Các sinh vật của lưới thức ăn thường không được phân bố đồng nhất trong đất. Mỗi loại / nhóm sinh vật thường tập trung sống ở nơi có không gian, các chất dinh dưỡng và độ ẩm phù hợp. Các sinh vật trong đất thường tập trung xung quanh rễ cây; rác thực vật, động vật đang phân hủy, trên bề mặt các kết cấu đất và trong các khoảng không giữa các kết cấu đất.
Sinh học đất
Đất khỏe mạnh là đất có hệ sinh vật phong phú đa dạng. Một thìa đất chứa khoảng 1 tỷ vi sinh vật và 10,000 loài. Tuy nhiên trong đất chết, đất ô nhiễm có thể không tồn tại vi sinh vật nào hoặc nếu có thì đó là những quần thể sinh vật gây hại.
Tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật đất sống khỏe mạnh để cải tạo đất và cải thiện sức khỏe cây trồng
Để tồn tại và khỏe mạnh, cây trồng và sinh vật trong đất cộng sinh và tương tác với nhau. Cây trồng cung cấp thức ăn cho vi sinh vật có trong đất (sản phẩm của quá trình quang hợp) và ngược lại, vi sinh vật cung cấp cho cây trồng các chất dinh dưỡng và điều kiện đất tốt, cho phép cây trồng phát triển khoẻ mạnh.
Trong quá tình thực hiện chức năng trao đổi chất, chẳng hạn như phân huỷ chất hữu cơ và tuần hoàn chất dinh dưỡng, các sinh vật của hệ sinh thái đất sẽ tạo ra những lợi ích quan trọng đối với sức khoẻ đất và cây trồng. Các sản phẩm phụ quan tọng khác của mối quan hệ và tương tác giữa các sinh vật trong hệ sinh thái đất bao gồm việc tăng khả năng tiếp cận chất dinh dưỡng cho cây trồng và tạo điều kiện nhằm phát triển tối ưu cây trồng thông qua việc cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và độ thẩm thấu, điều hoà độ pH và kiếm soát sâu bệnh.
Vi sinh vật sẽ hấp thụ các chất dinh dưỡng không được sử dụng trong đất, ngăn không cho chúng bị rửa trôi. Bằng cách này, một hệ sinh thái đất khoẻ mạnh sẽ giúp ngăn ngừa các chất dinh dưỡng xâm nhập và gây ô nhiễm mạch nước ngầm và thuỷ vực.
Vi khuẩn cố định đạm thường có ở những nơi thực vật họ đậu là loài chiếm ưu thế. Đây là loại vi khuản có khả năng “cố định” nitơ từ khí quyển để đáp ứng nhu cầu nitơ của cây trồng. Trên thực tế lượng ni tơ được cố định bởi vi sinh vật chiếm số lượng lớn trong đất.
Tăng cường tuần hoàn dinh dưỡng đất
Tuần hoàn chất dinh dưỡng là tên gọi của quá trình vi sinh vật có lợi sử dụng enzyme và các chất tiết ra để chiết xuất chất dinh dưỡng từ đá mẹ và vật chất hữu cơ, chuyển chúng thành chất dinh dưỡng có sẵn cho thực vật và các chất humic.
Thực tế, ở cấp độ phân tử, chất hữu cơ bao gồm các cấu trúc không dễ bị phá vỡ. Những cấu trúc này chứa các nguyên tử sắt, bo, phốt pho, canxi, kali, v.v. Thực vật không có khả năng tiếp cận trực tiếp các chất dinh dưỡng từ dạng cấu trúc này. Để thực vật có thể sử dụng các chất dinh dưỡng có trong các chất dinh dưỡng này, chúng cần được chuyển đổi thành dạng có sẵn cho thực vật (chất dinh dưỡng vô cơ hòa tan). Các vật liệu carbon cần được phân hủy và các chất dinh dưỡng cần được chiết xuất từ các vị trí trao đổi của chúng trên cả vật chất hữu cơ và vật liệu đá mẹ.
