gì sẽ xảy ra nếu những dòng chất thải nông nghiệp này có thể tạo ra các chất thay thế cho thuốc khử trùng hóa học và đem lại cho nông nghiệp năng suất cao hơn, có lợi hơn và thân thiện với môi trường hơn?

Có lẽ chúng có thể. Các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Davis được khích lệ bởi những kết quả ban đầu đạt được từ các thí nghiệm hợp tác về “phơi ải sinh học”, một quá trình kết hợp giữa sức nóng của ánh nắng mặt trời với việc cải tạo đất để quản lý cỏ dại và các loại dịch hại lan truyền qua đất khác.

Christopher Simmons, Giáo sư khoa học và công nghệ thực phẩm, người đang thử nghiệm phơi ải sinh học với nhiều loại cây trồng khác nhau và đang làm việc với nông dân trên toàn tiểu bang cho biết “Rất hứa hẹn, chúng tôi còn nhiều việc phải làm, nhưng quá trình phơi ải sinh học đang cho thấy tiềm năng thực sự là giải pháp bền vững, an toàn để vừa phòng trừ dịch hại vừa cải thiện năng suất và chất lượng cây trồng”.

Tăng cường năng lượng mặt trời

Rất nhiều người làm vườn sân sau biết được sức mạnh của năng lượng mặt trời. Khi bạn trải một tấm nhựa trong suốt lên nền đất ẩm, thì bạn có thể thu được bức xạ mặt trời và làm đất nóng lên đủ để giết chết cỏ dại và các loại dịch hại từ đất khác. Việc này thật hiệu quả, nhưng có thể phải mất 4-6 tuần, đây thường là một khoảng thời gian ngừng nghỉ quá dài đối với các cánh đồng sản xuất thương mại.

Phơi ải sinh học có thể thúc đẩy và cải thiện quá trình trên. Simmons và nhóm của ông đang bổ sung các nguồn hữu cơ như vỏ nho, vỏ cà chua, hay vỏ lạc vào đất trước khi phủ bạt lên, điều này thúc đẩy sự phát triển của các vi khuẩn có lợi. Các vi sinh vật có ích sẽ cạnh tranh với các loại dịch hại trong đất và tạm thời làm cho đất trở nên acid hơn, do đó ít thích hợp hơn cho cỏ dại và các loại dịch hại khác.

Sự kết hợp giữa làm nóng đất và hoạt động vi sinh vật có thể làm giảm thời gian xử lý đất xuống còn vài ngày chứ không cần phải mất tới vài tuần như quá trình phơi ải truyền thống.

"Và bằng cách kích hoạt các vi sinh vật có lợi trong đất, quá trình phơi ải sinh học có khả năng cải thiện sức khỏe của đất trong thời gian dài", Simmons giải thích.

Thử nghiệm trong các điều kiện thương mại

Các thuốc khử trùng hóa học thì đắt đỏ, và có nhiều chất đã được các cơ quan quản lý nhà nước và liên bang xác định là các chất gây ung thư. Tuy nhiên, trong việc tiêu diệt nguồn dịch hại lan truyền qua đất, chúng lại vô cùng hiệu quả.

Simmons nói: "Chất khử trùng là chất diệt khuẩn rộng rãi, nghĩa là chúng không chỉ ảnh hưởng tới các loài dịch hại mà còn ảnh hưởng tới cả các loài vi sinh vật có ích". "Phơi ải sinh học cho phép các vi sinh vật vô hại và có ích hơn tiếp tục tồn tại trong đất".

Tuy nhiên, để nông dân chấp nhận việc phơi ải sinh học như một phương pháp thay thế cho các chất khử trùng thì việc xử lý phải có hiệu quả, có thể dự đoán, và phải có tính kinh tế. Vì vậy, nhóm đang thử nghiệm phơi ải sinh học với nhiều loại cây trồng, nhiều sự cải tạo đất và nhiều loại đất, chống lại nhiều loại dịch hại khác nhau tại các địa điểm khác nhau ở quy mô thương mại trên toàn quốc.

Simmons cho biết: “Chúng tôi đang tiến hành các thử nghiệm đồng ruộng với rau diếp, cà chua, dưa hấu và nhiều loại cây che phủ khác nhau. Và chúng tôi có một thử nghiệm dài hạn trên 10 mẫu với hạnh nhân tại một vườn cây thông thường ở Chico”.

Tại Chico, Simmons và nhóm của ông đang hợp tác với người trồng hạnh nhân Rory Crowley ở Công ty Nicolaus Nut với sự hỗ trợ tài chính từ Hội đồng Hạnh Nhân của Trung tâm An toàn và Sức khỏe Nông nghiệp phương Tây và California. Họ đang ở năm đầu tiên của một thí nghiệm kéo dài 25 năm để xem liệu các chất thải trong quá trình chế biến hạnh nhân và ánh nắng mặt trời có thể tăng cường sức khỏe của đất và làm giảm cỏ dại cũng như các loại dịch hại cây trồng lan truyền qua đất hay không. Cho tới giờ thì Crowley rất ấn tượng với thí nghiệm này.

"Thật tuyệt vời cho đất", Crowley nói, “Bằng việc sử dụng quá trình phơi ải sinh học và trồng cây mù tạt che phủ, chúng tôi đã tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất từ 1.25 lên 1.75%, đây là một bước nhảy lớn. Điều đó có lợi cho việc cô lập cac-bon và sức khỏe tổng thể của đất”.

Còn quá sớm để nói liệu những việc cải thiện đất sẽ làm tăng năng suất cây trồng hay không, nhưng Crowley nghĩ rằng việc phơi ải sinh học có thể trở thành một công cụ quản lý dịch hại tốt và sử dụng có giá trị các chất thải nông nghiệp.

“Chúng ta cần tìm một ngôi nhà cho các sản phẩm phụ của quá trình chế biến hạnh nhân, vậy tại sao không xem liệu chúng ta có thể sử dụng chúng để vừa cải tạo sức khỏe của đất vừa phòng trừ dịch hại cây trồng?” Crowley hỏi.

Tiếp tục các thử nghiệm đồng ruộng

Simmons và nhóm của ông đang thử nghiệm phơi ải sinh học trên nhiều cây trồng hàng năm và cây trồng che phủ ở các mảnh đất trong khuôn viên trường Đại học California, Davis bằng cách sử dụng các dòng chất thải nông nghiệp từ quá trình chế biến rượu vang và cà chua. Họ sẽ sớm tiến hành thử nghiệm với các loại dâu tây, loại cây trồng mà vào mỗi vụ trồng mới, người nông dân thường phải xử lý đất bằng thuốc khử trùng.

Hy vọng của Simmons là trình diễn cho người nông dân thấy được rằng việc phơi ải sinh học có thể có hiệu quả và kinh tế dưới một loạt các điều kiện chống lại nhiều loại dịch hại cây trồng.

Ông nói: “Chúng tôi đang tạo nền tảng quan trọng, hy vọng là việc phơi ải sinh học có thể giúp nông dân đưa chất thải nông nghiệp và thực phẩm trở lại hệ thống để phòng trừ dịch hại và cải thiện sản xuất cây trồng”.

Nguyễn Thị Hồng Nhung theo Phys.org