Than sinh học và phục hồi sức khỏe đất
Năm 2015 được chọn là International Year of Soils trên toàn thế giới, đánh dấu rất nhiều hoạt động và nỗ lực của cộng đồng các nhà khoa học, doanh nghiệp và chính phủ trong việc liên kết với nhau để đưa ra các giải pháp cải tạo, hoàn nguyên và sử dụng đất một cách bền vững. Cùng năm, Hội đồng kỹ thuật liên quốc gia về Tài nguyên đất (ITPS – FAO) đã báo cáo về tình trạng đất trên thế giới, trong đó nêu rõ đất là nền tảng của sự sống, nhưng nguồn tài nguyên này đang bị dồn ép đến các giới hạn khủng hoảng bởi hoạt động của con người. Việc quản lý đất cẩn trọng hơn sẽ giúp tăng cường khả năng cung cấp thực phẩm và tạo ra đòn bẩy quan trọng cho việc điều hòa khí hậu, là con đường đảm bảo an toàn cho hệ sinh thái toàn cầu. Kết quả khảo sát cho thấy, 10 mối nguy đang đe dọa đến tính chất của đất như sau: mất cân bằng dinh dưỡng; bị acid hóa; giảm tính đa dạng sinh học trong đất; bị nén; bị ô nhiễm; bị rửa trôi, bạc màu; nguồn carbon hữu cơ trong đất bị thất thoát; bị xâm mặn; bị che lấp trong quá trình đô thị hóa, phát triển giao thông; bị ngập úng.
Tùy từng khu vực khác nhau mà các mối nguy này khác nhau, nhưng đều tác động đến sức khỏe của đất. Trong các giải pháp phục hồi sức khỏe đất, sử dụng than sinh học (biochar) như một chất cải tạo đất đã được nhiều khuyến nghị. Nhiều công trình nghiên cứu liên quan những năm gần đây cũng tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của than sinh học đến cây trồng và chất lượng đất, cho thấy việc sử dụng rộng rãi hơn than sinh học trong hoạt động trồng trọt đang phát triển và nhân rộng.
Nhờ đặc tính diện tích bề mặt riêng lớn, nhiều cấu trúc lỗ rỗng, hàm lượng carbon cao, pH kiềm (rất phù hợp để cải tạo đất phèn, chua) và độ dẫn điện EC cao nên than sinh học từ trấu đóng góp tích cực cho việc nâng cao sức khỏe đất toàn diện ở khía cạnh lý, hóa và sinh.
Giải pháp than sinh học kết hợp với giải pháp phân hữu cơ, giun đất và cây họ đậu cố định đạm sẽ tạo thành bức tường vững chắc giúp duy trì và phục hồi chất lượng đất canh tác theo thời gian, đóng góp đáng kể vào việc giữ gìn an ninh lương thực ở cấp độ vùng, miền.
Về lâu dài, việc ứng dụng than sinh học để cải thiện chất lượng đất là hoàn toàn phù hợp với chiến lược phát triển nền nông nghiệp carbon thấp, giảm thiểu phát sinh khí gây hiệu ứng nhà kính, phù hợp với định hướng phát triển của chương trình Nông thôn mới giai đoạn 2016-2020.
Quy trình, phương pháp thực hiện
Quy trình thiết kế theo từng nền đất canh tác
- Đất pha cát, đất bạc màu: áp dụng liều lượng 3 kg/m2 hỗn hợp than sinh học và phân hữu cơ đã được ủ hoạt hóa từ 4-6 tuần (tỷ lệ 1:1 v/v)
- Đất bazan, đất xám: áp dụng liều lượng 1 kg/m2 than sinh học
Hàm lượng bón than sinh học thay đổi theo từng nhóm cây trồng
- Cây rau màu: áp dụng liều lượng 1 kg/m2 hỗn hợp than sinh học và phân hữu cơ đã được ủ hoạt hóa từ 4-6 tuần (tỷ lệ 1:1 v/v)
- Cây lương thực: tùy vào pH đất ở ngưỡng acid hoặc kiềm mà ta áp dụng liều lượng 1-3 kg/m2 hỗn hợp than sinh học và phân hữu cơ đã được ủ hoạt hóa từ 4-6 tuần (tỷ lệ 1:1 v/v)
- Cây công nghiệp: áp dụng liều lượng 3 kg/m2 hỗn hợp than sinh học và phân hữu cơ đã được ủ hoạt hóa từ 4-6 tuần (tỷ lệ 1:1 v/v)
- Cây kiểng: sử dụng than sinh học như giá thể trồng cây kiểng ở mức 10% v/v.
