Phát triển lương thực nhiều gấp đôi vào năm 2050 để nuôi sống 9 tỷ người trong lúc đất nông nghiệp ngày càng giảm là một thách thức lớn của thế giới hiện nay. Tạp chí Popular Science vừa điểm 8 giải pháp đang được các nhà khoa học triển khai để thúc đẩy một cuộc cách mạng xanh thứ hai.
1. Trang trại sa mạc
Xây các nhà kính gần bờ biển, biến nguồn nước biển dồi dào thành nước ngọt, có thể trồng được nhiều loại cây là dự án mới. Nhà thiết kế chiếu sáng người Anh Charlie Paton đã xây dựng thí điểm ba nhà kính nước biển “Seawater Greenhouse” ở Tenerife (quần đảo Canary), Abu Dhabi (UAE) và Oman, sử dụng gió, cánh quạt và máy làm bay hơi đơn giản để chuyển nước biển thành nước ngọt, tạo ra môi trường ẩm thích hợp cho cây trồng phát triển. Paton đang tìm địa điểm cho dự án mở rộng Sahara Forest và sẽ thêm nguồn năng lượng mặt trời vào dạng nhà kính này.
2. Mạng cảm biến giúp trồng trọt đúng cách
Nông dân Mỹ sử dụng 130-230kg phân bón cho mỗi mẫu Anh (0,4ha), với chi phí 80 xu đến 1,6 USD/kg. Xây dựng mạng cảm biến trong đất phát tín hiệu báo cần bao nhiêu phân bón và nước để giúp giảm lượng tài nguyên cần thiết cho nông nghiệp. Stuart Birrell, giáo sư nông nghiệp và sinh học tại Đại học Iowa, cùng đồng nghiệp Ratnesh Kumar, giáo sư điện và máy tính, đã thiết kế một mạng cảm biến đặt ngầm dưới đất liên tục đo độ ẩm, nhiệt độ, dữ liệu dinh dưỡng và truyền tín hiệu vô tuyến về máy tính trung tâm.
3. Giống “siêu lúa” mới
Có thể trồng nhiều hơn trong mọi điều kiện, giúp tăng 50% sản lượng gạo mỗi năm. Theo John Sheehy, người đứng đầu Phòng thí nghiệm quang học ứng dụng thuộc Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) ở Manila (Philippines), giải pháp này thay đổi quá trình quang hợp của cây lúa làm nó phát triển nhanh hơn. Sheehy và nhóm của ông biến đổi gien để tạo một loại “siêu lúa” C4, có quá trình quang hợp hiệu quả hơn trong khí hậu nóng và khô, cây bị mất nước ít hơn.
4. Phân bón thay thế
Reddy, giáo sư vi sinh và di truyền phân tử tại Đại học Michigan, đã thử nghiệm 300 vi khuẩn từ đất tự nhiên và tạo một “cocktail vi khuẩn” giúp giảm lượng phân bón cần thiết, bảo vệ cây chống các mầm bệnh và tăng sản lượng của hầu như mọi loại cây trồng. Sản phẩm như đất lỏng của Reddy gọi là Bio-Soil Enhancers (phụ gia đất sinh học) là hỗn hợp vi khuẩn tự duy trì, không cần bổ sung hằng năm như như phân bón truyền thống.
5. Vẽ lại bản đồ châu Phi
Sản lượng lương thực theo đầu người ở vùng cận Sahara châu Phi trong 40 năm qua không hề tăng. Nếu thu thập dữ liệu rộng lớn về sử dụng đất sẽ giúp phát triển các công nghệ nông nghiệp mới, giúp nông dân châu Phi tăng sản lượng, đủ cung cấp cho dân địa phương dự báo tăng gấp đôi vào năm 2050. Quỹ Bill và Melinda Gates đã chi 4,7 tỷ USD cho HarvestChoice, một chương trình nguồn mở lớn của Viện Nghiên cứu chính sách lương thực (IFPRI) nhằm thu thập dữ liệu nhiều hơn về thành phần hộ gia đình, thông tin khí hậu để giúp lập bản đồ tiềm năng cây trồng, các mô hình phát triển...
6. Robot nông dân
55 tỷ USD là giá trị của táo, nho, lê... do bàn tay con người thu hoạch. Nguồn lao động thu hái trái cây đang giảm, trong một số trường hợp để lại hàng triệu USD sản phẩm chưa hái. Bộ Nông nghiệp Mỹ mới đây chi 28 triệu USD cho Sanjiv Singh của Đại học Carnegie Mellon và các nhà khoa học ở Mỹ để nghiên cứu hệ thống canh tác tự động, giúp cải thiện chất lượng trái cây, giải quyết tình trạng thiếu nhân công. Singh và nhóm của ông thử nghiệm robot 4 bánh tự động đi quanh vườn táo, sử dụng các cảm biến để dò nấm gây hại, tốc độ tăng trưởng của cây, theo dõi độ ẩm đất, độ sáng... Trong tương lai, nông dân có thể quản lý mỗi cây từ một trạm trung tâm, phái robot đi xử lý côn trùng hoặc sự mất cân bằng đất. Vision Robotics, công ty ở San Diego đã thiết kế robot sử dụng nhiều camera nổi để xác định vị trí và kích cỡ trái cây, truyền thông tin cho robot hái trái.
7. Phục hồi đất
Khoảng 25% lượng đất trên toàn cầu bị xuống cấp bởi các hoạt động của con người. Hiện loại than sinh học (biochar) làm từ chất thải thực vật, có thể giúp nông nghiệp phát triển bền vững hơn và biến các cánh đồng thành hầm “nhốt” CO2. Biochar thu hút các vi sinh vật, giúp cây trồng hấp thu các chất dinh dưỡng trong đất, cho phép đất giữ nước nhiều hơn. Phương pháp hiện đại làm biochar từ chất thải thực vật bằng cách nung nóng ở nhiệt độ siêu cao trong điều kiện thiếu ôxy. Một số công ty đang xây dựng thiết bị sản xuất biochar ở nhiều quy mô. Một trong những công ty đầu tiên giới thiệu sản phẩm là Biochar Engineering ở Colorado. Thiết bị cỡ container để nông dân có thể sản xuất biochar tại chỗ. Ngoài biochar, còn có thể sản xuất nhiên liệu lỏng như methanol.
8. Siêu mùa màng
Có đến 1/3 người dân châu Phi bị suy dinh dưỡng. Giải pháp biến đổi gien sắn để tạo cây trồng hoàn hảo đã cung cấp gấp 10 lần chất dinh dưỡng so với sắn hiện nay. Cây sắn rẻ và phát triển được cả trong những điều kiện xấu nhất. