Được dẫn dắt bởi Keiji Numata từ Trung tâm Khoa học Tài nguyên Bền vững RIKEN (CSRS) và Đại học Kyoto (Nhật Bản), nghiên cứu cho thấy sinh khối này có hiệu quả tương đương với phân bón tổng hợp vô cơ thông thường nhưng tránh được một số tác dụng phụ gây hại cho môi trường.
Tăng sản lượng nông nghiệp bằng cách sử dụng phân bón giàu nitơ là một phương pháp phổ biến dự kiến sẽ tăng trong những thập kỷ tới khi nhu cầu lương thực toàn cầu tăng lên. Khi điều này xảy ra, tác dụng phụ có hại về mặt sinh thái của việc lạm dụng phân bón nitơ vô cơ thông thường cũng được dự đoán sẽ tăng vọt, bao gồm phát thải khí nhà kính đáng kể, nước ngầm bị ô nhiễm và chất lượng đất kém.
 |
Thực nghiệm đối chứng cải bó xôi sử dụng loại phân đạm mới nghiên cứu. |
Mặt khác, các loại phân bón hữu cơ như phân hữu cơ và phân chuồng có ít nitơ hơn nhiều và do đó phải được sử dụng với lượng lớn hơn để có tác dụng tương tự đối với sự phát triển của cây trồng . Điều này dẫn đến đất quá mặn, gây độc và cản trở sự phát triển của thực vật cũng như tạo ra nhiều sản phẩm phụ là carbon dioxide và oxit nitơ về lâu dài.
Nhóm nghiên cứu các đại phân tử sinh học tại RIKEN CSRS đang tìm kiếm một nguồn nitơ tự nhiên có thể thay thế phân bón tổng hợp gốc amoniac và giúp ngăn chặn một cuộc khủng hoảng trong tương lai.
Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tím (PNSB) được biết là có enzyme giúp chúng lấy nitơ từ khí quyển và kết hợp nó thành protein, nhưng cho đến nay, chưa có ai thử nghiệm tính hiệu quả của chúng trong vai trò phân bón.
Để tạo ra phân bón PNSB cho nghiên cứu mới, nhóm nghiên cứu đã nghiền nát PNSB R. sulfidophilum và tạo ra sinh khối khô từ vật liệu tế bào được giải phóng. Phân tích cho thấy hàm lượng nitơ trong phân bón PNSB là 11% tính theo trọng lượng, cao hơn nhiều so với hàm lượng nitơ có trong các loại phân hữu cơ khác, bao gồm cả sinh khối được làm từ các vi khuẩn hoặc vi tảo khác.
Các nhà nghiên cứu đã so sánh mức độ phát triển của rau bina mù tạt Nhật Bản komatsuna (Brassica rapa var. perviridis) khi được hỗ trợ bằng phân bón vô cơ hoặc phân bón sinh khối PNSB mới. Phát hiện quan trọng đầu tiên là rau bina mù tạt thực sự có thể hấp thụ nitơ từ sinh khối khô.
 |
Loại phân được tạo ra từ một loại vi khuẩn có màu tím, sống dưới biển. |
Các thí nghiệm sâu hơn cho thấy phân bón sinh khối thúc đẩy tăng trưởng thực vật cũng như phân bón vô cơ giàu nitơ đã làm ở cả nhiệt độ mát mẻ và ấm áp. Trên hết, ngay cả khi phân bón sinh khối chứa lượng nitơ gấp 4 lần, độ pH và độ mặn của đất vẫn ở mức bình thường, tương tự như đất được bón phân mà không có nitơ.
Phân bón sinh khối PNSB có tỷ lệ carbon và nitơ thấp và nitơ được giải phóng để cây trồng sử dụng tương đối chậm so với phân bón vô cơ—khoảng 60% trong 30 ngày. Mặc dù điều này có nghĩa là sẽ cần lượng phân bón sinh khối gấp đôi để tăng trưởng cây trồng tương tự, nhưng nhược điểm lớn là lượng khí thải carbon dioxide và oxit nitơ sẽ thấp hơn và sẽ thải ít nitơ hơn vào môi trường thông qua quá trình lọc.
Morey-Yagi, một trong những tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Về lâu dài, điều này có thể cách mạng hóa nông nghiệp và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường”.
Mặc dù các thí nghiệm cơ bản chứng minh tính hiệu quả của phân bón sinh khối, các tác giả nhấn mạnh rằng kết quả chỉ là sơ bộ và các yếu tố khác cuối cùng sẽ cần được xem xét. Như Numata giải thích, "Việc đánh giá vòng đời của loại phân bón này sẽ rất cần thiết để đánh giá tác động môi trường của nó trong quá trình sản xuất, lưu trữ, ứng dụng, vận chuyển và thải bỏ."
Ngoài ra, phải xem xét cách mở rộng quy mô quy trình sản xuất sinh khối và thời hạn sử dụng cũng phải được thiết lập.
Các nhà nghiên cứu lạc quan rằng những thách thức này sẽ được giải quyết và khám phá của họ sẽ giúp tạo ra các loại phân bón thân thiện với môi trường hơn và giúp ngăn ngừa các vấn đề trong tương lai liên quan đến chuỗi cung ứng phân bón vô cơ.
Do phân bón sinh khối được sản xuất bằng cách sử dụng carbon dioxide và nitơ từ không khí nên họ đã đặt tên là Phân bón không khí và đã đăng ký sử dụng làm phân bón hữu cơ ở Nhật Bản như một sản phẩm được tiếp thị bởi Symbiobe Inc.
