Giảm ô nhiễm thuốc trừ sâu và cường độ thu hoạch có thể làm tăng năng suất cây trồng và giúp giảm thiểu biến đổi khí hậu

Rễ của cây nghiên cứu từ đất không có thuốc diệt cỏ điển hình cho việc cắt cỏ liên tục, với chiều cao cắt 5cm (trái), cắt ít lần hơn với chiều cao cắt 15cm (giữa) và không cắt (phải). Rễ nhỏ hơn rõ ràng khi cường độ cắt cao hơn. Nguồn: Kalle Rainio.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Turku ở Phần Lan đã phát hiện ra rằng khả năng cô lập carbon và khả năng phục hồi của thực vật cũng như năng suất cỏ làm thức ăn gia súc có thể được tăng lên thông qua những điều chỉnh quan trọng trong quản lý nông nghiệp. Kết quả đưa ra lộ trình giảm lượng thuốc trừ sâu trong đất và những bước đầu tiên hướng tới tăng cường giảm thiểu biến đổi khí hậu đồng thời cải thiện năng suất cây trồng ở đồng cỏ. Các nghiên cứu đã được công bố trên Scientific Reports và Journal of Sustainable Agriculture and Environment.

Các đặc tính của đất là yếu tố thiết yếu quyết định chất lượng thực vật, bao gồm khả năng phục hồi trước các điều kiện khí hậu khắc nghiệt và khả năng chống lại côn trùng gây hại và mầm bệnh.

Nhu cầu lương thực của dân số toàn cầu ngày càng tăng cùng với tiến bộ công nghệ và hóa chất nông nghiệp tổng hợp mới đã dẫn đến thâm canh nông nghiệp với mục tiêu tối đa hóa sản lượng cây trồng.

"Tuy nhiên, trong những thập kỷ gần đây, chúng tôi đã quan sát thấy cả sự suy giảm khả năng phục hồi của cây trồng và năng suất cây trồng cũng như sự thoái hóa của chất lượng đất. Điều này dẫn đến nhu cầu sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu tăng theo cấp số nhân", Docent Benjamin Fuchs từ Đơn vị Đa dạng sinh học của Đại học Turku, Phần Lan cho biết.

"Chỉ trong những năm gần đây, chúng tôi mới bắt đầu nhận ra rằng nông nghiệp thâm canh và ô nhiễm hóa chất nông nghiệp trên thực tế đã góp phần đảo ngược mục đích đã định. Đất bị ô nhiễm bởi thuốc trừ sâu, đồng thời, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt làm xói mòn chất dinh dưỡng của đất", tiến sỹ Fuchs tiếp tục.

Cánh đồng cỏ sau khi thu hoạch vào cuối tháng Sáu. Đồng cỏ cung cấp một ví dụ về việc cắt cỏ chuyên sâu gần mặt đất. Nguồn: Benjamin Fuchs.

Thu hoạch thâm canh và dư lượng thuốc trừ sâu trong đất hạn chế sự phát triển của rễ

Một thách thức chính trong nghiên cứu là tìm ra những cách thiết thực và bền vững để cải thiện khả năng phục hồi của cây trồng và nâng cao năng suất cây trồng đồng thời giảm thiểu lượng khí thải carbon (CO₂) do hoạt động của con người gây ra bằng cách tăng cường hấp thụ carbon trong đất.

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành hai thí nghiệm độc lập tại các cơ sở nghiên cứu của Đại học Turku tại Vườn Bách thảo Ruissalo ở Turku, Phần Lan. Trong các nghiên cứu về nhà kính và vườn thông thường, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng cường độ cắt cỏ có tác động lớn đến đồng cỏ. Bằng cách giảm cường độ cắt và cắt cây cao hơn, năng suất tổng thể của đồng cỏ tăng lên và cây phát triển rễ to hơn. Điều này cho thấy khả năng cô lập carbon trong khí quyển cao hơn vào trong không gian lưu trữ dưới lòng đất.

Điều đáng ngạc nhiên, Fuchs nhấn mạnh, là các nhà nghiên cứu đã tìm thấy tác động bất lợi của dư lượng thuốc diệt cỏ trong đất đối với sự phát triển của rễ bất kể cường độ thu hoạch năng suất.

"Điều này cho thấy hạn chế to lớn đối với khả năng liên kết và lưu trữ carbon tiềm ẩn dưới đất khi đất bị ô nhiễm bởi thuốc trừ sâu. Quan sát một lượng lớn thuốc trừ sâu được sử dụng trên các cánh đồng nông nghiệp hàng năm, chúng ta có thể kết luận tác động đến chất lượng đất là nguyên nhân chính làm hạn chế sự phát triển của rễ, cô lập carbon, dẫn đến khả năng phục hồi năng suất của thực vật", tiến sỹ Fuchs nói.

Các tác giả đề xuất các nghiên cứu thực địa bổ sung để loại suy những phát hiện của họ trên quy mô thực địa. Cả hai nghiên cứu đều kết luận rằng có thể giảm thiểu biến đổi khí hậu thông qua tối ưu hóa quá trình cô lập và lưu trữ carbon trong đất bằng cách giảm thuốc trừ sâu, điều này sẽ tạo điều kiện cho sự phát triển của rễ và cải thiện khả năng phục hồi của cây trồng.

Trên khắp thế giới, đồng cỏ canh tác được sử dụng làm đồng cỏ chăn thả gia súc cũng như để trồng thức ăn gia súc rồi biến thành cỏ khô và thức ăn ủ chua. Chúng bao phủ phần lớn diện tích đất nông nghiệp của thế giới và có tiềm năng to lớn trong việc giảm thiểu biến đổi khí hậu thông qua lưu trữ carbon. Thực vật sử dụng carbon dioxide khi chúng lớn lên và một số carbon trong khí quyển này bị giữ lại trong đất.

Fuchs kết luận: “Hiểu được ô nhiễm thuốc trừ sâu trong đất và quản lý thâm canh hạn chế năng suất cây trồng như thế nào là chìa khóa để tối ưu hóa nền nông nghiệp thâm canh dựa trên đồng cỏ theo cách bền vững và thân thiện với khí hậu”.

Đỗ Thị Nhạn theo Phys.org