Ô nhiễm nông nghiệp và môi trường: Có thể làm gì?

Mặc dù nông nghiệp là xương sống của nền văn minh — cung cấp năng lượng cho ô tô, nuôi dưỡng cơ thể chúng ta, duy trì mọi khía cạnh trong cuộc sống của chúng ta — nhưng sự xuất hiện của nông nghiệp công nghiệp hóa đã dẫn đến ô nhiễm trên diện rộng. Trong hàng ngàn năm, nông nghiệp và hệ sinh thái được giữ cân bằng: nông dân truyền lại đất đai của họ từ thế hệ này sang thế hệ khác, để lại hệ sinh thái và đất nguyên vẹn.

Nhưng những trang trại này cũng dễ bị tổn thương hơn bởi:

• bùng phát dịch hại
• hạn hán
• Lũ lụt
• Bệnh

Nông nghiệp hiện đại đã giảm thiểu nhiều rủi ro trong số này, nhưng những vấn đề mới đã xuất hiện: từ thuốc trừ sâu đến phân bón, từ khí thải nhà kính đến các hạt có hại, đầu vào và sản phẩm phụ của nông nghiệp hiện đại có thể gây ra những hậu quả không lường trước được cho cả hệ sinh thái và con người. May mắn thay, các biện pháp thực hành trang trại ưu tiên tính bền vững có thể hạn chế và thậm chí đảo ngược thiệt hại do ô nhiễm môi trường gây ra.

Ô nhiễm nông nghiệp là gì?

Ô nhiễm nông nghiệp có thể được định nghĩa là chất gây ô nhiễm trong môi trường bắt nguồn từ sản xuất cây trồng (nhiên liệu sinh học, cây lương thực, cây lấy sợi, cây công nghiệp, v.v.) và chăn nuôi.

Nói chung, chất gây ô nhiễm là những chất (bao gồm cả hóa chất và năng lượng) gây hại hoặc khó chịu cho con người hoặc các sinh vật sống khác và gây hại cho môi trường.

Mặc dù các chất gây ô nhiễm có thể xuất hiện tự nhiên, nhưng chúng được coi là chất gây ô nhiễm khi vượt quá mức tự nhiên. Chúng có thể được phân loại thêm như:

• Ô nhiễm nguồn điểm – bắt nguồn từ một nguồn dễ xác định, chẳng hạn như đường ống thải ra chất thải công nghiệp
• Ô nhiễm nguồn không điểm – bắt nguồn từ nhiều nguồn khuếch tán, nguồn sau có liên quan nhất đến nông nghiệp .

Ô nhiễm nông nghiệp có thể tương đối vô hại—ví dụ, tiếng kêu của máy kéo có thể được coi là ô nhiễm tiếng ồn. Tuy nhiên, các loại ô nhiễm nông nghiệp khác có thể gây ra thiệt hại to lớn, với những cánh đồng nông nghiệp rộng lớn trải dài hàng nghìn mẫu Anh góp phần gây ra các vấn đề như phú dưỡng, biến đổi khí hậu, mất đa dạng sinh học, v.v.

Năm nguyên nhân gây ô nhiễm nông nghiệp

1. Thuốc trừ sâu và phân bón – Các đầu vào hiện đại như thuốc trừ sâu và phân bón chắc chắn đã chuyển đổi nông nghiệp bằng cách giảm thiểu thiệt hại cho cây trồng và tăng năng suất, mặc dù chỉ là tạm thời. Sau khi được sử dụng, các loại thuốc trừ sâu như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và thuốc diệt nấm, cũng như các loại phân bón giàu chất dinh dưỡng như phốt pho và nitơ, không biến mất hoàn toàn: một số sẽ được cây hấp thụ, trong khi phần còn lại phải được xử lý bởi môi trường. Điều này có thể dẫn đến ô nhiễm dòng chảy và nước ngầm, ô nhiễm nước uống, ô nhiễm không khí do phát thải khí nhà kính (ví dụ: oxit nitơ, carbon dioxide, mêtan, v.v.) và hậu quả kéo dài đối với hệ sinh thái và sức khỏe con người. Ngoài ra, việc sản xuất các đầu vào này đòi hỏi phải đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, một hoạt động sử dụng nhiều năng lượng góp phần gây ra biến đổi khí hậu.
2. Nước bị ô nhiễm – Nước bị ô nhiễm được sử dụng để tưới tiêu là một nguồn gây ô nhiễm nông nghiệp nữa. Phần lớn nước được sử dụng để tưới tiêu đến từ các hồ chứa nước ngầm, kênh rạch và nước mưa. Và trong khi nhiều nguồn nước này không chứa các chất gây ô nhiễm như nitrat và thuốc trừ sâu, các nguồn khác lại bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ và kim loại nặng như thủy ngân, asen, chì và cadmium có thể gây ô nhiễm tài nguyên đất và làm hỏng cây trồng cũng như các mầm bệnh gây bệnh . có thể góp phần gây bệnh từ thực phẩm. Tất nhiên, điều này gây ra hậu quả đối với cả sức khỏe hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
3. Xói mòn và bồi lắng đất – Đất bao gồm nhiều lớp, với lớp trên cùng phục vụ cho việc canh tác và chăn thả gia súc. Do các hoạt động quản lý đất đai yếu kém, bao gồm cả việc làm đất quá mức và không đúng thời điểm, nguồn tài nguyên thiên nhiên quý giá này dễ bị xói mòn do gió và mưa và suy giảm độ phì nhiêu do suy thoái carbon trong đất (do đó dẫn đến nhu cầu ngày càng tăng về số lượng đất phân bón và thuốc trừ sâu). Hàng năm, hàng triệu tấn đất bị mất do xói mòn, với các hạt đất xâm nhập vào các tuyến đường thủy và góp phần tạo ra trầm tích (một quá trình trong đó các hạt vật chất làm vẩn đục các tuyến đường thủy và chặn ánh sáng mặt trời cần thiết cho thực vật thủy sinh, do đó làm hỏng hệ sinh thái thủy sinh).
4. Gia súc – Phân từ gia súc như gia súc, cừu, lợn và gà cũng góp phần gây ô nhiễm không khí và ô nhiễm nước. Các Hoạt động Nuôi dưỡng Động vật Tập trung (CAFO’s) là một nguồn gây ô nhiễm chính do sự tập trung dày đặc của động vật trang trại trong một cơ sở cho ăn, cũng như quy mô của các hoạt động này, tạo ra hàng triệu tấn phân mỗi năm . Chất thải này được lưu trữ thường được lưu trữ trong đầm phá, gây ô nhiễm nước ngầm bằng kháng sinh, chất dinh dưỡng và các hợp chất có hại khác.
5. Sâu bệnh và cỏ dại – Việc đưa các loại cây trồng phi bản địa đến các khu vực địa lý mới thông qua các hệ thống sản xuất nông nghiệp thường gây ra các vấn đề cho hệ sinh thái địa phương. Trong trường hợp không có động vật ăn thịt tự nhiên, các loài mới du nhập như thực vật và côn trùng thường trở nên xâm lấn, dẫn đến sự cạnh tranh lớn hơn đối với các nguồn thức ăn và ánh sáng quan trọng giữa các loài bản địa. Các loài bản địa cũng có thể dễ bị tổn thương hơn trước các loại sâu bệnh du nhập, vì chúng chưa phát triển khả năng phòng vệ chống lại các sinh vật không phải bản địa này.

Ảnh hưởng của ô nhiễm nông nghiệp đối với môi trường là gì?

Giảm và thay đổi môi trường sống của động vật hoang dã

Ô nhiễm nông nghiệp có thể gây rủi ro cho hệ sinh thái và do đó các dịch vụ hệ sinh thái quan trọng. Ví dụ, một số loại thuốc trừ sâu có thể gây hại cho nhiều loại sinh vật quan trọng về mặt sinh thái và kinh tế, bao gồm các loài thụ phấn, động vật ăn thịt tự nhiên, chim và cộng đồng vi sinh vật. Ví dụ: 35% tổng sản lượng lương thực phụ thuộc vào các loài thụ phấn , có thể bị tác động tiêu cực khi tiếp xúc trực tiếp với thuốc trừ sâu, cũng như dư lượng còn sót lại trên thực vật.

Một khi chúng tìm đường đến các tuyến đường thủy, phân bón được sử dụng quá mức có tác động gây hại đặc biệt đến hệ sinh thái dưới nước. Chất dinh dưỡng dư thừa trong các nguồn nước thúc đẩy sự phát triển của “tảo nở hoa”, làm cạn kiệt lượng oxy trong nước trong một quá trình được gọi là phú dưỡng, do đó góp phần tạo ra “vùng chết” và “mật cá chết” (những khu vực mà sinh vật thủy sinh không thể tồn tại do thiếu ôxy).

