Hai mét đất mặt trên Trái đất lưu giữ khoảng 2.500 tỷ tấn carbon, nhiều hơn tổng lượng carbon chứa trong thảm thực vật và khí quyển cộng lại. Đây là một trong những bể chứa carbon lớn nhất hành tinh, từ lâu đóng vai trò quan trọng trong việc giảm nhẹ lượng khí thải khổng lồ của nhân loại. Nhưng các chuyên gia cảnh báo, biến đổi khí hậu và hoạt động nông nghiệp công nghiệp đang khiến bể chứa này có nguy cơ suy yếu, thậm chí đảo chiều, trở thành nguồn phát thải ròng.
Thâm canh quy mô lớn là một trong những nguồn phát thải carbon lớn nhất trên toàn cầu. Việc cày xới làm xáo trộn cấu trúc đất và phá vỡ các sợi nấm, tạo điều kiện cho các vi khuẩn háu đói carbon có "bữa ăn dễ dàng" và đồng thời làm giảm lượng carbon đầu vào được đưa vào đất. Ảnh: Winniepix.
Canh tác thiếu bền vững có thể phát thải thêm carbon
Những tác động của nhiệt độ tăng và nồng độ CO₂ cao đối với carbon trong đất đã được đưa vào các mô hình khí hậu. Tuy vậy, các mô hình vẫn chưa phản ánh hết sự phức tạp, bởi giới khoa học chưa hiểu rõ cơ chế bảo vệ và mất mát carbon trong lòng đất. Nhiều câu hỏi lớn vẫn chưa có lời giải: carbon được bảo vệ khỏi vi sinh vật phân hủy bằng cách nào, cộng đồng vi sinh sẽ biến đổi ra sao khi khí hậu nóng lên, và đất nhiệt đới, nơi lưu trữ tới 1/3 lượng carbon toàn cầu, sẽ phản ứng thế nào?
Các nghiên cứu cho thấy đất toàn cầu có thể mất khoảng 50 tỷ tấn carbon vào năm 2050, tương đương 15% lượng phát thải nhân loại trong cùng giai đoạn. Nếu điều này xảy ra, đất sẽ không còn là bể hấp thụ mà trở thành nguồn phát thải ròng, tạo ra vòng phản hồi nguy hiểm khiến khí hậu nóng lên nhanh hơn. Đáng lo ngại là rủi ro này gần như chưa được tính đến trong nhiều cuộc đàm phán khí hậu quốc tế, làm dấy lên hoài nghi về việc liệu những cam kết cắt giảm khí thải theo Thỏa thuận Paris có còn đủ sức giữ nhiệt độ toàn cầu dưới 2°C so với thời kỳ tiền công nghiệp.
Trong nhiều thập kỷ, giới khoa học đã theo dõi khả năng hấp thụ carbon của hệ sinh thái trên cạn bằng cả đo đạc trực tiếp và mô hình hóa. Tuy nhiên, kết quả đưa ra vẫn trái chiều: có nghiên cứu cảnh báo mức hấp thụ giảm, có nghiên cứu cho thấy tốc độ ổn định. Một phân tích mới do giáo sư Yinon Bar-On (Viện Khoa học Weizmann, Israel) dẫn đầu phát hiện phần lớn carbon không nằm trong sinh khối sống mà ở vật chất không sống, đất, lá mục, gỗ chết, trầm tích hồ, sản phẩm gỗ hay bãi chôn lấp. Thực tế này chưa được đưa đầy đủ vào mô hình chu trình carbon toàn cầu, khiến việc dự báo càng thiếu chính xác.
Carbon đi vào đất qua xác lá, rễ, gỗ phân hủy và qua vai trò quan trọng của nấm cộng sinh. Các loài nấm này hình thành mạng lưới ngầm khổng lồ, lưu giữ khoảng 13 tỷ tấn carbon mỗi năm, bằng một phần ba lượng phát thải CO₂ từ nhiên liệu hóa thạch của nhân loại. Song song, vi sinh vật trong đất lại phân giải hữu cơ, giải phóng CO₂ trở lại khí quyển. Nông nghiệp công nghiệp với hoạt động cày xới, phá vỡ cấu trúc đất, đã làm cán cân này thêm mong manh khi tạo điều kiện cho vi sinh vật dễ dàng tiêu thụ carbon.
Phần lớn carbon được các hệ sinh thái trên đất liền hấp thụ đang được lưu trữ trong vật chất phi sinh vật, như đất, thảm lá rụng, gỗ chết và trầm tích hồ, cũng như các kho lưu trữ carbon do con người tạo ra, chẳng hạn như các sản phẩm gỗ đã thu hoạch và bãi rác. Tuy nhiên, nhiều kho carbon này chưa được đưa vào các mô hình chu trình carbon toàn cầu. Ảnh: Raúl AB.
Thí nghiệm cho thấy nhiệt độ cao khiến enzyme vi sinh vật phân giải carbon hoạt động mạnh hơn, trong khi nồng độ CO₂ tăng lại thúc đẩy quang hợp, giúp cây hút thêm carbon, hiện tượng “bón phân CO₂”. Hai hiệu ứng trái ngược này khiến giới khoa học thừa nhận các mô hình khí hậu hiện nay vẫn chưa nắm bắt được hết sự phức tạp trong động thái carbon của đất. Một nghiên cứu dài hạn tại rừng Harvard (Mỹ) cho thấy sau 26 năm làm ấm đất thêm 5°C, lớp đất mặt mất 17% carbon. Điều đáng chú ý là sự mất mát diễn ra theo chu kỳ, gắn với sự biến đổi cộng đồng vi sinh, minh chứng cho sự phức tạp và tầm quan trọng của nghiên cứu dài hạn.
Hãy để đất là đồng minh trong ứng phó biến đổi khí hậu
Nếu đất vùng cực và ôn đới đã được nghiên cứu nhiều, thì đất nhiệt đới, nơi chiếm tới một phần ba carbon toàn cầu, lại bị bỏ quên. Một thí nghiệm SWELTR tại Panama dùng cáp ngầm làm ấm đất thêm 4°C đã ghi nhận phát thải CO₂ tăng tới 55% chỉ sau hai năm, cao hơn nhiều so với kết quả ở rừng ôn đới. Phát hiện này thách thức giả định lâu nay rằng đất nhiệt đới ít nhạy cảm với biến đổi khí hậu. Trong bối cảnh rừng nhiệt đới trao đổi CO₂ với khí quyển nhiều hơn bất kỳ hệ sinh thái trên cạn nào, nguy cơ từ đất nhiệt đới càng trở nên đáng lo ngại.
Tuy vậy, các chuyên gia cũng nhìn thấy cơ hội. Trong 12.000 năm qua, việc chuyển đổi đất sang nông nghiệp đã giải phóng khoảng 110 tỷ tấn carbon khỏi lớp đất mặt, trong khi quản lý đất được chứng minh có tác động lớn gấp 10 lần biến đổi khí hậu. Những biện pháp như giảm cày xới, trồng cây lâu năm, dùng cây che phủ hay giữ lại tàn dư sau thu hoạch có thể giúp đất hấp thụ thêm tới 1 tỷ tấn carbon mỗi năm.
Các nhà khoa học thống nhất rằng, để đất tiếp tục là đồng minh trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu, nhân loại cần song song phục hồi những vùng đất suy thoái và bảo vệ các hệ sinh thái tự nhiên còn lại. Nếu không, nỗ lực khử carbon toàn cầu có nguy cơ bị che khuất bởi sự thất thoát carbon khổng lồ từ chính lòng đất dưới chân ta.
