Con người hiện nay đã và đang sử dụng tới 95% thực phẩm hàng ngày được trồng trực tiếp hoặc gián tiếp trên đất. Tuy nhiên, nguồn tài nguyên thiên nhiên thiết yếu này đang bị đe dọa sự suy thoái từ rất nhiều nguyên nhân khác nhau. Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO), khoảng 1/3 đất trên thế giới đã bị tổn hại do các phương thức canh tác lạc hậu, kém bền vững và do sự biến đổi khí hậu hoặc ô nhiễm. Phạm vi ảnh hưởng đã lên tới 50.000 km2 đất bị xuống cấp mỗi năm.
Con người, thực vật và động vật đều cần thực phẩm đầy đủ và bổ dưỡng để có cuộc sống khỏe mạnh. Tuy nhiên, trong hơn 70 năm qua, mức độ vitamin và chất dinh dưỡng trong trái cây, rau và ngũ cốc đã giảm đáng kể do đất bị mất đi độ phì nhiêu. Độ phì nhiêu của đất là khả năng đất hỗ trợ sự phát triển cây trồng bằng cách cung cấp các chất dinh dưỡng thiết yếu và các điều kiện hóa học, vật lý, sinh học thuận lợi. Thực vật cần 18 chất dinh dưỡng quan trọng để phát triển và tạo ra thực phẩm tốt cho sức khỏe, ba trong số đó được lấy từ khí quyển thông qua quá trình quang hợp, phần còn lại đến từ đất. Tuy nhiên, việc canh tác liên tục mà không bổ sung đủ chất dinh dưỡng cần thiết đã dẫn đến sự suy giảm độ phì nhiêu của đất.
18 chất dinh dưỡng quan trọng giúp cây trồng phát triển và tạo ra thực phẩm tốt cho sức khỏe, 15 trong số đó đến từ đất
Các kỹ thuật hạt nhân và đồng vị có thể giúp giảm thiểu thất thoát chất dinh dưỡng của đất bằng cách cho phép các nhà khoa học thu thập dữ liệu về đất để đánh giá và quản lý tốt hơn chất lượng và sức khỏe của đất. Các kỹ thuật này cung cấp dữ liệu định lượng có giá trị và đáng tin cậy nhằm hỗ trợ đưa ra quyết định đúng đắn về quản lý và bảo tồn đất, đồng thời giảm tác động đến môi trường sinh thái. Lee Kheng Heng, Trưởng phòng quản lý đất và nước và dinh dưỡng cây trồng tại Trung tâm FAO/IAEA cho biết: “Kỹ thuật hạt nhân giúp giám sát các quá trình biến đổi trong đất để bảo vệ đất, cải thiện sản xuất nông nghiệp, an ninh lương thực và phúc lợi cho con người ở mọi nơi trên thế giới”. Thông qua các đồng vị của carbon, nitơ, phốt pho và các nguyên tố khác, kỹ thuật đồng vị có thể theo dõi sự di chuyển của các chất dinh dưỡng từ phân bón hữu cơ và vô cơ trong đất đến cây trồng và môi trường.
Các quá trình nông học và hóa sinh quan trọng làm thay đổi độ phì nhiêu của đất.
Kỹ thuật đồng vị cho phép các nhà khoa học đo lường động lực học của các nguyên tố hóa học trong đất và cây trồng. Dựa trên thông tin này, nhà quản lý sẽ đưa ra các biện pháp quản lý đất tốt nhất có thể cho nông dân nhằm đảm bảo cân đối và chính xác lượng chất dinh dưỡng được bón vào đất đúng thời điểm và đúng số lượng. Do đó, làm tăng hiệu quả hấp thu chất dinh dưỡng và tính bền vững của các loại đất. Cải thiện độ màu mỡ của đất và hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng giúp tăng sản lượng lương thực, góp phần chống đói và suy dinh dưỡng, đặc biệt là ở các vùng thiếu lương thực, cũng như cải thiện sinh kế của nông dân.
Kỹ thuật đồng vị bền như kỹ thuật sử dụng đồng vị N-15 để đo tốc độ quá trình biến đổi N khác nhau trong các hệ thống đất-thực vật-nước và khí quyển, chẳng hạn như khoáng hóa N, nitrat hóa, khí N sinh học, sử dụng N và nguồn vi sinh vật tạo oxit nitơ trong đất – loại khí gây hiệu ứng nhà kính và làm suy giảm tầng ôzôn. Việc sử dụng oxy-18, hydro-2 (đơteri) và các đồng vị khác cũng là một phần không thể thiếu trong các kỹ thuật đồng vị bền để hỗ trợ quản lý đất-nước nông nghiệp, cho phép xác định nguồn nước và theo dõi chuyển động và đường đi của nước trong đất và cây trồng. Kỹ thuật này cũng giúp hiểu về việc cây trồng sử dụng nước từ đất, định lượng sự thoát hơi nước của cây trồng và sự bốc hơi nước từ đất, cho phép đưa ra các chiến lược cải thiện sản lượng cây trồng, giảm thất thoát nước và ngăn ngừa suy thoái đất và nước.
IAEA hợp tác với FAO đã hỗ trợ các quốc gia áp dụng kỹ thuật đồng vị và các kỹ thuật liên quan trong quản lý đất trong gần 60 năm. Trung tâm FAO/IAEA đã giúp nông dân ở Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào tăng sản lượng lúa lên 60% thông qua các biện pháp quản lý đất và dinh dưỡng. Trung tâm cũng đã giúp các nhà khoa học ở Kenya cải thiện việc quản lý nước và chất dinh dưỡng để tối ưu hóa năng suất cây trồng và tăng khả năng phục hồi của đất. Gần đây hơn, IAEA và FAO đã hợp tác với các chuyên gia ở Pakistan hỗ trợ đánh giá độ màu mỡ và mức độ dinh dưỡng của đất trên những vùng đất bị tác động do lũ lụt tàn phá. Mohammad Zaman, một nhà khoa học về đất tại Trung tâm FAO/IAEA cho biết: “Chúng tôi biết rằng từ các nền văn minh cổ đại cho đến ngày nay và trong tương lai, đất đã và sẽ tiếp tục đóng vai trò trung tâm đối với sinh kế và sự tồn tại của con người”. “Để ngăn chặn tình trạng mất đất, chúng ta cần các giải pháp thông minh và sáng tạo. Kỹ thuật đồng vị cung cấp điều đó”. Trung tâm FAO/IAEA thúc đẩy việc sử dụng hạt nhân và các công nghệ liên quan trong thực phẩm và nông nghiệp thông qua nghiên cứu và phát triển thích ứng tại các phòng thí nghiệm ở Seibersdorf, Áo và thông qua các dự án nghiên cứu phối hợp liên quan đến hàng trăm tổ chức nghiên cứu và trạm thí nghiệm, cũng chương trình hợp tác kỹ thuật. Hiện có hơn 80 dự án hợp tác kỹ thuật đang hoạt động trong lĩnh vực quản lý đất và nước nông nghiệp, từ cải thiện quá trình cố định Đạm ở Cộng hòa Trung Phi đến giới thiệu hệ thống thông tin đất kỹ thuật số ở Campuchia.
Từ khóa: kỹ thuật đồng vị; độ phì nhiêu; đất;
– CMD&DND –
