Đậu nành hình thành mối quan hệ hợp tác tự nhiên với vi khuẩn xâm chiếm rễ cây. Để trao đổi đường, vi khuẩn chuyển đổi nitơ trong khí quyển thành dạng thực vật có thể sử dụng, cung cấp phần lớn lượng nitơ cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của hạt.
Các nhà nghiên cứu tại Khoa Khoa học cây trồng và Khuyến nông Illinois cho biết, trong lịch sử, người ta đã chấp nhận rằng nguồn cung cấp này, cùng với nitơ từ đất, đáp ứng nhu cầu nitơ của cây trồng, nhưng tiềm năng năng suất ngày càng tăng đặt ra câu hỏi liệu điều này có còn đúng hay không. ; cả hai đơn vị đều là một phần của Trường Cao đẳng Khoa học Nông nghiệp, Người tiêu dùng và Môi trường (ACES) tại Illinois.
Đậu nành năng suất cao đặt ra câu hỏi về nhu cầu phân đạm
Đậu nành là loại cây trồng có hàm lượng protein cao và giá thành không hề rẻ. Nitơ là thành phần chính của axit amin, là thành phần cấu tạo nên protein. Khi năng suất đậu nành tăng lên, cây cần sản xuất nhiều protein hơn, do đó cần nhiều nitơ hơn. Vì vậy, một số nhà nghiên cứu và nông dân tin rằng việc bổ sung phân đạm sẽ giúp cây trồng đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng này.
Emerson Nafziger, giáo sư danh dự về khoa học cây trồng cho biết: “Việc cải tiến di truyền liên tục đã nâng cao tiềm năng năng suất đậu tương và nhu cầu về nitơ, đặt ra câu hỏi về việc bổ sung nguồn cung cấp phân bón”. “Mọi người tự hỏi liệu đậu nành có thể cung cấp toàn bộ năng lượng để đạt năng suất cao cũng như năng lượng cần thiết để cố định một lượng lớn nitơ như vậy hay không”.
Nafziger cho biết khái niệm này được thúc đẩy bởi năng suất "kỷ lục" được công bố rộng rãi thường được cho là nhờ các biện pháp thâm canh bao gồm phân bón nitơ. Những tuyên bố mang tính giai thoại này không được hỗ trợ bởi nghiên cứu sẵn có và một phần là điều đã thúc đẩy Nafziger và các đồng nghiệp Giovani Preza Fontes và Joshua Vonk giải quyết vấn đề.
Các thử nghiệm thực địa cho thấy lợi ích năng suất tối thiểu từ việc sử dụng nitơ
Để kiểm tra xem đậu nành có phản ứng với lượng nitơ bổ sung hay không, nhóm U. of I. đã tiến hành chín thử nghiệm thực địa tại bốn địa điểm ở Illinois từ năm 2014 đến năm 2017. Họ xem xét năng suất đậu tương khi bón phân nitơ ở từng giai đoạn trong số bốn giai đoạn sinh trưởng: trồng, ra hoa , thiết lập quả, lấp hạt và ở tất cả bốn giai đoạn này.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc bón nitơ cho cây trồng ở cả bốn giai đoạn đều làm tăng năng suất trong hầu hết các trường hợp, nhưng không đủ để trang trải chi phí phân bón. Nafziger nhấn mạnh rằng những cải thiện về năng suất mà họ nhận thấy từ việc áp dụng lặp đi lặp lại không phải là khuyến nghị để nông dân làm theo.
Ông nói: “Mặc dù sự gia tăng từ các ứng dụng lặp đi lặp lại này rất thú vị, nhưng bất kỳ phương pháp xử lý nào tốn gấp hai đến ba lần giá trị của sản lượng bổ sung đều là cách chắc chắn để thua lỗ”. “Những người đang cố gắng thiết lập kỷ lục năng suất có thể làm điều đó nhưng điều đó không bao giờ nên được thực hiện ở các cánh đồng sản xuất thông thường”.
Trong tất cả các năm và địa điểm, năng suất đậu tương đều từ tốt đến vượt trội, bất kể bón đạm. Không có lợi ích về năng suất nhất quán từ việc bón đạm đơn lẻ trong quá trình ra hoa, tạo quả hoặc lấp hạt.
