Tác động bất ngờ của mức CO2 cao đến việc bón phân cho cây trồng
Những nghiên cứu mới đây của Giáo sư Arnold Bloom và cộng sự thuộc trường Đại học Califonia ở Davis, Mỹ, đã phát hiện ra tác động của sự nóng lên toàn cầu đến những phản ứng của cây trồng đối với cáchệ thống bón phân. Theo các dữ liệu nghiên cứu, mức cacbon đioxyt cao trong khí quyển có thể ảnh hưởng đến khả năng của cây trong việc điều chỉnh một số dạng nitơ nhất định. Các thí nghiệm nghiên cứucho thấy, khi mức cacbon đioxyt tăng đến mức cao bất thường, cây lúa mì không sinh trưởng tốt với phân bón nitrat thông thường như là đối với phân amoniăc. Thí nghiệm với cây cà chua cũng cho thấycác kết quả tương tự. Như vậy, theo nhóm nghiên cứu của trường Đại học Califonia, những thay đổi này của khí quyển có thể làm thay đổi phương thức đời sống thực vật trên toàn cầu và tạo nên nhữngthay đổi rất lớn trong việc sử dụng phân bón trong nông nghiệp.Trước đây, người ta cho rằng sự gia tăng 30% mức cacbon đioxyt trong khí quyển, kể từ năm 1980, được coi là hữu ích, hỗ trợ cho các hệ thống nông nghiệp. Cacbon đioxyt là một trong những thành phầnchủ yếu trong sự quang hợp, là quá trình cây xanh sử dụng ánh sáng mặt trời để sản xuất năng lượng hoá học cần thiết cho cây, vì vậy người ta cho rằng càng nhiều cacbon đioxyt thì càng có lợi. Nhưngnghiên cứu sâu hơn nữa cho thấy mức đồng hoá cacbon đioxyt cao không phải là một sự phát triển bền vững. Trong các thí nghiệm ở phòng thí nghiệm, đầu tiên khi phản ứng với mức cacbon đioxyt cao gấpđôi thì cây đồng hoá 30% cacbon nhiều hơn. Nhưng trong ít ngày hoặc ít tuần sau, tỷ lệ đồng hoá cacbon đioxyt gia tăng này lại giảm xuống, chỉ nhiều hơn 12 % so với mức bình thường.
Các phương thức đồng hoá
Bloom nhận định: người ta thấy rằng nồng độ cacbon đioxyt trong khí quyển gia tăng đầu tiên sẽ làm tăng sự hấp thụ cacbon và sự phát triển của cây, nhưng có thể là sự đồng hoá cacbon gia tăng lạigiảm xuống. Kết quả từ nghiên cứu của Bloom cho thấy cacbon đioxyt ức chế sự đồng hoá nitrat đóng góp vào hiện tượng này và nhóm nghiên cứu nhận định có hai cơ chế sinh lý là nguyên nhân.
Cơ chế thứ nhất là cơ chế liên quan đến việc cây ưu tiên trữ và xử lý cacbon đioxyt hơn là nitơ, mặc dù nitơ cũng rất quan trọng vì nó hỗ trợ cho việc sản xuất các protein và axit nucleic quan trọngnhư ADN; vì vậy, khi mức cacbon đioxyt tăng, một số hoá chất cần thiết để đồng hoá phân nitrat thông thường đã bị sử dụng để đồng hoá cacbon đioxyt. Các nhà nghiên cứu phỏng đoán cơ chế thứ hai là,cây cần chuyển hoá nitrat thành nitrit và sau đó chuyển đổi nitrit thành các cấu trúc trong tế bào của chúng được gọi là các lục lạp, là trung tâm của sự quang hợp. Các thí nghiệm của nhóm nghiên cứuthuộc trường Đại học Califocnia chứng tỏ mức cacbon đioxyt cao đã cản trở sự chuyển hoá nitrit có tầm quan trọng sống còn và do đó can thiệp vào và gây ảnh hưởng đến quá trình quang hợp tổngthể.
Nghiên cứu ban đầu đã được thực hiện ở cây lúa mì, bằng cách sử dụng hai dạng nitơ khác nhau là nitrat và amoniăc. Các thí nghiệm được thực hiện với cây lúa mì non, hoặc được bón nitrat hoặc được bónamoniăc, ở điều kiện nồng độ cacbon đioxyt trong khí quyển khác nhau. Các thí nghiệm cho thấy sự phát triển của lúa mì không bị ảnh hưởng bởi kiểu nitơ sẵn có trong thời gian mức cacbon đioxyt củakhí quyển ở mức bình thường. Tuy nhiên, khi nồng độ cacbon đioxyt tăng gấp đôi mức bình thường, là mức sẽ đạt tới trong thế kỷ sau, lá cây tiếp nhận amoniăc phản ứng với mức cacbon đioxyt gia tăngnhiều hơn là tiếp nhận nitrat. Ngoài ra, hàm lượng protein của lúa mì tiếp nhận amoniăc tăng 73 % ở mức cacbon đioxyt tăng, so với 32 % ở cây tiếp nhận nitrat. Dữ liệu này cho thấy các mức cacbonđioxyt của khí quyển gia tăng có thể làm giảm chất lượng dinh duỡng của hạt tiếp nhận phân nitrat.
Những liên quan trên toàn cầu
Bloom cho rằng những dữ liệu từ nghiên cứu này (đã được công bố trong Tài liệu Công trình Hội nghị của Viện Hàn lâm Khoa học quốc gia tháng 2/2002) sẽ có những tác động thực sự đến sản xuất cây trồngtrên thế giới. ở các loại đất tốt dùng sản xuất lúa mì, nitrat là dạng phân nitơ phổ biến sẵn có trong đất. Nghiên cứu này cho rằng có thể cần chuyển hướng tăng lượng amoniăc dễ tiêu lên. Ngoài ra,nghiên cứu cũng cho thấy các loài cây và cây gỗ trong các hệ sinh thái tự nhiên phụ thuộc vào sự chuyển đổi nitrat thành các axit amin trong lá của chúng có thể sẽ cạnh tranh không thuận lợi vớinhững loài hoặc có khả năng chuyển hoá nitrat thành axit amin trong rễ của chúng hoặc sử dụng amoniăc như là nguồn nitơ chủ yếu của chúng. Điều này có thể dẫn đến những thay đổi lớn về sự phân bốthực vật trong thế giới tự nhiên hoang dã khi các mức cacbon đioxyt trong khí quyển tiếp tục gia tăng.
Nguồn: Unexpectedly High CO2 Impact on Plant Fertilization Studies, Technology Forecasts, 3/2002
