Theo tổng kết của Cục trồng trọt năm 2012, mỗi năm nước ta thất thoát khoảng 1 triệu tấn urê so với tổng nhu cầu sử dụng là 2 triệu tấn, tương đương với 10.000 tỉ đồng. Lượng đạm mất đi này không chỉ gây thất thoát về kinh tế mà còn ảnh hưởng đến môi trường, tăng phát thải khí nhà kính và gây ra phú dưỡng nguồn nước, là tác nhân gây ung thư cho con người cũng như tác động tiêu cực đến ngành thủy sản. Việc nâng cao hiệu quả sử dụng phân urê không chỉ làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Hiện nay, một số chế phẩm chứa các hợp chất vô cơ như Agrotain đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng nhằm hạn chế sự mất đạm thông qua việc ức chế sự hoạt động của enzyme urease. Agrotain là một chất hóa học có tên N-(n-butyl) thiophosphoric triamide (NBPT). Chất này có tác dụng ức chế sự hoạt động của men urease sinh ra bởi các vi sinh vật amôn hóa và nitrate hóa (AOB). Theo đánh giá của công ty cổ phần phân bón Bình Điền, nơi nhập khẩu để sản xuất Agrotain để sản xuất phân bón mang nhãn hiệu “Đầu Trâu”, việc sử dụng agrotain đã giảm được 20% lượng đạm bón. Tuy nhiên, điều này lại không làm giảm được chi phí sản xuất vì giá thành của agrotain lại khá cao. Hơn nữa, việc sử dụng nhiều chất vô cơ có thể gây tích tụ trong đất ảnh hưởng xấu đến môi trường. Trong khi đó, một số nghiên cứu gần đây đã chỉ ra sự tồn tại của các hoạt chất có nguồn gốc từ dịch chiết thực vật có khả năng ức chế enzyme urease. Việc sử dụng dịch chiết có nguồn gốc thực vật để giảm sự mất đạm có ý nghĩa tích cực trong phát triển nông nghiệp bền vững, bảo vệ hệ sinh thái và môi trường sống của con người. Hiện đã có gần 200 loài thực vật được khảo sát và đánh giá có khả năng ức chế.
Nhằm có thể sản xuất và đánh giá được tác động của một số dịch chiết từ một số loài thực vật lên hoạt tính men urease, chiết xuất được 02 hoạt chất từ một số loài thực vật và xác định được mức độ kìm hãm hoạt tính men urease của 02 hoạt chất, nhóm nghiên cứu do PGS.TS. Nguyễn Thị Phương Thảo, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Sản xuất và đánh giá tác động của dịch chiết thực vật lên hoạt tính men urease”.
Bằng việc ứng dụng các phương pháp nghiên cứu tiên tiến và cập nhật nhất hiện nay. 12 loài thực vật mục tiêu đã được thu thập từ Sapa, Hà Nội và Quảng Ninh để khảo sát, đánh giá tiềm năng. Kết quả đánh giá khả năng ức chế urease của các thực vật này đã chỉ ra rằng chè xanh, trà hoa vàng, ổi, hành và dàng mểu công là năm loài thực vật có khả năng ức chế urease cao, đạt tương ứng 94,0; 90,0; 92,5; 90,0; 85,0 và 68,1%. Đề tài cũng đã phân lập, mô tả hình thái và bảo tồn được 9 chủng vi khuẩn amon hóa và 12 chủng vi khuẩn nitrat hóa trên đất trồng lúa và đất trồng ngô vùng đồng bằng sông Hồng. Trong đó, R14, R17, R18, R19, R20, G3, G4, G9 là các chủng vi khuẩn amon hóa có khả năng phân giải urê; chủng vi khuẩn 1-N1, 3-N1 có khả năng khử nitrate mạnh. Kết quả phân tích và so sánh trình tự 16s rRNA của 2 chủng đại diện cho nhóm amon hóa (G4) và nitrate hóa (1- N1) bước đầu khẳng định hai chủng này lần lượt là Bacillus sp. và Nitrobacter sp.
Đại diện cho hai nhóm loài thực vật, chè xanh và dàng mểu công được lựa chọn để phân tích thành phần hoạt chất cũng như đánh giá tác động của chúng đến hiệu quả sử dụng đạm của lúa và ngô. Phân tích thành phần hoạt chất trong cây chè xanh bằng phương pháp HPLC cho thấy, chè xanh có chứa axit galic, epigallocatechin, axit caffeic, epicatechin, epigallocatechin gallate, epicatechin gallate, quercetin… là những hoạt chất đã được đánh giá là có hoạt tính cao; trong đó epigallocatechin, epicatechin, quercetin là những hoạt chất có hàm lượng cao. Đối với cây dàng mểu công, bằng các phương pháp sắc ký và phân tích khối phổ, nghiên cứu đã tinh sạch và phân tích cấu trúc hai hợp chất lần đầu tiên được nghiên cứu trong cây này là axit ursolic và taraxerol. Nghiên cứu khả năng ức chế urease của hai hoạt chất mục tiêu cho thấy: Epigallocatechin (EGC) và quercetin-thành phần hoạt chất chính trong chè đều ức chế mạnh enzyme urease thương mại và enzyme do chủng vi khuẩn G4 và R19 sinh ra, với phần trăm ức chế urease đạt >85% ở nồng độ 2,2 mM.
Nghiên cứu cũng tiến hành đánh giá tác động của dịch chiết chè, dịch chiết dàng mểu công và hai hoạt chất có hàm lượng cao trong chè là EGC và quercetin đến hiệu suất sử dụng đạm của lúa và ngô bằng cách bổ sung chế phẩm dịch chiết và chế phẩm hoạt chất mục tiêu vào phân đạm urê sau đó bón cho lúa và ngô với lượng đạm bằng 70% so với khuyến cáo. Kết quả cho thấy, bổ sung dịch chiết thực vật và hoạt chất mục tiêu vào đạm urê vẫn duy trì được các chỉ tiêu về sinh trưởng, phát triển và năng suất như khi bón đủ 100% lượng đạm. Nói cách khác, bổ sung dịch chiết thực vật và hoạt chất mục tiêu đã giúp tăng hiệu suất sử dụng đạm, tiết kiệm được 30% lượng đạm bón cho lúa và ngô. Do đó, hoàn toàn có thể sử dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể được ứng dụng để sản xuất các sản phẩm thương mại nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng đạm cho lúa và ngô nói riêng và các đối tượng cây trồng khác.
Các bước tiếp theo, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục khảo sát các loài thực vật có trữ lượng lớn trong tự nhiên có khả năng ức chế men urease cao và đánh giá tác động của các dịch chiết thực vật đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và hiệu quả sử dụng đạm của lúa và ngô ở các thời vụ khác nhau, ở các chất đất khác nhau và trên các đối tượng cây trồng khác. Phát triển phân bón đạm chứa dịch chiết thực vật giúp tiết kiệm được lượng phân đạm bón cho cây mà vẫn duy trì được năng suất của cây trồng.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 12164-2016) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gi