Đậu mắt đen có thể giúp hạn chế nhu cầu về phân bón trong canh tác

Joel Sachs, giáo sư tiến hóa và sinh thái học UC Riverside, trên cánh đồng đậu mắt đen. Nguồn: Joel Sachs / UCR.

Nghiên cứu mới của UC Riverside cho thấy khả năng thu hút vi khuẩn có lợi của đậu mắt đen không bị suy giảm bởi các phương pháp canh tác hiện đại. Trồng nó luân canh với các loại cây trồng khác có thể giúp người trồng hạn chế việc sử dụng phân bón tốn kém, gây hại cho môi trường.

Nếu không có đủ nitơ, thực vật sẽ không phát triển. Tuy nhiên, các cây thuộc họ đậu như đậu mắt đen có khả năng cố định đạm bởi thu hút một lượng lớn vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh ở rễ.

Thông thường, khi canh tác, người trồng trọt thường chú ý tập trung vào các đặc điểm như kháng bệnh, năng suất và hàm lượng protein trong hạt. Nhưng gần đây, người trồng mới bắt đầu chú ý nhiều hơn đến các đặc điểm như khả năng thu hút các vi sinh vật có lợi cải thiện đất của cây trồng.

Nhà nghiên cứu bệnh học thực vật Gabriel Ortiz của UCR muốn tìm hiểu xem liệu đậu mắt đen - một loại thực phẩm cực kỳ phổ biến ở nhiều nơi trên thế giới - có duy trì được khả năng thu hút vi khuẩn có lợi ngay cả sau khi áp dụng các phương pháp canh tác hiện đại hay không. Trong nhiều trường hợp, thực vật bị tác động mạnh bởi hoạt động canh tác của con người, không được hưởng lợi nhiều từ các mối quan hệ với vi khuẩn so với các họ hàng hoang dã của chúng.

Tuy nhiên, Ortiz và nhóm của ông phát hiện ra rằng đậu mắt đen vẫn duy trì khả năng tự nhiên của chúng để hình thành các mối quan hệ có lợi với vi khuẩn cố định nitơ.

Hình này cho thấy các dòng cây đậu mắt đen được sử dụng trong nghiên cứu có liên quan với nhau như thế nào và nó cũng cho thấy các hạt hoang dã khác với các chủng loại ban đầu như thế nào. Nguồn: Joel Sachs / UCR.

Kết quả từ nghiên cứu này vừa được công bố trên tạp chí Evolution. Các thí nghiệm được thực hiện trên 20 loại đậu mắt đen khác nhau và chỉ ra cơ sở di truyền cho khả năng cộng sinh của chúng.

Với những thông tin đáng giá này của đậu mắt đen, Ortiz và nhóm nghiên cứu tập trung vào nó vì chúng cũng có khả năng chịu hạn, một đặc điểm quan trọng khác đối với những người trồng ở Nam California.

Để thu hút vi khuẩn cố định nitơ, vi khuẩn rhizobia, đậu mắt đen thải ra chất hóa học qua rễ của chúng. Cuối cùng, rễ hình thành các nốt sần giống như khối u để bảo vệ rhizobia và cung cấp carbon cho chúng. Đổi lại, đậu mắt đen nhận được một dạng nitơ hữu ích.

Ortiz giải thích: “Khi cây trồng cảm nhận được nó sắp chết, nó sẽ giải phóng vi khuẩn vào đất, bổ sung chất dinh dưỡng cho nó. Người trồng có thể trồng luân canh cây họ đậu với các cây trồng khác, để vụ sau đất đã được bổ sung một lượng vi khuẩn cố định đạm làm giảm nhu cầu phân bón”.

Khi lượng phân đạm được bón nhanh hơn mức cây có thể sử dụng, lượng dư thừa có thể kết thúc trong khí quyển dưới dạng khí nhà kính hoặc trôi ra hồ, sông và đại dương. Trong nước, nitơ dư thừa sẽ gây ra hiện tượng tảo nở hoa, sử dụng hết oxy và giết chết cá.

Sachs cho biết: “Để làm cho nông nghiệp bền vững hơn, một trong những điều chúng ta cần làm là tập trung vào khả năng hoạt động của thực vật để nhận được các lợi ích từ các vi khuẩn có ích trong đất, thay vì cố gắng làm giàu dinh dưỡng trong đất bằng cách đổ phân bón hóa học”.

Mai Thanh Trúc theo Phys.org