Phương pháp mới tính lượng carbon trong đất chính xác, hiệu quả

Kỹ thuật viên Michael Doulass và nhà nghiên cứu sau tiến sỹ Nan Li tiến hành đào đất sâu để định lượng trữ lượng carbon hữu cơ trong đất tại một trang trại ở Piatt County, Ill. Nguồn: Dan Schaefer.

Đất trên trái đất chứa một lượng lớn carbon - thậm chí nhiều carbon hơn trong khí quyển. Một phần đáng kể lượng cacbon trong đất này ở dạng hữu cơ (carbon liên kết với carbon), được gọi là carbon hữu cơ trong đất (SOC). Tuy nhiên, SOC trong lịch sử đã bị suy giảm đáng kể do hoạt động nông nghiệp, giải phóng lượng carbon đó vào khí quyển dưới dạng carbon dioxide, góp phần gây ra biến đổi khí hậu.

Để theo dõi và quản lý bền vững trữ lượng SOC trong sử dụng đất nông nghiệp, một cách chính xác để đo lường SOC là điều cần thiết. Tuy nhiên, các phương pháp ước tính chính xác SOC hiện tại tốn nhiều tài nguyên và chi phí. Trong nghiên cứu mới của họ, được công bố trên Geoderma, các nhà nghiên cứu của Trung tâm hệ sinh thái nông nghiệp bền vững (ASC) đã thử nghiệm một phương pháp lấy mẫu mới với hy vọng cải thiện khả năng định tính trữ lượng SOC.

Nghiên cứu trước đây của nhóm cho thấy thông tin không gian sẵn có trong cơ sở dữ liệu công cộng có thể cải thiện hiệu quả lấy mẫu SOC trong các cánh đồng nông nghiệp. Nghiên cứu này do Eric Potash ở ASC, một nhà khoa học nghiên cứu thuộc Khoa Khoa học Tài nguyên & Môi trường (NRES) tại Đại học Illinois Urbana-Champaign, dẫn đầu, đã thử nghiệm giả thuyết đó trong tám lĩnh vực trên khắp Illinois và Nebraska.

Việc đo lường SOC là một thách thức do tính hay thay đổi của nó. Trữ lượng SOC tại hai địa điểm chỉ cách nhau vài feet có thể khác nhau đáng kể. Điều này có nghĩa là nhiều địa điểm cần được lấy mẫu để ước tính tổng trữ lượng SOC, điều này dẫn đến rất nhiều công việc trong phòng thí nghiệm và tại hiện trường.

Potash cho biết: “Các nghiên cứu trước đây, gồm cả nghiên cứu mà chúng tôi đã thực hiện cách đây một năm, đã đề xuất các cách giảm số lượng mẫu cần thiết. Nhưng không biết các phương pháp đó hiệu quả hơn bao nhiêu. Chúng tôi đã thử nghiệm các phương pháp đó bằng cách sử dụng bộ dữ liệu chất lượng cao mới mà nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã tổng hợp lại”.

Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng trữ lượng SOC trong các cánh đồng nông nghiệp có thể được đo lường hiệu quả hơn bằng cách sử dụng phương pháp gọi là lấy mẫu cân bằng kép, phương pháp này tính đến thông tin phụ trợ có sẵn trong bản đồ độ cao, hình ảnh vệ tinh và các cuộc khảo sát trước đó. Lấy mẫu cân bằng kép là một chiến lược hiện đại giúp cải thiện phương pháp lấy mẫu phân tầng cổ điển bằng cách chọn các vị trí đại diện hơn cho trường về mặt thông tin phụ trợ này.

"Định lượng trữ lượng carbon trong đất thông qua việc lấy mẫu đất là một nhiệm vụ khó khăn và tốn kém, nhưng phương pháp của chúng tôi đã được phát hiện là giảm số lượng mẫu đất cần thiết xuống 30% rất hứa hẹn", Kaiyu Guan, trưởng dự án và đồng tác giả, giám đốc sáng lập của ASC, và phó giáo sư ở NRES cho biết. "Chúng tôi tin rằng đây là một tiến bộ đáng kể để cải thiện hiệu quả lấy mẫu đất và nên được các nhà phát triển hoặc nhà nghiên cứu dự án carbon thúc đẩy trong các hoạt động trong tương lai".

Đề tài được thực hiện nhờ các mẫu đất có độ phân giải cao, cấp trường độc đáo được thu thập bởi các nhà khoa học từ các dự án khác nhau.

DoKyoung Lee, một đồng tác giả khác và là giáo sư Khoa học Cây trồng tại U of I cho biết: “Tôi rất vui vì công việc khó khăn và dữ liệu lấy mẫu đất đã thu thập của chúng tôi đã cho phép phát triển phương pháp này”.

Nhóm đã công khai các phương pháp và dữ liệu của mình để cộng đồng khoa học có thể hưởng lợi và cộng tác nhằm nâng cao hơn nữa hiểu biết về SOC.

"Tôi đặc biệt rất hào hứng khi chia sẻ công khai dữ liệu cho nghiên cứu này", Potash nói. "Tôi hy vọng rằng điều này sẽ thúc đẩy sự hợp tác ngày càng tăng để đẩy nhanh tiến độ nghiên cứu carbon trong đất".

Đặng Minh Nhựt theo Phys.org