Phân bón thông minh biết "giao tiếp" với cây trồng

Các nhà khoa học Canada đang nghiên cứu một loại phân bón thông minh biết nhận tín hiệu từ cây trồng, biết khi nào thích hợp để bón phân và bón với lượng bao nhiêu. Đây có thể là một bước đột phá trong công nghệ sản xuất phân bón thời gian tới.

Phân bón hiểu từng cây trồng

Phân bón là ngành công nghiệp hái ra tiền và Canada là một trong những nước hàng đầu thế giới trong lĩnh vực này. Theo tờ Grainswest, Canada cung cấp 12% lượng phân bón cho thế giới và xuất khẩu sang hơn 80 nước. Mỗi năm, ngành phân bón tạo ra 12 tỷ USD trong hoạt động kinh tế và tạo công ăn việc làm cho 12.000 người tại Canada. Vì vậy, dễ hiểu khi Canada có nhiều thành tựu về khoa học, công nghệ trong lĩnh vực này. Một trong số đó là công trình nghiên cứu về phân bón thông minh của nhà khoa học Carlos Monreal thuộc Bộ Nông nghiệp và Thực phẩm nông nghiệp Canada (AAFC).

“Tôi từng tham gia một dự án nghiên cứu phân bón nitơ và thấy rằng rất nhiều nitơ đã bị lãng phí do thấm vào đất mà cây trồng không thể hấp thụ được. Cứ 100USD tiền phân bón của nông dân được đưa xuống đất thì chỉ 30USD đến được vụ mùa. Phần còn lại bị mất đi. Điều đó khiến tôi nảy ra ý định nghiên cứu về việc ngăn chặn thiệt hại này” - ông Monreal cho biết trên tờ Albertabarley.

Trong khi đó, người đồng sự của ông là Maria DeRosa - Giáo sư tại Đại học Carleton (Canada) - cho biết trên tờ Ottawacitizen rằng nông dân Canada mất khoảng 1 tỷ USD mỗi năm cho lượng phân bón bị lãng phí, không bao giờ phát huy tác dụng với cây trồng. “Tệ hơn nữa là phần phân bón bị lãng phí này sẽ kích thích cỏ dại phát triển và tảo nở hoa, gây hại cho cây trồng” - DeRosa nói.

Loading...

Phân bón thông minh biết giao tiếp với cây trồng
Nhà khoa học Maria DeRosa và sản phẩm phân bón thông minh. (Ảnh: Future Farming).

Từ vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã đi đến ý tưởng phát triển một loại phân bón thông minh chỉ giải phóng nitơ khi cây trồng cần và theo đúng số lượng thích hợp. Họ kỳ vọng sản phẩm này có thể tăng hiệu suất cây trồng từ 30% lên 80%.

Áp dụng công nghệ nano

Tiền đề cơ bản của công nghệ phân bón mới này là sự nắm bắt mối giao tiếp giữa các tế bào sống trong tự nhiên. Trong đất, khi thiếu dinh dưỡng, cây sẽ gửi tín hiệu thông báo. Trong trường hợp thiếu nitơ, sau khi cây gửi tín hiệu hóa học, các vi khuẩn có khả năng biến đổi nitơ trong đất thành dạng mà cây trồng có thể sử dụng sẽ đáp ứng tín hiệu đó bằng cách sản xuất ra ammonium nitrate cho cây. Bằng cách lắng nghe “cuộc hội thoại hóa học” này, ta có thể phát hiện khi nào cây cần thêm nitơ.

Loại phân bón thông minh mà Carlos Monreal và đồng nghiệp đang phát triển có kích thước nano và được bao phủ một lớp polymer với nhiệm vụ bảo vệ phân bón. Lớp phủ này chứa các “cảm biến sinh học nano” - tạo ra một hợp chất hóa học rất cụ thể - cho phép phân được giải phóng khi nhận được tín hiệu hóa học từ rễ cây rằng nó cần bổ sung dinh dưỡng. “Nó giống như một tín hiệu hóa học mà cây trồng sử dụng để “giao tiếp” với môi trường xung quanh” - nhà khoa học Carlos Monreal nói.

Để phát hiện các tín hiệu này, một cảm biến sinh học nano được phát triển. Đây thực chất là một phần DNA gọi là aptamer. “Các aptamer hoạt động giống như antena. Nếu những aptamer này nằm trong một lớp màng polymer, nó có thể được sử dụng để kiểm soát phân bón bên trong lớp phủ khi cây cần. Khi có tín hiệu từ cây trồng, aptamer sẽ kích hoạt cơ chế giải phóng phân bón nitơ được bao bọc ở bên trong hạt polymer” - Monreal nói.

