Bón phân quá tay: nước nào gây ô nhiễm môi trường vì phân bón dư thừa?

Dinh dưỡng là thiết yếu để cây trồng phát triển. Nhưng khi bón quá tay, chúng trở thành chất gây ô nhiễm.

Tóm tắt

Phân bón đã làm thay đổi cách thế giới sản xuất lương thực. Phân bón không chỉ mang lại lợi ích lớn cho an ninh lương thực mà còn có lợi cho môi trường nhờ năng suất cao hơn (và do đó cần ít đất hơn). Nhưng cũng có mặt trái. Khi bón quá nhiều — dù là phân tự nhiên như phân chuồng hay phân bón tổng hợp — phần dinh dưỡng dư thừa bị rửa trôi và gây ô nhiễm môi trường tự nhiên.

Đạm (nitơ) và lân (phốt pho) là hai loại dinh dưỡng chính mà nông dân bón cho đồng ruộng. Nghiên cứu được trình bày dưới đây cho thấy gần hai phần ba lượng đạm bón cho cây trồng trở thành chất ô nhiễm; với lân là hơn một nửa. Lượng ô nhiễm mà các nước tạo ra qua hoạt động nông nghiệp chênh lệch rất lớn: có nước gần như không có; có nước lên tới hàng trăm kilôgam trên mỗi hecta đất trồng trọt.

Phân bón đã mang lại cho thế giới những lợi ích to lớn về kinh tế – xã hội và phát triển. Phân bón cải thiện năng suất cây trồng, với hai lợi ích: thứ nhất, ta trồng được nhiều lương thực hơn; thứ hai, ta cần ít đất canh tác hơn, nhờ đó phá huỷ ít hệ sinh thái hơn.

Nhưng bên cạnh những lợi ích môi trường đó, cũng có mặt hạn chế. Không phải toàn bộ lượng dinh dưỡng ta bón đều được cây trồng sử dụng — thực tế, trên toàn cầu, chưa tới một nửa. Phần còn lại chảy từ đồng ruộng ra môi trường tự nhiên: khi đó nó gây ô nhiễm sông hồ, làm mất cân bằng hệ sinh thái và ảnh hưởng đến đa dạng sinh học.

Ô nhiễm do phân bón trên toàn cầu ở mức nào? Những nước nào gây ra nhiều ô nhiễm có thể tránh được nhất?

Ta có thể đo điều này bằng một chỉ số gọi là "dinh dưỡng dư thừa". Chỉ số này cho biết bao nhiêu phần dinh dưỡng nông dân bón vào bị chảy ra môi trường tự nhiên.

Trong một bài báo đăng trên tạp chí Science, Paul West và cộng sự đã lập bản đồ cân bằng dinh dưỡng đạm và lân — hai chất dinh dưỡng chính ta bón cho cây — trên toàn thế giới. Họ định lượng lượng dinh dưỡng đầu vào — có thể từ phân bón tổng hợp, chất hữu cơ như phân chuồng, hoặc cả lượng đạm do cây họ đậu cố định sinh học — và đầu ra, tức lượng đạm hoặc lân được tích luỹ trong sản phẩm cây trồng thu hoạch.

Chênh lệch giữa đầu vào và đầu ra là phần "dư thừa": dinh dưỡng không được cây sử dụng mà chảy ra môi trường tự nhiên.

Gần hai phần ba lượng đạm bón vào không được cây sử dụng

Nghiên cứu này cho thấy trên toàn cầu, mỗi năm nông dân bón khoảng 115 triệu tấn đạm cho cây trồng. Chỉ khoảng 35 % trong số đó được cây sử dụng, nghĩa là 75 triệu tấn đạm chảy ra sông, hồ và môi trường tự nhiên. Đó là "đạm dư thừa" của chúng ta. Thật đáng kinh ngạc khi gần hai phần ba lượng đạm bón vào trở thành chất ô nhiễm môi trường.

Những nước nào tạo ra nhiều ô nhiễm đạm nhất? Bài gốc thể hiện điều này qua hai bản đồ, từ hai góc nhìn.

Góc nhìn thứ nhất là lượng đạm dư thừa trên mỗi hecta đất trồng trọt. Ở đây, chênh lệch giữa các nước trên thế giới rất lớn.

Một số nước thực ra có ô nhiễm đạm "âm" (tô màu xanh trên bản đồ). Hiện tượng này gọi là "khai thác đạm": xảy ra khi một nước bón thiếu phân đạm nhưng vẫn cố trồng ngày càng nhiều cây. Khi đó cây phải lấy đạm từ đất. Lâu dần, đất bị cạn kiệt dinh dưỡng, gây hại cho độ phì của đất và sản xuất cây trồng về lâu dài.

Những nước khác lại bón thừa đạm rất nhiều (tô màu đỏ đậm). Các nước như Kuwait, Singapore, Hàn Quốc, Ai Cập, New Zealand, Trung Quốc và Đài Loan tạo ra hơn 100 kg đạm dư thừa trên mỗi hecta. Với mỗi hecta đất trồng trọt, họ tạo ra hàng trăm kilôgam chất ô nhiễm.

