Lần đầu tiên,một thí nghiệm thực tế tại đồng ruộng đã cho thấy sự gia tăng của carbon dioxide có thể ức chế thực vật chuyển hóa nitrat thành proteins (chất đạm), đồng nghĩa với chất lượng dinh dưỡng của các cây lương thực đang phải đối mặt với vấn đề to lớn khi tình hình biến đổi khí hậu ngày càng trở nên khốc liệt hơn.
Phát hiện này được thực hiện trên cánh đồng lúa mì bởi các nhà khoa học về thực vật đến từ Đại Học California-Davis (UC), và đã được công bố trong ấn phẩm online tháng 4 của tạp chí Nature Climate Change (chuyên san của tạp chí khoa học Nature về lĩnh vực biến đổi khí hậu). Giáo sư Arnold Bloom, thuộc khoa Khoa Học Thực Vật, người dẫn đầu nghiên cứu này cho biết, mặc dù đã có một vài giải thích về sự suy giảm chất lượng thức ăn khi lượng carbon dioxide trong khí quyển tăng cao, nhưng đây là nghiên cứu đầu tiên chứng minh được điều này dựa trên đối tượng là một cánh đồng lúa mì đang phát triển.
Sự chuyển hóa nitơ đóng vai trò quan trọng quá trình phát triển cũng như sản lượn của thực vật. Đặc biệt, với các cây lương thực, quá trình này càng quan trọng hơn bởi thực vật sử dụng nitơ để sản xuất ra protein, cung cấp dinh dưỡng cho con người. Trong đó lúa mì là loại cây hiện cung cấp đến gần 1/4 lượng protein trong chế độ ăn uống của con người trên toàn cầu.
Nhiều nghiên cứu trong phòng thí nghiệm trước đây đã cho thấy sự gia tăng của carbon dioxide trong không khí có thể làm ức chế khả năng chuyển hóa carbon dioxide của lá các cây ngũ cốc hoặc các cây không thuộc họ đậu. Tuy nhiên , chưa có bất kỳ bằng chứng nào cho thấy mối quan hệ tương tự đối với các cây trồng ngoài cánh đồng.
Nghiên cứu trên cánh đồng lúa mỳ
Để quan sát phản ứng của lúa mỳ với các mức độ khác nhau của carbon dioxide trong khí quyển, các nhà nghiên cứu đã tiến hành xét nghiệm các mẫu lúa mỳ được trồng và phát triển từ năm 1996 đến 1997 tại Trung Tâm Nông Nghiệp Maricopa gần Phoenix, Arizona.
Tại thời điểm đó, không khí với hàm lượng carbon dioxide cao đã được phun vào trong cánh đồng, tạo ra một mức gia tăng lượng carbon tương đương với những gì mà người ta dự đoán sẽ xảy ra trong vài thập kỷ tới. Tất nhiên, để so sánh thì các cây lúa mỳ cũng được nuôi dưỡng ở môi trường bình thường.
Các lá cây mẫu thu thập từ nhiều điểm thí nghiệm lúa mì khác nhau sẽ được đặt vào đá lạnh ngay lập tức, sau đó làm khô và lưu trữ trong bình chân không để giảm thiểu tối đa biến đổi của các hợp chất nitơ theo thời gian.
Nhưng phải đến hơn một thập kỷ sau, Bloom và các đồng sự mới có thể tiến hành phân tích hóa học các mẫu này, do thời điểm các cây lúa mì được thu hoạch thì công nghệ này vẫn chưa phổ biến và có thể thực hiện được.
Trong nghiên cứu, từ kết quả của ba phương pháp đo đạc khác nhau về quá trình chuyển hóa nitrat nhóm nghiên cứu đã có thể khẳng định, sự gia tăng của carbon dioxide có thể ức chế quá trình chuyển hóa nitrat thành protein đối với cây lúa mỳ được trồng tại cánh đồng. Điều này tương đồng với các phát hiện trong những nghiên cứu trước đó trong phòng thí nghiệm.
Dự đoán khoảng 3% tổng lượng protein bị suy giảm
Các nghiên cứu khác cho thấy, lượng protein tập trung tại hạt của cây lúa mỳ, lúa gạo và lúa mạch, cũng như củ khoai tây, suy giảm trung bình khoảng 8% với sự gia tăng của carbon dioxide. Tuy nhiên, theo GS Bloom, với tỷ lệ tương ứng protein trong khẩu phần ăn mà con người hấp thụ từ chúng, thì tổng lượng protein mà con người hấp thụ chỉ giảm khoảng 3% trong điều kiện lượng carbon dioxide được dự đoán trong vài thập kỷ tới.
Mặc dù việc bón phân nitơ với hàm lượng cao có thể bù đắp phàn nào sự suy giảm này, nhưng nó cũng gây ra những hệ quả tiêu cực như: giá thành cao, gia tăng lượng nitrat bị thấm vào nước ngầm trong lòng đất, gia tăng lượng khí gây hiệu ứng nhà kính nitrous oxide (N2O), GS Bloom cho biết.
Người dịch: Trungmaster, theo sciencedaily
Link luận văn:
A.J. Bloom, Martin Burger, Bruce A. Kimball, Paul J. Pinter, Jr. Nitrate assimilation is inhibited by elevated Co2 in field-grown wheat. Nature Climate Change, 2014.
