Diêm mạch: Một gợi ý cho bài toán hạn mặn

Không phải là người đầu tiên mang diêm mạch (quinoa) về Việt Nam nhưng thông qua dự án của Bộ KH&CN, PGS. TS Nguyễn Việt Long (Học viện Nông nghiệp Việt Nam) và cộng sự đang là những người thử nghiệm các mô hình trồng diêm mạch trên nhiều khu sinh thái khác nhau để mong tìm một lời giải thiết thực cho bài toán hạn mặn ở Việt Nam, qua đó góp phần giúp những người nông dân thích ứng với biến đổi khí hậu.

Tuần rồi, TS. Nguyễn Văn Minh (Đại học Tây Nguyên) chia sẻ trên trang cá nhân của mình: “Các em ấy đã được 70 ngày tuổi! Trời nắng quá, chưa có giọt mưa nào! Hy vọng em ấy cho hạt mẩy, dinh dưỡng cao.” “Các em ấy” trong chia sẻ của TS Minh chính là những cánh đồng diêm mạch tại xã Eatu (Đắk Lắk). Không chỉ TS Minh, mà đối với các nhà khoa học liên quan đến mô hình này, những cánh đồng diêm mạch tươi tốt đang báo hiệu sự thành công trong việc gieo trồng một loài cây ngoại nhập có thể sinh sôi thích ứng với điều kiện ngoại cảnh bất thuận.

Đưa diêm mạch trở lại Việt Nam

Trên thế giới, hạt diêm mạch được biết đến như một loại thực phẩm cân bằng được các chất axit amin cần thiết, có hàm lượng protein, đường, vitamin, chất sắt cao nhưng lại không chứa gluten (một loại protein gây khó tiêu). Điểm đáng chú ý là cây diêm mạch có thể sinh trưởng trong môi trường khắc nghiệt và đa dạng, từ vùng đất hạn mặn đến núi cao. Ở vùng nhiễm mặn, người dân có thể tưới nước có độ mặn bằng 1/2 độ mặn của nước biển nhưng diêm mạch vẫn cho năng suất cao. Diêm mạch là lương thực chính của người dân Nam Mỹ, và có tiềm năng trở thành lương thực quan trọng ở những vùng nơi các loài cây lương thực khác như lúa mì và gạo khó có thể phát triển.

Không phải đến tận bây giờ, những ưu điểm của diêm mạch mới được chú ý. Khoảng 30 năm trước, Bộ Nông nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu thử nghiệm trồng diêm mạch nhưng loại cây này còn “lép vế”trước các loại cây lương thực khác như lúa, ngô, sắn, khoai lang cho năng suất cao…. Mặt khác, do chưa hình thành thị trường tiêu thụ cây diêm mạch vẫn chưa được phổ biến rộng rãi. Nhưng 30 năm sau, trước làn sóng thay đổi trong thói quen ăn uống, các loại hạt giàu dinh dưỡng như hồ trăn, óc chó, macadamia, chia… và trước áp lực của biến đổi khí hậu diêm mạch được quan tâm nhiều hơn. Chúng ta phải nhập khẩu diêm mạch với giá thành tương đối cao từ các nước Nam Mỹ và Hoa Kỳ (giá diêm mạch trên thị trường thế giới là > 4.500USD/tấn).

Với mong muốn thúc đẩy một loài cây giàu tiềm năng và phù hợp với tình trạng hạn mặn ngày càng gia tăng ở Việt Nam, năm 2013, PGS.TS Nguyễn Việt Long đã hợp tác với đồng nghiệp của mình – GS. Robert van Loo, Đại học Wageningen (Hà Lan), một trong những người tạo giống diêm mạch số một thế giới hiện nay – để có thể đưa loài cây này về Việt Nam. Thời điểm đó, Hà Lan đã cung cấp vật liệu và kinh phí để TS. Long có thể tiến hành những thử nghiệm ở quy mô nhỏ. Nhờ những thử thí nghiệm ấy, PGS.TS Nguyễn Việt Long đã đề xuất dự án “Nghiên cứu tuyển chọn và phát triển cây diêm mạch (Chenopodium quinoa Wild.) tại một số vùng sinh thái phù hợp ở Việt Nam” lên Bộ KH&CN. Dự án này bắt đầu từ năm 2017 và kéo dài đến hết năm nay, thuộc Chương trình hợp tác nghiên cứu song phương và đa phương về KHCN do Bộ KH&CN và trường ĐH Buenos Aires phối hợp tài trợ.      

