Ứng dụng phân hữu cơ, hệ vi sinh vật có lợi và than sinh học hướng đến nông nghiệp xanh và bền vững

 MTXD - Trong bối cảnh ngành sầu riêng Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ và từng bước khẳng định vị thế trên thị trường quốc tế, vấn đề kiểm soát dư lượng kim loại nặng trong nông sản ngày càng được quan tâm. Trong đó, Cadmium (Cd) là một trong những kim loại nặng có độc tính cao, có khả năng tích lũy lâu dài trong đất và xâm nhập vào cây trồng thông qua hệ rễ.
Sự hiện diện của Cadmium trong trái sầu riêng không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn tác động trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng, đồng thời làm gia tăng nguy cơ mất thị trường xuất khẩu. Thực tiễn sản xuất và các nghiên cứu khoa học cho thấy việc sử dụng phân hữu cơ, hệ vi sinh vật có lợi và than sinh học (Biochar) có khả năng làm giảm đáng kể tính di động của Cadmium trong đất, hạn chế sự hấp thu của cây trồng, đồng thời cải thiện chất lượng đất và góp phần xây dựng nền nông nghiệp xanh, tuần hoàn và phát triển bền vững.

Đặt vấn đề 
Cadmium là kim loại nặng độc hại thường xuất hiện trong đất nông nghiệp do nhiều nguyên nhân khác nhau như sử dụng kéo dài các loại phân bón hóa học, đặc biệt là phân lân có nguồn gốc từ quặng tự nhiên; nguồn nước tưới bị ô nhiễm; chất thải công nghiệp; hoặc quá trình canh tác thiếu kiểm soát trong thời gian dài.
Khác với nhiều hợp chất hữu cơ có thể bị phân hủy theo thời gian, Cadmium tồn tại rất bền vững trong môi trường đất. Khi tích lũy vượt ngưỡng cho phép, nguyên tố này có thể được cây trồng hấp thu và chuyển hóa vào các bộ phận của cây, từ đó đi vào chuỗi thực phẩm.
Đối với ngành hàng sầu riêng, việc kiểm soát Cadmium không chỉ là yêu cầu về bảo vệ môi trường và an toàn thực phẩm mà còn là điều kiện quan trọng nhằm duy trì khả năng cạnh tranh và đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật ngày càng nghiêm ngặt của các thị trường nhập khẩu.
 

Vai trò của phân hữu cơ trong việc hạn chế hấp thu Cadmium 
Phân hữu cơ được xem là một trong những giải pháp sinh học hiệu quả nhằm cải thiện chất lượng đất và giảm nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng. Khi được bổ sung vào đất dưới dạng phân chuồng hoai mục, phân compost hoặc phân hữu cơ vi sinh, các hợp chất hữu cơ sẽ tham gia vào quá trình liên kết với Cadmium, tạo thành các dạng phức chất ổn định và ít hòa tan hơn.
Đặc biệt, các thành phần như axit humic và axit fulvic có khả năng hấp phụ và cố định Cadmium, làm giảm hàm lượng Cadmium tự do trong dung dịch đất. Nhờ đó, khả năng tiếp xúc của vùng rễ với kim loại nặng được hạn chế đáng kể.
Bên cạnh vai trò kiểm soát Cadmium, phân hữu cơ còn góp phần nâng cao hàm lượng chất hữu cơ trong đất, tăng khả năng trao đổi cation (CEC), cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và giữ dinh dưỡng. Đây là những yếu tố quan trọng giúp nâng cao độ phì nhiêu của đất và duy trì năng suất canh tác lâu dài.

Vai trò của hệ vi sinh vật có lợi trong kiểm soát kim loại nặng 
Hệ vi sinh vật đất đóng vai trò trung tâm trong việc duy trì cân bằng sinh học và hỗ trợ quá trình chuyển hóa vật chất trong môi trường đất. Nhiều nghiên cứu đã ghi nhận khả năng tham gia xử lý kim loại nặng của một số nhóm vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn có lợi.
Các vi sinh vật này có thể hấp thu  Cadmium lên bề mặt tế bào, chuyển hóa Cadmium sang dạng khó hòa tan hoặc tạo ra các hợp chất sinh học giúp giảm độc tính của kim loại nặng trong vùng rễ.
Đặc biệt, nấm cộng sinh rễ Mycorrhiza có khả năng hình thành mạng lưới sợi nấm phát triển rộng trong đất, giúp cây gia tăng khả năng hấp thu lân, canxi, magiê, silic và nhiều nguyên tố dinh dưỡng khác. Khi cây được cung cấp đầy đủ dinh dưỡng thiết yếu, sự hấp thu Cadmium có xu hướng giảm do xảy ra hiện tượng cạnh tranh hấp thu giữa các ion khoáng tại bề mặt rễ.
Ngoài ra, hoạt động của hệ vi sinh vật còn góp phần cải thiện cấu trúc đất, thúc đẩy quá trình phân giải chất hữu cơ và gia tăng tính ổn định của hệ sinh thái đất canh tác.

