Một nông dân ở vùng đồng bằng Mesopotamian, Iraq, trồng thành công cà tím và các loại cây trồng làm thức ăn gia súc khác bằng nước ngầm trong đất bị nhiễm mặn (ảnh: Bộ Khoa học và Công nghệ Iraq).

Nhiễm mặn là một trong những tác nhân gây suy thoái đất, sa mạc hóa và từ đó dẫn đến mất an ninh lương thực. Ở Trung Đông, khó khăn chính trong phát triển nông nghiệp trên những vùng đất khô cằn là nguồn nước hạn chế khiến sản xuất nông nghiệp gặp khó khăn. Để giải quyết thách thức kép về ảnh hưởng của nhiễm mặn và khan hiếm nước tưới tiêu, Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) đã phối hợp với Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên Hợp Quốc (FAO) hỗ trợ mười quốc gia trong khu vực đang phải đối mặt với tình trạng nhiễm mặn nghiêm trọng để có thể cải thiện hoạt động quản lý đất, nước và cây trồng thông qua ứng dụng các kỹ thuật hạt nhân và đồng vị. Chỉ trong vòng 5 năm, các nông dân ở đây đã thành công trong việc trồng các loại cây trong điều kiện nhiễm mặn và cho năng suất đáng kể. Các hướng dẫn và kinh nghiệm thu được sẽ giúp các quốc gia canh tác các loại cây trồng khác nhau trên các vùng đất bị nhiễm mặn.

Thông qua chương trình hợp tác kỹ thuật và chương trình hợp tác với FAO, IAEA đã đào tạo và làm việc với 60 nhà khoa học đến từ Iraq, Jordan, Kuwait, Lebanon, Oman, Qatar, Ả Rập Saudi, Syria, Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất và Yemen sử dụng kỹ thuật hạt nhân và đồng vị để cải thiện năng suất cây trồng trên các vùng đất bị nhiễm mặn. Các quốc gia này đã ký Thỏa thuận hợp tác giữa các quốc gia Ả Rập về nghiên cứu, phát triển và đào tạo khoa học và công nghệ hạt nhân (ARASIA).

Ông Mohammad Zaman, nhà khoa học về đất và dinh dưỡng thực vật thuộc Ban hợp tác FAO/IAEA về ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong Thực phẩm và Nông nghiệp cho biết, hiện tượng đất nhiễm mặn khá phổ biến và có ở trên 100 quốc gia trên thế giới, không có một lục địa nào có thể tránh được nó. Tuy nhiên, ở hầu hết các nước Trung Đông, tình trạng này là rất nghiêm trọng, và được dự báo sẽ còn tăng lên do các ảnh hưởng của biến đổi khí hậu như nước biển dâng và nhiệt độ tăng. Thách thức lớn gây ra từ tình trạng nhiễm mặn này là các chất dinh dưỡng thiết yếu có sẵn trong đất, đặc biệt là nitơ, cũng như nguồn nước tưới tiêu sẽ bị ảnh hưởng do lượng muối trong đất quá nhiều.

Kể từ khi bắt đầu dự án vào năm 2014, 60 nhà khoa học đã được đào tạo về sử dụng các kỹ thuật hạt nhân và đồng vị đóng vai trò chính trong việc xác định lượng nitơ và nước theo nhu cầu của cây trồng. Các kỹ thuật này bao gồm việc sử dụng các đầu dò neutron để theo dõi độ ẩm của đất và kỹ thuật đồng vị Nitơ-15 để đánh giá hiệu quả sử dụng phân bón cho cây trồng. Thông tin thu được từ các kỹ thuật này cho phép nông dân xác định được chủng loại, khối lượng phân bón và nước phù hợp, tối ưu tùy theo tính chất của đất và loại cây trồng.

Với việc áp dụng đúng lượng nước tưới, các điều kiện vật lý và hóa học của đất có thể được cải thiện theo thời gian, vì khi đó lượng muối tích lũy sẽ được rửa sạch và cho phép nhiều loại cây trồng nảy mầm và phát triển. Và kết quả là, nông dân ở các nước tham gia chương trình đã có thể trồng thành công nhiều loại cây trồng khác nhau và đạt được năng suất cao. Có thể kể đến những ví dụ như trồng kê ở Lebanon, lúa mạch và nghệ tây ở Jordan và quinoa ở Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất.

Sử dụng nước ngầm mặn để tưới tiêu

Đất ở Iraq bị nhiễm mặn chủ yếu là do các hoạt động tưới tiêu kém hiệu quả bởi sử dụng nước mặn và hiện tượng nén đất, dẫn đến thoát nước kém. Theo FAO, ước tính mỗi năm Iraq mất khoảng 25 000 ha đất canh tác nông nghiệp do nhiễm mặn.

