Giúp thực vật và vi khuẩn hợp tác với nhau nhằm giảm nhu cầu sử dụng phân bón

Một nghiên cứu cho thấy việc tăng cường mối quan hệ tự nhiên giữa thực vật và vi khuẩn có thể làm giảm sự phụ thuộc vào phân bón gây nguy hại cho môi trường.

Khi dân số ngày càng tăng và năng suất cây trồng bị đe dọa bởi biến đổi khí hậu, các nhà khoa học muốn thúc đẩy sự phát triển cây trồng một cách tự nhiên và bền vững.

Các nhà khoa học ở đại học Warwick và Justus Liebig (Đức) đã nghiên cứu một phương pháp mới thúc đẩy sự hấp thụ dinh dưỡng và phát triển của cây trồng, nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Microbiome. Việc này có thể làm giảm nhu cầu sử dụng phân bón gây nguy hại cho môi trường. Phân bón sẽ chảy vào các nguồn nước hay bị phân hủy bởi các vi khuẩn trong đất, thải khí nitơ vào khí quyển gây hiệu ứng nhà kính. Nhóm các nhà khoa học đã nghiên cứu hiệu quả của mối liên hệ giữa thực vật và vi khuẩn (còn được gọi là hiện tượng cộng sinh hay nốt sần), đồng thời làm sáng tỏ cách hiện tượng tự nhiên này tác động như thế nào đến tương tác với các vi khuẩn khác trong đất.

Cây họ đậu tương tác với những chủng vi khuẩn cộng sinh (được gọi là rhizobia) để cố định nitơ từ không khí và cung cấp cho cây trồng dưới dạng các chất dinh dưỡng. Các chủng vi khuẩn này được khai thác để giúp cây trồng hấp thu được các chất dinh dưỡng trong đất nhằm thúc đẩy tăng trưởng hoặc khả năng phục hồi trước các tác động bất lợi. Những đặc tính này giúp cây họ đậu tương đối độc lập với phân bón hóa học và đưa ra cách tiếp cận với nền nông nghiệp bền vững trong sản xuất lương thực. Cây họ đậu có thể tương tác với nhiều loài rhizobia nhưng kết quả của sự tương tác này phụ thuộc vào khả năng cố định đạm của vi khuẩn và các loại đất khác nhau.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã xác định hiệu quả tác động của hiện tượng cộng sinh khác nhau không chỉ là đối với sự phát triển và dinh dưỡng cây trồng mà còn đối với các chủng vi khuẩn khác trong đất để có thể thúc đẩy cây trồng và sức khỏe đất giống như phân bón. Nghiên cứu này được thực hiện bởi các cây họ gần với đậu Hà Lan và các cây họ đậu khác với các chủng vi khuẩn khác nhau trên nhiều loại đất đại diện cho các môi trường nông nghiệp.

Sử dụng các chủng vi khuẩn khác nhau, nhóm nghiên cứu đã đo lường các phản ứng phân tử và lượng khoáng chất trong cây. Các quần xã vi khuẩn và nấm được ghi nhận ở các vị trí khác nhau: trong đất, vùng quanh rễ và bên trong rễ. Bằng cách kết hợp dữ liệu của tất cả các loại vi khuẩn và các vị trí, những kiến thức về tác động của “hiệu quả cộng sinh” được thiết lập.

Giáo sư Patrick Schäfer cho biết: “Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng cho việc ứng dụng các chủng vi khuẩn cộng sinh vào việc canh tác các cây họ đậu”.

“Sau nghiên cứu này, chúng tôi hiện đang kiểm tra tác động của các chủng vi khuẩn trên các loài thực vật khác nhau để đánh giá sự sinh trưởng và khả năng phục hồi trước các tác động bất lợi. Chúng tôi mong muốn hợp tác với các công ty hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp để đánh giá công dụng của các chủng vi khuẩn này như phân bón sinh học cho việc sản xuất của các loại cây ngũ cốc. Điều này sẽ góp phần giảm việc sử dụng phân bón hóa học gây nguy hại cho môi trường”.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo Đại học Warwick.