Giảm phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp với sự trợ giúp của kỹ thuật hạt nhân15:16:00 26/10/2018

Nông dân ngày càng sử dụng nhiều các phương pháp canh tác nông nghiệp bền vững để tăng năng suất đồng thời giảm phát thải khí nhà kính. Trong một loạt các dự án nghiên cứu do IAEA phối hợp với Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) triển khai, hiệu quả của các phương pháp canh tác thân thiện với môi trường đã được kiểm nghiệm bằng các kỹ thuật đồng vị bền.

Nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất nông nghiệp thương mại quy mô lớn, với đặc thù là độc canh kết hợp với việc sử dụng một lượng lớn phân bón hóa học - thường gây thiệt hại cho các hệ sinh thái. Độc canh là phương thức trồng cùng một loại cây trên cùng một lô đất từ năm này sang năm khác khiến cho độ phì nhiêu của đất bị giảm đi. Để khắc phục, nông dân lại bón quá nhiều phân bón hóa học, từ đó góp phần gây nên biến đổi khí hậu thông qua việc thải ra 1,2 triệu tấn N2O (nitơ oxit) mỗi năm trên toàn cầu, một loại khí nhà kính mạnh gấp 260 lần so với khí CO2 (cacbon đioxit).

Các phương pháp sản xuất nông nghiệp bền vững - trọng tâm của các dự án nghiên cứu do IAEA/FAO triển khai - cung cấp các giải pháp hiệu quả để vừa tăng năng suất vừa chống biến đổi khí hậu.

Chăn thả gia súc tại đồng ruộng đã thu hoạch trong một hệ thống trồng trọt - chăn nuôi tích hợp. (Ảnh: IAEA)

Brazil: phân bón hữu cơ giúp giảm chi phí và giảm thiểu tác động môi trường

Phân bón hóa học cung cấp thêm nitơ cho đất trồng và việc sử dụng chúng thường được coi là cần thiết để mang lại lợi nhuận trong sản xuất nông nghiệp. Nhưng việc sử dụng lặp đi lặp lại hoặc lạm dụng các loại phân bón này vừa tốn kém vừa gây hại cho hệ sinh thái. Ở Brazil, nông dân đang chuyển sang sử dụng phân hữu cơ xanh.

Họ trồng nhiều loại cây họ đậu khác nhau, chẳng hạn như đậu nhiệt đới Mỹ và đậu nhung, vì vi khuẩn trong rễ của chúng chuyển hóa nitơ trong không khí thành dạng hữu cơ thích hợp để các loại cây khác tiêu thụ. Sau khi các loại đậu được thu hoạch và để lại phế thải trên đồng ruộng, các loại cây trồng như lúa mì và ngũ cốc được trồng trên chính cánh đồng này và được hưởng lợi từ nitơ hiện có trong đất, lúc này chỉ cần bổ sung thêm một lượng nhỏ phân bón hóa học.

Nghiên cứu gần đây về nông nghiệp Brazil do Tổng Công ty nghiên cứu nông nghiệp Brazil tiến hành cho thấy hơn 76% lượng nitơ trong thóc lúa và ngũ cốc thu hoạch có nguồn gốc từ phân hữu cơ và gần 20% là từ phân bón hóa học. Việc bón phân xanh cũng giúp nông dân tiết kiệm chi phí: phân hữu cơ ước tính chỉ tốn khoảng 1 đô la Mỹ / kg nitơ, có thể tiết kiệm tới 13 tỷ đô la mỗi năm.

Bằng cách ứng dụng việc bón phân xanh, Brazil đang tiến gần hơn đến mục tiêu giảm 43% phát thải khí nhà kính vào năm 2030 so với mức năm 2005. Vì nông nghiệp chiếm khoảng 24% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu, việc mở rộng triển khai phương pháp này sẽ giúp Brazil đạt được mục tiêu nói trên.

Hệ thống canh tác tích hợp chống biến đổi khí hậu và tăng năng suất cây trồng

Hệ thống trồng trọt - chăn nuôi tích hợp là một phương thức sản xuất nông nghiệp bền vững được hỗ trợ bởi các kỹ thuật hạt nhân trong khuôn khổ một dự án nghiên cứu phối hợp của IAEA có sự tham gia của Argentina, Brazil, Ấn Độ, Indonesia, Kenya, Uganda và Uruguay. Phương pháp này dựa trên một khái niệm đơn giản là tối đa hóa năng suất cây trồng bằng các chất dinh dưỡng tái chế có trong phân động vật và phế thải của cây trồng. Điều này giúp giảm nhu cầu phân bón hóa học - nguồn phát một lượng lớn khí nhà kính góp phần gây nên biến đổi khí hậu. Trong một hệ thống trồng trọt-chăn nuôi tích hợp, vật nuôi có thể được nuôi ngay tại đồng ruộng đang trồng trọt hoặc có thể được chăn thả trên đồng ruộng sau vụ thu hoạch. Nông dân sau đó thu thập phân gia súc và sử dụng làm phân bón, từ đó trả lại nhiều chất dinh dưỡng cho đất.

Nông dân Brazil đang áp dụng các phương pháp trồng trọt – chăn nuôi tích hợp để sử dụng đất đai hiệu quả hơn. Kết quả là, phát thải khí nhà kính từ nước tiểu và phân động vật đã giảm 89%. Juan Cruz Colazo, một nhà khoa học tại Viện Công nghệ Nông nghiệp Quốc gia Argentina, cho biết nước này đã có thể trồng các loại cây trồng có khả năng chống lại các tác động của biến đổi khí hậu. "Chúng tôi đã được hưởng lợi từ dự án này bằng cách cải thiện đất nông nghiệp của chúng tôi thông qua luân canh", ông nói. "Chúng tôi đã quan sát thấy sự gia tăng 50% hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất, giúp tăng cường khả năng phục hồi của hệ thống canh tác."

Nguyễn Thu Giang, Phòng Thông tin NLNT

 

Các chất đồng vị

Để đánh giá tác động của phương pháp trồng trọt – chăn nuôi tích hợp và sử dụng phân hữu cơ xanh, các nhà khoa học sử dụng các đồng vị bền không phát ra bức xạ, như nitơ-15 và carbon-13, trên các mảnh ruộng thực nghiệm nhỏ. Điều này cho phép họ theo dõi và phân tích một cách hiệu quả việc cây trồng tiêu thụ nitơ cũng như carbon tích tụ hoặc được lưu giữ trong đất như thế nào .

Sử dụng kỹ thuật nitơ-15, các nhà khoa học có thể quan sát thấy lượng đồng vị mà  cây trồng hấp thụ trong một khoảng thời gian vài tháng. Từ đó họ có thể tư vấn cho nông dân về số lượng chính xác phân hữu cơ và /hoặc phân bón nitơ hóa học cần để bón cho cây trồng của họ.

Carbon-13 được sử dụng để đánh giá chất lượng đất. Khi đất được bón phân hữu cơ từ  phân động vật và chất thải của cây trồng, hàm lượng cacbon hữu cơ tăng lên. Bằng cách theo dõi đồng vị carbon-13, các nhà khoa học có thể xác định sự ổn định và nguồn cacbon trong đất, từ đó biết được tình trạng phì nhiêu của đất, điều này rất quan trọng để đảm bảo áp dụng tối ưu các phương pháp nông nghiệp bền vững.

 

Google translate
Liên kết
  • Bộ Khoa học và Công nghệ
    Bộ Khoa học và Công nghệ
Thư viện ảnh
Đối tác
Media
Thống kê truy cập