Cây họ đậu làm đất tốt lên vì trên rễ chúng có những nốt sần nhỏ chứa vi khuẩn biết biến khí nitơ trong không khí thành dạng đạm mà cây dùng được. Cây nuôi vi khuẩn bằng đường, vi khuẩn trả lại bằng đạm, và khi thân rễ mục đi, một phần đạm ấy ở lại trong đất cho vụ sau. Ông bà ta trồng xen, trồng gối cây đậu từ rất lâu trước khi biết tên những vi khuẩn này.
Chào bạn, đây là Nhà Sinh Học. Lần tới nhổ cây lạc, bạn thử để ý những hạt tròn nhỏ bám trên rễ, khác với củ lạc. Tập này mình kể về những nhà máy phân bón tí hon ấy.
Đạm ở khắp nơi mà cây vẫn thiếu
Không khí quanh ta gần bốn phần năm là khí nitơ. Nitơ là thành phần không thể thiếu của protein và vật chất di truyền, nên mọi sinh vật đều cần nó. Thế mà cây lúa đứng giữa biển nitơ vẫn có thể vàng lá vì thiếu đạm.
Lý do là trong khí nitơ, hai nguyên tử nitơ liên kết với nhau bằng một mối nối ba cực kỳ bền. Cây và động vật không có công cụ để bẻ gãy mối nối đó. Cây chỉ hút được nitơ ở dạng đã được biến đổi, như các muối amoni hay nitrat hoà tan trong đất.
Trong tự nhiên, chỉ một số vi sinh vật có enzym làm được việc bẻ gãy liên kết này, và tia sét cũng chuyển được một phần nhỏ. Còn ở nhà máy phân đạm, con người làm việc đó bằng áp suất và nhiệt độ rất cao, tốn rất nhiều năng lượng.
Vi khuẩn làm được cùng việc ấy ở nhiệt độ thường, ngay trong lòng đất. Đó là một kỳ tích hoá học của sự sống.
Nốt sần: ngôi nhà vi khuẩn trên rễ đậu
Cây họ đậu như lạc, đậu xanh, đậu tương, đậu đen, cây điền thanh tiết ra tín hiệu hoá học ở rễ. Vi khuẩn cố định đạm sống trong đất nhận ra tín hiệu, bám vào lông rễ và được cây cho chui vào bên trong.
Rễ cây phản ứng bằng cách tạo ra những khối mô nhỏ bao bọc vi khuẩn, đó là nốt sần. Trong nốt sần, vi khuẩn được cây cung cấp đường và chỗ ở, đổi lại chúng chuyển khí nitơ thành đạm và giao cho cây.
Bổ đôi một nốt sần đang hoạt động tốt, bạn sẽ thấy ruột có màu hồng đỏ. Màu đó đến từ một protein gần giống huyết sắc tố trong máu người, có nhiệm vụ giữ ôxy ở mức thấp, vì enzym cố định đạm rất sợ ôxy. Nốt sần trắng hoặc xanh bên trong thường hoạt động kém.
Đây là một mối quan hệ cộng sinh có mặc cả rõ ràng: cây thậm chí có thể giảm cung cấp cho những nốt sần lười biếng không nộp đủ đạm.
Trồng đậu cải tạo đất: kinh nghiệm cũ, cơ chế mới
Nhà nông nhiều vùng ở Việt Nam có kinh nghiệm luân canh lúa với đậu, hay trồng xen đậu với ngô, sắn. Đất sau vụ đậu thường tơi và tốt hơn, vụ lúa sau đỡ phải bón đạm hơn.
Cơ chế chính là phần thân lá, rễ và nốt sần của cây đậu sau thu hoạch được vùi vào đất. Khi chúng phân huỷ, đạm vi khuẩn đã cố định trả lại cho đất. Rễ đậu còn làm đất tơi, giúp nước và không khí thấm sâu.
Cây điền thanh, cây muồng trồng làm phân xanh cũng theo cùng nguyên lý: trồng để cày vùi chứ không để thu hoạch. Đó là cách nuôi đất của những vùng đất nghèo, đất cát ven biển.
