Lượt xem: 42

Các nhà nghiên cứu của MIT đã tìm ra cách bảo vệ hạt giống khỏi áp lực thiếu nước trong giai đoạn nảy mầm và thậm chí cung cấp thêm dinh dưỡng cho cây. Ảnh: Felice Frankel.

Khi thế giới tiếp tục ấm lên, nhiều khu vực khô cằn vốn có những điều kiện thuận lợi cho nông nghiệp sẽ ngày càng bị căng thẳng, có khả năng dẫn đến tình trạng thiếu lương thực trầm trọng. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại MIT đã đưa ra một quy trình đầy hứa hẹn để bảo vệ hạt giống khỏi áp lực thiếu nước trong giai đoạn nẩy mầm và thậm chí cùng lúc cung cấp thêm dinh dưỡng cho cây. 

Các nhà nghiên cứu cho biết, quá trình này, đang trải qua các thử nghiệm liên tục với sự cộng tác của các nhà nghiên cứu ở Ma-rốc, rất đơn giản, không tốn kém và có thể được triển khai rộng rãi ở các vùng khô cằn. Các phát hiện được báo cáo trong tuần này trên tạp chí Nature Food, trong một bài báo của giáo sư MIT về kỹ thuật dân dụng và môi trường Benedetto Marelli, nghiên cứu sinh của MIT Augustine Zvinavashe '16, và 8 người khác tại MIT và tại Đại học Bách khoa King Mohammed VI ở Maroc. 

Lớp phủ kép là sự phát triển trực tiếp trong nhiều năm nghiên cứu của Marelli và các cộng sự của ông trong việc phát triển lớp phủ hạt giống, mang lại nhiều lợi ích khác nhau. Phiên bản trước cho phép hạt giống chống lại độ mặn cao trong đất, nhưng phiên bản mới nhằm giải quyết tình trạng thiếu nước. 

Marelli giải thích: “Chúng tôi muốn tạo ra một lớp phủ đặc biệt để giải quyết hạn hán. Bởi vì có bằng chứng rằng biến đổi khí hậu sẽ ảnh hưởng đến lưu vực Địa Trung Hải, chúng ta cần phát triển các công nghệ mới có thể giúp giảm thiểu những thay đổi này trong các mô hình khí hậu cung cấp ít nước hơn cho nông nghiệp". 

Lớp phủ mới, lấy cảm hứng từ lớp phủ tự nhiên trên một số loại hạt như hạt chia và húng quế, được thiết kế để bảo vệ hạt không bị khô. Nó cung cấp một lớp phủ giống như gel, bền bỉ giữ ẩm và bao bọc hạt giống. 

Lớp thứ hai, bên trong của lớp phủ chứa các vi sinh vật được bảo tồn được gọi là vi khuẩn rhizobacteria và một số chất dinh dưỡng giúp chúng phát triển. Khi tiếp xúc với đất và nước, các vi sinh vật sẽ cố định nitơ vào đất, cung cấp cho cây con đang phát triển với dinh dưỡng từ phân bón. 

Theo Marelli: "Ý tưởng của chúng tôi là cung cấp nhiều chức năng cho lớp phủ hạt, không chỉ vì mục tiêu phủ lớp áo nước này mà còn nhắm đến vi khuẩn rhizobacteria. Đây là giá trị gia tăng thực sự cho lớp phủ hạt, bởi vì đây là những vi sinh vật tự tái tạo có thể cố định nitơ cho cây trồng, do đó chúng có thể giảm lượng phân bón gốc nitơ được cung cấp và làm giàu cho đất". 

Các cuộc thử nghiệm ban đầu sử dụng đất từ các trang trại thử nghiệm của Maroc đã cho thấy kết quả đáng khích lệ và hiện các cuộc thử nghiệm thực địa đối với hạt giống đang được tiến hành. 

Cuối cùng, nếu các lớp phủ chứng minh được giá trị của chúng thông qua các thử nghiệm tiếp theo, thì các lớp phủ này đủ đơn giản để chúng có thể được áp dụng ở cấp địa phương, hay ở những vùng xa của các nước đang phát triển. 

Zvinavashe cho biết: “Nó có thể được thực hiện tại địa phương. Đó là một trong những điều chúng tôi đã nghĩ đến khi thiết kế sản phẩm này. Lớp đầu tiên bạn có thể nhúng và sau đó là lớp thứ hai, bạn có thể phun lên. Đây là những quy trình rất đơn giản mà nông dân có thể tự làm. Mặc dù vậy, nhìn chung, sẽ tiết kiệm hơn nếu thực hiện các lớp phủ một cách tập trung, tại các phòng thí nghiệm để thuận tiện việc bảo quản và ổn định các vi khuẩn cố định nitơ hơn. 

Marelli cho biết các vật liệu cần thiết cho lớp phủ luôn có sẵn và thường được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Các vật liệu này cũng có thể phân hủy sinh học hoàn toàn và bản thân một số hợp chất có nguồn gốc từ chất thải thực phẩm, tạo điều kiện cho các hệ thống kín tái chế chất thải của chính chúng. Mặc dù quá trình này sẽ làm tăng chi phí, nhưng nó cũng có thể tiết kiệm thông qua việc giảm nhu cầu nước và phân bón. Sự cân bằng giữa chi phí và lợi ích vẫn phải được xác định thông qua các nghiên cứu sâu hơn. 

Mặc dù các thử nghiệm ban đầu sử dụng các loại đậu thông thường đã cho thấy kết quả đầy hứa hẹn thông qua các chỉ tiêu theo dõi, bao gồm khối lượng rễ, chiều cao thân, hàm lượng diệp lục và các chỉ số khác. Nhóm nghiên cứu vẫn chưa theo dõi toàn quá trình trồng từ hạt giống với lớp phủ mới cho đến thu hoạch, đó sẽ là bài kiểm tra cuối cùng về giá trị của nó. Giả sử rằng nó cải thiện năng suất thu hoạch trong điều kiện khô cằn, bước tiếp theo sẽ là mở rộng nghiên cứu sang nhiều loại hạt giống cây trồng quan trọng khác. 

Marelli khẳng định: “Hệ thống này đơn giản đến mức có thể áp dụng cho bất kỳ hạt giống nào. Và chúng tôi có thể thiết kế lớp phủ hạt giống để ứng phó với các kiểu khí hậu khác nhau, thậm chí có thể điều chỉnh lớp phủ cho phù hợp với lượng mưa được dự đoán của một vụ mùa cụ thể.

Theo Sciencedaily

STA
Thông tin liên quan:
HÌNH ẢNH HOẠT ĐỘNG
VIDEO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
LƯỢT TRUY CẬP 3,906
3,906