Các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật hạt nhân để đánh giá mức độ tác động do khô hạn trên cây chuối ở Tanzania

Chuối được trồng chủ yếu ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, nơi có khí hậu ấm và ẩm. Tuy nhiên, do lượng mưa thay đổi và nhiệt độ tăng cao, chuối cùng với các loại cây khác ngày càng bị khô hạn, dẫn đến sản lượng giảm.

Vào tháng 2/2022, một nghiên cứu do Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) và Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) phối hợp với các nhà khoa học từ các trường đại học của Áo và Bỉ tiến hành đã được công bố, trong đó nêu bật vai trò của các phương pháp sử dụng kỹ thuật hạt nhân để phát hiện và đánh giá tình trạng dễ bị tổn thương do khô hạn trên cây chuối ở Arusha, Tanzania. Nghiên cứu tập trung vào việc xác định mức độ tác động của tình trạng khô hạn, từ đó cho phép người nông dân tiến hành các hoạt động phòng ngừa và bảo vệ phù hợp.

Ông Gerd Dercon, Trưởng phòng thí nghiệm quản lý đất, nước và dinh dưỡng cây trồng tại Trung tâm hợp tác FAO/IAEA về ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong nông nghiệp và thực phẩm cho biết: “Đối với cây trồng trong vài năm như chuối, việc ứng dụng các kỹ thuật đồng vị bền còn chưa được phát triển đầy đủ và đúng mức, đây là một trong những nghiên cứu đầu tiên cung cấp các công cụ thiết thực không chỉ cho các nhà khoa học mà còn cho cả những người nông dân”.

Các nhà khoa học thảo luận về công nghệ lấy mẫu với các đồng nghiệp địa phương ở Tanzania

Các nhà khoa học đã khám phá ra việc sử dụng các đồng vị cacbon bền và nhiệt độ của lá làm các chỉ số tiềm năng đối với tác động do khô hạn ở cây chuối. Nghiên cứu trên các loại cây khác đã cho thấy các đồng vị cacbon bền và nhiệt độ của lá có thể được sử dụng để đo mức độ tác động do khô hạn. Tuy nhiên, chưa có kỹ thuật nào được nghiên cứu ứng dụng cho cây chuối do sự phức tạp bởi kích thước lớn, thời gian sinh trưởng dài, kiểu sinh trưởng không đồng nhất (các cây phát triển khác nhau ngay cả khi chúng có cùng gen và phương thức sinh sản sinh dưỡng).

Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng cả đồng vị cacbon bền và nhiệt độ của lá đều là những chỉ số nhạy cảm cao đối với tác động do khô hạn ở chuối, và dựa trên những kết quả này, các nhà khoa học đã phát triển các phương pháp phù hợp có chi phí thấp, có thể áp dụng trong điều kiện thực địa.

Bà Mathilde Vantyghem, nghiên cứu sinh của IAEA/FAO và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Các phương pháp chúng tôi phát triển có thể được sử dụng để kiểm tra mức độ tác động do khô hạn và để đối chiếu các chiến lược quản lý nước khác nhau. Với những phương pháp như vậy, các cơ sở nghiên cứu địa phương có thể kiểm nghiệm nhanh và sớm đưa ra hướng dẫn cho người nông dân để đối phó với tác động khô hạn”.

Nghiên cứu này là một phần của dự án đang được chính phủ Bỉ tài trợ thông qua Sáng kiến sử dụng vì mục đích hòa bình của IAEA (PUI). Trọng tâm của nó tromg năm 2022 là mở rộng ứng dụng phương pháp này trên các sườn núi Kilimanjaro của Tanzania để xác định các dấu hiệu sớm của tác động do khô hạn và đưa ra hành động ứng phó.

Dựa trên những kết quả của nghiên cứu, thông qua chương trình hợp tác kỹ thuật của IAEA, các nhà khoa học và người nông dân sẽ được đào tạo về cách sử dụng kỹ thuật đồng vị bền xác định các dấu hiệu ban đầu của tác động khô hạn và tăng cường hiệu quả canh tác chuối.

Phân tích đồng vị cacbon bền được thực hiện trên các mẫu lá chuối

Thông qua quá trình quang hợp, tất cả thực vật hấp thụ cacbon dioxide (CO₂) và tạo ra đường nhờ nước và ánh sáng. Hầu hết các nguyên tử cacbon trên thế giới có mười hai nơtron (¹²C), tuy nhiên, 0,5% tổng số cacbon có mười ba nơtron (¹³C). Do vậy, ¹³C và ¹²C là hai đồng vị khác nhau của cacbon, chúng được gọi là đồng vị bền của cacbon.

Khi thực vật hấp thụ CO₂ từ không khí, thực vật ưa thích ¹²C hơn vì CO₂ có ¹³C có khối lượng nặng hơn làm cây hấp thụ chậm hơn.

Khi bị khô hạn, thực vật sẽ đóng khí khổng (là những lỗ nhỏ trên lá mà qua đó chúng hấp thụ CO₂ từ khí quyển), vì chúng không muốn mất đi lượng nước đã tích lũy. Do không thể hấp thụ thêm CO­₂ qua các khí khổng đã đóng lại, nên thực vật sẽ ít chọn lọc hơn và sẽ sử dụng bất kỳ CO₂ nào hấp thụ được để quang hợp, bao gồm cả CO₂ có nguyên tử ¹³C. Điều này có nghĩa là khi phân tích lượng ¹³C trong lá cây, người ta có thể phát hiện cây có bị tác động do khô hạn hay không: Nếu cây nào có nhiều ¹³C trong lá hơn các cây khác thì cây đó bị tác động do khô hạn nhiều hơn. Đây là nguyên lý của việc sử dụng các đồng vị cacbon bền như một chất chỉ thị cho tình trạng chịu tác động do khô hạn.

(Tổng hợp từ: http://vaea.gov.vn/470/news-detail/1493672/nghien-cuu-phat-trien-ung-dung/ky-thuat-dong-vi-ben-ho-tro-khac-phuc-tinh-trang-kho-han-o-cay-chuoi.html).

Nguyễn Phạm Thu Hiền