Nghiên cứu cho thấy chất dinh dưỡng tăng cường mối liên hệ giữa lượng mưa và sự phát triển của thực vật

Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí PNAS, do Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ dẫn đầu với sự tham gia của các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Nghiên cứu Đa dạng Sinh học Tích hợp Đức (iDiv), Trung tâm Nghiên cứu Môi trường Helmholtz (UFZ), Đại học Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) và Đại học Leipzig, đã điều tra cách mà mối quan hệ giữa lượng mưa trung bình hàng năm (MAP) và sinh khối đồng cỏ thay đổi khi bổ sung một hoặc nhiều chất dinh dưỡng. Các tác giả chỉ ra rằng lượng mưa và sự sẵn có của dinh dưỡng là các yếu tố chính thúc đẩy sinh khối thực vật, trong khi ảnh hưởng của đa dạng thực vật là không đáng kể.

Sự thay đổi toàn cầu về lượng mưa đang đặt các hệ sinh thái trên toàn thế giới trước    những thách thức lớn: trong khi lượng mưa trung bình hàng năm tăng ở một số khu vực, nó lại giảm ở những khu vực khác. Đồng thời, nhiều hệ sinh thái đang chịu tác động - cả chủ ý và ngoài ý muốn - từ việc gia tăng các chất dinh dưỡng như đạm, lân và kali. Điều này có thể xuất phát từ các hoạt động nông nghiệp như sử dụng đất và bón phân, hoặc từ dòng chảy đô thị, bao gồm nước thải, xâm nhập vào các nguồn nước lân cận. Cả hai yếu tố - lượng mưa và dinh dưỡng - đều ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất sinh khối thực vật.

Nghiên cứu cho thấy sinh khối thực vật ở đồng cỏ có mối liên hệ chặt chẽ với lượng mưa trung bình hàng năm. Trung bình, sinh khối thực vật tăng khi lượng mưa tăng, nhưng các yếu tố khác như sự sẵn có của dinh dưỡng cũng đóng vai trò quan trọng. Tuy nhiên, trước đây vẫn còn hạn chế thông tin về cách mà mối quan hệ giữa lượng mưa và sinh khối thực vật thay đổi khi bổ sung một hoặc nhiều chất dinh dưỡng.

Để giải đáp câu hỏi này, các nhà nghiên cứu đã đo sinh khối thực vật trên mặt đất và đa dạng loài tại 71 đồng cỏ trên sáu châu lục, bao gồm các đồng cỏ tự nhiên và đồng cỏ được trồng với các đặc điểm đất và hàm lượng dinh dưỡng khác nhau, cũng như các chế độ quản lý đa dạng. Tất cả các địa điểm đều thuộc Mạng lưới Dinh dưỡng, bao gồm các địa điểm NutNet tại Thí nghiệm Jena và Trạm Nghiên cứu UFZ ở Bad Lauchstädt, Đức. Mạng lưới thí nghiệm này tuân theo một phương pháp chuẩn hóa được áp dụng tại toàn bộ 130 địa điểm trên toàn cầu, đảm bảo tính so sánh của dữ liệu.

Bổ sung nhiều chất dinh dưỡng, sinh khối tăng cao

Để đánh giá tác động của dinh dưỡng kết hợp với lượng mưa, các nhà nghiên cứu đã bón phân cho tất cả các địa điểm với đạm, lân và kali - theo mọi tổ hợp có thể. Việc bón phân nói chung đã thúc đẩy sự phát triển và sinh khối của thực vật. Đáng chú ý, khi bổ sung đồng thời nhiều chất dinh dưỡng - đặc biệt là đạm và lân - thực vật trở nên nhạy cảm hơn với lượng mưa, dẫn đến mối quan hệ chặt chẽ hơn giữa sinh khối và lượng mưa.

Mặc dù kết quả này không gây bất ngờ, nghiên cứu cũng phát hiện một điều bất ngờ: các yếu tố như đa dạng loài có rất ít ảnh hưởng đến mối quan hệ giữa sinh khối và lượng mưa trong cộng đồng thực vật. Tuy nhiên, ở những địa điểm không bị giới hạn bởi đạm hoặc lân, mối liên hệ giữa lượng mưa và sinh khối trở nên rõ ràng hơn - một mô hình mà các phân tích trước đây không tính đến đa dạng sinh học đã bỏ qua. “Việc bổ sung dinh dưỡng làm giảm đa dạng thực vật, nhưng ảnh hưởng gián tiếp của sự thay đổi đa dạng đến sinh khối yếu hơn nhiều so với ảnh hưởng trực tiếp của lượng mưa và dinh dưỡng”, đồng tác giả Stan Harpole, trưởng nhóm Đa dạng Sinh lý tại UFZ, iDiv và MLU, cho biết. “Dù ảnh hưởng của đa dạng không tác động mạnh đến sinh khối, việc xem xét đa dạng thực vật vẫn rất quan trọng để hiểu chính xác cách mà lượng mưa ảnh hưởng đến sinh khối trong các hệ sinh thái nơi sự sẵn có của dinh dưỡng (như đạm và lân) không phải là yếu tố hạn chế”.

Kết quả nhấn mạnh rằng các yếu tố như lượng mưa và sự sẵn có của dinh dưỡng có ảnh hưởng mạnh hơn so với đa dạng thực vật.

Tương tác dinh dưỡng định hình mối quan hệ MAP - sinh khối

Những phát hiện mới ủng hộ ý tưởng rằng các hệ sinh thái thường bị giới hạn bởi nhiều chất dinh dưỡng. Theo đó, việc bón nhiều hơn một chất dinh dưỡng có thể thúc đẩy mối quan hệ giữa sinh khối và lượng mưa - trong đó tương tác giữa đạm và lân đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Để hiểu đầy đủ cách các hệ sinh thái đồng cỏ phản ứng với những thay đổi toàn cầu về lượng mưa và sự làm giàu chất dinh dưỡng, cần xem xét cả tương tác chất dinh dưỡng và những thay đổi trong quần thể thực vật. Việc hiểu được những hạn chế về chất dinh dưỡng và tác động của chúng đối với sản xuất sinh khối có thể giúp cung cấp thông tin cho các chiến lược quản lý đất đai và bảo tồn cho các hệ sinh thái đồng cỏ trên toàn thế giới. 

Huỳnh Thị Đan Anh theo Trung tâm NC Đa dạng Sinh học Tích hợp Đức.