Các cánh đồng xen canh bí, ngô và đậu được thử nghiệm (ảnh: Patrick Grof-Tisza).
Nhóm của Patrick Grof-Tisza, nhà sinh thái học thực vật và côn trùng tại Đại học Converse (Hoa Kỳ) đã trồng 3 loại cây bí, ngô và đậu trong các cánh đồng thí nghiệm, bao gồm trồng từng loại cây riêng biệt, theo từng cặp và 3 loại cây cùng nhau. Ngoài việc ghi chép thiệt hại do sâu bệnh, họ đã theo dõi tất cả các loài chân khớp ghé thăm từng ô đất và phân loại chúng thành sâu bệnh (như sâu bướm), hoặc các kẻ thù tự nhiên của sâu bệnh (như ong ký sinh). Các nhà nghiên cứu xác nhận ban đầu rằng, các hệ thống trồng đơn từng loại cây ít được bảo vệ khỏi các loài ăn cỏ hơn so với trồng theo cặp hoặc bộ ba cây trồng.
Để tìm hiểu cách các cây thu hút các “kẻ phòng thủ” của chúng, Patrick Grof-Tisza và các đồng nghiệp đã trồng ngô trong phòng thí nghiệm và thu thập các hóa chất dễ bay hơi được phát ra khi cây bị sâu keo tấn công. Họ nhận thấy rằng, những mùi hương này có thể kích thích sự gia tăng độc tố chống lại các loài ăn cỏ ở các phần không bị hư hại của cây và ở những cây ngô gần đó. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa cho thấy, những tín hiệu này cũng kích hoạt phản ứng ở các cây đậu lân cận. Cụ thể, chúng làm tăng nồng độ và lượng đường trong mật hoa mà đậu sản xuất trong các tuyến nhỏ bên dưới lá, từ đó giúp thu hút nhiều kiến và ong bắp cày hơn bình thường (những loài ăn sâu bướm phá hoại mùa màng). Không chỉ quan sát thấy nhiều ong ký sinh hơn (những loài giết sâu bướm bằng cách đẻ trứng phát triển trong cơ thể sâu bướm), nghiên cứu còn ghi nhận nhiều ong săn mồi tấn công và ăn sâu bệnh trực tiếp. Hơn nữa, các loài ong ký sinh ăn mật hoa giàu dinh dưỡng sống lâu gấp gần 2 lần so với ong bình thường, vì vậy chúng sẽ tấn công nhiều loài ăn cỏ hơn (chúng có thể tiêu diệt khoảng 500 con sâu bướm trong khoảng 90 phút).
Eric LoPresti, nhà sinh thái học tại Đại học Nam Carolina (Hoa Kỳ) cho rằng, nghiên cứu này đã góp phần làm phong phú thêm kiến thức về lợi ích của sự đa dạng trong các hệ thống thực vật. Tuy nhiên, không phải tất cả các sự kết hợp giữa các loài thực vật đều mang lại hiệu quả tốt. Các nhà khoa học hiện đang cố gắng tìm hiểu cách các đặc điểm của thực vật ảnh hưởng đến kết quả này. Một trong những thách thức lớn nhất là làm rõ mối quan hệ giữa các đặc điểm của thực vật và hành vi của côn trùng.
Khi bị sâu keo tấn công, ngô sẽ phát ra mùi hương để cảnh báo các cây đậu gần đó về những loài gây hại (ảnh: Patrick Grof-Tisza).
Andrea Glassmire, nhà sinh thái học tại Đại học bang Louisiana (Hoa Kỳ) gần đây đã khám phá mối liên hệ này bằng cách xem xét liệu việc trồng trộn lẫn các giống của cây cà chua có tác dụng bảo vệ như việc xen canh với nhiều loài cây hay không. Kết quả nghiên cứu cho thấy, loại và nồng độ của một số hợp chất dễ bay hơi mà cây sản sinh ra là 2 yếu tố rất quan trọng. Các hợp chất gọi là terpenoid, tạo ra các mùi hương như cam, quýt, gỗ và nhựa thông có ảnh hưởng lớn đến loài ăn cỏ và kẻ thù của chúng. Tuy nhiên, chỉ một số sự kết hợp cụ thể của các hợp chất này mới thực sự có hiệu quả. Các nhà khoa học đang nỗ lực tiến gần đến việc hiểu những yếu tố giúp cây trồng phối hợp hiệu quả với nhau. Việc hiểu rõ các sắc thái và cơ chế của các cây (như “ba chị em”) tương tác sẽ giúp chúng ta có nhiều cơ hội để phát triển các giải pháp đổi mới hiệu quả trong nông nghiệp.
BL (lược dịch theo Science)