Hệ lụy của việc lạm dụng phân nitơ thái quá

Hiện tượng tảo nở hoa do lạm dụng thái quá việc sử dụng phân nitơ do cây trồng không hấp thụ hết. Ảnh: THX

Theo giới chuyên gia, muốn đạt các mục tiêu môi trường từ việc lạm dụng phân nitơ thái quá đòi hỏi các quốc gia phải triển khai quy mô lớn chiến lược giảm thiểu nitơ chuyên dụng để tránh sự gia tăng mạnh mẽ của nguy cơ mất an toàn thực phẩm. Nếu không có các biện pháp này, năng lượng khẩu phần cung cấp cho con người sẽ giảm đi rất nhiều, từ đó dẫn đến giá lương thực tăng cao và số người thiếu dinh dưỡng tăng lên.

Nitơ rất quan trọng đối với ngành nông nghiệp và được ví là “chén thánh” của công nghệ sinh học nông nghiệp. Hàng năm, thế giới sử dụng tới hơn 100 triệu tấn nitơ được bón cho cây trồng dưới dạng phân bón để đảm bảo sản xuất đủ lương thực cung cấp cho dân số thế giới đang ngày một tăng. Tuy nhiên vì một phần nitơ bổ sung không được thực vật hấp thụ hết nên dẫn đến tình trạng dư thừa nitơ khiến nguồn nước bề mặt bị suy kiệt, mất đa dạng sinh học và gây ra hiện tượng phú dưỡng- tảo nở hoa.

Trong nỗ lực giải quyết vấn đề này và cải thiện sức khỏe của cả con người và hệ sinh thái, nhiều khu vực và quốc gia đã đề xuất hoặc thực hiện các biện pháp hạn chế ô nhiễm nitơ. Tuy nhiên, vẫn chưa có sự hiểu biết đầy đủ về sự đánh đổi giữa an ninh lương thực (yêu cầu sử dụng nitơ) và các mục tiêu môi trường (yêu cầu giảm sử dụng nitơ).

Bón thừa phân nitơ (đạm) dẫn đến các vấn đề môi trường trong các hệ thống nông nghiệp hiện đại. Ảnh: Getty

Một nhóm các chuyên gia đến từ Viện Quốc tế về Phân tích Hệ thống Ứng dụng (IIASA), Đại học Wageningen (Hà Lan), Đại học Chiết Giang (Trung Quốc) và Đại học Ritsumeikan (Nhật Bản), đã phối hợp nghiên cứu tìm ra những tác động vừa có thể giảm thiểu được việc sử dụng nitơ lại vừa điều hòa được an ninh lương thực gắn với các mục tiêu môi trường.

Nghiên cứu mới này vừa được công bố trên tạp chí Nature Food, đã xác định ranh giới dư thừa nitơ phân theo khu vực cho 37 vùng miền toàn cầu và cho thấy rằng, lượng đầu vào nitơ hiện tại vượt qua các ranh giới tại 14 trong tổng số các khu vực này, trong đó đầu vào nitơ cao nhất gồm ở Trung Quốc, Ấn Độ và Tây Âu…  Ngoài ra, các nhà khoa học cũng xác định tác động của các phương án lựa chọn giảm thiểu để điều hòa sự căng thẳng giữa sản xuất lương thực và các mục tiêu môi trường đối với nitơ.

"Phát hiện của chúng tôi cho thấy rằng, các chính sách thúc đẩy việc huy động một loạt các giải pháp giảm thiểu nitơ toàn diện sẽ cho phép tuân thủ các ranh giới sản xuất bền vững theo đúng khuyến cáo mà không làm xấu đi tình hình an ninh lương thực trên toàn thế giới. Trên thực tế, nạn đói có thể sẽ được giảm bớt đáng kể trong giai đoạn từ năm 2010 đến năm 2050, giúp 590 triệu người trên thế giới ít có khả năng đối diện nguy cơ thiếu đói, ngay cả khi chúng ta ứng dụng việc cân bằng sử dụng nitơ. Các chính sách như vậy cũng có thể có các lợi ích kinh tế và môi trường khác, ngoài tác động của ô nhiễm nitơ", Jinfeng Chang- tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Các nhà nghiên cứu đã xem xét một số chiến lược bao gồm thúc đẩy hiệu quả sử dụng nitơ cao hơn trong các thực hành nông học, cải thiện việc tái chế phân bón và quản lý nước thải, giảm tổn thất thu hoạch và lãng phí thực phẩm, đồng thời khuyến khích thay đổi chế độ tiêu dùng từ các sản phẩm động vật.

Hai mô hình lúa đối chứng không bón và bón đủ phân nitơ. Ảnh: Getty

Trong số các chiến lược này, tăng hiệu quả sử dụng nitơ nổi lên là chiến lược hiệu quả nhất để giảm thiểu tình trạng thiếu dinh dưỡng, trong khi vẫn tôn trọng các ranh giới nitơ đã xác định. Tuy nhiên, với quy mô của thách thức, các chính sách tạo điều kiện và khuyến khích nhiều phương án giảm thiểu nitơ, cả từ phía cung và cầu, cần phải được thực hiện đồng thời để đối phó với vấn nạn ô nhiễm nitơ.

"Sự cân bằng giữa cung cấp lương thực và ranh giới thặng dư nitơ cũng có thể được cải thiện thông qua thương mại quốc tế đối với các sản phẩm nông nghiệp bằng cách thúc đẩy xuất khẩu từ các khu vực không vượt quá ranh giới nitơ của họ sang các khu vực cần giảm lượng nitơ đầu vào để giải quyết tình trạng dư thừa nitơ", ông Chang cho biết thêm.

Tuy nhiên theo các nhà khoa học, nếu các nỗ lực cắt giảm dư thừa nitơ ở các khu vực đang phát triển có thu nhập trung bình như Đông Á, Trung Đông, Bắc Phi hoặc Nam Á, dựa trên việc giảm nguồn cung trong nước thay vì cải thiện hiệu quả sử dụng nitơ thì điều này có thể gây ra hiệu ứng ngược, ảnh hưởng đến an ninh lương thực ở các khu vực kém phát triển nhất như cận Sahara (châu Phi) và Đông Nam Á. Ngoài ra nó cũng có thể làm trầm trọng thêm các thách thức về môi trường khác, chẳng hạn như nạn phá rừng...

Nitơ đóng vai trò quan trọng quyết định quá trình sinh trưởng, phát triển cũng như giúp hình thành năng suất cho cây trồng. Nó là chất có trong hầu hết mọi hợp chất hữu cơ quan trọng đóng vai trò quyết định quá trình trao đổi dưỡng chất cũng như năng lượng của cây trồng. Nitơ làm tăng hàm lượng protein trong thực vật, bởi đây là thành phần chủ yếu tham gia tái tạo cấu trúc nguyên sinh của tế bào và quyết định quá trình phân chia và sự sinh trưởng của tế bào. Bên cạnh đó, nitơ còn giúp quyết định hoạt động quang hợp của cây trồng, bằng cách cung cấp các chất hữu cơ cho sự sống của sinh vật trên trái đất. Chính vì vậy, cây trồng rất nhạy cảm với nitơ nhưng nó cũng có tác dụng hai mặt đến năng suất cây trồng, nếu cây trồng bị thừa hoặc thiếu nitơ đều có hại.