ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA PHÂN BÓN SINH HỌC TRONG CANH TÁC MÈ (VỪNG) TẠI VÙNG KHÔ HẠN

Cây mè (vừng) là một trong những loại cây có dầu quan trọng tại các vùng khô hạn và bán khô hạn. Tuy nhiên, áp lực phải tăng năng suất trên những mảnh đất cằn cỗi đang đẩy người nông dân vào vấn đề lạm dụng phân bón hóa học. Mới đây, một nghiên cứu chuyên sâu áp dụng mô hình "Đánh giá Vòng đời" (LCA) đã chỉ ra rằng: Canh tác mè bền vững không nằm ở việc bón thêm hóa chất mà nằm ở sự kết nối với hệ vi sinh vật đa dạng dưới lòng đất.

Nghiên cứu phân bón cho cây mè (vừng) tại Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông Nghiệp Hưng Lộc.

Để đạt được năng suất cao, phân bón hóa học, đặc biệt là đạm, lân, kali (NPK), từ lâu đã được xem là biện pháp bắt buộc. Tuy nhiên, cái giá phải trả cho môi trường đang vượt qua ranh giới an toàn của Trái đất. Việc sản xuất và lạm dụng NPK gây ra hàng loạt hệ lụy: từ phát thải khí nhà kính (N₂O, CO₂), suy giảm tầng ozone, làm chua đất (axit hóa), cho đến làm ô nhiễm nguồn nước. Không chỉ vậy, sự suy thoái môi trường này cuối cùng lại kéo theo suy giảm năng suất cây trồng và đe dọa an ninh lương thực trong dài hạn.

Để đảm bảo sự bền vững của cây mè (vừng), Nourzadeh và cộng sự đã tiến hành một thử nghiệm thực địa quy mô lớn tại vùng canh tác khô hạn Hormozgan (Iran). Nghiên cứu đánh giá 16 kịch bản canh tác khác nhau, kết hợp giữa các loại phân bón (hóa học, vi khuẩn, nấm rễ cộng sinh) và chế độ tưới tiêu (tưới đầy đủ và gây hạn nhân tạo). Công cụ được sử dụng là Đánh giá Vòng đời (LCA - Life Cycle Assessment) từ giai đoạn làm đất đến khi thu hoạch, nhằm tính toán chính xác mức độ tác động để sản xuất ra 1 tấn hạt mè.

Sơ đồ thành phần trong hệ thống sản xuất mè (vừng).

Kết quả phân tích LCA mang lại những phát hiện đáng kinh ngạc, phá vỡ nhiều quan niệm canh tác truyền thống:

Sử dụng 100% phân hóa học NPK trong điều kiện tưới tiêu bình thường (không bị hạn) lại là công thức gây ra tác động môi trường nặng nề nhất. Các chỉ số về thiệt hại đối với sức khỏe con người, sự suy giảm hệ sinh thái và cạn kiệt tài nguyên đều đạt đỉnh. Nguyên nhân sâu xa không chỉ đến từ việc sản xuất phân bón vô cơ, mà còn do lượng nhiên liệu hóa thạch (dầu diesel) khổng lồ bị đốt cháy để chạy máy bơm nước phục vụ chế độ tưới tiêu đầy đủ.

Bảng thống kê về biến đổi khí hậu (a), sức khỏe con người (b), tài nguyên (c) và chất lượng hệ sinh thái (d) đối với việc bón phân NPK trong hệ thống tưới tiêu thông thường để sản xuất một tấn hạt mè (vừng).

Ở công thức đối chứng (không bón phân) và khô hạn, tổng lượng phát thải nhà kính và tiêu thụ tài nguyên trên một hecta là thấp nhất. Tuy nhiên, do năng suất hạt sụt giảm quá mạnh (chỉ đạt 95,3 g/m² so với mức 325,5 g/m² ở nghiệm thức NPK tưới đủ), mức độ tác động môi trường tính trên mỗi tấn hạt mè lại bị khuếch đại lên đáng kể. Điều này cho thấy, bỏ mặc cây trồng cho tự nhiên trong điều kiện khắc nghiệt không phải là giải pháp bền vững.

Ở các công thức áp dụng bổ sung phân bón sinh học, vi khuẩn Pseudomonas putida và nấm rễ cộng sinh Mycorrhiza kết hợp với giảm lượng NPK đã tạo ra một cuộc cách mạng dưới lòng đất. Các công thức có sử dụng phân bón sinh học giúp giảm từ 20-30% tác động của hiện tượng nóng lên toàn cầu và hiện tượng ô nhiễm nguồn nước so với việc chỉ dùng NPK, trong khi vẫn duy trì được năng suất ổn định. Mạng lưới sợi nấm Mycorrhiza vươn dài giúp tăng khả năng giữ nước của đất thêm 10-15%, hỗ trợ cây mè vượt qua các đợt hạn hán khắc nghiệt. Đồng thời, vi khuẩn giúp rễ cây tăng cường khả năng hấp thụ khoáng chất, đặc biệt là Phốt pho, giúp nông dân giảm đáng kể sự phụ thuộc vào phân hóa học và nước tưới.

Đánh giá mức độ thiệt hại môi trường theo phương pháp IMPACT 2002 đối với các phương pháp bón phân (hóa học và vi sinh) trong điều kiện khác nhau để sản xuất một tấn hạt mè (vừng).

Từ những số liệu khoa học vững chắc, nghiên cứu chỉ ra một lộ trình rõ ràng để chuyển đổi xanh cho ngành sản xuất hạt mè. Đối với người nông dân, việc chuyển đổi sang sử dụng phân bón sinh học kết hợp giảm NPK không chỉ bảo vệ môi trường mà còn mang lại lợi ích kinh tế trực tiếp (tiết kiệm khoảng 50-100 USD/ha tiền vật tư mỗi vụ). Bên cạnh đó, việc từ bỏ phương pháp tưới tràn, chuyển sang hệ thống tưới vi mô (tưới nhỏ giọt) có đồng hồ đo thể tích có thể giúp tiết kiệm 15-20% lượng nước (tương đương 900-1.200 m³/ha), qua đó cắt giảm lượng dầu máy bơm gây ô nhiễm. Đối với các nhà hoạch định chính sách, thay vì trợ giá cho phân bón vô cơ, các quỹ nông nghiệp cần chuyển hướng tài trợ (khoảng 50-75% chi phí) cho phân bón sinh học và công nghệ tưới tiết kiệm. Nghiên cứu dự báo, nếu áp dụng đồng bộ chiến lược này trên toàn bộ 42.000 ha trồng mè tại khu vực, lượng khí thải nông nghiệp có thể giảm tới 25-30%, đồng thời tiết kiệm hàng triệu khối nước quý giá mỗi năm.

Giữa bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng khốc liệt tại các vùng khô hạn, sản xuất nông nghiệp không thể tiếp tục vận hành theo tư duy đổi môi trường lấy năng suất. Sử dụng phân bón sinh học kết hợp quản lý tưới tiêu thông minh không chỉ là một giải pháp tình thế, mà là nền tảng bắt buộc để ngành canh tác mè bước phát triển bền vững thực sự.

Nguyễn Ngọc Hùng theo Sci Rep 15, 21855 (2025)

Tài liệu tham khảo: 

Modelling the environmental impact of sesame production under different fertilizer and water use regimes

Link: Modelling the environmental impact of sesame production under different fertilizer and water use regimes | Scientific Reports