Lời hứa cho nền nông nghiệp Hoa Kỳ thật hấp dẫn: đất lành mạnh hơn, nhiều carbon được giữ lại trong lòng đất hơn, ít phân bón chảy tràn hơn và ít nhu cầu sử dụng hóa chất hơn.
Theo nghiên cứu mới của Đại học Stanford, thực tế của việc trồng cây che phủ trái mùa – một cách tiếp cận được quảng cáo rầm rộ và được trợ cấp để giảm thiểu biến đổi khí hậu – phức tạp hơn.
>> Tham khảo: Photon nhỏ nhất thế giới trong vật liệu điện môi.
Nghiên cứu, được công bố vào ngày 8 tháng 11 trên Global Change Biology, tiết lộ rằng việc cắt xén che phủ như hiện đang được thực hiện ở một vùng trồng trọt chính của Hoa Kỳ làm giảm năng suất ngô và đậu tương, đồng thời có thể dẫn đến các tác động môi trường gián tiếp từ việc mở rộng canh tác để bù đắp cho những tổn thất.
Jillian Deines, tác giả chính của nghiên cứu và là học giả sau tiến sĩ tại Trung tâm Stanford cho biết: “Việc sử dụng cây che phủ đang lan rộng nhanh chóng.
Chúng tôi muốn xem những phương pháp mới này ảnh hưởng như thế nào đến năng suất cây trồng trong thế giới thực, bên ngoài các mảnh đất nghiên cứu quy mô nhỏ”. về An ninh Lương thực và Môi trường (FSE) tại thời điểm nghiên cứu.
“Nông nghiệp là một ngành kinh doanh rất khó để đi đúng hướng và mọi thứ thường không diễn ra như kế hoạch”, tác giả cấp cao David Lobell, Giám đốc FSE của Gloria và Richard Kushel và giáo sư Khoa học Hệ thống Trái đất cho biết thêm.
“Quan điểm của chúng tôi là theo dõi, đánh giá và học hỏi liên tục là một phần quan trọng trong việc làm cho nông nghiệp thực sự bền vững.”
>> Tham khảo: Tinh thể kim loại ‘Kagome’ bổ sung vòng quay mới cho thiết bị điện tử.
Duy trì lớp phủ thực vật trên các cánh đồng nông nghiệp trái vụ có thể dẫn đến giảm đáng kể dòng chảy và rò rỉ nitơ vào các dòng suối và nước ngầm, giảm xói mòn đất và giảm nhu cầu sử dụng hóa chất kiểm soát cỏ dại. Phương pháp này cũng có thể là một chiến lược cạnh tranh về chi phí để loại bỏ khí carbon dioxide trong không khí.
Do tiềm năng của việc canh tác che phủ đất như một giải pháp biến đổi khí hậu và các lợi ích cảnh quan khác, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ đã trợ cấp hơn 100 triệu đô la mỗi năm cho hoạt động này kể từ năm 2016.
Đạo luật Giảm lạm phát, được thông qua vào tháng 8, dành 20 tỷ đô la cho các hoạt động ” trực tiếp cải thiện carbon trong đất, giảm thất thoát nitơ, hoặc giảm, thu hồi, tránh hoặc cô lập khí thải carbon dioxide, metan hoặc nitơ oxit, liên quan đến sản xuất nông nghiệp.”
Nếu không có những hỗ trợ này, nông dân có thể sẽ chậm hơn trong việc tính toán chi phí gieo và đào cây che phủ. Như vậy, cây che phủ chỉ được sử dụng trên khoảng 5% các cánh đồng ở khu vực trồng ngô chính của Hoa Kỳ.
Nhìn vào các lĩnh vực từ không gian
Trong phân tích quy mô lớn đầu tiên ở cấp độ thực địa về tác động năng suất từ việc cắt xén trên khắp Vành đai ngô của Hoa Kỳ, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hình ảnh vệ tinh để xem xét khoảng 20 triệu mẫu đất nông nghiệp ở Iowa, Indiana, Missouri, Ohio, Illinois và Michigan.
