Nông dân dành nhiều thời gian và tiền bạc để kiểm soát cỏ dại và các loài gây hại khác, đồng thời thường phải chuyển sang sử dụng thuốc diệt côn trùng hóa học để ngăn chặn những loài gây hại có sức tàn phá mạnh nhất. Nông dân cũng phải vật lộn với việc phải làm gì với các sản phẩm phụ có giá trị thấp trong sản xuất cây trồng, chẳng hạn như vỏ, hạt và vỏ từ quá trình chế biến trái cây, rau và hạt.
Điều gì sẽ xảy ra nếu những dòng chất thải nông nghiệp đó có thể tạo ra các giải pháp thay thế cho thuốc khử trùng hóa học và làm cho hoạt động nông nghiệp trở nên năng suất, sinh lợi và thân thiện với môi trường hơn?
Có lẽ họ có thể. Các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Davis, được khuyến khích bởi những kết quả ban đầu từ các thí nghiệm hợp tác với “phơi nắng sinh học”, một quá trình kết hợp sức nóng của mặt trời với việc cải tạo đất để quản lý cỏ dại và các loài gây hại khác trong đất.
Giáo sư khoa học và công nghệ thực phẩm Christopher Simmons, người đang thử nghiệm phơi ải sinh học với nhiều loại cây trồng khác nhau và làm việc với nông dân khắp tiểu bang, cho biết: “Có vẻ đầy hứa hẹn”. “Chúng tôi vẫn còn nhiều việc phải làm, nhưng phơi ải sinh học đang cho thấy tiềm năng thực sự như một phương pháp an toàn, bền vững để kiểm soát sâu bệnh đồng thời cải thiện chất lượng và năng suất cây trồng”.
Tăng cường năng lượng mặt trời
Nhiều người làm vườn ở sân sau biết sức mạnh của việc sử dụng năng lượng mặt trời. Khi trải một tấm bạt nhựa trong lên đất ẩm, bạn có thể bẫy bức xạ mặt trời và làm nóng đất đủ để tiêu diệt cỏ dại và các loài gây hại khác trong đất. Cách này có hiệu quả nhưng có thể mất từ 4 đến 6 tuần, thường là quá lâu để bỏ hoang các cánh đồng.
Quá trình phơi nắng sinh học có thể tăng tốc và cải thiện quá trình. Simmons và nhóm của ông đang bổ sung các chất hữu cơ như vỏ nho và cà chua hoặc vỏ lạc vào đất trước khi phủ bạt, nhằm thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn có lợi. Các vi sinh vật có ích cạnh tranh với sâu bệnh và tạm thời làm cho đất trở nên chua hơn và ít thân thiện hơn với cỏ dại và các loài gây hại khác.
Cùng với nhau, việc làm nóng đất và hoạt động của vi sinh vật có thể giảm thời gian xử lý xuống còn vài ngày chứ không phải vài tuần.
Simmons giải thích: “Và bằng cách kích hoạt các vi khuẩn có lợi trong đất, quá trình phơi nắng sinh học có khả năng cải thiện sức khỏe của đất về lâu dài”.
Thử nghiệm trong điều kiện thương mại
Thuốc khử trùng hóa học rất đắt tiền và nhiều loại đã được các cơ quan quản lý tiểu bang và liên bang xác định là chất gây ung thư. Nhưng khi nói đến việc tiêu diệt sâu bệnh trong đất, chúng rất hiệu quả.
Simmons cho biết: “Các chất khử trùng có tính diệt khuẩn rộng rãi, có nghĩa là chúng ảnh hưởng đến các vi sinh vật có lợi cùng với các loài gây hại”. “Việc phơi ải sinh học cho phép nhiều vi sinh vật vô hại và có lợi hơn tồn tại trong đất.”
Nhưng để nông dân áp dụng phương pháp phơi ải sinh học thay thế cho thuốc khử trùng hóa học, việc xử lý phải hiệu quả, có thể dự đoán được và tiết kiệm. Vì vậy, nhóm đang thử nghiệm quá trình phơi ải sinh học với nhiều loại cây trồng, nhiều loại cây trồng và đất chống lại các loài gây hại khác nhau ở nhiều địa điểm khác nhau ở quy mô thương mại trên toàn tiểu bang.
Simmons cho biết: “Chúng tôi đang tiến hành thử nghiệm thực địa với rau diếp, cà chua, dưa và các loại cây che phủ khác nhau. “Và chúng tôi có một cuộc thử nghiệm lâu dài trên diện tích 10 mẫu Anh với quả hạnh nhân tại một vườn cây ăn quả thông thường ở Chico.”
Ở Chico, Simmons và nhóm của ông đang hợp tác với người trồng hạnh nhân Rory Crowley tại Công ty Nicolaus Nut với sự hỗ trợ tài chính từ Hội đồng Hạnh nhân California và Trung tâm An toàn và Sức khỏe Nông nghiệp Miền Tây. Họ đang tiến hành một cuộc thử nghiệm kéo dài 25 năm để xem liệu chất thải chế biến hạnh nhân và ánh nắng mặt trời có thể tăng cường sức khỏe của đất và giảm cỏ dại cũng như các loài gây hại khác trong đất hay không. Cho đến nay, Crowley rất ấn tượng.
Crowley nói: “Điều đó rất tốt cho đất. “Sử dụng phương pháp phơi ải sinh học và trồng cây mù tạt che phủ, chúng tôi đã tăng lượng chất hữu cơ từ 1.25 đến 1.75%, đây là một bước nhảy vọt lớn. Điều đó tốt cho việc cô lập carbon và sức khỏe tổng thể của đất.”
Còn quá sớm để biết liệu việc cải thiện đất có mang lại năng suất cây trồng cao hơn hay không, nhưng Crowley cho rằng phơi ải sinh học có thể trở thành một công cụ quản lý dịch hại tốt và là một công dụng có giá trị đối với những chất thải nông nghiệp.
“Chúng ta cần tìm nơi chứa các sản phẩm phụ của quá trình chế biến hạnh nhân, vậy tại sao không xem liệu chúng ta có thể sử dụng chúng để cải thiện chất lượng đất đồng thời kiểm soát sâu bệnh hay không?” Crowley hỏi.
Tiếp tục thử nghiệm hiện trường
Simmons và nhóm của ông đang thử nghiệm quá trình phơi ải sinh học trên một số cây trồng hàng năm và cây che phủ tại các lô đất trong khuôn viên trường UC Davis bằng cách sử dụng dòng chất thải nông nghiệp từ quá trình chế biến cà chua và rượu vang. Họ sẽ sớm bắt đầu thử nghiệm dâu tây, loại dâu thường được xử lý bằng thuốc khử trùng mỗi mùa khi nông dân trồng dâu mới.
Mục tiêu của Simmons: Đảm bảo cho nông dân rằng phơi ải sinh học có thể hiệu quả và tiết kiệm trong nhiều điều kiện khác nhau chống lại nhiều loài gây hại.
“Chúng tôi đang tạo ra một nền tảng quan trọng,” ông nói. “Chúng tôi hy vọng quá trình phơi ải sinh học có thể giúp nông dân đưa chất thải nông nghiệp và thực phẩm trở lại hệ thống để kiểm soát sâu bệnh và cải thiện sản xuất cây trồng”.
– Diane Nelson, UC Davis
Ảnh: Tại Chico, nhóm UC Davis đang kiểm tra xem dư lượng chế biến hạnh nhân và mặt trời có thể tăng cường sức khỏe của đất hay không.