II. CÁC CÔNG NGHỆ CAO ĐỊNH HÌNH NGÀNH NÔNG NGHIỆP
2.4.2.Công nghệ biến đổi vi sinh vật đất
Kích thích thực vật. Vùng rễ bao gồm mô rễ, bề mặt rễ, và đất nơi rễ vươn
ra. Vi khuẩn tồn tại trong môi trường này ở trên rễ cây và bề mặt đất trong màng sinh học nước mỏng. Vùng rễ khác với đất bên ngoài vùng rễ cả về sinh học và hóa học, và những ảnh hưởng của bệnh thực vật và vi sinh vật thúc đẩy tăng trưởng ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng cây trồng. Nghiên cứu về vùng rễ đã chỉ ra rằng biến đổi vi sinh vật đất có thể làm giảm nhu cầu phân bón và thuốc trừ sâu cũng như kích thích tăng trưởng. Kích thích thực vật đề cập đến công nghệ kích thích ảnh hưởng của vùng rễ đối với sức khỏe và sự phát triển của cây. Nông dân thường sử dụng phân bón cho đất để tăng cường sự tăng trưởng và gia tăng năng suất cây trồng, nhưng mối quan hệ giữa thực vật và vi sinh vật vùng rễ vẫn chưa được nhận thức một cách rõ ràng. Việc áp dụng sinh học phân tử cho các vi sinh vật vùng rễ góp phần làm tăng năng suất cây trồng. Chẳng hạn như, các nhà khoa học đã chỉ ra rằng các hormones thực vật của vi khuẩn lam có khả năng cải thiện sự tăng trưởng và năng suất của cây lúa mì.
Đất ức chế bệnh. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng một số nhóm vi sinh
vật đất có khả năng bảo vệ cây trồng cũng như ức chế bệnh ở cây trồng. Bởi có nhiều loài vi sinh vật không thể được nuôi cấy trong môi trường phòng thí nghiệm, nên người ta sử dụng phân tích metagenomic để nghiên cứu chúng trong môi trường tự nhiên, xác định và sử dụng chúng trong phân đất. Việc phát triển hơn nữa trong lĩnh vực này có thể giúp kiểm soát bệnh ở cây trồng tốt hơn cũng như giảm thiểu sử dụng thuốc trừ sâu.
Hấp thu phốt pho. Một yếu tố đầu vào quan trọng cho sự tăng trưởng ở thực
vật là phốt pho, và nó cần phải được cung cấp cho cây từ bên ngoài. Khả năng hấp thụ phốt pho trong cây thường không hiệu quả vì phần lớn lượng phốt pho này bị giữ lại trong đất nên cây không thể hấp thu được. Cây chỉ thu được từ 10%-20% lượng phốt pho sử dụng. Ngoài ra, lượng cung cấp phốt pho trên quy mô toàn cầu sử dụng trong phân bón hạn chế với dự báo tổng lượng cạn kiệt trước cuối thế kỷ này. Vi khuẩn và nấm cũng có thể làm tăng khả năng hấp thụ phốt
30
pho, thế nhưng cho đến nay việc phát triển công nghệ này còn rất hạn chế. Nghiên cứu về mối quan hệ giữa cây trồng và sinh vật hấp thu phốt pho cuối cùng có thể dẫn tới sự cải thiện lớn về hiệu quả của khả năng hấp thu phân bón phốt pho. Tuy nhiên, vì cho đến nay, kết quả đạt được chưa khả quan, do đó, sự cải thiện này có thể sẽ chưa thể mang lại thành công trước năm 2040.
Hạt Nano. Zeolite được sử dụng làm chất cải tạo đất để nâng cao hiệu quả
của phân bón, cải thiện độ thấm hút và giữ nước cũng như giữ lại chất dinh dưỡng cho cây. Nghiên cứu về zeolite tập trung vào việc thay đổi cấu trúc phân tử zeolite nhằm cải thiện hiệu quả của khoáng chất này. Một số chuyên gia nghiên cứu công nghệ nano như một cách thức để cải thiện hiệu suất của zeolite. Sự sắp xếp từng nguyên tử một trong công nghệ nano cho phép khả năng kiểm soát kích thước, hình dạng, và hướng phản ứng với đất hoặc mô cây. Việc áp dụng công nghệ nano vào đất được đề xuất bao gồm zeolit nanoporous giúp cho phân bón và nước thoát chậm hơn, nanocapsules giúp kiểm soát quá trình thoát thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu và nanosensor giúp phát hiện dịch hại. Tuy nhiên, mối lo ngại về ảnh hưởng của hạt nano đến sức khỏe của con người đang là một vấn đề rất được quan tâm, một số tổ chức đã có chủ trương không sử dụng chúng trong đất cho đến khi thiết lập được điều kiện an toàn của yếu tố này.