GS Matsui (Đại học Kyoto) được biết như nhà khoa học đầu ngành của Nhật và quốc tế về vi sinh và xử lý môi trường. Ông hiện đang giúp Việt Nam trong một số dự án và đang có chương trình sẽ giúp cho tỉnh Đăk Lăk về sử dụng probiotics chế biến hữu cơ và quản lý dịch hại an toàn trong nông nghiệp...

Vi khuẩn dễ kiểm soát hơn các vi sinh vật khác

Theo GS Saburo Matsui - nhà khoa học đầu ngành của Nhật Bản và quốc tế về vi sinh và xử lý môi trường, có rất nhiều loại vi sinh vật (VSV) được tìm thấy trong đất. VSV bao gồm: vi khuẩn, sinh vật đơn bào, nấm mốc, tuyến trùng và virus. VSV trong đất  tạo nên một hệ thống sinh thái rất phức tạp tùy thuộc vào điều kiện phi sinh vật và sự hiện diện của chất hữu cơ trong đất. Chúng luôn luôn cạnh tranh với nhau và phát triển theo xu hướng ổn định.

Tuy nhiên, những hoạt động trong sản xuất nông nghiệp luôn tạo ra một hệ sinh thái mới trong đất trồng, nơi đang xảy ra sự cạnh tranh giữa các loài sinh vật với nhau. Trong những loại sinh vật này, sự kiểm soát vi khuẩn dễ thực hiện hơn việc kiểm soát các loại nấm, tuyến trùng và sâu hại.

Vùng rễ cây (vùng đất chung quanh vùng rễ cây trồng) là một môi trường phức tạp, hỗ trợ quần thể vi khuẩn rất phong phú cộng sinh trong rễ và sống chung quanh vùng rễ này, nó có một vai trò rất quan trọng trong chu trình sinh hóa của chất dinh dưỡng hữu cơ và chất khoáng.

Cây trồng sinh trưởng nhờ quá trình quang tổng hợp cung cấp các chất carbohydrate, acid amino và những acid khác cho rễ cây qua các bộ phận hút của lá cây, trong khi rễ cây tiết ra những chất hữu cơ cung cấp cho các vi khuẩn cộng sinh với rễ cây và vi khuẩn sống vùng rễ cây. Những chất acid hữu cơ này được sử dụng để hòa tan những khoáng chất trong đất vùng chung quanh rễ cây. Chất khoáng và nước được di chuyển từ rễ cây lên lá cây qua các mạch.

Một số lượng đáng kể các loài vi khuẩn có thể tương tác với cây trồng ký chủ và có thể có tác dụng có lợi cho sinh trưởng cây trồng, cung cấp chất dinh dưỡng và làm giảm áp lực sâu bệnh của cây trồng. Trong số những chức năng chính của vi khuẩn vùng rễ là kích thích sinh trưởng cây trồng (PGPR) như: sự cố định đạm sinh học, biện pháp phòng trừ sinh học ngăn ngừa các tác nhân gây bệnh cho cây trồng, cố định phosphate, tác nhân hòa tan các chất khoáng trong đất, sản xuất các hoạt chất sinh học cây trồng và các loại enzyme.

Vi khuẩn vùng rễ cây kích thích sự sinh trưởng cây trồng (PGPR) còn như là các loại phân bón sinh học, các chất kích thích sinh học, chất cải tạo vùng rễ cây và cũng là tác nhân phòng trừ sinh học các loại bệnh hại trên cây trồng.

Vi khuẩn tổng hợp một lượng nhỏ những chất kích thích thực vật và cung cấp cho cây trồng để cải thiện, nâng cao tính chống chịu và sinh trưởng của cây trồng nhằm chịu đựng với những điều kiện khắc nghiệt của môi trường chung quanh như nhiễm mặn, nhiệt độ cao, khô hạn và nhiễm độc những kim loại nặng. Có nhiều vi khuẩn vùng rễ cây trồng có khả năng cung cấp những chất kích thích thực vật. Vi khuẩn vùng rễ cây trồng nói chung thường là cộng sinh hay hội sinh với cây trồng, nó cung cấp chất đạm hoặc các chất kích thích sinh trưởng thực vật cho cây trồng và giúp chống lại sự tấn công nấm bệnh và tuyến trùng.

Canh tác hữu cơ tạo môi trường lợi khuẩn

Để làm cho đất đai thêm màu mỡ phì nhiêu, phương thức canh tác môi trường lợi khuẩn (probiotics) phải có chiến lược kiểm soát được VSV. Theo đó, vi khuẩn có lợi (lợi khuẩn) phải chiếm đa số bằng cách chọn lọc vi khuẩn có lợi và cung cấp nó cho cây trồng qua biện pháp phun trên lá hay phun vào rễ cây trồng.

