Nghiên cứu thay thế các loài nhạy cảm để cân bằng hệ sinh thái trong các khu vực nông nghiệp

Nghiên cứu được thực hiện trên các lô mía được kiểm soát cho thấy các vùng nước nhỏ như ao và vũng nước có thể góp phần vào việc canh tác bền vững ngay cả với các hoạt động gây hại cho môi trường. Nguồn: Edmar Mazzi/CENA-USP.

Góp phần theo đuổi nền nông nghiệp bền vững, đặc biệt là trồng mía, các nhà nghiên cứu Brazil đã chỉ ra rằng các vùng nước như ao và thậm chí cả vũng nước có thể duy trì các hoạt động của hệ sinh thái, miễn là có những động vật chống chịu được ở gần đó để thay thế những loài nhạy cảm nhất với các hoạt động nông nghiệp.

Trong một nghiên cứu đổi mới liên quan đến việc kiểm soát diện tích đất trồng trọt rộng lớn, nhóm đã thử nghiệm tác động của việc tăng cường sử dụng đất bằng cách chuyển đổi đồng cỏ rộng lớn thành đồng cỏ thâm canh và đồn điền mía ở Đông Nam Brazil. Các ô thí nghiệm chứa các mesocom 4.000 lít mô phỏng các ao và vũng nước thường thấy ở các cảnh quan sản xuất. Mesocosms là những môi trường khép kín cho phép quan sát một phần nhỏ của môi trường tự nhiên trong các điều kiện được kiểm soát.

Mặc dù đã áp dụng thuốc trừ sâu và vinasse cho cây mía, sinh khối trong môi trường sống vẫn ổn định ở cả ba môi trường. Điều này chỉ có thể xảy ra bởi vì, sau khi áp dụng các sản phẩm, sự xâm chiếm của các loài săn mồi có sức chịu đựng trung bình như bọ cánh cứng và bọ xít bù đắp cho sự tuyệt chủng cục bộ của loài săn mồi nhạy cảm hàng đầu (chuồn chuồn). Kết quả là, sự ổn định của cộng đồng có xu hướng tăng lên cùng với sự không đồng bộ về sinh khối và sự phong phú về loài, chứng minh hiệu quả của đa dạng sinh học, với sự ra đời của các loài mới bù đắp cho sự biến mất của những loài khác.

“Chúng tôi đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng chức năng của hệ sinh thái thủy sinh trong môi trường nông nghiệp có thể được duy trì bất chấp các hoạt động gây hại, miễn là có những loài chịu đựng được từ bên ngoài vùng trồng để thay thế các loài nhạy cảm hơn. Chỉ số chúng tôi sử dụng cho hoạt động của hệ sinh thái là sản xuất sinh khối động vật tính bằng đơn vị gam được quan sát theo thời gian. Chúng tôi nhận thấy rằng nó không đổi ở các cánh đồng mía”.

"Quan điểm của cuộc thảo luận là tầm quan trọng của đa dạng sinh học trong việc duy trì các dịch vụ hệ sinh thái địa phương trong số các chức năng khác", nhà sinh vật học Luis César Schiesari, giáo sư Ngành quản lý môi trường tại Đại học São Paulo (USP) ở Brazil, và là tác giả đầu tiên của bài báo về nghiên cứu đăng trên Journal of Applied Ecology cho biết.

Sự bền vững

Nghiên cứu trước đây cho thấy nguồn cung cấp các loài này không có sẵn trên các vùng đất trồng trọt thực sự, nơi đa dạng sinh học của hệ sinh thái dưới nước tương đối nghèo nàn. Do đó, các tác giả khuyến nghị rằng các biện pháp quản lý cây trồng bao gồm bảo vệ đầm lầy, đường đi bộ và ao ở rìa đất trồng trọt để phục vụ như các vùng nước cho các loài sinh sống và cung cấp đa dạng sinh học.

"Những sinh vật này có lợi cho cây trồng. Chúng quay trở lại hệ sinh thái và cũng là con mồi của các loài gây hại cây trồng. Côn trùng và động vật lưỡng cư đẻ trứng trong các vũng nước tạm thời. Ấu trùng nở ra từ trứng với nguồn thức ăn trong môi trường nước và sau đó biến thành con trưởng thành trên cạn. Những con trưởng thành có thể chết trong môi trường trên cạn, 'xuất khẩu' vật chất tích tụ trong vũng nước, bao gồm nitơ, phốt pho và kali, trở lại đồng ruộng. Các chức năng hệ sinh thái này đáp ứng tiền đề của nền nông nghiệp chính xác bền vững", Schiesari nói với Agência FAPESP.

