Dư lượng thuốc diệt cỏ làm gián đoạn chu trình nitơ trong đất trồng đậu tương, nhưng vi khuẩn có lợi giúp phục hồi sức khỏe của đất

Các nhà nghiên cứu từ Viện Sinh thái Ứng dụng (Institute of Applied Ecology - IAE) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã làm rõ cách thuốc diệt cỏ chlorimuron-ethyl ảnh hưởng đến chu trình nitơ trong đất vùng rễ đậu tương và chứng minh rằng chủng vi khuẩn phân hủy chlorimuron-ethyl, Chenggangzhangella methanolivorans CHL1, có thể giúp khôi phục sự ổn định sinh thái trong đất bị ô nhiễm.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Geoderma, đề cập đến những lo ngại về sự tích lũy lâu dài dư lượng thuốc diệt cỏ trong đất nông nghiệp.

Thuốc diệt cỏ còn sót lại trong đất sau khi sử dụng có thể làm gián đoạn cộng đồng vi sinh vật và các quá trình chu trình dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng. Chu trình nitơ là một chuỗi các quá trình sinh học chuyển đổi nitơ thành các dạng có thể sử dụng được cho thực vật và vi sinh vật. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất và năng suất nông nghiệp. Xử lý ô nhiễm bằng vi sinh vật, sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất gây ô nhiễm, đã trở thành một phương pháp quan trọng để quản lý đất nông nghiệp bị ô nhiễm.

Nghiên cứu này được dẫn dắt bởi XU Mingkai thuộc Nhóm Đổi mới về Quá trình và Tác động Ô nhiễm Môi trường tại IAE. Sử dụng các thí nghiệm thực địa và hệ thống vi mô được kiểm soát, các nhà nghiên cứu đã điều tra xem chlorimuron-ethyl, một loại thuốc diệt cỏ sulfonylurea được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đậu tương, ảnh hưởng như thế nào đến hệ sinh thái vùng rễ. Họ kết hợp phân tích đất với phương pháp metagenomic để đánh giá những thay đổi trong vi sinh vật liên quan đến chu trình nitơ và đánh giá đóng góp của CHL1 vào quá trình phục hồi đất.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc tiếp xúc với chlorimuron-ethyl đã ức chế đáng kể sự sinh trưởng của đậu tương và sự hình thành nốt sần rễ, đồng thời làm thay đổi cân bằng nitơ trong đất và làm giảm độ pH của đất. Nốt sần rễ là nơi cư trú của các vi sinh vật cố định nitơ giúp cây hấp thụ nitơ hữu ích và rất cần thiết cho quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng của đậu tương. Thuốc diệt cỏ này cũng gây ra những thay đổi đáng kể trong quần thể vi sinh vật vùng rễ và các quá trình chu trình nitơ.

Các phân tích sâu hơn cho thấy chlorimuron-ethyl làm giảm số lượng và đóng góp chức năng của các vi sinh vật tham gia vào quá trình cố định nitơ và khử nitrat, đồng thời tạm thời làm tăng số lượng một số vi sinh vật liên quan đến quá trình nitrat hóa. Số lượng các gen cố định nitơ quan trọng bị ức chế mạnh mẽ khi tiếp xúc với thuốc diệt cỏ. Những thay đổi về vi sinh vật này phù hợp với sự thay đổi trong các dạng nitơ trong đất, bao gồm giảm nitơ amoni và tăng nitơ nitrat.

Điều quan trọng là, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng chủng CHL1 có thể nhanh chóng phân hủy chlorimuron-ethyl dư thừa trong đất và giảm tác động sinh thái của nó. Vi khuẩn này đã rút ngắn thời gian tồn tại của thuốc diệt cỏ trong đất hơn một nửa và làm giảm sự ức chế sinh trưởng của đậu tương và sự hình thành nốt sần rễ. Nó cũng giúp phục hồi các nhóm vi sinh vật liên quan đến chu trình nitơ và các gen chức năng, cải thiện điều kiện nitơ trong đất và giúp bình thường hóa độ pH của đất.

Theo các nhà nghiên cứu, những phát hiện này cung cấp cơ sở khoa học cho tiềm năng sử dụng vi khuẩn phân hủy trong việc cải tạo đất thân thiện với môi trường.

Võ Như Cầm theo Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc.