Hầu hết các loại đất đều thiếu lân dạng dễ tiêu cho cây trồng và bón phân lân tạo nên chi phí đáng kể trong sản xuất nông nghiệp trên toàn thế giới. Sử dụng phân lân không hợp lý còn gây tác động tiêu cực đến môi trường do thất thoát lân. Do đó, nâng cao hiệu quả hấp thụ lân từ đất thông qua vi sinh vật đất sẽ mang lại lợi ích đáng kể, cả về kinh tế và môi trường. Trong bài này sẽ giới thiệu tầm quan trọng của vi sinh vật đất trong việc ảnh hưởng đến sự sẵn có của lân; các ưu điểm và sự hạn chế của việc sử dụng chế phẩm vi sinh vật hoặc quản lý quần thể vi sinh vật.
Hoạt động vi sinh vật làm tăng lượng lân dễ tiêu trong đất
Nhiều loại vi khuẩn, nấm trong đất có khả năng hòa tan và khoáng hóa lân từ các nguồn vô cơ, hữu cơ. Ví dụ, các loài Bacillus, Pseudomonas, Penicillium và Aspergillus spp,… Một nghiên cứu chỉ ra rằng vi sinh vật hòa tan lân có thể chiếm tới 40% quần thể vi sinh vật đất. Do đó, vi sinh vật hòa tan lân là một trong các cơ chế chính thúc đẩy sự phát triển của cây trồng.
Các vi sinh vật trong đất cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình khoáng hóa lân hữu cơ của đất thành dạng lân mà cây trồng có thể hấp thu. Trong các nghiên cứu, người ta đã chỉ ra rằng nhiều nguồn lân hữu cơ từ sinh khối đất, xác bã sinh vật, phụ phẩm nông nghiệp bị phân huỷ nhanh chóng khi vi sinh vật được thêm vào đất.
Tác động của vi sinh vật đến cấu trúc và chức năng của rễ
Mối quan hệ cộng sinh giữa rễ cây và nấm rễ Mycorrhiza là một cơ chế quan trọng mà cây trồng có thể thu nhận lân (và các chất dinh dưỡng khác) từ đất hiệu quả hơn. Nấm Mycorrhiza sống dựa vào rễ cây, giúp tăng khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng của rễ. Ngược lại, cây trồng cũng cung cấp cho sợi nấm những thức ăn cần thiết.
Sợi nấm của Mycorrhiza có thể định vị các chất dinh dưỡng trong đất nhanh hơn so với rễ và tạo thành các sợi nấm "hút" phân. Nấm rễ hấp thụ được dinh dưỡng ở dạng giống như rễ, nhưng hơn thế, sợi nấm có khả năng hấp thụ tốt hơn đối với lân dạng ít tan.
Vì vậy, nấm Mycorrhiza có thể tiếp cận với dạng dinh dưỡng mà thực vật không thể sử dụng trực tiếp và các chất dinh dưỡng nằm xa rễ cây. Do đó, cây trồng hấp thu tốt hơn các chất dinh dưỡng từ bên ngoài (đặc biệt là môi trường nghèo dinh dưỡng) nhờ liên kết với các sợi nấm. Các nghiên cứu còn chứng minh rằng nấm rễ có các chất vận chuyển có ái lực cao để hấp thụ lân tốt hơn.
Tương tác gián tiếp giữa vi sinh vật và rễ cây cũng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc của rễ. Ví dụ, phytohormone do vi sinh vật tạo ra có thể làm thay đổi sự phân nhánh của rễ và sự phát triển của lông rễ và do đó ảnh hưởng đến việc thu nhận lân.
Vi sinh vật đất là nguồn lân có sẵn trong đất
Trong bản thân vi sinh vật cũng chứa một lượng lân đáng kể, thường chiếm 1–10% tổng lượng lân của đất (10–50 hoặc nhiều nhất là 100 kg lân/ha).
Điều quan trọng, vi sinh vật là một thành phần quan trọng của chu trình chuyển hóa lân trong đất giúp cải thiện sự màu mỡ của đất. Trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm đất thuận lợi, vi sinh vật có khả năng cố định nhanh chóng một lượng lân đáng kể từ phân bón hoặc phụ phẩm cây trồng.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì mức độ của cả lân dễ tiêu và lân hữu cơ (khó tiêu) trong đất. Vì thế, vi sinh vật hoạt động như một nguồn cung cấp lân ngay lập tức hoặc như một bể chứa tạm thời.
Làm thế nào để quản lý quần thể vi sinh vật có lợi trong đất
Việc duy trì các quần thể vi sinh vật đa dạng trong đất được nhiều người cho là điều kiện tiên quyết để đất “khỏe mạnh”. Mục tiêu chính là quản lý các quần thể vi sinh vật hiện có để huy động lân dễ tiêu tối đa cho cây. Điều này có thể thực hiện thông qua việc luân canh cây trồng và cải tạo đất thích hợp.
Việc sử dụng các chế phẩm vi sinh để thúc đẩy sự phát triển của cây trồng là một biện pháp đơn giản, được sử dụng ngày càng rộng rãi.
Những hạn chế trong việc ứng dụng chế phẩm vi sinh
- Vi sinh vật phân giải lân chất lượng kém, không hoạt động hoặc thích nghi với môi trường đất.
Nhiều sinh vật có thể hòa tan lân trong môi trường phòng thí nghiệm nhưng khả năng hoạt động trong đất rất hạn chế.
- Sử dụng vi sinh không phù hợp với các đặc tính của đất
Mỗi loại chế phẩm vi sinh sẽ hoạt động trong một điều kiện tối ưu nhất định. Ví dụ, chế phẩm vi sinh P. bilaii hoạt động hiệu quả ở đất trung tính và kiềm. Tuy nhiên, các đặc điểm của đất (pH đất, lân tổng số, khả năng hấp thụ lân, lân dễ tiêu, thành phần đất sét) và các yếu tố quyết định theo mùa (độ ẩm, nhiệt độ của đất) ảnh hưởng đến vi sinh vật thường không được quan tâm.
Kết luận
Vi sinh vật là thành phần không thể thiếu của chu trình chuyển hóa lân trong đất và ảnh hưởng đến lượng lân dễ hấp thu đối với rễ cây. Nói chung, vi sinh vật là một trong những giải pháp quan trọng để cải thiện việc thu nhận lân trong đất. Việc tăng cường hiệu quả sử dụng lân có thể đạt được thông qua việc quản lý tốt các quần thể vi sinh vật, bằng cách sử dụng chế phẩm vi sinh thích hợp.