Tuy nhiên, vi khuẩn và nấm tạo ra các enzym phá vỡ các cấu trúc này, do đó giải phóng các chất dinh dưỡng và từ đó vi khuẩn và nấm dễ dàng hấp thụ các chất dinh dưỡng này. Những chất dinh dưỡng này sau đó sẽ được cung cấp cho rễ cây khi các loài vi khuẩn và nấm bài tiết chất thải của chúng (thông qua tiêu hóa con mồi của chúng). Trong các hệ thống tự nhiên không bị tác động bởi phân bón, chính những quá trình này đã cung cấp dinh dưỡng cho tất cả các loài thực vật trên Trái đất trong hàng triệu năm qua.
Kiểm soát độ PH và hạn chế sự phát triển của cỏ dại
Khi có một lưới thức ăn trong đất khỏe mạnh, cây trồng có thể thay đổi thành phần của các chất tiết ra từ rễ của nó để thu hút và nuôi dưỡng các vi sinh vật cụ thể. Bằng cách giải phóng thức ăn cho vi khuẩn, vi khuẩn được thúc đẩy và chúng sản xuất các chất kiềm để lấy các chất dinh dưỡng từ các vị trí trao đổi của chúng, do đó làm tăng pH. Bằng cách giải phóng thức ăn cho nấm, nấm được thúc đẩy và chúng sản xuất các chất axit để lấy các chất dinh dưỡng từ các vị trí trao đổi của chúng, do đó làm giảm pH. Với các cây lâu năm và một hệ sinh thái đất khỏe mạnh, pH có thể thay đổi cứ sau vài micromet dọc theo rễ. Về cơ bản, cây đang điều phối nơi và khi nào nó sẽ thay đổi pH dựa trên các chất dinh dưỡng mà nó muốn có sẵn.
Cây có thể thay đổi độ pH trong rễ, tùy theo vị trí và thời điểm cây sẽ thay đổi độ pH dựa trên các chất dinh dưỡng mà nó đang hấp thụ, giống như huyết áp thay đổi theo tình trạng sức khỏe con người vậy. Nồng độ pH là chỉ số cho tình trạng dinh dưỡng của cây trồng, và sự phát triển của các vi sinh vật trong đất. Phần lớn các vi sinh vật đất có khả năng cố định đạm hoạt động tốt nhất ở phạm vi pH từ trung tính tới kiềm nhẹ (7.0 – 8.0).
Sự hiện diện của các loại nấm có lợi trong đất đã được chứng minh là có tác dụng ức chế đáng kể sự phát triển của cỏ dại. Điều này là do nấm có lợi tiết ra các enzyme axit ức chế khả năng của vi khuẩn nitrifying chuyển đổi amoniac thành nitrat, một dạng nitơ rất quan trọng cho sự phát triển của cỏ dại. Trên thực tế, sử dụng thuốc diệt cỏ sẽ tạo điều kiện tốt hơn cho cỏ dại mọc lại.
Vai trò của lưới thức ăn trong phân hủy hóa chất và kim loại nặng tồn dư trong đất thông qua quá trình phục hồi sinh học.
Việc sử dụng ngày càng nhiều các loại thuốc trừ sâu khác nhau đã giúp cải thiện năng suất cây trồng, giảm thiểu khả năng mất mùa do côn trùng tấn công. Do tính chất rất khó phân hủy của chúng, hầu hết các loại thuốc trừ sâu và dư lượng của chúng thường tích tụ trong môi trường để gây ra những tác động có hại cho sức khỏe con người và các hệ sinh thái khác nhau.
