Bộ mô hình cho thấy một số tác động tích cực của thực hành nông nghiệp thông minh thích ứng với biến đổi khí hậu

Nghiên cứu đã xem xét hai thí nghiệm nông nghiệp dài hạn, trong đó có thí nghiệm LTER Main Cropping Systems Experiment tại bang Michigan, Hoa Kỳ. Nguồn: Kurt Stepnitz.

Một nghiên cứu sử dụng nhiều mô hình nông học để phân tích hai trạm nghiên cứu nông nghiệp dài hạn ở Bắc Mỹ cho thấy rằng các biện pháp canh tác được gọi là “nông nghiệp thông minh thích ứng với khí hậu” như: không làm đất, sử dụng cây che phủ và duy trì tàn dư thực vật, có thể góp phần tăng cường khả năng cố định cacbon trong đất và giảm phát thải khí nhà kính.

Các phát hiện cho thấy rằng việc sử dụng kết hợp nhiều mô hình - thay vì chỉ một mô hình - có thể cung cấp một dải kết quả thực tế hơn và chỉ ra những hạn chế của từng mô hình riêng lẻ.

“Chúng tôi đã lựa chọn dữ liệu mở từ các thí nghiệm nông nghiệp dài hạn ở Michigan và Texas - hai khu vực có sự khác biệt rõ rệt về khí hậu, đất đai và loại cây trồng”, tiến sỹ Debjani Sihi, tác giả chính của nghiên cứu và là thành viên Plant Sciences Initiative tại NC State cho biết. “Bằng việc tận dụng các nghiên cứu dài hạn này, chúng tôi muốn tìm hiểu tương lai sẽ như thế nào về khả năng cố định cacbon và phát thải khí nhà kính”.

“Chúng tôi đã phân tích ba mô hình khác nhau do các nhóm nghiên cứu khác nhau phát triển và xem xét chúng như một chỉnh thể”, Sihi, hiện là trợ lý giáo sư đồng thời công tác tại Khoa Sinh học Thực vật và Vi sinh cùng Khoa Khoa học Cây trồng và Đất của NC State, cho biết. “Cấu trúc của các mô hình này có một số khác biệt. Vậy chúng ta có thể học được gì từ từng mô hình và thông tin tổng hợp mang lại điều gì?”

Nghiên cứu đã phân tích dữ liệu hơn ba thập kỷ tại hai trạm thí nghiệm nông nghiệp và hiệu chỉnh thành một “tập hợp mô hình” để dự báo tương lai. Tập hợp này đã xem xét cả các biện pháp nông nghiệp thông minh đơn lẻ và các biện pháp “kết hợp”, tức là được áp dụng chồng lên nhau.

Các nhà nghiên cứu sau đó đánh giá liệu các biện pháp được đề xuất này, trong vòng khoảng 25 năm tới, có tạo ra sự cố định cacbon trong đất và giảm phát thải khí nhà kính hay không, theo hai kịch bản: một kịch bản cơ sở mô phỏng dữ liệu khí hậu của ba thập kỷ vừa qua và một kịch bản “xấu nhất” với giả định phát thải khí nhà kính tăng mạnh.

“Chúng tôi đã cố gắng mô phỏng nhiều quá trình sinh học liên quan đến việc cố định cacbon trong đất và phát thải khí nhà kính (metan và nitrous oxide), đồng thời tính đến tác động của biến đổi khí hậu,” Sihi cho biết. “Những quá trình này chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố khí hậu khác nhau như nhiệt độ và lượng mưa”.

Tập hợp mô hình cho thấy một số tác động tích cực ở cả hai địa điểm nghiên cứu theo kịch bản cơ sở.

“Tại Michigan, chúng tôi nhận thấy rằng không làm đất và giữ lại tàn dư cây trồng trên đồng ruộng giúp tăng khả năng cố định cacbon trong đất, trong khi việc áp dụng không làm đất, một số loại cây che phủ và giảm phân bón giúp giảm phát thải khí nhà kính”, Sihi cho biết. “Tại Texas, hầu hết các biện pháp canh tác chúng tôi thử nghiệm đều giúp tăng khả năng cố định cacbon và phát thải khí nhà kính gần như không thay đổi. Tuy nhiên, các mô hình cho thấy chỉ riêng việc không cày xới cũng có thể đảo ngược phát thải khí nhà kính”.

Tuy nhiên, kịch bản xấu nhất đã diễn ra đúng như tên gọi của nó trong nghiên cứu.

“Chúng tôi cũng nhận thấy rằng tất cả các biện pháp nông nghiệp thông minh đều hoạt động kém hiệu quả hơn trong kịch bản biến đổi khí hậu xấu nhất, điều này đã được dự đoán trước”. Sihi nói.

Bà bổ sung rằng nghiên cứu này có thể tạo động lực để các nhà khoa học khác thử nghiệm phương pháp tập hợp mô hình và cải tiến nó. Các nghiên cứu trong tương lai có thể được nâng cao bằng cách sử dụng dữ liệu thực địa từ nông hộ và lựa chọn thêm các mô hình với những điểm mạnh khác nhau để mở rộng hiểu biết.

“Chúng tôi hy vọng những người khác sẽ tiếp tục đánh giá các biện pháp nông nghiệp thông minh này để xác định đâu là quan trọng hơn, cũng như loại thí nghiệm nào có thể khai thác”, Sihi cho biết. “Chúng tôi đã sử dụng hai ví dụ dài hạn ở Michigan và Texas để người khác có thể áp dụng, cải tiến và phát triển thêm.

Trong bối cảnh này, việc sử dụng không làm đất hoặc cây che phủ làm biện pháp nền tảng rồi kết hợp giữ tàn dư thực vật đã giúp giảm phát thải ròng trong tương lai. Công việc tiếp theo cần được mở rộng ra các khu vực khác trong nước hoặc trên thế giới để có thể khái quát hóa hiệu quả”.

Bài báo được công bố trên Agronomy Journal.

Huỳnh Thị Đan Anh theo Đại học NC State.