Quản lý bón phân vào đất

Nguồn: Pixabay/CC0 Public Domain

Ngày nay cây trồng thường được bón phân quá mức, điều này giúp tăng năng suất trong thời gian ngắn nhưng cũng gây hại cho môi trường do dòng chảy dinh dưỡng và khí thải nhà kính. Thêm vào đó, việc phân bón thường không đạt hiệu quả vì phần lớn phân bón được bón sẽ bám vào các hạt đất trong thời gian dài, khiến cây trồng không hấp thụ được.

Ngoài ra, việc bón liều lượng cao các loại phân dễ hòa tan có thể đảm bảo năng suất cây trồng, nhưng lại làm giảm chất lượng môi trường và khả năng phục hồi của hệ sinh thái nông nghiệp. Chiến lược bón phân này thường dẫn đến cây trồng "lười biếng" với hệ thống rễ kém phát triển và giảm khả năng hấp thụ dinh dưỡng từ nguồn dự trữ đất tự nhiên.

Cải thiện khả năng phục hồi

Trong những khu rừng rộng lớn của Canada, cây cối phát triển mạnh mẽ trên đất nghèo dinh dưỡng nhờ hệ thống rễ sâu có khả năng hấp thụ dinh dưỡng và nước. Trong các hệ sinh thái tự nhiên, thực vật đã tiến hóa và phát triển cấu trúc rễ giúp hấp thụ dinh dưỡng. Chẳng hạn phát triển rễ to, khỏe và hoạt động mạnh hơn, giúp chúng tiếp cận nhiều chất dinh dưỡng hơn từ đất. Đôi khi, chúng kết hợp với các vi sinh vật đất để tăng khả năng tiếp cận chất dinh dưỡng. Khi rễ hấp thụ chất dinh dưỡng, chúng cũng giải phóng một số phân tử nhất định trong đất gọi là dịch tiết rễ. Những hợp chất này góp phần phân hủy chất hữu cơ và hòa tan các hạt đất, giúp rễ cây có thể tiếp cận các chất dinh dưỡng bị giữ lại. Dịch tiết rễ cũng là nguồn năng lượng cho các vi sinh vật đất, về lâu dài cũng hỗ trợ lưu trữ carbon trong đất và cải thiện sức khỏe tổng thể của đất.

Phòng thí nghiệm SoilRes3 tại Đại học British Columbia thực hiện nghiên cứu liên ngành về nguồn gốc đất để khám phá cách các quá trình vi mô định hình các đặc tính và khả năng phục hồi của hệ sinh thái vĩ mô. Dựa trên phản hồi đất-thực vật, các nghiên cứu về đất xem xét mối quan hệ phức tạp giữa đất và con người trong điều kiện môi trường sinh thái đa dạng, với mục tiêu tăng cường khả năng phục hồi, sức đề kháng và khả năng phục hồi của hệ sinh thái.

Khi xem xét đáp ứng từ mối liên hệ đất-thực vật trong các hệ sinh thái tự nhiên, chúng tôi nhận thấy rằng việc sử dụng ít phân bón hơn một chút thực sự có thể mang lại lợi ích cho cây trồng về lâu dài. Bằng cách giảm phân bón, chúng ta có thể tăng sản xuất dịch tiết rễ. Điều này giúp tăng cường khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng của cây trồng, thay vì phụ thuộc vào các yếu tố đầu vào bên ngoài. Ngoài ra, tăng cường hoạt động của vi sinh vật vùng rễ và hoạt động như một nguồn carbon trực tiếp vào đất, việc tăng dịch tiết rễ cũng có thể góp phần làm cho đất khỏe mạnh hơn.

Các chiến lược thay thế

Nitơ và phốt pho là hai chất dinh dưỡng quan trọng nhất cho sự phát triển của cây trồng và chúng là những loại phân bón được sử dụng nhiều nhất trên thế giới.

Nhóm các nhà khoa học đất đã xem xét 36 nghiên cứu bao gồm 30 loại cây trồng và bối cảnh đất khác nhau. Trên cơ sở đó đã so sánh phản ứng của cây trồng trong hai điều kiện bón phân:  lượng phân bón thông thường để tối đa hóa năng suất, và lượng phân bón ít hơn, đặc biệt là ít nitơ và phốt pho.Chúng tôi phát hiện ra rằng việc cắt giảm phân bón phốt pho tới một nửa đã thúc đẩy sự tiết dịch rễ lên 30%, trong khi chỉ làm giảm nhẹ sự phát triển của cây trồng xuống 2%. Ngược lại, việc giảm phân bón nitơ làm tăng sự tiết dịch rễ lên 7%, nhưng làm giảm sự phát triển của cây trồng xuống 20%.

Phát hiện này cho thấy việc tối ưu hóa sử dụng phốt pho trong nông nghiệp có thể kích thích hệ thống rễ hoạt động mạnh hơn và tăng sản xuất dịch tiết.

Loại đất

Việc tối ưu hóa phân lân để tăng cường tiết dịch rễ mà không ảnh hưởng đến năng suất phụ thuộc rất nhiều vào loại đất. Đất ở British Columbia khác biệt đáng kể so với đất ở Manitoba, Québec và Saskatchewan. Đồng thời, tác động của dịch rễ lên khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng và hấp thụ carbon thay đổi tùy theo điều kiện đất (độ pH, khoáng vật, độ ẩm, kết cấu đất).

Đó là lý do tại sao chiến lược - hạn chế phân bón để tối đa hóa hoạt động của rễ - phải được thử nghiệm trong điều kiện thực tế, với nông dân, trên nhiều loại đất và hệ thống cây trồng khác nhau.

Bước tiếp theo sẽ là xem xét phản ứng và tác động của dịch rễ trong điều kiện lý hóa và môi trường sinh thái khác nhau. Các thử nghiệm thực địa là điều cần thiết để điều chỉnh phương pháp này cho phù hợp với điều kiện địa phương và đảm bảo hiệu quả cũng như khả năng mở rộng của nó.

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Phys.org