Cải tạo đất bạc màu bằng sản phẩm thu được từ quá trình nhiệt phân sinh khối thực vật

Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Cải tạo đất bạc màu bằng sản phẩm thu được từ quá trình nhiệt phân sinh khối thực vật

Thứ sáu - 01/07/2016 07:27

Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Khoa học Tài nguyên Bền vững RIKEN, Nhật Bản đã chứng minh sinh khối sau nung đốt (torrefied biomass) có thể cải tạo đất bạc màu, khô hạn thông qua việc nâng cao khả năng giữ nước cũng như sự sinh trưởng của cây trồng. Công trình được thực hiện ở Botswana và đăng tải trên tạp chí Scientific Reports.

Một số đặc tính của đất đã được phân tích sau khi đất được trộn với than sinh học và so sánh với đối chứng. Kết quả cho thấy khả năng giữ nước, cấu trúc đất cùng với quá trình chuyển hóa, hệ vi sinh vật đất, khả năng hấp thụ ion và sự tăng trưởng của cây trồng đều được cải thiện khi đất được bổ sung than sinh học (Nguồn: RIKEN)

Khi điều kiện nhiệt độ cao và không có oxy được sử dụng để phân hủy sinh khối dư thừa từ các sản phẩm nông nghiệp như ngũ cốc, sẽ tạo ra một chất giàu than được gọi là than sinh học. Sinh khối sau nung đốt là một loại than sinh học được tạo ra ở nhiệt độ tương đối thấp và gần đây đã được xem như là một phương pháp tiền xử lý cho việc sử dụng sinh khối.
Nhằm đánh giá đặc tính sinh học của đất được xử lý với than sinh học, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng than sinh học thu được từ quá trình nhiệt phân sinh khối cây cọc rào (Jatropha curcas) vào đất bạc màu, khô nóng, là loại đất phổ biến ở vùng khô hạn như Botswana, và so sánh với các nhóm đất đối chứng không sử dụng than sinh học.
TS. Jun Kikuchi, trưởng nhóm nghiên cứu giải thích: “Jatropha là loại cây cung cấp nguồn sinh khối tiềm năng cho các vùng đất khô hạn ở Châu Phi, nhưng điều kiện khí hậu kém và đất bạc màu đã hạn chế khả năng sản xuất loại cây này. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy việc xử lý đất bằng than sinh học đã cải thiện nhiều tính chất khác nhau của đất, và từ đó làm tăng đáng kể khả năng sinh trưởng cây trồng.”
Một đặc tính quan trọng của loại đất màu mỡ là khả năng giữ nước. Các thí nghiệm cho thấy lượng nước hấp phụ trong đất tăng tỷ lệ với lượng than sinh học bổ sung vào, cụ thể khi bổ sung 5% than sinh học vào đất thì lượng nước trong đất tăng hơn 5% so với đối chứng. Loại đất tốt cũng giữ được cấu trúc và chất lượng theo chiều sâu khi mức độ nén tăng dần. Khi đất được xử lý với 5% than sinh học có khả năng chịu nén cao hơn và thời gian giãn nở (thời gian cần thiết để đất trở về hình dạng cũ sau khi bị nén) ngắn hơn so với đất đối chứng.
Từ việc phát hiện ra than sinh học có thể giữ nhiều nước hơn, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các đặc tính hóa học của than trong đất. Nhóm đã phát hiện nồng độ kali, phospho và sulfur đều cao hơn giữa lô sử dụng than sinh học và lô đối chứng, và do đó nâng cao khả năng hấp thụ kali, natri, và phospho của cây trồng.
Kết quả thử nghiệm khả năng sinh trưởng của cây trồng ở các loại đất khác nhau cũng cho thấy cây sinh trưởng trên đất xử lý với than sinh học có thân dày và rễ dài hơn, cũng như nặng hơn so với đối chứng. Cây trồng trên đất xử lý than sinh học cũng có khả năng hấp thụ nhiều kali, nhưng ít magan (tác nhân kiềm hãm sự sinh trưởng thực vật) hơn so với đối chứng.
Một tính chất quan trọng khác của đất là khả năng chuyển hóa và hệ vi sinh vật đất. Các hợp chất được tạo ra từ quá trình phân hủy và phân giải cellulose được biết có khả năng thúc đẩy sinh trưởng của cây trồng. Các nhà nghiên cứu nhận thấy nồng độ các acid hữu cơ, như lactate và acetate, đều cao hơn trong đất được xử lý; điều này một lần nữa ủng hộ cho quan điểm cho rằng than sinh học có thể làm tăng sự màu mỡ của đất. Đất được xử lý với than sinh học cũng cho thấy số lượng của Devosia sp. và Opitutus sp., là nhóm vi khuẩn sử dụng lactate làm nguồn carbon, cao hơn so với đối chứng. Điều này cho thấy các chất chuyển hóa sẵn có trong đất được xử lý với than sinh học đã tạo ra một môi trường vi sinh vật khác biệt có khả năng thúc đẩy sự tăng trưởng của cây trồng.
“Bước tiếp theo của chúng tôi”, TS. Kikuchi nói, “là làm sáng tỏ các mối quan hệ phức tạp giữa vi sinh vật cộng sinh và cây trồng nhằm đảm bảo cho cây trồng sinh trưởng hiệu quả trong môi trường nghèo dinh dưỡng”.

ThS. Nguyễn Tấn Đức

Nguồn: https://www.sciencedaily.com