Giới thiệu các hóa chất độc hại, chất dinh dưỡng và mầm bệnh

Như đã đề cập ở trên, một số đầu vào nông nghiệp như thuốc trừ sâu và phân bón — chưa kể đến thuốc kháng sinh từ chăn nuôi — xâm nhập vào nước uống, có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Nhiều chất ô nhiễm trong số này được biết đến là chất gây ung thư và rất khó loại bỏ khỏi nước máy. Từ Trung Quốc đến Hoa Kỳ , nước uống ở nhiều khu vực trên thế giới không còn uống được do ô nhiễm nông nghiệp.

loài xâm lấn

Các loài xâm lấn được đưa vào thông qua nông nghiệp có thể gây hại cho thảm thực vật và động vật hoang dã địa phương, làm thay đổi hệ sinh thái vĩnh viễn. Trong một số trường hợp, khi các loài bản địa không thể thích nghi với các bệnh mới hoặc các loài gây hại du nhập, hoặc không thể cạnh tranh với một loài mới thiếu động vật ăn thịt tự nhiên, chúng có thể đối mặt với nguy cơ tuyệt chủng – như trường hợp của hạt dẻ Mỹ, loài gần như đã bị xóa sổ do đại dịch . bệnh do hạt dẻ Trung Quốc giới thiệu.

Những thay đổi trong chu trình thủy văn

Ô nhiễm nước từ nông nghiệp có thể trầm trọng hơn do các hoạt động như lát gạch thoát nước. Mặc dù việc lát gạch trên ruộng giúp tăng năng suất, nhưng những cánh đồng thoát nước nhanh hơn sẽ làm giảm quá trình lọc, cho phép một lượng lớn phân bón và thuốc trừ sâu xâm nhập vào nguồn nước và từ đó làm trầm trọng thêm các vấn đề như phú dưỡng.

Khí hậu thay đổi

Trong số những vấn đề lớn nhất và phức tạp nhất mà thế giới của chúng ta phải đối mặt ngày nay, biến đổi khí hậu không chỉ bao gồm sự nóng lên toàn cầu mà còn bao gồm các hiện tượng thời tiết cực đoan thường xuyên hơn và sự thay đổi động lực của dịch bệnh và sâu bệnh — tất cả đều ảnh hưởng sâu sắc đến nông nghiệp. Bản thân ngành nông nghiệp đã góp phần lớn vào việc phát thải khí nhà kính, làm trầm trọng thêm tình trạng biến đổi khí hậu do tích tụ trong khí quyển và giữ nhiệt.

Bao nhiêu ô nhiễm gây ra bởi canh tác?

Mặc dù các ước tính khác nhau, EPA Hoa Kỳ báo cáo rằng nông nghiệp chiếm 24% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu , với nông nghiệp chăn nuôi chiếm 14,5% lượng phát thải khí nhà kính . Ngoài ra, nông nghiệp chịu trách nhiệm cho tới 78% hiện tượng phú dưỡng nước ngọt và đe dọa tuyệt chủng 24.000 loài do ô nhiễm và hủy hoại môi trường sống.

Làm thế nào nông dân có thể giảm tác động môi trường của họ?

Có một số chiến lược quản lý đất đai mà nông dân có thể áp dụng để giảm tác động đến môi trường, cải thiện chất lượng không khí và chất lượng nước, đồng thời mang lại lợi ích cho hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.

Cây che phủ và làm đất bảo tồn

Để giảm xói mòn đất trên các cánh đồng của họ, nhiều nông dân sử dụng chiến lược làm đất bảo tồn, trong đó đề cập đến bất kỳ chế độ làm đất nào để lại 30% bề mặt đất được bao phủ bởi chất cặn bã. Bằng cách để lại tàn dư trên bề mặt đất, hoặc bằng cách trồng vào tàn dư từ vụ trước, các đợt mưa lớn ít có khả năng gây xói mòn và dòng chảy, vì rễ và thảm thực vật từ các vụ trồng trước đóng vai trò là vùng đệm giữa đất với gió và mưa .

