Tối đa hóa lợi nhuận từ cây trồng trong điều kiện thiếu nước sử dụng mô hình để tìm giải pháp

Trong hợp tác nghiên cứu giữa Cục Nghiên cứu Nông nghiệp (ARS), cơ quan Nghiên cứu Quản lý Đất và Nước, Đại học Castilla-La Mancha (UCLM) ở Tây Ban Nha, Đại học Tây Texas A&M và Texas A&M AgriLife, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh mô hình cây trồng để sử dụng ở các vùng cao Texas, mô phỏng việc sử dụng nước của cây trồng và năng suất ngô nhằm giúp nhà nông điều chỉnh chiến lược tưới tiêu trục trung tâm (tưới vòng tròn quanh trục) và tối đa hóa lợi nhuận trong điều kiện thiếu nước.

Khu vực cao nguyên Texas có điều kiện bán khô hạn, phần lớn tưới tiêu phụ thuộc vào hệ thống nước ngầm. Mỗi mùa, nhà nông tiên lượng lượng nước cần thiết để tưới trên mảnh đất của họ trong điều kiện thiếu nước. Giải quyết vấn đề này không đơn giản vì họ phải xem xét việc giảm diện tích được tưới, điều này ảnh hưởng đến năng suất ngũ cốc, chi phí đầu vào và thời gian tưới tiêu.

Để giúp nông dân giải quyết những vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã hoàn thành một nghiên cứu sử dụng dữ liệu khí hậu trong 25 năm để mô phỏng sản xuất ngô bằng cách sử dụng một dãy dung tích tưới khác nhau, lượng nước tối đa tưới cho một mẫu Anh (0,4 ha) trong một ngày, nhằm đánh giá chiến lược phân bổ nước có khả năng tăng lợi nhuận và cải thiện hiệu quả sử dụng nước. 

Nhiều nông dân ở cao nguyên Texas tưới cây bằng cách sử dụng trục trung tâm (tưới vòng tròn quanh trục), thiết bị thường cần 5 ngày hoặc hơn để hoàn thành một vòng quay xung quanh cánh đồng. Khi đánh giá các chiến lược để tối đa hóa lợi nhuận trong điều kiện thiếu nước, nghiên cứu xem xét yếu tố thời gian di chuyển trục giữa vì điều này ảnh hưởng đến lượng nước tưới và năng suất cuối vụ.

Tưới phun mưa cho ngô ở Bushland Texas (tháng 7, 2021) tám ngày trước giai đoạn trổ cờ. Trường hợp không đủ nước cho cây trồng trong 3 đến 4 tuần tiếp theo có thể gây thiệt hại về năng suất. Nguồn: R.C. Schwartz, D4843-1.

Mô hình cho thấy dung tích tưới tiêu đại diện cho vùng và mùa vụ với lượng mưa trung bình thì lợi nhuận tối đa đạt được bằng cách tưới khoảng 75% toàn bộ diện tích xung quanh trụ tưới so với diện tích còn lại trên đất bỏ hoang (ruộng chưa cấy) hoặc đất khô cằn. Việc tập trung nước tạo ra lợi nhuận ròng lớn hơn do chi phí giống và phân bón thấp hơn và năng suất ngô cao hơn, bù đắp cho việc thiếu sản xuất ở các khu vực bỏ hoang. Trong những năm có hạn hán theo mùa, diện tích tưới tiêu sẽ cần được hạn chế hơn nữa để tránh mất mùa và tối đa hóa lợi nhuận.

Nhà khoa học đất trong Nghiên cứu quản lý đất và nước, Robert Schwartz cho biết: "Kết quả từ mô hình điều chỉnh này cho phép nông dân đánh giá cách tốt nhất để phân bổ lượng nước bị hạn chế có sẵn cho một phần nhỏ diện tích đất dưới trục tưới mà về lâu dài việc tối đa hóa lợi nhuận và sử dụng tài nguyên nước một cách hiệu quả. Một số kịch bản trong nghiên cứu thậm chí còn chứng minh lợi nhuận có thể được tối đa hóa bằng cách tưới một phần diện tích nhưng sử dụng ít nước hơn so với tưới toàn bộ vòng tròn quanh trục, do đó tiết kiệm nước ngầm để sử dụng trong tương lai".

Nhà nghiên cứu Alfonso Domínguez của Trung tâm nghiên cứu nước (CREA) thuộc UCLM cho biết: “Nghiên cứu này đã chứng minh mô hình sử dụng nước cho cây trồng MOPECO có thể được điều chỉnh theo nhiều tình huống khác nhau và là công cụ hữu ích để cải thiện tính bền vững về môi trường và kinh tế của các hệ thống nông nghiệp nơi nguồn nước bị hạn chế. Một phiên bản đơn giản hóa của mô hình này đang được thử nghiệm ở nhiều khu vực bán khô hạn của lưu vực Địa Trung Hải và châu Mỹ với mục tiêu cung cấp cho lĩnh vực nông nghiệp thông qua nền tảng trực tuyến".

Đinh Thị Hương theo ARS.