Mỗi loài thực vật đưa ra nhiều tín hiệu hóa học khác nhau, có nghĩa là mỗi sản phẩm phân bón nano thông minh được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu của một loại cây trồng. Đến nay, Monreal và nhóm nghiên cứu của ông đã khám phá tạo ra loại phân bón thông minh hoạt động đối với lúa mì, cải dầu và đang hướng tới cây lúa mạch.

“Một phần của nghiên cứu là phát triển các công cụ cơ khí, kỹ thuật để có thể tạo ra lớp phủ polymer 3D dày hơn 100 nanomet” - ông Monreal cho biết và lý giải thêm rằng lớp phủ đó phải chịu được sự phân hủy sinh học để ngăn ngừa bất kỳ tác động nào của môi trường như mưa hay sự rửa trôi. Nhóm nghiên cứu đang hợp tác với hãng phân bón Agrium và công ty chuyên về nano NanoGrande.

“Nếu mọi việc diễn ra theo kế hoạch, chúng tôi sẽ có nhiều cơ hội làm việc với các nhà sản xuất phân bón quan tâm đến chuyện thương mại hóa công nghệ này. Rất có thể loại phân bón này sẽ đến tay nông dân vào năm 2020” - Maria DeRosa - nhà khoa học thuộc nhóm nghiên cứu - cho biết.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Những công nghệ được kỳ vọng sẽ thay đổi cuộc sống của con người trong tương lai

Những công nghệ được kỳ vọng sẽ thay đổi cuộc sống của con người trong tương lai

Lọc nước biển thành nước ngọt, vắc xin điện tử chữa bách bệnh... những công nghệ này sẽ giúp cải thiện cuộc sống con người trong tương lai.

Đăng ngày: 28/02/2018
Bitcoin là gì?

Bitcoin là gì?

Dự án “tiền tệ ảo thử nghiệm” này đang trở thành một trong những chủ đề nóng nhất của giới công nghệ cũng như giới kinh tế.

Đăng ngày: 28/02/2018
Biến bàn tay thành chìa khoá vạn năng

Biến bàn tay thành chìa khoá vạn năng

Ông cho biết công nghệ này tương tự vi mạch sử dụng cấy ghép cho chó, mèo. Thời gian để cấy thiết bị chỉ tốn 30 giây.

Đăng ngày: 08/08/2017
Máy bay tàng hình của Trung Quốc và Nga vẫn còn kém F-35 và F-22 của Mỹ nhiều

Máy bay tàng hình của Trung Quốc và Nga vẫn còn kém F-35 và F-22 của Mỹ nhiều

Theo Business Insider, Trung Quốc vừa tiến hành một cuộc diễu binh lớn tại khu tự trị Nội Mông vào ngày 30/7 vừa qua để kỉ niệm 90 năm ngày thành lập quân đội.

Đăng ngày: 07/08/2017
Công nghệ loại bỏ nạn

Công nghệ loại bỏ nạn "cắm mặt vào điện thoại" của con người

Công ty khởi nghiệp Origami Labs trụ sở ở Hong Kong phát triển chiếc nhẫn thông minh Orii có thể giúp thay đổi thói quen sử dụng điện thoại của con người, Reuters ngày 4/8 đưa tin.

Đăng ngày: 07/08/2017
Máy bán hàu sống tự động ở Pháp

Máy bán hàu sống tự động ở Pháp

Ông Tony Berthelot, một ngư dân nuôi hàu ở đảo Île de Ré, ngoài khơi phía tây nam nước Pháp, là người tiên phong bán hàu sống qua máy bán hàng tự động.

Đăng ngày: 07/08/2017
Kem để nhiều giờ không chảy ở Nhật

Kem để nhiều giờ không chảy ở Nhật

Các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Liệu pháp Sinh học, Nhật Bản tình cờ tạo ra loại kem lâu chảy khi đang thử chiết xuất chất polyphenol từ trái dâu tây, Yahoo ngày 4/8 đưa tin.

Đăng ngày: 06/08/2017
Tiêu điểm
Khoa Học News
Trang web của chúng tôi có thể được thực hiện và duy trì bằng cách hiển thị quảng cáo trực tuyến cho khách truy cập của chúng tôi.
Vui lòng xem xét hỗ trợ chúng tôi bằng cách vô hiệu trình chặn quảng cáo của bạn.