Điều ít người biết là một số vi sinh vật trong lưới thức ăn đất có thể giúp phá vỡ các liên kết hóa học của các hoạt chất gây ô nhiễm trong thuốc trừ sâu và phân giải chúng thành các hợp chất đơn giản hơn có thể phân hủy được. Kim loại nặng cũng được xử lý sinh học thông qua quá trình chuyển hóa thành chất hữu cơ và cacbon trong đất. Nếu sử dụng các chiết xuất hoàn toàn từ sinh học để trừ sâu bệnh, về lâu dài có thể giúp khắc phục tình trạng ô nhiễm thuốc trừ sâu trong đất.
Một số thực hành có hại cho đất
Việc quản lý các hoạt động canh tác nông nghiệp có ảnh hưởng lớn tới sức khoẻ vi sinh vật đất. Vi sinh vật sẽ phát triển không thuận lợi khi đất quá khô hạn, ngập úng, thiếu chất hữu cơ, bị nén chặt, hoặc bỏ hoang không canh tác. Duy trì lớp phủ đất bằng các loài cây phù hợp cũng rất cần thiết trong việc bảo vệ đất khỏi các tác động xấu của tự nhiên như ánh nắng mặt trời và mưa. Làm đất không đúng cách sẽ làm hỏng cấu trúc đất, phá vỡ sự cân bằng của vi sinh vật sống trong đất và làm cho nhiều sinh vật trong chuỗi thức ăn chết. Ngay khi đất bị xáo trộn, các thành phần quan trọng của hệ sinh thái đất bắt đầu bị loại bỏ. Khi các liên kết giữa các thành phần khác nhau của hệ sinh thái đất bị phá vỡ, chức năng của đất sẽ suy giảm và bắt đầu quá trình suy thái.
Ngoài ra, sử dụng các hóa chất như thuốc diệt nấm, thuốc diệt cỏ, phân bón tổng hợp sẽ làm cho các vi sinh vật như nấm, các tuyến trùng,… bị tiêu diệt.
Cần làm gì để đảm bảo các vấn đề liên quan đến đất trồng được giải quyết kịp thời?
Trước tiên, chúng ta cần xác định hiện trạng đất trồng bằng cách sử dụng các tiêu chí như độ ẩm, độ pH, thành phần dinh dưỡng, khả năng thấm nước, xói mòn, lớp phủ đất, v.v. Các tiêu chí này sẽ được đánh giá thông qua nhiều bài kiểm trả đất khác nhau. Việc này sẽ giúp xác định được vấn đề cần giải quyết và dựa trên đó để đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm giảm thiểu các vấn đề xuất hiện. Một trong những chiến lược quan trọng nhất để đảm bảo sức khỏe của đất là khôi phục và duy trì hệ sinh thái đất vì điều này có lợi cho tất cả các khía cạnh khác của sức khỏe đất và cây trồng.
Các bước cần làm để có một lưới thức ăn trong đất khỏe mạnh:
- Phân tích các mẫu đất dưới kinh hiển vi để xác định các loài sinh vật có trong đất, số lượng, cũng như tỷ lệ sinh khối.
- Sử dụng phân hữu cơ được hình thành thông qua quá trình phân hủy hiếu khí hoặc phân trùn quế để tạo ra các loại vi sinh vật có lợi, chất hữu cơ và bổ sung dinh dưỡng cho đất.
- Duy trì điều kiện hiếu khí trong đất bằng việc thúc đẩy cải tạo cấu trúc đất và tránh các hoạt động gây nén đất hoặc úng nước.
- Thận trọng với phân hữu cơ mua trên thị trường, vì nếu phân được sản xuất không đúng cách, nó có thể không có chất dinh dưỡng và sinh vật kỵ khí.
- Kiểm soát mức độ sói mòn bằng việc trồng các loại cỏ phù hợp tùy theo độ dốc.
- Tạo thảm thực vật bao phủ đất tăng cường độ ẩm cho đất và tạo môi trường sống cho các loài sinh vật đất phát triển.
- Tránh các hoạt động gây phá vỡ lưới thức ăn trong đất như làm đất quá mức cần thiết.
(Bài viết của Ehren Garner, Chuyên gia vi sinh vật đất cho CRED)
