Ngành nông nghiệp đang bị suy thoái hơn 24 triệu mẫu đất màu mỡ mỗi năm. Điều này dấy lên lo ngại về việc đáp ứng nhu cầu an ninh lương thực toàn cầu ngày càng tăng lên. Tuy nhiên, theo nghiên cứu mới của Stanford, biện pháp canh tác đơn giản hình thành sau sự kiện Dust Bowl năm 1930 có thể mang lại một giải pháp mới giải quyết vấn đề này. 

Công trình nghiên cứu, đã được công bố vào ngày 6 tháng 12 trên tạp chí Environmental Research Letters, cho thấy những người nông dân vùng Trung Tây (Hoa Kỳ) càng giảm hoạt động cày xới bao nhiêu thì càng làm tăng năng suất ngô và đậu tương bấy nhiêu, đồng thời đất trồng cũng khỏe, dinh dưỡng hơn và giảm chi phí canh tác. 

Jillian Deines, chuyên gia nghiên cứu bậc sau tiến sĩ tại Trung tâm An ninh lương thực và Môi trường của Stanford cho biết: “Giảm cày xới đất là nguyên tắc có lợi cho nông nghiệp trên ‘Vành đai ngô’. Những lo ngại rằng nó có thể làm giảm năng suất cây trồng đã khiến nhiều nông dân không chuyển đổi tập quán canh tác, nhưng chúng tôi nhận thấy điều này lại dẫn đấn tăng năng suất cho cây trồng”. 

Hoa Kỳ là nhà sản xuất ngô và đậu nành lớn nhất thế giới. Vùng Trung Tây là khu vực trồng phần lớn hai giống cây này. Trong mùa trồng trọt vừa qua, nông dân tại Hoa Kỳ đã thu hoạch được khoảng 367 triệu tấn ngô và 108 triệu tấn đậu nành, cung cấp nguồn lương thực và nguyên liệu cơ bản sản xuất dầu, ethanol chủ yếu và xuất khẩu.

Giám sát canh tác từ không gian

Thông thường, nông dân sẽ cày bừa đất để trồng ngô hoặc đậu nành - cách canh tác này là nhằm kiểm soát cỏ dại, trộn lẫn chất dinh dưỡng trong đất, làm tơi đất và cuối cùng là nhằm tăng sản lượng lương thực trong thời gian ngắn. Tuy nhiên, theo thời gian, phương pháp canh tác này sẽ làm suy thoái đất. 

Một báo cáo năm 2015 của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) cho thấy trong 40 năm qua, thế giới đã mất một phần ba diện tích đất sản xuất lương thực khiến cho đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp hơn. Sự suy thoái đất mầu mỡ cũng đặt ra một thách thức lớn đối với sản xuất lương thực và đặc biệt gây áp lực lên ngành nông nghiệp nuôi sống dân số thế giới ngày càng tăng.  

Ngược lại, đất canh tác sẽ được quản lý đất tốt hơn, giảm xói mòn và thoát nước và cải thiện khả năng giữ nước và thoát nước khi phần dư thừa cây trồng vụ trước (ví dụ như thân cây ngô) được bỏ lại trên mặt ruộng cho đến mùa reo trồng tiếp theo. Biện pháp canh tác mới này đã được áp dụng trên toàn cầu với hơn 370 triệu mẫu đất, chủ yếu ở Nam Mỹ, Châu Đại Dương và Bắc Mỹ. Tuy nhiên, cũng có nhiều nông dân lo ngại phương pháp này có thể làm giảm sản lượng và lợi nhuận. 

Các nghiên cứu trước đây về hiệu ứng năng suất bị giới hạn trong các thí nghiệm địa phương, thường là tại các trạm nghiên cứu, không phản ánh đầy đủ các thực tiễn ở quy mô sản xuất, do đó nhóm nghiên cứu Stanford đã chuyển sang công nghệ học máy (là một lĩnh vực của trí tuệ nhân tạo liên quan đến việc nghiên cứu và xây dựng các kĩ thuật cho phép các hệ thống "học" tự động từ dữ liệu để giải quyết những vấn đề cụ thể) và bộ dữ liệu vệ tinh để giải quyết lỗ hổng kiến ​​thức này. 

Đầu tiên, họ xác định các khu vực đất canh tác bị suy thoái và đất canh tác thông thường từ các dữ liệu phác thảo thông lệ hàng năm của Hoa Kỳ trong giai đoạn 2005 đến 2016 đã được công bố trước đây. Nhóm nghiên cứu sử dụng các mô hình năng suất cây trồng vệ tinh, trong đó có tính đến các biến đổi khí hậu, chu kỳ sống của cây trồng, năng suất của ngô và đậu tương. Để định lượng tác động của đất suy thoái đến năng suất cây trồng, họ sử dụng mô hình máy tính để so sánh sự thay đổi năng suất dựa trên thực hành canh tác. Họ cũng ghi lại các yếu tố như mẫu đất và thời tiết để xác định điều kiện nào sẽ ảnh hưởng lớn đến thu hoạch hơn.

Năng suất được cải thiện

Kết quả tính toán cho thấy năng suất ngô đã cải thiện trung bình 3,3% và đậu nành 0,74% trên các cánh đồng được quản lý với các hoạt động canh tác bảo tồn dài hạn ở 9 bang được lấy mẫu. Đối với ngô, sản lượng tăng thêm sấp sỉ 11 triệu tấn tương đương với sản lượng quốc gia năm 2018 của Nam Phi, Inđônêxia, Nga hoặc Nigeria. Đối với đậu nành, sản lượng tăng thêm 800.000 tấn. Nước trong đất và nhiệt độ theo mùa là những yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến sự khác biệt về năng suất, đặc biệt là ở những vùng khô hơn, ấm hơn. Điều kiện ẩm ướt cũng cho thấy thuận lợi cho cây trồng ngoại trừ vào đầu mùa vụ.

Theo tính toán của các nhà nghiên cứu, nông dân trồng ngô sẽ không thấy được lợi ích toàn bộ trong 11 năm đầu tiên và đối với đậu nành sẽ mất gấp đôi thời gian để sản lượng tuyệt đối trở thành hiện thực. Tuy nhiên, cách tiếp cận này cũng giúp chi phí thấp hơn do giảm nhu cầu về lao động, nhiên liệu và thiết bị canh tác. 

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2019-12-soil-tilling-soils-yields.html, 6/12/2019