Giảm thiểu tác động môi trường đối với chuỗi cung ứng và quản lý tác động của biến đổi khí hậu để thúc đẩy phát triển bền vững là ưu tiên hàng đầu trong chương trình nghị sự toàn cầu. Trong bối cảnh này, sản xuất nông nghiệp và quá trình chuyển đổi năng lượng sang nhiên liệu sạch và năng lượng tái tạo là trọng tâm thu hút sự chú ý trên toàn thế giới.

Là nhà sản xuất mía đường hàng đầu thế giới và là một trong những nước dẫn đầu về sản xuất ethanol, trong một số năm, Brazil đã thảo luận về tính bền vững của chuỗi cung ứng này và chi phí kinh tế xã hội của việc sử dụng đất trong ngành. Theo CONAB, cơ quan cung cấp lương thực của chính phủ liên bang, sản lượng mía sẽ tăng 4,4% trong niên vụ 2023-2024 so với niên vụ trước, đạt 637,1 triệu tấn.

Schiesari cho biết: “Trong lĩnh vực nghiên cứu của mình, tôi cố gắng hiểu những thay đổi trong môi trường do hoạt động của con người ảnh hưởng đến đa dạng sinh học như thế nào. Cụ thể là trong 15 năm qua, tôi đã tập trung tìm hiểu hậu quả của việc chuyển đổi môi trường sống bản địa như rừng và thảo nguyên thành đồng cỏ, và việc thâm canh đồng cỏ ở các vùng trồng đậu nành, mía và các loại hình canh tác độc canh khác. Quá trình này chuyển đổi và tăng cường môi trường kéo theo những thay đổi về cấu trúc, vật lý và hóa học”.

Theo báo cáo của MapBiomas, một mạng lưới hợp tác được thành lập bởi các tổ chức phi chính phủ, trường đại học và các công ty khởi nghiệp công nghệ chuyên lập bản đồ che phủ và sử dụng đất ở Brazil, đồng cỏ là mục đích sử dụng đất chính trên khắp Brazil, chiếm 152 triệu ha và hiện diện trong sáu quần xã sinh vật. Tương đương với diện tích của bang Amazonas, là 156 triệu ha.

Các bước thực hiện nghiên cứu

Khu vực nghiên cứu là một phần của trang trại thử nghiệm thuộc Cơ quan Công nghệ Kinh doanh Nông nghiệp (APTA) của São Paulo ở Brotas, được chia thành 15 mảnh đất, mỗi mảnh có kích thước 50 x 50m. Năm mảnh đất không cần làm đất hoặc làm đất trước, cỏ mọc tự nhiên. Năm mảnh khác được chuyển đổi thành đồng cỏ thâm canh với việc làm đất bằng máy, bón vôi để tăng độ pH của đất, bón phân và trồng cỏ Brachiaria, cỏ làm thức ăn gia súc được sử dụng rộng rãi cho cả đồng cỏ thâm canh và quảng canh ở Brazil.

Mía được trồng trên năm mảnh đất còn lại, sử dụng công nghệ, đầu vào và các biện pháp quản lý tương tự như những người trồng mía ở Brazil. Giâm cành phù hợp với thổ nhưỡng, khí hậu. Sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu, cũng như vinasse (cặn cuối cùng từ quá trình lên men nước mía để thu được ethanol). Vinasse thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn và tiêu thụ oxy khi thải vào hệ sinh thái dưới nước.

Các nhà nghiên cứu đã thiết lập 18 mesocosm, mỗi mesocosm có 4.000 lít nước. Các chỉ tiêu theo dõi gồm thông số hóa lý, chất dinh dưỡng, thuốc trừ sâu, thực vật phù du và sự đa dạng sinh học tự phát của các mesocosm.

"Nghiên cứu của chúng tôi được tiến hành trong một mùa duy nhất với các mô hình hệ sinh thái tạm thời. Các nghiên cứu trong tương lai nên kiểm tra hậu quả lâu dài của việc sử dụng đất, tìm hiểu các tác động của bối cảnh cảnh quan, và từ đó cô lập không gian và hạn chế phân tán, dựa vào khả năng của các cộng đồng ao để giữ cho sản xuất sinh khối ổn định" Schiesari nói.

Huỳnh Thị Đan Anh theo Phys.org