Cải tạo đất nghèo bằng đốt sinh khối

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Scientific Reports chỉ ra rằng, việc bổ sung sinh khối đốt cho đất nghèo từ Botswana làm tăng khả năng giữ nước trong đất cũng như thúc đẩy sự tăng trưởng của cây.

Khi nhiệt độ cao và vắng mặt oxy sẽ diễn ra quá trình phân hủy của dư lượng sinh khối từ các sản phẩm nông nghiệp như lúa, kết quả là tạo ra chất giàu than củi được gọi là than sinh học. Gần đây, sinh khối đốt - đôi khi được gọi là than sinh học là loại than được tạo thành ở nhiệt độ tương đối thấp - đã gây chú ý như một phương pháp tiền xử lý trong việc tận dụng sinh khối.

Để mô tả những đặc tính sinh học của đất được xử lý bằng than sinh học, nhóm nghiên cứu đã trộn sinh khối đốt của cây Jatropha curcas (dùng để sản xuất dầu diesel) với aridisol, một loại đất ở vùng khô cằn như Botswana, và so sánh với một số tính chất của mẫu đất chưa xử lý.

Jun Kikuchi, người đứng đầu nhóm nghiên cứu đã giải thích: "Jatropha là một nguồn tài nguyên sinh khối tiềm năng cho những vùng châu Phi khô hạn, tuy nhiên điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng nghèo nàn đã hạn chế sản lượng của loại cây này. Nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng, việc xử lý đất nghèo bằng sinh khối đốt sẽ cải thiện một loạt các yếu tố giúp cây phát triển tốt hơn".

Đất có chất lượng tốt là đất có khả năng giữ nước. Những thử nghiệm cho thấy, khả năng giữ nước của đất tỷ lệ với lượng sinh khối đốt, nếu đất bổ sung 5% sinh khối đốt thì sẽ có thêm 5% nước chứa trong đó so với đất kiểm soát. Đất tốt sẽ giữ được cấu trúc âm thanh sâu hơn trong đất, nơi mà áp lực từ trên là cao hơn. Đất được xử lý bằng 5% sinh khối đốt cho thấy mức độ ứng suất nén cao hơn đáng kể so với đất kiểm soát và thời gian nghỉ ngắn hơn - thời gian cần cho đất nghỉ để trở lại hình dạng bình thường sau khi bị nén.

Sau khi phát hiện ra sinh khối đốt giữ nhiều nước hơn, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các tính chất hóa học của đất. Họ phát hiện ra rằng nồng độ kali, phốt pho và lưu huỳnh ở đất được xử lý bằng sinh khối đốt cao hơn đất kiểm soát - ba thành phần kali, natri và phốt pho thường được cây hút từ đất.

Khi các nhà nghiên cứu thử nghiệm cách mà những cây được trồng ở những loại đất khác, họ phát hiện ra rằng, những cây trồng ở đất có sinh khối đốt có thân dày hơn, rễ dài hơn nhiều và nặng hơn những cây được trồng ở đất chưa xử lý. Những cây trồng trong sinh khối đốt cũng hấp thụ nhiều kali hơn, nhưng lại ít mangan hơn cây được kiểm soát (mangan được biết như thành phần ức chế sự tăng trưởng của cây trồng).

Các tính năng quan trọng khác của đất là thành phần trao đổi chất và các vi sinh vật. Một số hợp chất được sinh ra do quá trình phân hủy và phá vỡ xenlulo được biết nhằm thúc đẩy sự tăng trưởng của cây. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, nồng độ của các axit hữu cơ như lactate và acetate cao hơn ở đất được xử lý, một lần khẳng định rằng sinh khối đốt có thể làm tăng độ phì nhiêu của đất. Đất được xử lý cũng cho thấy hàm lượng Devosia sp. và Opitutus sp. cao hơn, vi khuẩn sử dụng lactate như một nguồn cacbon. Điều này chỉ ra rằng các chất chuyển hóa có sẵn trong đất được xử lý cho phép tạo ra một môi trường có nhiều vi khuẩn khác nhau để thúc đẩy sự tăng trưởng của cây.

Kikuchi cho rằng: "Bước tiếp theo của chúng tôi là làm sáng tỏ những phản ứng phức tạp giữa vi sinh vật cộng sinh và cây trồng đối với sự tăng trưởng hiệu quả trong môi trường nghèo dinh dưỡng".

Minh Trang (Theo Phys)