Sử dụng phân bón nitơ trong thời gian dài sẽ phá vỡ quan hệ hỗ sinh giữa thực vật và vi khuẩn

Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Evolution, có thể ít được người nông dân quan tâm, họ thường chỉ trồng một loại cây trồng và luôn bổ sung thêm nhiều phân bón hơn để thúc đẩy thực vật tăng trưởng. Nhưng ở các khu vực tự nhiên tiếp giáp với đất nông nghiệp, nơi hiện tượng rò rỉ phân bón xảy ra, hoặc ở những nơi có các oxit nitơ sinh ra từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch, một sự thay đổi về chất của rhizobia trong đất có thể "có hậu quả sâu rộng về sinh thái và môi trường", các nhà nghiên cứu cho biết.

Cách đây không lâu, trước khi phân bón công nghiệp xuất hiện và việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch là phổ biến, nitơ trong đất rất khan hiếm. Một số cây trồng - các cây họ đậu đã tìm ra cách để thu được lượng nitơ quý giá mà chúng cần đến - từ rhizobia.

"Các rhizobia cố định nitơ - từ nitơ trong khí quyển mà chúng ta đang thở ra và hít vào – thành dạng sẵn sàng cho thực vật", Katy Heath – giáo sư sinh học thực vật tại trường Đại học Illinois và là người dẫn đầu nghiên cứu này cũng với Jennifer Lau từ trường Đại học bang Michigan cho biết. "Cây không thể chỉ hấp thụ nitơ từ bầu khí quyển mà chúng phải nhận được nó ở dạng nitrat amoni".

Đổi lại, cây họ đậu lại che chở cho các rhizobia trong rễ của mình và cung cấp cho chúng các-bon. Sự hợp tác này mang lại lợi ích cho vi khuẩn và mang lại lợi ích cho cây họ đậu ở đất nghèo nitơ. Các nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rằng phân bón nitơ có thể ảnh hưởng đến sự đa dạng của các loài mọc ở các khu vực tự nhiên, Heath nói. Chẳng hạn như, tại các khu vực bị ô nhiễm bởi rò rỉ phân bón, các cây họ đậu suy giảm dần trong khi các loài thực vật khác lại trở nên phổ biến hơn.

Trong nghiên cứu mới, Heath và đồng nghiệp của bà đã quan sát sáu cánh đồng sinh thái nghiên cứu bón phân dài hạn tại Trạm sinh học Kellogg của trường Đại học bang Michigan. Hai lô thí nghiệm được đặt tại các cánh đồng khác nhau. Một lô trong từng cánh đồng đã được bón phân với nitơ trong hơn hai thập kỷ qua; lô còn lại là lô đối chứng không được bón phân.

Các nhà nghiên cứu đã phân lập rhizobia từ nốt sần của cây họ đậu ở những lô đất đã được bón phân và không bón phân. Trong một thí nghiệm trong nhà kính, họ đã kiểm tra cách thức những vi khuẩn này ảnh hưởng tới sự phát triển và sức khỏe của cây họ đậu. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng cây họ đậu phát triển cùng với các rhizobia nitơ sản xuất ít sinh khối hơn 17-30% và ít chất diệp lục hơn đáng kể so với các cây được trồng với rhizobia từ các lô đất không được bón phân.

Một phân tích di truyền của vi khuẩn tiết lộ rằng, thành phần của quần thể vi khuẩn là tương tự nhau giữa các lô đất đã được bón phân và không được bón phân: Cùng một họ của rhizobia đã có mặt trong mỗi lô đất. Nhưng rhizobia từ các lô đất đã được bón phân đã tiến hóa theo một cách khiến cho chúng không còn có ích cho các cây họ đậu, Heath nói.

Nguồn: isavn.org