Một kỹ thuật đo sức khỏe đất mang tính đột phá có thể giúp ngăn nạn đói và hạn hán, các nhà khoa học cho biết.

Hiện tại, các nhà khoa học phải đào rất nhiều hố để nghiên cứu đất, tốn thời gian và làm hỏng cấu trúc, khiến việc lấy mẫu kém chính xác.

Các chuyên gia đất đã tập hợp chương trình Earth Rover, sử dụng địa chấn học—công nghệ dùng để đo xuống tới lớp vỏ Trái Đất, hiểu động đất và phát hiện hydrocacbon—để đánh giá đất lần đầu tiên.

Các nhà địa vật lý và nhà khoa học đất của nhóm gọi kỹ thuật này là “soilsmology” và đặt mục tiêu lập bản đồ chi tiết các loại “đất sống” trên thế giới. Để thực hiện, họ đặt một miếng kim loại lên đất, dùng búa gõ và đo các sóng. Những sóng này dội lại từ các bề mặt cứng như đá hoặc đất bị nén chặt và truyền qua cấu trúc đường hầm do giun đất và vi sinh vật tạo ra, để cung cấp bản đồ vi chi tiết về những gì đang diễn ra dưới lòng đất.

Các sóng cũng bị ảnh hưởng bởi độ khô của đất nên có thể phát hiện khi cần thêm nước, và phản ánh mức độ đời sống vi sinh để nông dân biết lúc nào nên bổ sung thêm chất hữu cơ.

Công ty phi lợi nhuận do cây bút của Guardian, George Monbiot, đồng sáng lập đặt mục tiêu tạo một ứng dụng miễn phí cho nông dân đo sức khỏe đất và nhận tư vấn cách cải thiện.

Nhà sinh thái học đất, Giáo sư Simon Jeffery, một đồng sáng lập khác, nói: “Đất là một trong những tài nguyên quý giá nhất của chúng ta. 99% lượng calo chúng ta tiêu thụ đến từ đất, từ cây chúng ta ăn hoặc từ động vật ăn cây mọc trên đất. Nó rất bị xem nhẹ vì nhiều người không biết nó quan trọng thế nào, nhưng không có đất, chúng ta sẽ không tồn tại.”

Thực hành nông nghiệp kém như cày xới và thêm thuốc trừ sâu, cùng với xói mòn và thời tiết cực đoan do biến đổi khí hậu, đã làm hư hại đất mà chúng ta cần để trồng lương thực trên toàn cầu. Năng suất cây trồng toàn cầu được dự báo sẽ giảm tới 50% ở một số khu vực khi dân số tăng.

Nông dân khó xử lý vấn đề đất do thiếu bản đồ chi tiết. Năng suất có thể thay đổi theo từng mét trong cùng một cánh đồng, chủ yếu do tính chất đất không thể phát hiện từ bề mặt, khiến nông dân phải dựa vào can thiệp rộng như bón phân và cày xới toàn bộ cánh đồng, điều này làm hại động vật hoang dã và sức khỏe đất, gây ô nhiễm sông ngòi và tốn kém.

Peter Mosongo, nhà khoa học đất ở Kenya, nói công nghệ này có thể thay đổi cuộc sống của nông dân trong khu vực. “Chúng tôi ở một ngôi làng gần Núi Kenya và một nông dân ở đó nói ông chưa bao giờ làm lấy mẫu đất trên nông trại. Họ biết cần làm xét nghiệm đó nhưng các phòng thí nghiệm có thể làm thì xa, và nông dân nghèo nhất không đủ khả năng đến đó. Công nghệ của chúng tôi có thể tìm khu vực đất tầng dưới bị nén chặt, từ đó giảm nguy cơ lũ lụt và tăng năng suất cây trồng.

“Nếu chúng ta giải quyết được độ phì nhiêu của đất, chúng ta có thể giải quyết khủng hoảng lương thực. Chúng tôi có thể nói cho nông dân biết vấn đề của đất họ, và họ có thể tăng năng suất bằng các can thiệp như thêm chất hữu cơ.”

Sử dụng công nghệ sóng địa chấn nghĩa là Mosongo và Jeffery sẽ không phải đào quá nhiều hố trong công việc thường ngày. Jeffery nói: “Peter và tôi đã đào quá nhiều hố trong đời.”

Đất đang bị nghiên cứu thiếu, Jeffery cho biết. Vương quốc Anh, là một hòn đảo nhỏ và được nghiên cứu kỹ, có bản đồ đất tốt nhất thế giới, nhưng ngay cả bản đồ đó cũng chỉ chính xác ở lưới 5 km x 5 km, không đủ tinh để biết tất cả các loại đất khác nhau và sự khác biệt về độ phì và nén chặt trong một cánh đồng.

Jeffery nói: “Ở Harper Adams [một đại học nông nghiệp tại Shropshire], bản đồ đất nói chỉ có ba loại đất và không có than bùn, nhưng thực tế chúng tôi đã tìm thấy 18 loại và khá nhiều than bùn với kỹ thuật này.”

Tình trạng còn tệ hơn ở các nước châu Phi, Mosongo nói, nơi bản đồ đất “dựa vào một vài mẫu”, khiến nông dân không thể giải quyết vấn đề độ phì nhiêu.

Ông nói: “Chúng tôi gặp vấn đề khi mùa mưa đến—nước không thể thấm xuống lớp dưới nên lũ lụt nhiều. Cây cũng không sống được vì rễ không thể xuyên xuống.”

Điều quan trọng là bảo vệ đất khỏi xói mòn và suy thoái, Mosongo nói. “Ở Anh, có thể mất khoảng 500 năm để hình thành 1 cm đất. Lượng đất đó có thể bị cuốn trôi chỉ trong một buổi chiều. Nó kết thành trầm tích trong sông và bị cuốn ra biển—chúng ta không thể lấy lại. Nếu hết đất, chúng ta hết lương thực.”

Phương pháp cũng có thể dùng để đo lượng carbon trong đất, vì hiện nay phần lớn tính toán đó dựa vào ước lượng.

Quan trọng nhất, họ hy vọng công nghệ của mình có thể giúp nông dân tiếp tục nuôi sống thế giới. Mosongo nói: “Dân số tăng và chúng ta không tăng năng suất nông nghiệp, nó đang giảm. Nếu chúng ta không làm gì, chúng ta sẽ đối mặt với nạn đói.”

Aidan Keith, nhà sinh thái học đất tại Trung tâm Sinh thái và Thủy văn Vương quốc Anh, người không tham gia dự án, nói: “Đất là môi trường tương đối phức tạp khi lắng nghe và tinh chỉnh tín hiệu sóng. Việc phát triển công nghệ cảm biến tiên tiến nhưng giá phải chăng, và phân tích dữ liệu vững chắc, để dự đoán nhiều thuộc tính vật lý chính của đất bằng sóng địa chấn có thể mang tính chuyển đổi.

“Nó có tiềm năng lớn như một phương pháp ít gây xáo trộn và triển khai đơn giản, nhưng dĩ nhiên, chúng ta cần hiểu rõ các giới hạn hiện tại và cuối cùng. Hợp tác liên ngành là chìa khóa để mang lại ý nghĩa lớn hơn cho dữ liệu quan sát được.”