Than sinh học (Biochar) – giải pháp công nghệ xanh hỗ trợ cố định Cadmium
Biochar là vật liệu giàu cacbon được sản xuất thông qua quá trình nhiệt phân sinh khối trong điều kiện thiếu oxy. Nguồn nguyên liệu sản xuất Biochar có thể tận dụng từ các phụ phẩm nông nghiệp như vỏ sầu riêng, vỏ cà phê, trấu, lõi bắp, cành cây hoặc các phế phụ phẩm hữu cơ khác.
Đặc điểm nổi bật của Biochar là cấu trúc xốp với diện tích bề mặt lớn cùng hệ thống mao quản phát triển mạnh. Nhờ đặc tính này, Biochar có khả năng hấp phụ và cố định nhiều loại kim loại nặng, trong đó có Cadmium.
Khi được bổ sung vào đất, Biochar giúp giảm tính linh động của Cadmium, hạn chế sự dịch chuyển của kim loại nặng trong môi trường đất và làm giảm khả năng hấp thu của cây trồng. Đồng thời, Biochar còn góp phần nâng pH đất, tạo điều kiện thuận lợi để Cadmium chuyển sang dạng khó hòa tan hơn.
Ngoài tác dụng kiểm soát kim loại nặng, Biochar còn là môi trường lý tưởng cho vi sinh vật có lợi phát triển, tăng khả năng giữ nước, giữ dinh dưỡng và góp phần giảm phát thải khí nhà kính từ hoạt động sản xuất nông nghiệp.
Nhiều nghiên cứu quốc tế cho thấy Biochar có thể làm giảm từ 30–70% khả năng hấp thu Cadmium của cây trồng tùy thuộc vào loại đất, nguyên liệu sản xuất và liều lượng sử dụng.

Hiệu quả cộng hưởng giữa phân hữu cơ – vi sinh vật có lợi  – Biochar 
Kết quả từ nhiều mô hình thực nghiệm cho thấy hiệu quả kiểm soát Cadmium được nâng cao rõ rệt khi kết hợp đồng thời ba giải pháp sinh học gồm phân hữu cơ, hệ vi sinh vật có lợi và Biochar.
Phân hữu cơ đóng vai trò cải thiện nền đất và bổ sung nguồn dinh dưỡng bền vững.
Vi sinh vật có lợi giúp phục hồi hệ sinh thái đất và hỗ trợ quá trình chuyển hóa các chất trong môi trường đất.
Biochar thực hiện chức năng hấp thu, cố định Cadmium và tạo môi trường thuận lợi cho hệ vi sinh vật phát triển.
Sự tương tác cộng hưởng giữa ba hợp phần này tạo nên một hệ thống sinh học khép kín, giúp giảm nguy cơ dịch chuyển Cadmium từ đất vào cây trồng, đồng thời nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, cải thiện chất lượng nông sản và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Mô hình canh tác tuần hoàn hướng đến phát thải thấp 
Trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn tại các vùng trồng sầu riêng,  nhận thấy việc kết hợp phân hữu cơ sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp, chế phẩm vi sinh vật có lợi, Biochar từ phế phụ phẩm cây trồng cùng với quản lý dinh dưỡng chính xác đã hình thành nên một mô hình canh tác tuần hoàn hiệu quả.
Mô hình này không chỉ góp phần kiểm soát Cadmium mà còn giúp tái sử dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp tại chỗ, giảm chi phí đầu vào, nâng cao chất lượng đất và gia tăng hiệu quả kinh tế cho người sản xuất.
Đây là hướng tiếp cận phù hợp với xu thế phát triển nông nghiệp sinh thái, kinh tế tuần hoàn và mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính mà Việt Nam đang hướng tới.
 

Kêt luận 
Việc ứng dụng đồng bộ phân hữu cơ, hệ vi sinh vật có lợi và than sinh học (Biochar) là giải pháp hiệu quả nhằm hạn chế sự tích lũy Cadmium trong đất và giảm khả năng hấp thu của cây sầu riêng. Không chỉ góp phần kiểm soát nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng, các giải pháp này còn cải thiện cấu trúc đất, gia tăng đa dạng sinh học trong vùng rễ, nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng và giảm phụ thuộc vào phân bón hóa học.
Sự kết hợp giữa hữu cơ – vi sinh – Biochar tạo nên một hệ sinh thái đất bền vững, giúp nâng cao chất lượng trái sầu riêng, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn thực phẩm và yêu cầu khắt khe của thị trường xuất khẩu. Đồng thời, đây cũng là hướng đi phù hợp với chiến lược phát triển nông nghiệp xanh, kinh tế tuần hoàn và mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính của Việt Nam.
Trong bối cảnh ngành sầu riêng đang trở thành một trong những ngành hàng xuất khẩu chủ lực, việc quản lý đất đai theo hướng sinh học và thân thiện với môi trường không chỉ là giải pháp kỹ thuật mà còn là yếu tố quyết định năng lực cạnh tranh và sự phát triển bền vững của ngành trong tương lai.
“Muốn có những trái sầu riêng sạch, an toàn và đủ điều kiện chinh phục các thị trường khó tính, trước hết phải xây dựng được một hệ sinh thái đất khỏe mạnh. Phân hữu cơ giúp nuôi dưỡng đất, vi sinh vật tái tạo sự sống cho đất và Biochar đóng vai trò như một vật liệu sinh học giúp cố định kim loại nặng. Khi đất khỏe, cây khỏe, nông sản sẽ an toàn và nền nông nghiệp mới có thể phát triển bền vững.”

TS. NGUYỄN THANH KHIẾT