"Chúng tôi nhận thấy rất ít phản ứng với việc sử dụng nitơ ở các giai đoạn sinh sản riêng lẻ, từ ra hoa đến lấp hạt, mặc dù thực tế là những giai đoạn này bao trùm giai đoạn mà nhu cầu cây trồng cao khi quả được hình thành và hạt bắt đầu lấp đầy. Điều này cho thấy rằng lượng nitơ sẵn có trong các giai đoạn quan trọng của quá trình sinh sản. Preza Fontes, trợ lý giáo sư về khoa học cây trồng cho biết, sự hình thành năng suất không phải là một hạn chế đáng kể đối với năng suất.
Ngoại lệ được tìm thấy trong các loại đất và điều kiện trồng trọt cụ thể
Tuy nhiên, có một ngoại lệ. Một lượng phân đạm duy nhất khi trồng đã làm tăng đáng kể năng suất đậu nành trong 2/3 năm trên đất mùn trên cánh đồng của nông dân gần Chillicothe, Illinois. Điều này thật bất ngờ vì các nghiên cứu khác đã phát hiện ra rằng khi bón nitơ trong quá trình trồng, cây trồng sẽ đầu tư ít hơn vào mối quan hệ cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm, đôi khi dẫn đến thiếu hụt vào cuối vụ.
Nafziger một phần cho rằng sự gia tăng năng suất này là do kết cấu đất nhẹ hơn và chất hữu cơ thấp hơn, điều này có thể kém thuận lợi hơn cho sự phát triển ban đầu so với các địa điểm khác. Vào một trong hai năm, việc xử lý nitơ đơn lẻ dường như cũng làm giảm bớt các triệu chứng của hội chứng đột tử, một bệnh nấm lây qua đất.
Nafziger cho biết: “Chúng tôi không thể tin tưởng vào điều này để kiểm soát dịch bệnh, nhưng trong trường hợp này, nó dường như là một phần lý do khiến năng suất tăng lên”. “Một chút thúc đẩy vào đầu vụ có thể đủ để thúc đẩy sự phát triển của cây và rễ và giúp chúng tiếp tục phát triển trong phần còn lại của mùa vụ.”
Một ứng dụng duy nhất khi trồng trọt có thể giúp ích cho những vùng đất bị hạn chế về dinh dưỡng đầu mùa, nhưng trong hầu hết các trường hợp, nông dân có thể tin tưởng vi khuẩn cố định đạm sẽ thực hiện công việc của mình. Vi khuẩn sống tự do trong đất cũng có thể góp phần vào sự tăng trưởng sớm bằng cách giải phóng nitơ từ chất hữu cơ trong đất, điều này có thể giải thích tại sao bón nitơ sớm ít có tác dụng ở đất có nhiều chất hữu cơ hơn.
Nafziger cho biết: “Phân đạm chỉ nên được xem xét ở những khu vực mà cây trồng thường bắt đầu chậm do các yếu tố đất đai. Đó là một cách làm mà chúng tôi không nghĩ mọi người nên lao vào”. “Trên thực tế, những người có đất nhẹ hơn có thể bón phân đạm bằng tay cho một mảnh đất nhỏ và theo dõi xem cây trồng ở đó có phát triển tốt hơn hay không. Nếu không, thì phân bón không có tác dụng gì.
“Chúng ta cần nitơ để có năng suất ngô cao, nhưng một trong những điều khiến đậu nành trở thành một phần quan trọng trong luân canh cây trồng ở hầu hết các trang trại ở Illinois là nó tạo ra năng suất cao mà không gây ra hậu quả về mặt chi phí và môi trường khi bón phân nitơ”.
Các tác giả bao gồm Joshua Vonk, Emerson Nafziger và Giovani Preza Fontes.
Thêm thông tin:Joshua Vonk và cộng sự, Phản ứng của đậu nành với phân đạm ở các loại đất khác nhau,Quản lý cây trồng, thức ăn gia súc và cỏ(2024). DOI: 10.1002/cft2.20304
Được cung cấp bởi Trường Cao đẳng Khoa học Nông nghiệp, Người tiêu dùng và Môi trường tại Đại học Illinois Urbana-Champaign
Câu chuyện này ban đầu được xuất bản trên Phys.org. Đăng ký nhận bản tin của chúng tôi để cập nhật tin tức khoa học công nghệ mới nhất.
