Các biện pháp chính để giảm thiểu rửa trôi nitrat bao gồm: quản lý phân bón đạm, điều chỉnh lượng nước tưới, kiểm soát lượng phân bón đạm kết hợp lượng nước và xen canh. Mỗi biện pháp giảm thiểu đều làm giảm đáng kể quá trình rửa trôi nitrat và không làm giảm năng suất rau.

Sự lãng phí phân đạm do quá trình rửa trôi nitrat

Tỷ lệ bón đạm trung bình trong các ruộng rau trồng ngoài trời (427 kg/ha/năm) và rau sản xuất trong nhà kính (560 kg/ha/năm). Quá trình rửa trôi nitrat gây thất thoát lượng đạm rất lớn (82 kg/ha) trong các cánh đồng rau. Tuy nhiên, lượng nitrat rửa trôi tăng lên (103 kg/ha) khi trồng rau trong nhà kính do lượng phân đạm đầu vào cao hơn đáng kể. Tỷ lệ đạm rửa trôi chiếm từ 18,5-45,3%. Việc rửa trôi nitrat cao trong các cánh đồng rau chủ yếu là do lượng phân bón đầu vào quá nhiều và khả năng hấp thu đạm thấp.

Cải thiện quản lý phân đạm

Quản lý phân đạm là biện pháp được sử dụng phổ biến nhất, giúp giảm 22% tỷ lệ nitrat bị thất thoát do rửa trôi. Trong đó, các biện pháp cụ thể như: giảm tỷ lệ phân bón giúp giảm 12%; sử dụng chất ức chế quá trình nitrat hóa làm giảm 46% sự rửa trôi và sử dụng đạm hữu cơ kết hợp phân đạm hóa học làm giảm 18% quá trình nitrat rửa trôi.

Cơ chế của việc quản lý phân đạm ảnh hưởng đến quá trình rửa trôi nitrat, liên quan đến việc giảm hàm lượng nitrat dư thừa trong đất. Ví dụ, sử dụng đạm hữu cơ kết hợp phân đạm hóa học có thể thúc đẩy quá trình cố định nitrat của vi sinh vật, từ đó giảm thất thoát. Chất ức chế quá trình nitrat hóa làm giảm sự thất thoát đạm bằng cách kéo dài thời gian tồn tại của đạm amoni để cây rau hấp thụ.

Bên cạnh đó, năng suất rau đã tăng 5% khi sử dụng biện pháp quản lý phân đạm. Khi sử dụng chất ức chế quá trình nitrat hóa và sử dụng đạm hữu cơ kết hợp đạm hóa học cũng cải thiện năng suất cây trồng từ 6-7%. Tuy nhiên, giảm tỷ lệ phân đạm đầu vào có xu hướng làm giảm năng suất rau, mặc dù không đáng kể.

Hiệu quả của kỹ thuật quản lý phân đạm khác nhau rõ rệt giữa các hệ thống trồng rau. Kỹ thuật này hiệu quả hơn khi trồng rau ngoài đồng ruộng, làm giảm sự rửa trôi nitrat tới 32% so với 12% khi trồng rau trong nhà kính. Năng suất rau đã tăng đáng kể lần lượt là 10% và 5% đối với biện pháp quản lý phân đạm trong các hệ thống trồng rau trong nhà kính và ngoài trời.

Với những ưu điểm trên, phương pháp quản lý dinh dưỡng đạm là lựa chọn đầu tiên cần được thực hiện để kiểm soát ô nhiễm nitrat trong sản xuất rau thâm canh.

Giảm lượng nước tưới

Chiến lược giảm lượng nước tưới làm giảm lượng nitrat rửa trôi 24%. Giảm sự rửa trôi nitrat lần lượt là 30% khi trồng rau ngoài trời và 20% khi trồng trong nhà kính.

Nước đầu vào ảnh hưởng đến sự thất thoát quá trình rửa trôi nitrat. Vì lượng nước thoát ra là một trong những yếu tố quyết định sự rửa trôi nitrat. Lượng nước tưới vượt quá khả năng giữ nước của đất có thể làm tăng quá trình rửa trôi nitrat. Đồng thời, điều chỉnh lượng nước tưới theo nhu cầu của cây trồng, có thể làm giảm sự thoát nước trong đất và rửa trôi nitrat.