Phương thức canh tác hữu cơ luôn luôn đặt nặng biện pháp luân canh, tránh việc trồng liên tục một loại hoa màu nhằm tránh việc tích lũy những sinh vật có hại trong đất canh tác. Canh tác hữu cơ đã được khuyến khích trên nhiều quốc gia, khu vực như: Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản, Việt Nam...

Ủy ban Châu Âu đã phát động canh tác hữu cơ một cách thật sinh động như sau: đó là một phương pháp sản xuất nông nghiệp khuyến khích việc sử dụng những chất bằng phương pháp chế biến tự nhiên để sản xuất thực phẩm nhằm hạn chế sự tác động đến môi trường; có trách nhiệm hơn trong việc sử dụng năng lượng và nguồn tài nguyên thiên nhiên; duy trì sự đa dạng hóa sinh học; bảo vệ sự cân bằng sinh học tại địa phương; làm gia tăng độ màu mỡ phì nhiêu của đất đai.

Phương thức canh tác hữu cơ nhất thiết phải bao gồm tất cả những kỹ thuật và công nghệ nông nghiệp mới và cũ, để giúp các biện pháp canh tác này được hiệu quả. Tuy nhiên, thực hiện các biện pháp canh tác hữu cơ tốt cũng có những khó khăn lớn như việc phòng trừ sâu hại mà không cần dùng hóa chất, cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng mà không cần dùng phân bón hóa học, kiểm soát được hạt giống cây trồng mà không cần việc lai tạo chọn lọc giống.

Vì khoa học và công nghệ của phương thức canh tác hữu cơ này là kỹ thuật còn non trẻ cho nền nông nghiệp bền vững, do vậy chúng ta cần phải tiến hành nhiều thực nghiệm lặp đi lặp lại nhiều lần, để tìm ra những biện pháp canh tác hiệu quả nhất.

GS Saburo Matsui đã trải qua nhiều kinh nghiệm trong nền nông nghiệp môi trường lợi khuẩn làm gia tăng năng suất cây trồng và đã sử dụng những loại phân hữu cơ chất lượng cao được chế biến bằng phương pháp mới từ nhiều loại chất thải hữu cơ khác nhau.

Ở Nhật Bản đã áp dụng công nghệ chế biến phân hữu cơ ở nhiệt độ cao từ bùn thải sinh hoạt và rác thải, để tạo ra tập đoàn vi khuẩn có lợi. Vi khuẩn có lợi tích lũy trong trong phân bón hữu cơ, khi được bón vào đất trồng, sẽ bảo vệ cây trồng khỏi sự tấn công của nấm, vi khuẩn, tuyến trùng và côn trùng độc hại.

Phân bón hữu cơ chất lượng cao phải chứa nhiều chất dinh dưỡng để thay thế phân bón hóa học, và có nhiều VSV có lợi để thay thế thuốc trừ sâu. Nền nông nghiệp môi trường lợi khuẩn cũng đẩy mạnh việc sử dụng các vi khuẩn có lợi của nhiều loài đơn độc có khả năng kích thích sự sinh trưởng của cây trồng và kìm hãm những loại vi khuẩn, nấm mốc, tuyến trùng và các loại côn trùng độc hại.

Đây là yếu tố chủ chốt trong phương thức canh tác nông nghiệp hữu cơ với phân bón hữu cơ chất lượng cao phải chứa đủ các dinh dưỡng cân đối, 3 chất dinh dưỡng đa lượng chủ yếu là đạm, lân và kali, sau đó là các chất dinh dưỡng trung lượng gồm Ca, Mg và Sulfur. Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu chất thải hữu cơ để chế biến phân bón này mà còn có các chất dinh dưỡng vi lượng khác có số lượng tốt hơn như Cl, Si, Fe, Zn. Cu, B, Mn, Ni và Mo.

Phân bón hữu cơ chất lượng cao phải chứa thêm các chất dinh dưỡng vô cơ, những chất hữu cơ chính  như chất mùn, chất có mùn và acid fulvic. Khi phương pháp ủ phân này chưa kỹ (chưa hoai), phân hữu cơ này còn chứa một số chất hữu cơ quan trọng khác. Cuối cùng, phân bón hữu cơ chất lượng cao còn phải chứa những vi khuẩn tốt có lợi cho sự sinh trưởng của cây trồng, bảo vệ cây trồng khỏi bị tấn công của các loại vi sinh vật xấu có hại khác.

Những sản phẩm của nông nghiệp hữu cơ hấp dẫn người tiêu dùng bởi vì chúng có vị ngon hơn do sự đóng góp các chất dinh dưỡng cân đối của chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng có trong phân hữu cơ. Nhờ sự hỗ trợ của phân hữu cơ chất lượng cao, phương thức canh tác nông nghiệp hữu cơ bền vững có thể thực hiện được.