>> Tham khảo: Mức độ ô nhiễm không khí nguy hiểm hơn so với suy nghĩ trước đây.
Họ đã phân tích mọi cánh đồng đã trồng cây che phủ trong ít nhất ba năm, so sánh chúng với những cánh đồng tương tự chưa được trồng cây che phủ.
Trung bình, các cánh đồng trồng cây che phủ có năng suất giảm 5,5% đối với ngô và 3,5% đối với đậu tương. Năng suất ngô giảm nhiều hơn có thể phản ánh nhu cầu lớn hơn của cây trồng đối với phân bón nitơ, một loại hóa chất mà các loại cây che phủ thông thường cũng sử dụng và nước, thứ mà cây che phủ có thể cạn kiệt trước mùa khô.
Năng suất giảm đồng nghĩa với việc mất khoảng 40 USD/mẫu Anh đối với ngô và 20 USD/mẫu Anh đối với đậu tương. Các nhà nghiên cứu viết rằng sự mất mát đó, kết hợp với chi phí thực hiện các loại cây che phủ – khoảng 40 đô la cho mỗi mẫu Anh – khiến việc áp dụng phương pháp này lâu dài trở nên khó khăn.
Bất chấp những phát hiện nghiêm túc, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng cây che phủ vẫn có thể mang lại lợi ích cho nông dân và phần còn lại của xã hội. Có thể là các lợi ích sẽ mất một thời gian để phát huy tác dụng và có khả năng là nông dân sẽ thực hiện tốt hơn.
Nhiều nghiên cứu hơn có thể giúp hướng dẫn việc triển khai đó bằng cách chỉ ra, trong số những thứ khác, các lựa chọn thay thế cho lúa mạch đen — loại cây che phủ được sử dụng phổ biến nhất ở Vành đai ngô Hoa Kỳ — có thể mang lại năng suất cây trồng chính cao hơn ở một số vùng.
Đảm bảo rằng cây che phủ được loại bỏ với đủ thời gian trước khi trồng cây chính có thể làm giảm khả năng bị phạt năng suất đáng kể.
Các nhà hoạch định chính sách có thể khuyến khích áp dụng biện pháp cắt xén che phủ mạnh mẽ hơn ở những khu vực ít có khả năng bị ảnh hưởng năng suất đáng kể nhất, chẳng hạn như những khu vực ít nhạy cảm hơn với tình trạng căng thẳng về nước.
>> Tham khảo: Chuyển đổi thông tin di truyền từ DNA sang protein: vai trò của mRNA.
Lobell cho biết: “Học qua thực hành thực sự quan trọng và hầu như luôn cần có những điều chỉnh cả về phương thức thực hành của nông dân và chính sách của chính phủ”. “Sự kết hợp giữa dữ liệu vệ tinh và các phương pháp học máy mạnh mẽ có thể giúp chúng tôi nhanh nhẹn hơn trong việc thực hiện những điều chỉnh này.”
Lobell cũng là giáo sư về khoa học hệ thống Trái đất tại Trường Bền vững Doerr Stanford, Nghiên cứu viên cao cấp William Wrigley tại Viện Môi trường Stanford Woods, và thành viên cao cấp tại Viện Nghiên cứu Quốc tế Freeman Spogli và Viện Chính sách Kinh tế Stanford Nghiên cứu.
Deines hiện là nhà khoa học của Nhóm khả năng dự đoán và phục hồi hệ thống trái đất tại Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương. Các đồng tác giả khác của nghiên cứu bao gồm Cambria White, một nhà nghiên cứu đại học trong Chương trình Nghiên cứu Đại học về Khoa học Địa chất và Kỹ thuật Bền vững của Stanford tại thời điểm nghiên cứu; Bruno Lopez, một nhà phân tích dữ liệu nghiên cứu tại Trung tâm An ninh lương thực và Môi trường của Stanford tại thời điểm nghiên cứu; và các nhà nghiên cứu tại Đại học Illinois ở Urbana Champaign.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi NASA, Chương trình Nghiên cứu Khoa học Địa lý và Kỹ thuật Đại học Stanford và Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ.
