Tối ưu hóa ứng dụng đạm cho sản xuất lúa gạo bền vững ở Trung Quốc
bởi Liu Jia, Học viện Khoa học Trung Quốc
Tổn thất Nr hàng năm theo khu vực bao gồm lọc N, phát thải N2O, NH3 bay hơi và chảy tràn N theo ba chiến lược quản lý N trên khắp Trung Quốc. Các giá trị dưới biểu đồ hình tròn là tổn thất Nr dựa trên khu vực trong bốn lộ trình. Ảnh: Thiên nhiên (2023). DOI: 10.1038/s41586-022-05678-x
Giải quyết thách thức kép về an ninh lương thực và chất lượng môi trường nhấn mạnh tầm quan trọng của việc quản lý đầu vào nitơ 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 bón nitơ thống nhất 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 phải tiến hành phân tích rủi ro để 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 bón nitơ.
Trong một nghiên cứu đăng trên Nature, một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Zhao Xu và Yan Xiaoyuan từ Viện Khoa học Đất thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (ISSCAS) dẫn đầu và các cộng tác viên từ Đại học California, Davis, Trung tâm Đại học Maryland cho Khoa học Môi trường và Đại học Nông nghiệp Trung Quốc, đã đề xuất một chiến lược 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 có thể đạt được các mục tiêu sản xuất lúa quốc gia vào năm 2030 ở Trung Quốc theo chiến lược tỷ lệ nitơ tối ưu đồng thời giảm mức tiêu thụ nitơ trên toàn quốc từ 10%–27%, giảm thiểu tổn thất nitơ phản ứng 7%–24% và tăng hiệu quả sử dụng nitơ bằng cách 30%–36%. Hơn nữa, ô nhiễm nitơ phản ứng quốc gia 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: thứ nhất, 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 thứ hai, thiết lập một hệ thống quản lý hạn ngạch phân đạm với việc sử dụng hạn ngạch mua và đưa ra các biện pháp khuyến khích và trợ cấp để tối ưu hóa việc sử dụng đạm cho tất cả nông dân.
"Cách tiếp cận này nhằm giảm sự không đồng nhất về không gian và thời gian của các cánh đồng, cải thiện độ chính xác và khả năng ứng dụng của ứng dụng nitơ tối ưu hóa, giảm chi phí phổ biến công nghệ, đảm bảo thực hiện khoa học và chính xác phân vùng kiểm soát vĩ mô phân bón nitơ và tối đa hóa lợi ích khu vực ", Giáo sư Zhao từ ISSCAS cho biết.
Yan Xiaoyuan từ ISSCAS cho biết: “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”.
