Cây phát triển tốt khi sử dụng phân bón sinh khối giống như phân bón vô cơ ở 02 điều kiện nhiệt độ khác nhau: nhiệt độ 15-25^oC (nhiệt độ mát: a, c, e, g) và nhiệt độ 22-32^oC (nhiệt độ ấm: b, d, f, h). Các nghiệm thức phân bón: không sử dụng phân bón NF, đối chứng không sử dụng phân đạm NC, đối chứng phân khoáng C1 và C2, các công thức PB (PB1, PB 2 và PB4) trong đó 1, 2, 4 là lượng phân bón được bổ sung tương ứng với lượng N trong công thức C1. Nguồn: npj Sustainable Agriculture (2024). DOI: 10.1038/s44264-024-00018-0.

Nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí npj Sustainable Agriculture cho biết sinh khối được tạo ra từ vi khuẩn phân lập từ biển, có màu tím Rhodovulum sulfidophilum là một loại phân đạm tuyệt vời.

Được thực hiện bởi chính bởi Keiji Numata đến từ Trung tâm Khoa học Tài nguyên bền vững và đại học Kyoto, nghiên cứu cho biết sinh khối này có hiệu quả tương đương với các loại phân bón vô cơ tổng hợp khác nhưng tránh được những tác hại đối với môi trường.

Tăng sản lượng nông sản bằng cách sử dụng phân bón giàu đạm là cách thức phổ biến trong nhiều thập kỷ tới khi mà nhu cầu lương thực toàn cầu tăng lên. Khi điều này xảy ra thì tác hại về mặt sinh thái do việc lạm dụng phân đạm vô cơ sẽ tăng bao gồm việc phát thải khí nhà kính, ô nhiễm nước ngầm và giảm chất lượng đất.

Mặt khác, các loại phân hữu cơ như phân hữu cơ ủ hoai hoặc phân chuồng chứa ít đạm hơn nên phải bón với một lượng nhiều để có tác dụng tương tự đối với sự phát triển của cây trồng. Điều này làm cho đất trở nên mặn, tạo ra độc tố và ngăn cản sự phát triển của cây trồng, về lâu dài sẽ tạo ra các sản phẩm phụ là carbon dioxide và nitơ oxide.

Nhóm nghiên cứu về đại phân tử sinh học ở RIKEN đang tìm kiếm nguồn nitơ tự nhiên để có thể thay thế phân bón tổng hợp gốc amonia và giúp ngăn ngừa các khủng hoảng trong tương lai. Vi khuẩn màu tím không chứa lưu huỳnh (PNSBs) được biết là có enzyme tổng hợp nitơ từ khí quyển thành protein nhưng cho đến nay chưa ai thử nghiệm tính hiệu quả của chúng trong vai trò phân bón.

Để tạo ra phân bón PNSB cho nghiên cứu mới, nhóm đã nghiền nhỏ PNSB R. sulfidophilum và tạo ra sinh khối khô từ các vật liệu tế bào được phóng thích. Phân tích cho thấy hàm lượng nitơ trong phân bón PNSB chiếm 11% theo trọng lượng, cao hơn nhiều so với hàm lượng nitơ trong các loại phân bón hữu cơ khác bao gồm cả sinh khối của vi khuẩn hay vi tảo khác.

Các nhà nghiên cứu đã so sánh sự phát triển của cây cải komatsuna (Brassica rapa var. perviridis) khi bón phân vô cơ và phân sinh khối PNSB. Phát hiện đầu tiên là cây cải komatsuna hấp thu nitơ sinh khối khô.

Các thí nghiệm sâu hơn cho thấy phân bón sinh khối thúc đẩy sự phát triển của cây trồng giống phân đạm vô cơ ở điều kiện nhiệt độ mát và ấm. Trên hết, thậm chí lượng nitơ trong phân bón sinh khối cao hơn gấp 4 lần thì độ pH và độ mặn của đất vẫn ở mức bình thường, tương tự  như đất được bón phân không chứa nitơ.

Phân bón sinh khối PNSB có tỷ lệ C/N thấp, lượng nitơ được phóng thích để cây trồng sử dụng tương đối chậm so với phân bón vô cơ - khoảng 60% trong 30 ngày. Mặc dù, điều này có nghĩa là phải cần một lượng phân bón sinh khối gấp đôi để cây trồng sinh trưởng tương tự như khi sử dụng phân bón vô cơ nhưng lượng carbon dioxide và nitơ oxide sẽ ít hơn và ít thải nitơ vào môi trường hơn.

“Về lâu dài, điều này có thể cách mạng hóa nông nghiệp và giảm thiểu những tác động đến môi trường”,  Morey-Yagi - một trong những tác giả của nghiên cứu cho biết.

Mặc dù các nghiên cứu cơ bản đều cho thấy hiệu quả của phân bón sinh khối, các tác giả nhấn mạnh rằng kết quả chỉ là sơ bộ và các yếu tố khác cuối cùng sẽ được xem xét.

Như Numata giải thích: “Việc đánh giá vòng đời của phân bón này là rất cần thiết để đánh giá tác động môi trường trong quá trình sản xuất, bảo quản, sử dụng, vận chuyển và thải bỏ”.

Ngoài ra, phải xem xét quy mô quy trình sản xuất sinh khối và thiết lập thời hạn sử dụng.

Các nhà nghiên cứu lạc quan cho rằng những thách thức này sẽ được giải quyết và những khám phá của họ giúp cho phân bón thân thiện hơn với môi trường và ngăn ngừa những vấn đề trong tương lai về chuỗi phân phối phân bón vô cơ.

Nguyễn Thị Kim Thoa theo Phys.org