Các nhà nghiên cứu arkansas khuyến cáo giữ lại tàn dư trên đồng ruộng để có lợi ích lâu dài

Kristofor Brye Giáo sư Đại học về Vật lý đất ứng dụng và Thổ nhưỡng

Vấn đề

Các nhà khoa học về đất tại Trạm Thí nghiệm Nông nghiệp Arkansas cho biết thông lệ phổ biến là đốt chất thải cây trồng sau khi thu hoạch có nghĩa là mất nitơ và lưu huỳnh, phốt pho và kali bị thay thế, và ít chất thải cây trồng làm thức ăn cho vi khuẩn và nấm giúp xây dựng các tập hợp đất và tạo ra các chất dinh dưỡng giải phóng chậm. Trong khi việc đốt chất thải cây trồng mang lại lợi ích ngắn hạn cho việc kiểm soát cỏ dại và chuẩn bị luống để gieo trồng, thì người sản xuất có thể bỏ lỡ lợi ích lâu dài của việc giữ chất thải trên đồng ruộng.

Ngoài ra, mặc dù có một số lợi ích ngắn hạn, các phương pháp canh tác thông thường thường kết hợp với việc đốt chất thải cây trồng có thể gây ra tình trạng đất bị nén chặt, phá vỡ sự ổn định của tập hợp đất và làm tăng quá trình phân hủy chất hữu cơ trong đất dẫn đến mất cacbon dưới dạng cacbon dioxide trong thời gian dài.

Công việc

Một nghiên cứu thực địa liên tục kéo dài 18 năm của Kristofor Brye, Giáo sư Đại học về Vật lý đất ứng dụng và Thổ nhưỡng học, đã được tiến hành tại Trạm nghiên cứu Pine Tree của trạm thí nghiệm gần Colt ở Quận St. Francis và Trạm nghiên cứu bông Lon Mann ở Marianna ở Quận Lee. Dữ liệu được thu thập trong ba năm tại trạm Pine Tree và trong 18 năm tại trạm Lon Mann.

Đối với nghiên cứu dài hạn, Brye đã so sánh tác động của việc không đốt tàn dư cây trồng kết hợp với canh tác bảo tồn và đốt tàn dư cây trồng với các phương pháp canh tác thông thường trong hệ thống sản xuất hai vụ lúa mì – đậu nành.

Kết quả

Tổng lượng nitơ trong đất tăng theo thời gian trong phương pháp xử lý không đốt trung bình qua quá trình cày xới, mức độ tàn dư và độ sâu của đất. Các nhà nghiên cứu đưa ra giả thuyết rằng mức tổng lượng nitơ trong đất cao hơn trong phương pháp xử lý không đốt một phần là do tác động tích lũy của việc giữ lại tàn dư cây trồng trên bề mặt đất.

Khi không bị đốt, tàn dư từ từ đóng góp nitơ vào đất khi nó phân hủy và quá trình khoáng hóa diễn ra. Brye cho biết những quá trình này không thể xảy ra ở mức độ tương tự khi hầu hết tàn dư bề mặt bị đốt cháy.

Nếu bị đốt cháy, bất kỳ tàn dư cháy nào còn lại đều dễ dàng và nhanh chóng phân hủy để giải phóng nitơ, hoặc dễ dàng bị rửa trôi hoặc nhanh chóng được cây hấp thụ. Brye cho biết cả hai quá trình đó đều có thể làm giảm nồng độ nitơ trong đất.

Mặc dù phải mất một thời gian để thấy được lợi ích tích cực cho sức khỏe đất với việc hạn chế cày xới và kết hợp tàn dư cây trồng, Brye cho biết việc canh tác bảo tồn và không đốt tàn dư cây trồng đã chứng minh được nhiều lợi ích trong thời gian dài, bao gồm cải thiện khả năng giữ nước.

Brye đã lưu ý một số thách thức liên quan đến phương pháp xử lý canh tác bảo tồn không đốt. Kiểm soát cỏ dại – đặc biệt là cỏ lúa mạch đen kháng thuốc diệt cỏ – là một trong những tác dụng phụ của các thửa đất không cày xới của ông. Ông lưu ý rằng cây che phủ có thể hỗ trợ kiểm soát cỏ dại.

Ngoài ra, tàn dư cây trồng là môi trường sống của các mầm bệnh tiềm ẩn có thể ảnh hưởng tiêu cực đến vụ mùa tiếp theo. Brye cho biết, để tránh điều đó, hãy thực hiện luân canh cây trồng: ví dụ như từ ngô sang đậu nành để phá vỡ chu kỳ mầm bệnh đó. Luân canh cây trồng cũng kích thích sự đa dạng trong tàn dư cây trồng, giúp duy trì sự đa dạng của các sinh vật tạo ra sự ổn định giữa các sinh vật có lợi và không có lợi, Brye lưu ý.

Brye cho biết cần nghiên cứu thêm để giúp làm rõ và củng cố kết quả của nghiên cứu này.

Giá trị

Cacbon và chất hữu cơ rất quan trọng đối với quá trình kết tụ đất, hoặc khi các hạt đất kết tụ lại với nhau để tạo ra các khoảng trống trong đất để các sinh vật phát triển mạnh. Chúng hoạt động như một môi trường giống như bọt biển để giữ độ ẩm. Brye giải thích rằng đất có thành phần kết tụ ổn định ít bị xói mòn hơn và có thể duy trì mức chất hữu cơ trong đất và tổng lượng cacbon cao hơn thông qua bảo vệ vật lý do xói mòn giảm.

Mặc dù có thể có những thách thức và một số tác động tiêu cực tiềm ẩn từ canh tác bảo tồn, Brye cho biết vi khuẩn sẽ thích nghi với tình hình mới sau một số chu kỳ canh tác và mang lại "một loạt các lợi ích tích cực" như chu trình dinh dưỡng tốt hơn, giảm nhu cầu phân bón và cải thiện khả năng thẩm thấu nước.

Nó cũng có thể giúp người nông dân tiết kiệm khoảng 275 đô la cho mỗi mẫu Anh. Theo Trenton Roberts, giáo sư về độ phì và khảo sát đất của trạm thí nghiệm và là chuyên gia về đất mở rộng, chất dinh dưỡng trong tàn dư cây trồng từ một vụ lúa 200 giạ/mẫu Anh với giá phân bón năm 2022 có giá trị khoảng 85 đô la nitơ, khoảng 30 đô la phốt pho, khoảng 150 đô la kali và khoảng 10 đô la lưu huỳnh.

Võ Như Cầm theo Trạm Thí nghiệm Nông nghiệp Arkansas.