“Được hợp tác với Đại học Buenos Aires là một điều vô cùng thuận lợi, bởi đây là một đối tác có khoa nông nghiệp tuổi đời trăm năm. Trong dự án này, chúng tôi có cơ hội làm việc với GS Daniel Bertero (ĐH Buenos Aires) – vị giáo sư có nhiều kinh nghiệm trong nghiên cứu diêm mạch.” – PGS.TS Nguyễn Việt Long chia sẻ. Thêm vào đó, GS Robert van Loo vẫn tiếp tục hỗ trợ và trao đổi vật liệu với nhóm nghiên cứu trong suốt thời gian tiến hành dự án. “Điều này khiến mọi thứ thuận lợi hơn, bởi mục tiêu của dự án này không chỉ là mang diêm mạch về trồng tại Việt Nam, mà còn là xác định và phát triển chuỗi giá trị diêm mạch phù hợp với những vùng sinh thái hạn, mặn tại nước ta.” 

Thế nhưng, diêm mạch có thể chịu mặn đến mức nào? Và trong hàng ngàn giống diêm mạch trên thế giới, những giống nào có thể trồng được ở nước ta? Đó là bài toán mà nhóm nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Việt Long phải đi tìm lời giải. 

Tìm kiểu gene thích nghi với điều kiện Việt Nam

Bước đầu, nhóm nghiên cứu diêm mạch tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tiến hành những nghiên cứu về tính thích nghi, đặc điểm sinh lý nguồn vật liệu diêm mạch nhập nội về tính trạng chịu mặn, chịu hạn trong điều kiện quản lý khí hậu (nhà lưới) và trong điều kiện mặn ngoài thực tế (đồng ruộng) tại các vùng sinh thái khác nhau ở Việt Nam. 

“Các giáo sư ở Hà Lan và Argentina đã cung cấp những vật liệu mà theo họ là phù hợp với khu vực có khí hậu nóng, ẩm như nước ta” – TS. Long cho biết. “GS Daniel Bertero là nhà khoa học hàng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu vê cây diêm mạch nên có nguồn giống đa dạng và kinh nghiệm, điều này giúp rút ngắn thời gian nghiên cứu và chọn lọc giống.” Nhóm nghiên cứu đã tiến hành phân tích 52 giống diêm mạch có nguồn gốc từ nhiều vùng địa lý trên thế giới để xác định các phản ứng khác nhau (variation) của mỗi giống trong các điều kiện môi trường đó. 

Kết quả thí nghiệm trong điều kiện nhân tạo cho thấy độ mặn tăng gây giảm chiều cao thân chính, tổng số lá/thân chính, tổng số cành/cây, chiều dài và khối lượng rễ khô, khối lượng thân lá khô, chỉ số SPAD (chỉ số đánh giá hàm lượng diệp lục trong lá), chiều dài bông, tổng số hạt/bông, tổng số nhánh/bông và khối lượng 1.000 hạt. Nghiên cứu xác định, trong điều kiện bình thường, nếu những chỉ số trên của giống diêm mạch đạt tiêu chuẩn thì chúng sẽ sinh trưởng tốt trong điều kiện mặn, đây là đặc trưng của cây trồng siêu chịu mặn (halophyte).

Ngoài việc đánh giá sinh trưởng trên mặt đất, nhóm nghiên cứu còn đánh giá phản ứng của bộ rễ ở dưới mặt đất để tìm ra cơ chế chịu mặn của cây diêm mạch. “Các nghiên cứu trước đây thường đánh giá sinh trưởng của cây qua hình thái, sinh lý và biểu hiện của gene liên quan trên thân, lá; việc nghiên cứu đánh giá ở bộ rễ thường khó khăn hơn do chúng nằm dưới mặt đất.” Nhưng do bộ rễ là nơi tiếp xúc đầu tiên với điều kiện môi trường – độ mặn trong đất và xảy ra những phản ứng ban đầu từ nó để đánh giá chính xác tính chịu mặn nhóm nghiên cứu đánh giá phản ứng của bộ rễ cây diêm mạch với các mức gây mặn khác nhau. 

Tiến hành sàng lọc sơ bộ phản ứng chịu mặn về hình thái, đặc điểm phát triển của bộ rễ và sử dụng chỉ thị phân tử, nhóm nghiên cứu đã chia 52 kiểu gene diêm mạch ra làm 6 nhóm giống và lựa chọn 6 giống đại diện (Black quinoa, 2-Want, Atlas, Riobamba, NL-6 và Sayaña) cho mỗi nhóm để từ đó phân tích sâu hơn về phản ứng với mặn theo bốn mức độ: 0, 100, 200, và 300 mM NaCl.

“Chúng tôi đã tiến hành dự án ở những vùng mặn tại Nam Định, Hải Phòng, Sóc Trăng … để theo dõi tình trạng của các kiểu gene này.” Đáng chú ý, với nồng độ muối cao (300mM NaCl), khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây giảm nhưng không rõ rệt so với đối chứng (không tưới mặn). Các nghiên cứu cũng cho thấy diêm mạch có khả năng chịu hạn tốt, cây có khả năng sống sót và cho năng suất trong điều kiện gây hạn từ 7 – 14 ngày. Đồng thời, tại một số vùng đất nhiễm mặn (Nghĩa Hưng, Hải Hậu – Nam Định, Vĩnh Bảo – Hải Phòng) ở độ mặn từ 1 – 8dS/m, hay trong thời vụ mặn và hạn vừa rồi ở Sóc Trăng 02 vẫn sinh trưởng phát triển và cho năng suất khá. 