Với sự hỗ trợ của IAEA và FAO, các sản phẩm sinh khối từ cây trồng chịu mặn đã được sử dụng để làm thức ăn chăn nuôi. Diện tích canh tác đã tăng lên khi nông dân có thể khai hoang vùng đất mặn nhờ có kỹ thuật canh tác. Ông Imbrahim Bakri Adbulrazzaq, nguyên Tổng cục trưởng Tổng cục Nghiên cứu nông nghiệp thuộc Bộ Khoa học và Công nghệ Iraq cho biết, hàng trăm nông dân hiện đã có thể quay trở lại mảnh đất của họ từ miền Bắc đến miền Nam Baghdad.

Cà chua được tưới bằng nước ngầm mặn thông qua hệ thống tưới nhỏ giọt ở các khu vực sa mạc phía bắc Karbala, Iraq. (Ảnh: Bộ Khoa học và Công nghệ Iraq).

Ở Syria, sự khan hiếm nước ngọt, chất lượng nước suy giảm và đất nhiễm mặn là những yếu tố chính hạn chế năng suất trong nông nghiệp và ảnh hưởng đến sự bền vững của tài nguyên thiên nhiên. Mussadak Janat, chuyên gia Ủy ban Năng lượng nguyên tử Syria, người đứng đầu dự án cho biết, những kết quả tạo ra thông qua dự án này rất có giá trị. Trong vòng ba năm, năng suất đậu bắp trung bình đã đạt hơn 13 tấn mỗi ha, đây là mức tương đương với những gì có thể đạt được trong điều kiện không nhiễm mặn. Năng suất kê đạt hơn 3,5 tấn hạt, năng suất lúa mạch vượt quá 5 tấn / ha và đạt khoảng 4,5 tấn dưới dạng sinh khối khô mặc dù nước tưới tiêu chỉ là nước ngầm mặn.

Đậu bắp được trồng ở vùng đất nhiễm mặn ở Syria (Ảnh: Ủy ban Năng lượng nguyên tử Syria).

Hướng dẫn canh tác trên đất bị nhiễm mặn

Dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia ở các quốc gia khác nhau, tài liệu “hướng dẫn về đánh giá, giảm thiểu và thích ứng với độ mặn bằng kỹ thuật hạt nhân và các kỹ thuật liên quan” đã được biên soạn để phổ biến kiến thức về sử dụng đất mặn, nước lợ một cách bền vững và canh tác trên các vùng đất khô cằn. Ông Zaman cho biết, những hướng dẫn này có thể được sử dụng cho tất cả các loại đất nhiễm mặn, giúp nông dân ở nhiều vùng khác nhau tăng quy mô sản xuất.

Sử dụng Đầu dò neutron đo độ ẩm đất và Kỹ thuật đồng vị Nitơ-15

Đầu dò neutron đo độ ẩm đất được sử dụng để theo dõi mức độ ẩm trong đất. Trong quá trình đo, đầu dò được đưa vào lòng đất và các neutron phát ra va chạm với các nguyên tử hydro của nước có sẵn trong đất. Các va chạm sẽ làm chậm neutron, và số nguyên tử Hydro càng cao thì neutron càng chậm lại. Sự thay đổi tốc độ neutron này (được đầu dò phát hiện) sẽ cung cấp các chỉ số tương ứng với mức độ ẩm của đất. Càng nhiều neutron chậm được phát hiện thì độ ẩm càng cao.

Nitơ là thành phần chính của đất và phân bón, đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển và quang hợp của thực vật (quá trình thực vật chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học). Khi các nguyên tử Nitơ tương tác với các nguyên tử trong đất, phân bón và nước, chúng biến đổi thành các dạng khác nhau, một số được thực vật hấp thụ, một số giải phóng trong không khí hoặc được hấp thụ sâu hơn vào lòng đất. Các loại phân bón có dán nhãn đồng vị bền Nitơ-15 cho phép các nhà khoa học theo dõi các đồng vị để xác định hiệu quả hấp thụ phân bón của cây trồng. Phương pháp này được gọi là kỹ thuật đồng vị Nitơ-15. Bằng cách sử dụng phương pháp này, việc quản lý sử dụng phân bón sẽ được cải thiện, từ đó giúp tăng năng suất cây trồng và tối ưu hóa việc sử dụng phân bón.

Trần Xuân Bách, Phòng TT NLNT (theo IAEA.org)