Cây che phủ , có thể được trồng theo nhiều cách kết hợp trong tất cả các mùa, hoạt động song song với việc làm đất bảo tồn để giảm xói mòn và cải thiện chất lượng đất. Các loại cây che phủ trong mùa lạnh như yến mạch, đậu tằm và lúa mạch đen, cũng như các loại cây che phủ trong mùa ấm như lúa miến và đậu đũa, được trồng trong thời kỳ bỏ hóa để duy trì lớp phủ mặt đất, hạn chế dòng chảy, tạo chất hữu cơ cho đất, thu gom chất dinh dưỡng , và nuôi hệ vi sinh vật đất. Có rất nhiều lợi ích của cây che phủ và canh tác bảo tồn, và nhiều chương trình khuyến khích với USDA và các cơ quan chính phủ khác bồi thường cho nông dân thực hiện các chiến lược sử dụng đất này.

Vùng đệm và tạo môi trường sống

Nông dân cũng có thể trồng “vùng đệm” hoặc các khu vực chiến lược của thảm thực vật đáp ứng một số chức năng môi trường, chẳng hạn như:

• Làm chậm dòng chảy nông nghiệp và xói mòn
• Tăng cường lọc nước ở những khu vực có nguy cơ cao (chẳng hạn như dọc theo một con suối hoặc ở một lưu vực quan trọng)
• Giảm trôi thuốc trừ sâu qua hàng rào chắn gió
• Tạo môi trường sống cho các loài bản địa và hơn thế nữa

Thực vật ở những khu vực này có thể được lựa chọn một cách chiến lược dựa trên cấu trúc rễ cụ thể, thói quen sinh trưởng, chất lượng hấp thụ hoặc vai trò sinh thái của chúng. Ví dụ: vùng đệm “ven sông” là một hệ thống vùng đệm cụ thể bao gồm sự kết hợp của cây cối, cây bụi và cây lâu năm giúp cải thiện chất lượng dòng chảy và bảo vệ lưu vực sông. Việc trồng các vùng đệm cũng được tài trợ bởi các cơ quan chính phủ như EPA và USDA, thường là hợp tác với các tổ chức môi trường địa phương.

quản lý phân

Quản lý chất thải động vật đúng cách là một trong nhiều bước cần thiết mà nông dân phải thực hiện để giảm ô nhiễm nông nghiệp. Khi được bón vào đất trồng trọt với số lượng thích hợp vào đúng thời điểm, phân chuồng có thể đóng vai trò là nguồn chất hữu cơ và màu mỡ quan trọng, chứa các chất dinh dưỡng quan trọng như nitơ và phốt pho. Ở một số khu vực, chính quyền khu vực đã bắt đầu áp dụng các chính sách quản lý phân bón và các chương trình khuyến khích để giảm lượng chất dinh dưỡng cho các trang trại và bảo vệ các lưu vực quan trọng, với nhiều khu vực như Vịnh Chesapeake đặt giới hạn lượng chất dinh dưỡng cho đất trồng trọt .

Ngoài ra, một số nông dân đã bắt đầu sử dụng “máy tiêu hóa” — công nghệ mới giúp chuyển đổi khí mê-tan từ phân thành điện — do đó làm giảm lượng khí thải của các trang trại.

Sử dụng AGRIVI để chống ô nhiễm nông nghiệp

Các giải pháp nông nghiệp kỹ thuật số như AGRIVI là một công cụ quan trọng khác trong việc cải thiện cả năng suất và tính bền vững của trang trại. Phần mềm quản lý trang trại như AGRIVI cho phép nông dân không chỉ theo dõi lượng phân bón và thuốc trừ sâu mà họ sử dụng, tổng hợp dữ liệu này thành các báo cáo có thể đọc được cho mục đích tuân thủ, lưu giữ hồ sơ và phân tích dữ liệu, mà còn tạo ra các bản đồ theo toa để điều chỉnh tỷ lệ sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu dựa trên dữ liệu thời gian thực về năng suất cây trồng, độ phì nhiêu của đất và sức khỏe của cây trồng. Báo động về thời tiết và dịch hại cho phép nông dân định thời gian cho các hoạt động phun thuốc của họ, do đó giảm chi phí phát sinh do lặp lại các nhiệm vụ không cần thiết. Các trang trại sử dụng AGRIVI có thể thực hiện các hành động phòng ngừa để giảm thiểu sâu bệnh, bệnh tật và các rối loạn sinh học trước khi chúng trở thành vấn đề ngay từ đầu.