Tối ưu hóa lượng phân đạm trong sản xuất lúa bền vững ở Trung Quốc

Thất thoát Nr hàng năm trong khu vực bao gồm rửa trôi N, phát thải N₂O, NH₃ bay hơi và dòng chảy N theo ba chiến lược quản lý N trên khắp Trung Quốc. Các giá trị trong biểu đồ hình tròn là thất thoát Nr dựa trên khu vực trong bốn lộ trình. Nguồn: Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05678-x.

Giải quyết thách thức kép về an ninh lương thực và chất lượng môi trường nêu bật tầm quan trọng của việc quản lý nitơ đầu vào trong sản xuất lúa gạo một cách có trách nhiệm và hiệu quả. Một khía cạnh chưa được khám phá trong nghiên cứu trước đây là, ở những khu vực mà nông dân sản xuất nhỏ chiếm ưu thế trong bối cảnh nông nghiệp, thường có sự khác biệt đáng kể về hiệu suất năng suất giữa các lĩnh vực khác nhau.

Do đó, việc thực hiện các biện pháp tối ưu hóa phân đạm đồng bộ có thể dẫn đến biến động năng suất hoặc rủi ro kinh tế cho các trang trại nhỏ. Do đó, việc huy động hàng triệu trang trại nhỏ giảm đầu vào phân đạm đặt ra một thách thức đáng kể. Điều quan trọng là tiến hành phân tích rủi ro, xem xét rủi ro tiềm ẩn trong sản xuất lúa gạo và tác động môi trường của việc áp dụng phương pháp tối ưu hóa phân đạm.

Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, Zhao Xu và Yan Xiaoyuan từ Viện Khoa học Đất thuộc Học Viện Khoa học Trung Quốc (ISSCAS) và các cộng tác viên thuộc Đại học California, Davis, Trung tâm Đại học Maryland - Khoa học Môi trường và Đại học Nông nghiệp Trung Quốc, đã đề xuất một chiến lược về tỷ lệ nitơ tối ưu bằng cách sử dụng các mô hình mới dành riêng cho tiểu vùng, đồng thời đảm bảo rằng các lợi ích xã hội, kinh tế và môi trường của việc sử dụng phân bón được tích hợp vào phân tích. Họ cũng đã phân tích một bộ dữ liệu mở rộng từ các nghiên cứu tại trang trại để đánh giá rủi ro tổn thất năng suất giữa các hộ sản xuất nhỏ và những thách thức liên quan đến việc thực hiện chiến lược.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng việc đạt được các mục tiêu sản xuất lúa gạo quốc gia vào năm 2030 ở Trung Quốc là có thể theo chiến lược tỷ lệ nitơ tối ưu đồng thời giảm mức tiêu thụ nitơ trên toàn quốc xuống 10–27%, giảm thiểu thất thoát nitơ phản ứng từ 7–24% và tăng hiệu quả sử dụng nitơ từ 30–36%. Hơn nữa, ô nhiễm nitơ từ các hệ thống lúa gạo có thể được hạn chế theo ngưỡng môi trường được đề xuất mà không ảnh hưởng đến trữ lượng nitơ trong đất hoặc lợi ích kinh tế cho các hộ sản xuất nhỏ.

Các nhà nghiên cứu cũng đề xuất một cách tiếp cận nhiều mặt để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện chiến lược tỷ lệ nitơ tiểu vùng được sửa đổi hàng năm, phù hợp với tình trạng hiện tại của hệ thống canh tác lúa ở Trung Quốc: 1) Xây dựng mạng lưới giám sát quy mô lớn trên toàn quốc để đáp ứng năng suất cây trồng ứng dụng nitơ và một hệ thống quản lý thông minh để ra quyết định "kiểm soát nitơ"; và 2) Thiết lập hệ thống quản lý hạn ngạch phân đạm với việc sử dụng hạn ngạch mua và đưa ra các ưu đãi và trợ cấp để tối ưu hóa việc sử dụng đạm cho tất cả nông dân.

Zhao cho biết: "Cách tiếp cận này nhằm giảm sự không đồng nhất về không gian và thời gian trên đồng ruộng, cải thiện độ chính xác và khả năng ứng dụng của nitơ tối ưu, giảm chi phí phổ biến công nghệ, đảm bảo thực hiện khoa học và chính xác phân vùng kiểm soát vĩ mô phân đạm và tối đa hóa lợi ích khu vực ".

Yan Xiaoyuan cho biết thêm: “Nghiên cứu của chúng tôi có thể cung cấp một chiến lược phân bổ nitơ thích hợp hơn cho từng khu vực dựa trên sự đánh đổi giữa rủi ro kinh tế và lợi ích môi trường”.

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Phys.org