Ứng dụng công nghệ sinh học cải tạo cát san hô để trồng rau

TMO - Từ nền cát san hô vốn khô cứng, nghèo dinh dưỡng, các nhà khoa học thuộc Phân viện Công nghệ sinh học - Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga đã ứng dụng công nghệ sinh học để cải tạo thành đất canh tác. Thành công này không chỉ tạo điều kiện trồng rau xanh ngay trên đảo mà còn góp phần nâng cao khả năng tự chủ lương thực, giảm chi phí vận chuyển và tăng tính bền vững cho đời sống cư dân biển đảo.

Ứng dụng công nghệ sinh học trong cải tạo cát san hô thành đất trồng rau được xem là bước tiến đột phá, mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho đời sống cư dân vùng biển đảo. Cát san hô vốn nghèo dinh dưỡng, không giữ được nước, khó thích hợp cho cây trồng, nay được bổ sung chế phẩm sinh học, vi sinh vật và các loại hữu cơ cải tạo, từ đó biến thành đất tơi xốp, giàu dưỡng chất.

Nhờ đó, rau xanh có thể phát triển ổn định, đáp ứng nhu cầu thực phẩm tươi sống ngay tại chỗ cho người dân và lực lượng làm nhiệm vụ nơi đảo xa. Thực tiễn cho thấy, mô hình này không chỉ giảm đáng kể chi phí vận chuyển rau từ đất liền ra đảo mà còn góp phần bảo đảm an ninh lương thực, cải thiện bữa ăn và nâng cao chất lượng đời sống.

Bên cạnh giá trị kinh tế, việc tận dụng cát san hô để sản xuất nông nghiệp còn mang ý nghĩa chiến lược trong việc xây dựng các đảo xanh, sạch, bền vững. Đây là giải pháp phù hợp trong bối cảnh biến đổi khí hậu, đồng thời mở ra triển vọng nhân rộng ở nhiều vùng biển đảo khác của Việt Nam.

Cát san hô là loại vật liệu có thành phần cơ học thô (80 - 85% là cát), độ xốp thấp (37 - 38%), pH cao (8 - 9), rất nghèo dinh dưỡng và khả năng giữ nước kém, với độ trữ ẩm đồng ruộng chỉ đạt khoảng 16 - 17%. Những đặc tính này khiến cát san hô không đáp ứng được các yêu cầu cơ bản của đất nông nghiệp, gây trở ngại lớn cho hoạt động trồng trọt, ổn định nguồn lương thực, thực phẩm và phát triển sinh kế bền vững cho cư dân trên đảo. Nhằm cải thiện tình trạng trên, nhóm nghiên cứu thuộc Phân viện Công nghệ sinh học - Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga, đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học để cải tạo cát san hô thành đất canh tác bằng màng sinh học polysaccharide, vật liệu kết dính bentonite và vi sinh vật hữu ích”.

Cụ thể, quá trình cải tạo bắt đầu bằng việc phối trộn cát san hô với các chế phẩm vi sinh (gồm vi sinh vật tiết ra chất nhầy polysaccharide và vi sinh vật chịu mặn) cùng các chất độn hữu cơ như phân bò ủ hoai, trấu hun, bã bùn mía. Hỗn hợp được ủ lên men hai giai đoạn để kích hoạt hệ vi sinh và tạo nền vật liệu ổn định. Sau 24 tháng triển khai, nhóm thực hiện đề tài đã hoàn thành mục tiêu đề ra với việc xác lập một giải pháp tổng hợp cải tạo cát san hô thành đất canh tác ổn định, dựa trên ba thành phần chính: chế phẩm vi sinh vật sinh polysaccharide, vật liệu bentonite và chế phẩm vi sinh vật hữu ích.

Nhóm nghiên cứu đã tuyển chọn được 9 chủng vi sinh vật chịu mặn, bao gồm 3 chủng vi sinh vật sinh màng nhầy polysaccharide và 6 chủng vi sinh vật hữu ích. Đồng thời, đã xây dựng và hoàn thiện 2 quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật ở quy mô 100 kg/mẻ, gồm chế phẩm sinh màng nhầy polysaccharide và chế phẩm vi sinh vật hữu ích; triển khai sản xuất thử nghiệm đạt 305 kg mỗi loại.