Hoạt hóa than sinh học theo yêu cầu và điều kiện tiếp nhận
- Trộn với đất canh tác trong 2-4 tuần: than sinh học sau khi bão hòa nước được bón lót vào đất theo rãnh hoặc hàng canh tác (đối với cây ngắn ngày) hoặc xung quanh tán cây (đối với cây dài ngày). Thời gian ủ hoạt hóa trong đất càng dài sẽ giúp than tích lũy được vi sinh vật hiếu khí và chất mùn, đồng thời chuyển hóa hàm lượng tro còn sót trong than thành dạng dinh dưỡng dễ tiêu đối với thực vật. Sau thời gian ủ hoạt hóa ta sẽ trồng cây ngắn ngày sẽ đạt hiệu quả cao hơn là trồng ngay sau khi áp dụng than.
- Trộn với phân hữu cơ trong 4-6 tuần cùng chế phẩm vi sinh nấm và vi khuẩn, xạ khuẩn đối kháng sẽ giúp nâng cao chất lượng than sinh học trước khi áp dụng vào đất. Việc này giúp rút ngắn thời gian hoạt hóa trên nền đất canh tác và cây trồng có đủ dinh dưỡng và vi sinh vật có lợi ngay từ đầu, giúp tăng khả năng sinh trưởng và phát triển cũng như sức đề kháng cây trồng trước bệnh hại.
- Ủ hoạt hóa với sự tham gia của hệ giun đất trong 6-8 tuần cho chất lượng và hiệu suất cao nhất (vermi-char). Than sinh học được phối trộn với phân bò theo tỷ lệ 70:30 w/w sau đó bổ sung thêm 10% w/w sinh khối trùn quế (gồm phân giun và giun) sau đó tạo độ ẩm từ 60-80% để giun tăng sinh phát triển trong hỗn hợp than sinh học và phân bò. Than sinh học khi đi cùng với chất hữu cơ vào giun đất sẽ được hệ vi sinh vật đường ruột của giun chuyển hóa thành dạng than sinh học có hàm lượng dinh dưỡng cao. Ngoài ra, hệ enzyme từ chất nhờ của giun tiết ra (exoenzyme) được than sinh học hấp phụ sẽ giúp than sau này có khả năng hấp phụ thuốc trừ sâu tồn dư trong đất tốt hơn, dẫn đến tăng hiệu quả khử độc cho đất, phục hồi sinh thái bằng than sinh học đạt kết quả.
Ưu điểm của quy trình - Hiệu quả kinh tế
Ưu điểm
Sử dụng than sinh học giúp cải thiện các tính chất lý - hóa - sinh của nền đất canh tác một cách triệt để và căn bản:
- Cải thiện tính ổn định của cấu trúc đất, giảm độ nén, tăng cường khả năng lan truyền nước trong đất, tăng cường độ xốp và khả năng giữ nước của đất.
- Nâng độ pH của đất, giúp cải thiện khả năng trao đổi cation CEC và khả năng giữ dinh dưỡng, tăng cường lưu trữ carbon dài hạn trong đất, tăng trữ lượng mùn, góp phần nâng cao nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng.
- Cung cấp không gian phù hợp cho vi sinh vật phát triển, làm biến đổi chức năng, quy mô, cấu trúc và độ đa dạng của quần xã vi sinh vật trong đất, tăng cường mối quan hệ giữa nấm rễ nội cộng sinh và cây trồng, hỗ trợ quá trình cố định đạm trong các cây họ đậu.
- Quy trình công nghệ đơn giản, dễ thực hiện, rẻ tiền, dễ nhân rộng quy mô.
Hiệu quả
Ứng dụng than sinh học góp phần nâng cao chất lượng đất (cải tạo đất) một cách triệt, tác động trực tiếp và gián tiếp đến chất lượng, năng suất cây trồng và hiệu quả canh tác:
- Cải thiện khả năng chống chịu, tăng năng suất, sinh trưởng của cây trồng.
- Nhờ khả năng giữ nước, các chất dinh dưỡng, chống rửa trôi, cho nên việc kết hợp than sinh học giúp giảm ½ - ¼ lượng phân bón sử dụng trong canh tác.
Chi phí triển khai giải pháp từ 60–90 triệu đồng/ha, tái đầu tư trong 3-6 năm.
Thông tin liên hệ chuyên gia, hỗ trợ
Chuyên gia: ThS. Nguyễn Tấn Đức
Đơn vị công tác: Tổ CNSH Môi trường, Trung tâm Công nghệ Sinh học TP.HCM
Số điện thoại: 090 784 6110
Email: tanduc307@gmail.com