Lưu ý rằng phần lớn đạm trong hạt đậu đã đi theo hạt khi thu hoạch. Muốn đất được nhiều nhất thì phải trả lại thân lá cho đất thay vì đốt bỏ.
Bèo hoa dâu: phân bón biết bơi
Không chỉ cây họ đậu mới có bạn cố định đạm. Bèo hoa dâu, loài bèo nhỏ lá xếp lớp chuyển màu đỏ tía khi trời lạnh, mang trong những khoang nhỏ ở lá một loài vi khuẩn lam có khả năng cố định đạm.
Ở đồng bằng Bắc Bộ, nuôi bèo hoa dâu trên ruộng lúa từng là kỹ thuật canh tác quen thuộc. Bèo phủ mặt ruộng, cố định đạm, che bớt cỏ dại, rồi được vùi xuống bùn làm phân. Đây là một ví dụ đẹp của nông nghiệp dựa vào sinh học.
Ở ruộng lúa, nhiều vi khuẩn lam sống tự do trên mặt nước và đất ruộng cũng góp phần cố định đạm, một lý do khiến ruộng lúa nước có thể canh tác liên tục hàng nghìn năm.
Kỹ thuật cũ này đang được nhiều nhà nghiên cứu nhìn lại, khi người ta muốn giảm lượng phân bón hoá học.
Bón đạm thừa thì đạm đi đâu?
Phân đạm hoá học giúp năng suất tăng mạnh, nuôi được dân số thế giới hôm nay. Nhưng cây chỉ hút được một phần lượng đạm bón vào. Phần còn lại bị rửa trôi theo nước xuống kênh mương, sông hồ, hoặc bay vào không khí.
Đạm trôi xuống ao hồ làm tảo phát triển bùng nổ, một hiện tượng mình sẽ kể ở tập về ao hồ nổi váng xanh. Một phần đạm bay lên dưới dạng một khí gây hiệu ứng nhà kính rất mạnh.
Bón thừa đạm còn làm cây lúa lốp, dễ đổ, dễ nhiễm sâu bệnh. Cán bộ khuyến nông thường khuyên bón đúng lượng, chia nhiều lần, và theo dõi màu lá để điều chỉnh.
Mùa tới nếu nhà bạn có mảnh vườn, thử trồng một luống đậu rồi nhổ một cây lên xem. Đếm những nốt sần trên rễ, bổ một cái xem có màu hồng không. Bạn đang nhìn tận mắt một nhà máy phân bón tự nhiên.
Câu hỏi thường gặp
Có phải cây đậu nào cũng có nốt sần không?
Phần lớn cây họ đậu có khả năng tạo nốt sần, nhưng chỉ khi trong đất có đúng loài vi khuẩn phù hợp. Ở đất mới trồng đậu lần đầu, người ta đôi khi phải trộn chế phẩm vi khuẩn vào hạt giống.
Vì sao bón nhiều đạm thì cây đậu ít nốt sần?
Khi đất sẵn nhiều đạm, cây không cần trả giá nuôi vi khuẩn nữa nên giảm tạo nốt sần. Vì thế ruộng đậu thường chỉ cần bón ít đạm lúc đầu.
Cây lúa có tự cố định đạm được không?
Cây lúa không tự cố định đạm. Một số vi khuẩn sống quanh rễ và vi khuẩn lam trên mặt ruộng giúp bổ sung một phần, nhưng không đủ cho năng suất cao.
Ngoài cây họ đậu còn cây nào cộng sinh cố định đạm?
Có, như cây phi lao trồng chắn cát ven biển có nốt sần chứa một loại vi khuẩn khác. Nhờ vậy phi lao sống được trên đất cát rất nghèo dinh dưỡng.
Phân vi sinh có phải là chứa vi khuẩn cố định đạm không?
Một số loại phân vi sinh chứa vi khuẩn cố định đạm, số khác chứa vi sinh vật phân giải lân hoặc phân huỷ chất hữu cơ. Nên đọc kỹ nhãn và hỏi cán bộ khuyến nông để chọn đúng loại cho cây.