Đặc biệt, một số giống cho năng suất trên 2 tấn/ha tại các vùng mặn, hạn như Nam Định, Tây Nguyên…. Nghiên cứu thử nghiệm sản xuất trong điều kiện nước trời (hoàn cảnh không thể tưới chủ động, phải phụ thuộc vào nước mưa) tại các tỉnh trung du miền núi phía bắc cũng cho thấy cây diêm mạch sinh trưởng, phát triển khá thuận lợi, năng suất đạt 1,5-3,0 tấn/ha. 

Xác định các mô hình hiệu quả

Câu chuyện của những người làm nghiên cứu không dừng ở bước này để hoàn tất một dự án hợp tác rồi sau đó “đem con bỏ chợ”. Nghĩ đến những hiệu quả lâu dài mà diêm mạch có thể đem lại, nhóm nghiên cứu đã quyết định xây dựng các mô hình thử nghiệm, tập trung triển khai ở một số vùng chính, bao gồm Sơn La, Đắk Lắk và Sóc Trăng. PGS.TS Nguyễn Việt Long lý giải, “chúng tôi muốn lựa chọn một số vùng sinh thái đặc thù mà các nhà khoa học cho là có cơ hội để cây diêm mạch phát triển. Dĩ nhiên nếu cây diêm mạch được trồng trong điều kiện thuận lợi thì năng suất sẽ cao hơn, nhưng mục tiêu của nhóm là tận dụng đặc tính chống chịu hạn mặn, chịu lạnh của nó để tiếp cận những vùng mà các cây trồng thông thường khó phát triển.” 

Do đó, họ tiếp tục theo dõi sự phát triển của cây diêm mạch dưới những môi trường, khí hậu khắc nghiệt, bao gồm điều kiện lạnh khô ở Sơn La, sự khô hạn của Tây Nguyên và tình trạng nhiễm mặn ở Sóc Trăng. Nếu vụ mùa ở ba địa điểm này thành công, nó sẽ mở ra một hướng đi mới đối với ngành nông nghiệp.

Dòng chia sẻ của TS. Minh về những cánh đồng diêm mạch đã trải qua năm thứ ba hợp tác giữa ĐH Tây Nguyên và Học viện Nông nghiệp Việt Nam trồng thử nghiệm cho thấy một tín hiệu tích cực. Dù tình trạng nắng nóng kéo dài tại tỉnh Đắk Lắk đã khiến nhiều loại cây trồng bị thiệt hại do thiếu nước tưới, thế nhưng nhưng cánh đồng diêm mạch vẫn phát triển và cho năng suất tốt. Tại Sóc Trăng, nhóm nghiên cứu trực tiếp làm việc với TS Trần Tấn Phương (Trung tâm giống cây trồng Sóc Trăng) – một trong những tác giả nghiên cứu chọn tạo giống lúa thơm ST25 và với một trang trại trồng theo mô hình hữu cơ của một cựu sinh viên đã học PGS. Long tại Hà Lan. “TS Phương là người có nhiều kinh nghiệm, và hơn cả là hiểu rõ tình trạng hạn hán và xâm nhập mặn mùa khô ở ĐBSCL” – TS Nguyễn Việt Long cho biết. “Vụ vừa rồi đã thu hoạch thành công, cây diêm mạch tại đây cho năng suất khá.” 

Hiện nay, các nhà khoa học đã xác định được giống và thời vụ phù hợp đối với mỗi vùng, cũng đã có rất nhiều doanh nghiệp ngỏ ý muốn hợp tác trồng diện mạch trên diện rộng. Tuy vậy, dựa trên các mô hình thử nghiệm ở Sóc Trăng, Tây nguyên – với cùng điều kiện khí hậu, độ mặn, hạn tương đối tương đồng, nhưng kết quả thu hoạch ở mỗi trang trại thì hoàn toàn khác nhau – nhóm nghiên cứu nhận định, kết quả cuối cùng vẫn phụ thuộc vào sự tận tâm của người trồng và cần tiếp cận thận trọng từ quy mô trung bình đến sản xuất trên quy mô lớn. “Chúng tôi mong muốn có thể tiếp cận với doanh nghiệp có đủ tâm huyết và trình độ KH&CN để sẵn sàng chuyển giao và hợp tác lâu dài.” – PGS.TS Nguyễn Việt Long chia sẻ. Và xa hơn, có thể giới thiệu một giống cây trồng mới đã được chuyển đổi cho phù hợp với điều kiện Việt Nam để có thể hỗ trợ người nông dân ứng phó với tình trạng xâm nhập mặn ở nước ta hiện nay.