Để cung cấp đủ thực phẩm do dân số thế giới ngày càng đông, nông dân cần phải tăng năng suất. Tăng sử dụng phân bón có thể có tác dụng nhưng các mức độ tiêu chuẩn hiện nay vừa kém hiệu quả lại gây hại môi trường. May mắn thay, các sản phẩm mang tính sinh thái cao hơn – các loại phân bón kiểm soát phát tác – đang hiện diện trên thị trường và ngày càng thông minh hơn.

Nông dân thường bón phân cho cây trồng theo 2 cách. Họ phun ammonia, urea và các chất khác lên cánh đồng để tạo dưỡng chất nitrogen khi các chất này phản ứng với nước. Hoặc họ sử dụng các viên nén potash hoặc các khoáng chất khác để tạo ra phốt pho, cũng nhờ phản ứng với nước. Nhưng thực ra cây trồng lại hấp thụ được tương đối ít các dưỡng chất này. Thay vào đó, phần lớn nitrogen sẽ phát thải vào khí quyển dưới dạng các loại khí nhà kính và phốt pho thì nhiễm vào các luồng nước thường xuyên sẽ châm ngòi cho sinh trưởng bùng nổ các loại tảo và các hợp chất hữu cơ khác. Ngược lại, các công thức kiểm soát phát tác có thể đảm bảo mức độ cao hơn nhiều các dưỡng chất được hấp thụ vào cây trồng, dẫn tới năng suất cao hơn với tiêu thụ phân bón ít hơn.

Một loại phân bón phát tác chậm đã từng được bán trên thị trường. Các công thức phân bón phát tác chậm thường bao gồm các viên nén rất nhỏ chứa hợp chất của nitrogen, phốt phô và các dưỡng chất cần thiết khác. Vỏ bọc bên ngoài của các viên nén này làm chậm cả tốc độ nước có thể thấm vào hợp chất bên trong để giải phóng các chất dinh dưỡng và tốc độ mà các sản phẩm cuối cùng phát tác từ các viên nén này. Do đó, các chất dinh dưỡng được phát tác dần, thay vì một sự phát tác nhanh, bùng nổ và lãng phí vốn không thể được cây trồng hấp thụ hiệu quả. Các công thức phân bón mới hơn bao gồm các chất mà quá trình phát tác dinh dưỡng chậm bằng cách làm chậm lại quá trình chuyển đổi các chất nguyên liệu, như urea, thành các chất dinh dưỡng.

Các loại phân bón phản ánh đầy đủ hơn ý nghĩa của “kiểm soát phát tác” đã được phát triển gần đây – nhờ các chất nguyên liệu tinh khiết và các kỹ thuật sản xuất có thể phù hợp với các loại vỏ bọc để có thể thay đổi tốc độ phát tác dinh dưỡng theo cách chủ động tùy theo các thay đổi của nhiệt độ, tính acid và độ ẩm đất. Bằng cách kết hợp các loại viên nén với vỏ bọc khác nhau, các nhà sản xuất có thể tạo ra các loại phân bón được điều chỉnh theo nhu cầu của cây trồng và các điều kiện sinh trưởng. Các công ty như Haifa Group và ICL Specialty Fertilizers là các công ty cung cấp các giải pháp kiểm soát phát tác ngày càng tốt. Ví dụ như Haifa, gắn tốc độ phát tác dinh dưỡng chỉ với yếu tố nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng, tốc độ sinh trưởng cây trồng và phát tác dinh dưỡng cũng tăng theo.

Mặc dù các công nghệ kiểm soát phát tác giúp các loại phân bón hoạt động hiệu quả hơn, các công nghệ này không hoàn toàn loại bỏ được các thành phần truyền thống: các sản phẩm vẫn bao gồm ammonia, urea và potash. Sản xuất ra các chất này đòi hỏi nhiều năng lượng, nghĩa là hoạt động sản xuất tiếp tục đóng góp vào phát thải khí nhà kính và biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, hiệu ứng này có thể được giảm thiểu nhờ sử dụng các nguồn nitrogen và các vi hữu cơ kết hợp thân thiện hơn với môi trường, giúp cải thiện hiệu quả hấp thụ nitrogen và phosphor vào cây trồng. Không có các dấu hiệu cho thấy các nguyên liệu cấu thành nên các vỏ bọc viên nén gây hại cho môi trường nhưng rủi ro này phải được giám sát bất cứ khi nào các nguồn vật chất mới được sử dụng với khối lượng lớn.

Các loại phân bón kiểm soát phát tán là một phần trong cách tiếp cận bền vững đối với nông nghiệp với tên gọi nông nghiệp chính xác. Cách tiếp cận này cải thiện năng suất cây trồng và tối thiểu hóa tình trạng dư thừa dưỡng chất phát tán bằng cách kết hợp phân tích dữ liệu, AI, và các hệ thống cảm biến đa dạng để quyết định chính xác cây trồng cần bao nhiêu phân bón và nước ở bất cứ thời điểm nào và bằng cách sử dụng các phương tiện tự động để truyển tại các nguồn dinh dưỡng với lượng định sẵn tới các nơi chính xác. Các hệ thống canh tác chính xác khép kín rất đắt đỏ nên chỉ sản xuất quy mô lớn mới có xu hướng sử dụng các công nghệ này. Ngược lại, các loại phân bón kiểm soát phát tác hiện đại lại khá rẻ và có thể là một công nghệ tiên phong giúp nông dân tăng sản lượng nông nghiệp một cách bền vững.

Tại ĐBSCL của Việt Nam, bao gồm 12 tỉnh và thành phố Cần Thơ, nông dân đang chuyển dịch mạnh sang trồng lúa thông minh để cải thiện năng suất, giảm chi phí và bảo vệ môi trường. Nông dân giảm sử dụng giống, thuốc BVTV và phân bón so với các phương pháp truyền thống mà không làm giảm năng suất hoặc chất lượng, đồng thời tận dụng các công nghệ tiên tiến như gieo giống thông minh và các máy cấy cùng các thiết bị thông minh khác. Tại Đồng Tháp và Trà Vinh, nông dân đánh giá rằng thực hành canh tác lúa thông minh mang lại hiệu ứng tốt. Mức độ sử dụng urea của họ giảm khoảng 40% và chi phí lao động bón phân giảm tới 75%.

Bón phân sâu cũng giúp giảm phát thải khí nhà kính tới 40% khi thay thế cho phương pháp thủy lợi kết hợp. Canh tác thông minh giúp giảm lượng nước thủy lợi tới 30% và chi phí lao động cũng như chi phí giống tới 50%; đồng thời giúp giảm xâm mặn vào các ruộng lúa do nông dân có thể chủ động điều tiết nước ngọt thông qua các thiết bị thông minh chuyên để giám sát nước. Lợi nhuận của mô hình này cao hơn 20% so với các phương pháp truyền thống, theo nông dân cho hay.

Trong tương lai, nếu tiến tới sử dụng các loại phân bón kiểm soát phát tác, những nông dân như nông dân trồng lúa tại Việt Nam có thể tiếp tục duy trì tăng trưởng cả về sản lượng và chất lượng, đồng thời liên tục giảm phát thải khí nhà kính và tác động lên khí hậu.