Cải tạo cát san hô để trồng rau mở ra thuận lợi trong việc cung cấp nguồn thực phẩm cho người dân vùng biển đảo. (Ảnh: DĐ DN). 

Chủ nhiệm đề tài cho biết, kết quả phân tích hình thái học bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy cát cải tạo có bề mặt liên kết và xuất hiện hệ lỗ xốp rõ rệt, khác biệt hoàn toàn với cấu trúc rời rạc của cát nguyên trạng. Diện tích bề mặt riêng của cát cũng tăng hơn 3,6 lần (từ 1,42 lên 5,14 m²/g), giúp cải thiện khả năng giữ nước và trao đổi dinh dưỡng. Kích thước lỗ xốp tăng từ 2nm lên 12nm sau cải tạo, tạo điều kiện thuận lợi cho rễ phát triển và không khí lưu thông trong đất.

Khả năng giữ nước, được đánh giá bằng phân tích nhiệt trọng (TGA), cho thấy tỷ lệ mất nước (lượng nước bốc hơi hoặc thoát đi so với ban đầu) của cát cải tạo đạt 1,57%, trong khi cát gốc chỉ mức 0,64%. Tỷ lệ mất nước cao hơn phản ánh hàm lượng nước ban đầu trong cát cải tạo lớn hơn, nghĩa là vật liệu này giữ được nhiều ẩm hơn so với cát gốc. Cát sau cải tạo có bổ sung các nguyên tố vi lượng cần thiết cho cây như nhôm (Al), sắt (Fe), kali (K), magiê (Mg), đồng thời giảm hàm lượng canxi (Ca) và natri (Na) - hai ion làm tăng độ kiềm và gây khó hấp thu dinh dưỡng, môi trường đất trở nên trung tính hơn, hỗ trợ cây trồng hấp thụ tốt dưỡng chất.

Hiệu quả cải tạo còn được thể hiện qua mức độ dinh dưỡng hòa tan, tăng gần 5 lần so với trước cải tạo. Nhóm đã trồng thực nghiệm hai loại rau ngắn ngày là cải bẹ xanh và mồng tơi trong ba vụ liên tiếp tại Trạm thử nghiệm biển Đầm Báy (đảo Hòn Tre, Khánh Hoà) thuộc Chi nhánh Ven biển của Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga.

Kết quả, năng suất rau cải trên đất cải tạo đạt 2,37 - 2,69 kg/m², cao gấp 3-6 lần so với cát nguyên trạng (0,35 - 1,1 kg/m²) và còn vượt năng suất trồng trên đất thường ở Đầm Báy (2,23 - 2,63 kg/m²). Với mồng tơi, cát cải tạo cũng cho năng suất 1,38 - 1,75 kg/m², cao hơn nhiều so với cát gốc và tương đương nền đất canh tác thông thường. Sau ba vụ liên tiếp, nền đất cải tạo vẫn giữ được chất lượng và không có dấu hiệu suy thoái đáng kể.

Trong thời gian tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ mở rộng quy mô, mô hình cải tạo cát san hô ra các đảo nổi, đảo chìm thuộc quần đảo Trường Sa - khu vực có điều kiện địa chất, khí hậu khắc nghiệt, nhưng lại có nhu cầu cấp thiết về bảo đảm nguồn thực phẩm và xanh hóa môi trường.

Ứng dụng công nghệ sinh học cải tạo cát san hô thành đất trồng rau của nhóm nghiên cứu thuộc Phân viện Công nghệ sinh học - Trung tâm Nhiệt đới Việt – Nga không chỉ là giải pháp kỹ thuật hiệu quả mà còn mang ý nghĩa nhân văn sâu sắc đối với cư dân vùng biển đảo.

 Thành công của mô hình đã mở ra hướng đi mới trong bảo đảm nguồn lương thực tại chỗ, góp phần xây dựng môi trường sinh thái bền vững. Đây sẽ là nền tảng quan trọng để nhân rộng, phục vụ mục tiêu phát triển nông nghiệp xanh, hiện đại và tự chủ tại các vùng biển đảo trên cả nước.

Phạm Nga