Phần lớn thực phẩm mà tất cả chúng ta ăn được trồng ở lớp đất mặt, loại đất đen giàu carbon nuôi dưỡng mọi thứ từ dưa hấu đến cải bruxen. Cái mà hầu hết chúng ta gọi là lớp đất mặt, các nhà khoa học gọi là đất A-horizon, và những loại đất A-horizon này, có độ màu mỡ đã phát triển qua nhiều thời đại, rất dễ bị xói mòn.

Jeffrey Kwang, hiện là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Minnesota, và là trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: “Khi hầu hết mọi người nghĩ đến xói mòn, họ nghĩ đến gió hoặc nước. Hóa ra nguyên nhân lớn hơn nhiều gây xói mòn đất ở miền Trung Tây Hoa Kỳ là nông nghiệp truyền thống”.

Nhưng tốc độ xói mòn hiện tại là bao nhiêu thì rất khó xác định chính xác, tuy nhiên, như nhóm nghiên cứu đã chỉ ra trong vài năm qua, xói mòn đất ở vựa bánh mì của Hoa Kỳ còn lớn hơn nhiều và xảy ra với tốc độ nhanh hơn nhiều so với trước đây.

Kể từ năm 2021, các thành viên trong nhóm nghiên cứu của Larsen, bao gồm Kwang, Evan Thaler, Caroline Quarrier và những người khác, đã tạo ra những bước đột phá mới trong thế giới khoa học đất.

Nghiên cứu ban đầu của nhóm cho thấy hơn một phần ba Vành đai ngô ở Trung Tây -- gần 30 triệu mẫu Anh -- đã mất hoàn toàn lớp đất mặt giàu carbon, lớp A-horizon giàu dinh dưỡng đó. Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự xói mòn có thể là do các phương thức làm đất hiện đại, trong đó máy cày được kéo qua các cánh đồng, di chuyển lớp đất mặt từ nơi cao hơn đến nơi thấp hơn. Thật không may, các đánh giá riêng của USDA không bao gồm xói mòn do làm đất và vì vậy cơ quan này đã bỏ sót một nguyên nhân chính gây xói mòn.

Một năm sau, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng vùng Trung Tây đã mất 57,6 tỷ tấn đất kể từ khi quá trình canh tác của người Âu Mỹ ở khu vực này bắt đầu, khoảng 160 năm trước. Tỷ lệ tổn thất lịch sử này, chủ yếu là do làm đất, gần gấp đôi tỷ lệ mà USDA cho là bền vững.

Cuối cùng, nhóm nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng đất ở Trung Tây đang bị xói mòn nhanh hơn từ 10 đến 1.000 lần so với thời kỳ tiền nông nghiệp và giới hạn xói mòn bền vững hiện tại của USDA -- 1 mm mỗi năm -- là mức gấp 25 lần so với mức thực sự bền vững.

Isaac Larsen, Phó Giáo sư về khoa học trái đất, địa lý và khí hậu tại UMass Amherst và là tác giả chính của bài báo cho biết: “Chúng tôi đã phát hiện ra lịch sử xói mòn ở Hoa Kỳ đã định hình thực tế hiện tại của chúng tôi như thế nào. Nhưng điều gì sẽ xảy ra trong tương lai?”

Đối với nghiên cứu mới nhất này, Kwang, Larsen và Nhóm nghiên cứu địa mạo đã dựa vào những hiểu biết sâu sắc về công việc trước đó của họ về tỷ lệ xói mòn lịch sử để dự đoán các kịch bản trong tương lai. Bước đột phá đầu tiên của họ là cuối cùng đã xác định được tốc độ xói mòn đất do làm đất hiện nay. Nó chỉ ra rằng Trung Tây mất 1,1 kg đất và 12 gam carbon hữu cơ trong đất (SOC) trên một mét vuông mỗi năm, vượt xa tốc độ tạo ra lớp đất mặt mới.

Nhưng không ai biết tương lai sẽ như thế nào. Larsen nói: “Vì chúng tôi không biết các phương thức canh tác và chính sách sẽ thay đổi như thế nào nên chúng tôi đã sử dụng tốc độ xói mòn hiện tại để lập mô hình cho một vài kịch bản khác nhau trong tương lai. Chúng tôi đã xem xét phương pháp kinh doanh thông thường hiện tại, theo đó khoảng 40% diện tích của vùng trung tây Hoa Kỳ không được canh tác, tất cả đều áp dụng 100% các phương pháp không làm đất. Sau đó, chúng tôi lập mô hình xói mòn theo từng kịch bản trong thế kỷ tới”.

Phát hiện ban đầu của họ là, nếu các hoạt động nông nghiệp hiện tại của Hoa Kỳ hầu như không thay đổi, thì khoảng 8,8 tỷ tấn đất và 170 triệu tấn carbon hữu cơ trong đất sẽ bị mất chỉ trong thế kỷ tới.

Khi nhóm mô hình hóa tác động của kịch bản 100% không làm đất, bức tranh trở nên tươi sáng hơn rất nhiều.

Kwang nói: Khoảng 95% sự xói mòn mà chúng ta thấy trong kịch bản thông thường trong thế kỷ tới sẽ được ngăn chặn.