Hoàn trả rơm rạ lại đồng ruộng

Dựa trên kỹ thuật phân tích chụp cắt lớp tia X và đồ họa 3D được xử lý trên phần mềm YaDiV có thể thấy trong thân cây lúa là một hệ thống “khung xương” được hình thành bởi quá trình kết tủa silic trên các vách tế bào của cây, và cấu trúc này được gọi là phytolith. Phát hiện này cho phép nhận định chính xác hơn về vai trò của khung xương phytolith như là nhân tố quan trọng nhất góp phần vào tăng cường sức chống chịu cơ học của thân cây lúa. Phân tích phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) cho thấy có một lượng đáng kể các nguyên tố dinh dưỡng, đặc biệt là kali khu trú trong cấu trúc của phytolith. Kali bị cố định chặt trong cấu trúc phytolith và chỉ có thể được giải phóng khi cấu trúc phytolith bị phá vỡ (mô tả ở hình sau).

Các yếu tố được xác định có khả năng ảnh hưởng tới quá trình phá hủy cấu trúc phytolith bao gồm quy trình xử lý rơm rạ (đốt hoặc vùi), điều kiện môi trường đất (pH, nồng độ và loại ion hòa tan). Nghiên cứu cũng xác định được quy luật phụ thuộc của quá trình hòa tan giải phóng Si và K vào nhiệt độ xử lý mẫu rơm rạ: Có hai quá trình cơ bản có tính quyết định đến sự thay đổi cấu trúc của phytolith diễn ra trong khi nhiệt hóa (đốt) các mẫu rơm rạ, đó là: oxy hóa các hợp chất hữu cơ và chuyển hóa pha khoáng của oxit silic. Ở nhiệt độ đốt thấp (dưới 600oC) chất hữu cơ có xu thế chuyển hóa thành cacbon đen, và oxit silic tồn tại ở trạng thái hydrat. Ở nhiệt độ trên 600oC, cacbon đen bị phân hủy và oxit silic bị chuyển hóa thành các pha bền vững hơn (cristobalite và tridymite). Kết quả nghiên cứu tìm ra được nhiệt độ phân hủy rơm rạ tối ưu nhất là 600oC, khi đó phytolith trong tro rơm rạ sẽ hòa tan nhanh nhất để giải phóng các khoáng chất dinh dưỡng (trong đó có kali) bổ sung cho đất và cung cấp cho cây trồng.

Như vậy, nghiên cứu này một mặt cung cấp thêm những thông tin chuyên sâu về thành phần và đặc tính của rơm rạ, mặt khác đem lại cơ sở khoa học cho các biện pháp quản lý và tận dụng tối đa lợi ích mang lại từ nguồn “tài nguyên” rơm rạ vô cùng dồi dào ở nước ta; mặt khác cảnh tỉnh việc xuất khẩu rơm rạ (chứa lượng rất lớn các chất dinh dưỡng) có thể gây tổn thất kinh tế cho người dân khi họ phải tái đầu tư một lượng phân bón nhiều hơn cho cây trồng. Bên cạnh đó, nghiên cứu này cũng gợi ý cho các doanh nghiệp về khả năng tách chiết kali từ rơm rạ để sản xuất phân bón. Đây là loại phân bón chúng ta đang phải nhập khẩu hoàn toàn từ nước ngoài, vì vậy việc tách chiết và tái sử dụng kali sẽ đem lại hiệu quả to lớn cho người dân.

Mong muốn lớn nhất hiện tại của nhóm nghiên cứu là cảnh tỉnh việc xuất khẩu rơm rạ hoặc lấy đi sử dụng cho các mục đích khác vì đây có thể là vấn đề lợi bất cập hại. Lợi ích người dân thu được từ bán rơm rạ có thể nhỏ hơn rất nhiều so với thiệt hại khi mất đi lợi ích “ẩn chứa” trong rơm rạ (đó là chất dinh dưỡng). Do đó, lấy rơm rạ khỏi đồng ruộng có thể dẫn đến hậu quả người nông dân phải trả giá bằng việc tăng cường đầu tư phân bón hóa học để duy trì năng suất. Tác động của việc không hoàn trả lại rơm rạ cho đồng ruộng khó có thể nhận ra trong ngày một ngày hai, nhưng sẽ cần rất nhiều thời gian để khắc phục hậu quả. Có lẽ bài toán “lợi nhuận từ xuất khẩu rơm” và “thiệt hại mùa màng do không trả rơm lại đồng ruộng” cần đến sự quan tâm vào cuộc sâu sát hơn của các nhà khoa học.
——–
* ĐH KHTN ĐH QGHN, được tôn vinh tại Giải thưởng Tạ Quang Bửu 2016 với công trình “Release of potassium accompanying the dissolution of rice straw phytolith” (Nghiên cứu sự giải phóng kali đi kèm với quá trình hòa tan phytolith trong rơm rạ).