Giảm lượng nước tưới không ảnh hưởng đáng kể đến năng suất. Tuy nhiên, nó có xu hướng tăng năng suất trong cánh đồng rau ngoài trời và giảm năng suất khi trồng trong nhà kính. Vì giảm lượng nước tưới có thể làm tăng độ mặn của lớp đất mặt dẫn đến giảm năng suất rau. Nên khi giảm nước, cũng nên giảm lượng phân đạm cho phù hợp với nhu cầu của cây rau. Nếu không, sự gia tăng đạm có thể làm tăng độ mặn của đất và ảnh hưởng xấu đến năng suất rau.

Kiểm soát lượng phân đạm kết hợp lượng nước

Kiểm soát lượng phân bón đạm kết hợp lượng nước làm giảm đáng kể sự rửa trôi nitrat tới 41%, có hiệu quả lớn nhất trong số tất cả các chiến lược giảm thiểu lãng phí đạm. Kiểm soát lượng phân bón đạm kết hợp lượng nước có ảnh hưởng lớn hơn đến việc giảm nitrat trong hệ thống rau nhà kính (48%) so với hệ thống rau ngoài ruộng (35%).

Khi lượng nước phù hợp với nhu cầu của rau, thúc đẩy rễ hấp thụ nitrat và giảm sự rửa trôi. Ngoài ra, phân bón đạm đầu vào cũng phải phù hợp với lượng nước cung cấp để giảm sự rửa trôi nitrat. Tuy nhiên, biện pháp này cần kiến ​​thức về quản lý nước và phân đạm, đồng thời cần có sự hợp tác giữa các kỹ sư và nông dân.

Kiểm soát lượng phân bón đạm kết hợp lượng nước làm tăng năng suất rau lên 4 - 5%. Tuy nhiên, kiểm soát lượng phân bón đạm kết hợp lượng nước không làm tăng đáng kể năng suất rau khi trồng ngoài trời.

Xen canh

Ngoài ra, việc sử dụng xen canh đã làm giảm 35% quá trình rửa trôi nitrat và tăng năng suất rau lên 1,5%. Xen canh liên quan đến các yếu tố sau: giảm sự thấm nước bên dưới vùng rễ bằng cách tăng thoát hơi nước và tăng sự hấp thụ đạm.

Đặc tính của đất ảnh hưởng đến các biện pháp giảm thiểu rửa trôi nitrat

Hiệu quả của các phương pháp kiểm soát sự rửa trôi nitrat phụ thuộc vào các đặc tính của đất. Ví dụ, khả năng giữ nước thấp hơn và đặc tính dẫn điện lớn hơn của đất thô (hạt đất to) dẫn đến lượng nitrat giữ lại ít hơn so với đất mịn hơn, điều này cho phép nitrat ngấm vào nước ngầm nhanh hơn; do đó, nó làm giảm nitrat tích lũy trong đất. Do đó, đất thô có khả năng đáp ứng tốt hơn với các biện pháp giảm thiểu. Hơn nữa, so với đất chua, đất trung tính hoặc đất kiềm thuận lợi hơn cho quá trình nitrat hóa.

Quản lý phân bón đạm hiệu quả hơn trong đất có chất hữu cơ thấp, độ pH thấp và đất thô.

Giảm lượng nước tưới làm giảm quá trình rửa trôi hiệu quả hơn ở đất có lượng chất hữu cơ cao, pH thấp và đất thô.

Kiểm soát lượng phân bón đạm kết hợp lượng nước cải thiện quá trình thất thoát đạm hiệu quả hơn ở đất trung tính và đất thô.

Kiểm soát lượng phân bón đạm kết hợp lượng nước làm giảm sự rửa trôi nitrat nhiều nhất (41%), tiếp theo là xen canh, giảm lượng nước tưới và quản lý phân bón đạm (lần lượt là 35%, 24% và 22%). Quản lý phân bón đạm (đặc biệt đối với giảm tỷ lệ phân bón đạm và sử dụng đạm hữu cơ kết hợp đạm hóa học) được đề xuất là lựa chọn đầu tiên để kiểm soát quá trình rửa trôi nitrat vì dễ áp dụng. Kiểm soát lượng phân bón đạm kết hợp lượng nước cần sự hiểu biết về quản lý nước, phân đạm và cây trồng.