Bruno Basso, Giáo sư khoa học hệ sinh thái của MSU và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Đây là lần đầu tiên bất cứ ai cũng có thể định lượng được mức độ biến động năng suất tại các khu vực sản xuất quy mô nhỏ ở Vành đai ngô Hoa Kỳ. Phát hiện của chúng tôi cho phép nông dân biết chính xác những khu vực trồng trọt nào trong các trang trại có năng suất ổn định, điều này cho phép họ quản lý tốt hơn để tiết kiệm tiền, giảm tổn thất phân bón và giảm khí thải nhà kính”.

Basso và các đồng tác giả nghiên cứu MSU của ông - Guanyuan Shuai, Jin Shui Zhang và Phil Robertson - đã phát hiện ra rằng hầu hết các cánh đồng đều có những khu vực nhất định có năng suất thấp hoặc cao, nghĩa là phần lớn phân bón được thêm vào các khu vực năng suất thấp sẽ không được sử dụng và sẽ bị thải ra môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng lượng phân bón nitơ bị mất đi tại ​​10 bang miền Trung Tây Hoa Kỳ trị giá gần 1 tỷ USD và tạo ra 6,8 triệu tấn khí thải nhà kính mỗi năm.

Đây là nghiên cứu đầu tiên định lượng tổn thất nitơ từ các khu vực sản xuất có năng suất thấp của các cánh đồng riêng lẻ. Nhóm của Basso đã sử dụng hình ảnh vệ tinh để nghiên cứu các cánh đồng bao phủ diện tích 70 triệu mẫu đất nông nghiệp ở miền Trung Tây. Phân tích này cung cấp cho các nhà nghiên cứu một hình ảnh chính xác về toàn bộ sản lượng ngô của vùng Trung Tây.

Để xác thực hình ảnh vệ tinh, nhóm nghiên cứu đã so sánh dữ liệu vệ tinh với dữ liệu năng suất trong 10 năm được thu thập bởi các cảm biến gắn trên máy gặt đập liên hợp từ hơn 1.000 trang trại.

Basso nói: “Tổng cộng, khoảng 50% diện tích chúng tôi phân tích là ổn định và năng suất cao. Khu vực kém hiệu quả và không ổn định, mỗi khu vực chiếm khoảng 25% tổng diện tích đất nông nghiệp”.

Bằng cách đánh giá nông dân khu vực Vành đai ngô chi bao nhiêu cho phân bón không được sử dụng, các tác giả kết luận rằng kết quả tốt nhất cả cho nông dân và môi trường là tránh bón phân cho các khu vực kém hiệu quả.

Trong mọi trường hợp, Basso nói rằng thời gian và tài nguyên nên được tập trung vào việc canh tác các khu vực có năng suất cao hoặc không ổn định với năng suất cao trong một số năm. Các khu vực không ổn định vẫn có thể được quản lý tốt với việc quản lý phân bón nitơ cẩn thận trong mùa.

Basso nói: “Bằng cách sử dụng dữ liệu lớn, giờ đây chúng tôi có thể cung cấp cho nông dân một bản đồ phân bón nitơ cho các cánh đồng của họ. Nông dân muốn trở thành người quản lý môi trường tốt, để tránh những khu vực bón phân quá mức sẽ làm mất nhiều nitơ nhất vào nước ngầm, sông suối”.

Công việc được thực hiện ở nhiều quy mô địa lý khác nhau, mở rộng từ nghiên cứu quy mô nhỏ tại Trạm nghiên cứu sinh thái dài hạn của Trạm sinh học Kellogg đến các trang trại riêng lẻ trong khu vực để cuối cùng là toàn bộ vùng Trung Tây.

Colette nói: Công trình nghiên cứu chứng minh rằng việc khai thác quá mức đất canh tác năng suất thấp luôn rất tốn kém cho ngành và cung cấp một cách tiếp cận có giá trị để đáp ứng mục tiêu quản lý nitơ chính xác của ngành nông nghiệp.