Quá nhiều những điều tốt có thể là xấu. Điều đó chắc chắn đúng đối với phân đạm. Không có đủ đạm, cây trồng không phát triển tốt. Năng suất bị giảm đáng kể.
 

Các lô thí nghiệm ngoài đồng lúa mì vụ đông. Ảnh: Guohui Feng.
 

Mặt khác bón phân đạm quá nhiều có thể gây hại cho môi trường. Đạm có thể xâm nhập vào lưu vực sông, gây ô nhiễm hệ sinh thái dưới nước. Vi sinh vật cũng có thể chuyển đổi đạm dư thừa thành đạm oxit, một loại khí nhà kính có liên quan đến biến đổi khí hậu.
 

Yuxin Miao, nhà nông học tại Đại học Minnesota cho biết, “Quản lý đạm rất là quan trọng đối với an ninh lương thực toàn cầu”. “Đó cũng là yếu tố quan trọng để giảm ô nhiễm và biến đổi khí hậu”.
 

Miao và các đồng nghiệp đã nghiên cứu nhiều phương pháp để quản lý hiệu quả đạm trong nông nghiệp. Họ so sánh một vài phương pháp. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một phương pháp quản lý đạm dựa trên cảm biến của hoạt động tán lá là hiệu quả nhất.
 

Quản lý đạm dựa trên cảm biến sử dụng các cảm biến ánh sáng để chủ động theo dõi sức khỏe và sức sống của cây. Các cảm biến này đo các bước sóng ánh sáng khác nhau đến từ các lá cây. Các số liệu đo đếm này phục vụ việc tính toán để mang lại sức khỏe cho cây trồng.

Dựa trên các số liệu đo đếm được ở ngoài đồng, phần mềm trong các cảm biến có thể tính toán được cây cần bao nhiêu đạm. Những người nông dân có thể sử dụng những dữ liệu này để bón lượng đạm tối ưu cho cây trồng.
 

Mục tiêu là để “cung cấp đạm đúng theo nhu cầu cây cần”, Miao nói. Điều đó cho phép cây trồng tiếp cận phân đạm đúng lúc chúng cần nhất. Đổi lại, điều đó có thể làm tăng năng suất cây trồng.
 

Phương pháp này có một số lợi ích so với các giải pháp quản lý đạm khác. Miao nói “Nói chung là nó làm giảm bón phân đạm”, Miao nói. “Nó cũng làm giảm thất thoát đạm vào môi trường và làm giảm lượng khí thải nitơ oxit”.
 

Hệ thống dựa trên cảm biến tán lá cũng có một số lợi ích khác. Miao nói “Sử dụng các cảm biến thì nhanh và không có tác hại”. “Không có tốn thêm chi phí nào ngoài việc mua các cảm biến”.
 

Sử dụng cảm biến GreenSeeker để thu thập dữ liệu từ hoạt động tán lá. Dữ liệu thu thập được sẽ giúp xác định tình trạng đạm của cây. Ảnh: Guohui Feng.

Ngoài ra, các mẫu cảm biến mới nhất không bị ảnh hưởng bởi ánh sáng của môi trường. Điều đó có nghĩa là những người trồng có thể nhận được số liệu đo đếm chính xác, bất kể thời tiết ra sao, không cần phải lo trời có mây hay trời trong xanh.

“Công nghệ này có thể làm giảm việc sử dụng các  phân đạm”, Miao nói. “Những người nông dân có thể giảm chi phí sản xuất và tăng lợi nhuận về kinh tế”.
 

Để đánh giá các giải pháp quản lý đạm khác nhau, Miao và các đồng nghiệp đã thực hiện các thí nghiệm ngoài đồng ruộng từ 2008 đến 2012. Địa điểm nghiên cứu ở tỉnh Hà Bắc thuộc miền Bắc Trung Quốc. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm các giải pháp khác nhau trên hệ thống luân canh lúa mì vụ Đông và bắp vụ Hè.
 

Một số giải pháp quản lý đạm khác nhau đã được thử nghiệm bởi Miao cũng làm giảm việc sử dụng phân bón. Nhưng tất cả các giải pháp đều có nhược điểm. Ví dụ, một hệ thống yêu cầu phân tích các mức đạm trong đất. Miao nói “Tuy nhiên, hệ thống này có những hạn chế về lao động, thời gian và chi phí”.
 

Miao hiện đang nghiên cứu để đưa ra những cải tiến. Một trong số những hệ thống mới sẽ phù hợp hơn với các hệ thống trồng trọt năng suất cao. Những hệ thống khác có thể hiệu quả hơn so với những hệ thống người cầm tay như hiện tại.
 

Miao hy vọng các hệ thống cảm biến này sẽ đạt được ứng dụng trên toàn cầu. Giải pháp quản lý đạm này sẽ có thể tiến hành với các loại cây trồng chính ở nhiều quốc gia”.
 

Nhưng Miao nghĩ rằng những người nông dân không thể làm điều này một mình được. Những người nông dân, những nhà nghiên cứu và các nhà cung cấp dịch vụ sẽ cần phải làm việc cùng nhau. “Điều đó có thể tạo điều kiện cho việc áp dụng rộng rãi hệ thống này, đặc biệt là ở các nước đang phát triển”, ông nói.

                                                                                 Nguyễn Tiến Hải theo Agronomy.