Bản đồ thứ hai thể hiện tổng lượng ô nhiễm đạm — tổng ô nhiễm mỗi nước tạo ra, thay vì tính trên mỗi hecta — dưới dạng tỷ lệ của mỗi nước trong tổng toàn cầu.

Trung Quốc tạo ra nhiều ô nhiễm đạm nhất, chiếm một phần ba tổng lượng toàn cầu. Ấn Độ chiếm gần một phần năm (18 %); Mỹ 11 %; tiếp theo là Pakistan và Brazil.

Không quá ngạc nhiên khi các nước đông dân nhất (và có diện tích lớn nhất) tạo ra nhiều ô nhiễm nhất. Nhưng như tác giả phân tích trong một bài liên quan, có rất nhiều cơ hội để giảm lượng phân bón (và ô nhiễm) mà không phải hy sinh năng suất cây trồng.

Cả hai chỉ số — lượng đạm dư thừa trên mỗi hecta và tổng lượng dư thừa — đều quan trọng. Lượng dư thừa trên mỗi hecta cho biết nơi dinh dưỡng đang được dùng kém hiệu quả: nếu con số này cao, nông dân đang bón thừa phân bón và chất hữu cơ. Còn tổng lượng dư thừa cũng quan trọng vì nó cho biết nơi nhiều khả năng có các điểm nóng ô nhiễm nước và hệ sinh thái. Cần lưu ý những vùng có nhiều đất canh tác và nhiều dinh dưỡng dư thừa, vì sông hồ xung quanh có nguy cơ cao bị ô nhiễm.

"Đạm dư thừa" là chênh lệch giữa lượng dinh dưỡng đầu vào (từ phân bón, phân chuồng và đạm do cây họ đậu cố định) và lượng thu hoạch trong sản phẩm cây trồng. Đây là lượng đạm thất thoát ra môi trường và có thể gây mất cân bằng sinh thái trong các hệ sinh thái và thủy vực.

Hơn một nửa lượng lân bón vào thất thoát ra môi trường

Chất dinh dưỡng chính còn lại ta bón cho cây qua phân bón là lân.

Trên toàn cầu, mỗi năm nông dân bón khoảng 25 triệu tấn lân. 14 triệu tấn không được cây sử dụng và trở thành chất ô nhiễm — tức hơn một nửa bị lãng phí.

Cũng như với đạm, ta có thể xem những nước nào tạo ra nhiều lân dư thừa nhất, trước hết tính trên mỗi hecta, rồi tính tổng mỗi năm.

Phần lớn các nước bón thừa đạm cũng là những nước bón thừa lân. Singapore, New Zealand, Nhật Bản, Hàn Quốc và Bỉ đều nằm gần đầu danh sách.

Không ngạc nhiên, xét theo quy mô dân số và diện tích, những nước gây ô nhiễm lớn nhất cũng tương tự như với đạm. Trung Quốc đứng đầu, tạo ra một phần ba lượng lân dư thừa của thế giới; tiếp theo là Ấn Độ (một phần năm), Brazil (7 %), Mỹ (6 %) và Pakistan (3 %).

"Lân dư thừa" là chênh lệch giữa lượng dinh dưỡng đầu vào (từ phân bón và phân chuồng) và lượng thu hoạch trong sản phẩm cây trồng. Đây là lượng lân thất thoát ra môi trường và có thể gây mất cân bằng sinh thái trong các hệ sinh thái và thủy vực.

Có nước có thể bón nhiều hơn; có nước có thể bón ít hơn

Nhiều nước — nhất là các nước nghèo ở châu Phi cận Sahara — không dùng đủ phân bón, và năng suất cây trồng của họ bị ảnh hưởng. Điều này bất lợi cho nông dân, cho an ninh lương thực và cho môi trường, vì họ phải dùng nhiều đất hơn cho nông nghiệp. Theo một bài viết gần đây của tác giả, châu Phi cận Sahara được dự báo sẽ là điểm nóng mất môi trường sống trong những thập kỷ tới do diện tích canh tác mở rộng; hàng nghìn loài thú, chim và lưỡng cư có nguy cơ bị đe doạ. Tin tốt là nếu cải thiện được năng suất cây trồng, ta có thể ngăn gần như toàn bộ điều này — và phân bón sẽ đóng vai trò quan trọng.

Ở đầu kia, một số nước dùng quá nhiều. Họ có thể dùng ít hơn nhiều — và tạo ra ít ô nhiễm hơn nhiều — mà không ảnh hưởng đến năng suất. Cân bằng được điều này sẽ mang lại nhiều lợi ích về kinh tế – xã hội và môi trường.

Tài liệu được bài gốc dẫn

• West, P. C., Gerber, J. S., Engstrom, P. M., Mueller, N. D., Brauman, K. A., Carlson, K. M., … & Siebert, S. (2014). Leverage points for improving global food security and the environment. Science, 345(6194), 325–328.
• Lassaletta, L., Billen, G., Grizzetti, B., Anglade, J., & Garnier, J. (2014). 50 year trends in nitrogen use efficiency of world cropping systems: the relationship between yield and nitrogen input to cropland. Environmental Research Letters, 9(10), 105011.