Canola là một loại cây trồng mà hạt giống của nó thường được thu hoạch để tạo ra dầu canola (dầu hạt cải) và dùng trong các bữa ăn. Canola thuộc họ thực vật Brassica. Ảnh: Meghnath Pokharel.

Phân bón được sử dụng trên toàn thế giới trong nông nghiệp. Nó được sử dụng để tăng sức đề kháng cho cây, tăng năng suất và cuối cùng là đem lại lợi nhuận cho người nông dân.

Tuy nhiên, có câu nói: “ liều lượng làm nên chất độc”. Hậu quả tương tự được nhìn thấy qua các loại thuốc không kê đơn. Mọi người cần dùng đúng liều, đúng khoảng thời gian để thuốc được an toàn và hiệu quả. Phân bón cũng hoạt động theo cách tương tự.

Đặc biệt, tỷ lệ và nguồn phân bón có thể tạo ra sự khác biệt, đặc biệt là phương pháp bón phân “banding”. Đây là phương pháp trộn đều phân vào đất trong rãnh khi gieo, lấp đất và gieo hạt lên trên. Mặc dù phương pháp này có nhiều thuận lợi, nhưng nó cũng có thể gây ra tổn thương cho rễ cây nếu sử dụng không đúng cách.

Isaac Madsen là một nhà nghiên cứu viên sau tiến sĩ tại Đại học bang Washington cho biết: “phương pháp bón “banding” là phương pháp truyền thống được sử dụng phổ biến trên các hệ thống vùng đất khô hạn. Nó có thể làm thất thoát phân bón trong suốt mùa vụ. Phương pháp này cho phép người nông dân sử dụng tất cả hoặc hầu hết phân bón cùng một lúc. Điều này thường gây ra sự xáo trộn ít hơn trong phương pháp làm đất tối thiểu hoặc không làm đất (no-till).

Các nhà nghiên cứu đã chụp hình rễ cây cải dầu để xem chúng có bị còi cọc hay chết vì phân urê không. Mũi tên chỉ vào đầu rễ còi cọc. Ảnh: Justin Archibald.

Các nhà nghiên cứu như Madsen đang cố gắng tìm ra tỷ lệ và nguồn phân bón lý tưởng sẽ giúp cây trồng phát triển mà không làm tổn thương rễ. Madsen và nhóm nghiên cứu của ông đã nghiên cứu đặc biệt trên cải dầu. Các kỹ thuật hình ảnh và phân tích mới cho phép họ nhìn thấy rễ cây cải dầu tương tác với phân bón theo cách chưa từng được thực hiện trước đây.

Trong nghiên cứu này, họ đã chụp được rễ cây cải dầu mọc thành một dải với phân bón và đánh giá được ảnh hưởng của chúng đối với rễ cây cải dầu. Sử dụng rhizoboxes (hộp thủy tinh chứa đầy đất) dựa trên máy scan, họ đã thu thập được một loạt hình ảnh gốc theo thời gian. Điều này cho phép họ theo dõi được ảnh hưởng của tỷ lệ và nguồn phân bón đến hệ thống rễ cây.

Nguyên nhân rễ của cây cải dầu bị tổn thương được quan tâm như vậy là do nó có một rễ dài. Những rễ lớn hơn đặc biệt bị ảnh hưởng bởi phân bón. Nếu rễ cây bị tổn thương, cây không thể hấp thu chất dinh dưỡng và nước.

Mục tiêu cuối cùng của nhóm nghiên cứu nhằm xác định được đường cong liều lượng – đáp ứng (a dose-response curve). Điều này sẽ giúp nông dân sử dụng phân bón tốt hơn và biết liệu nó có gây hại cho cây trồng của họ hay không. Họ đã sử dụng dữ liệu thu thập được từ các hình ảnh gốc để biểu diễn các đường cong này đối với các nguồn phân bón khác nhau.

Theo ông Mad Madsen, một đường cong liều lượng – đáp ứng giúp xác định số lượng hoặc liều lượng của một chất sẽ dẫn đến một phản ứng cụ thể. Trong trường hợp này, họ đã thiết lập được mô hình hóa sự sống sót của rễ cây, độ sâu và khoảng cách từ điểm bón phân.

Họ đã sử dụng ba nguồn phân bón nitơ trong nghiên cứu: urê, ammonium sulfate và urê ammonium nitrate. Mỗi loại phản ứng khác nhau trong đất, và các nhà nghiên cứu nghĩ rằng chúng sẽ gây ra những tổn thương khác nhau cho rễ.

Hình ảnh với nhiều rễ cải dầu minh họa cho ảnh hưởng của từng tỷ lệ urê. Tổn thương tăng dần từ trái sang phải, tương ứng với sự gia tăng tỷ lệ urê. Rễ bên phải ngắn hơn và có nhiều dấu hiệu tổn thương hơn.  Ảnh: Justin Archibald.

Madsen cho biết bón phân ammonium nitrate với tỷ lệ thấp tốt hơn urê và là lựa chọn tốt nhất cho cải dầu. Ông nói thêm rằng nghiên cứu này rất quan trọng đối với người trồng cải dầu ở khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương. Nó giúp thiết lập các hướng dẫn cho họ để sử dụng các loại phân đạm.

Madsen cho rằng phương pháp bón “banding” là một cách canh tác tốt nhất. Tuy nhiên, chúng ta cần phải cẩn thận với nguồn và tỷ lệ phân bón. Phương pháp “banding” sẽ không gây ra vấn đề miễn là tỷ lệ sử dụng đủ thấp và các nguồn được sử dụng là đủ an toàn. Mục tiêu nghiên cứu của các nhà khoa học là phát triển các hướng dẫn về tỷ lệ và nguồn phân bón mà người trồng có thể sử dụng để giảm thiểu thiệt hại và tối đa hóa độ phì nhiêu đất.

Madsen cho rằng các kỹ thuật hình ảnh được sử dụng trong nghiên cứu này là độc đáo và rất hữu ích. Nhìn lướt qua hình ảnh rễ cây có thể đánh giá được. Nó cho phép một cái gì đó thường ẩn dưới đất và quan trọng đối với sức khỏe thực vật được nghiên cứu trong thời gian thực.

Mai Thanh Trúc theo Agronomy.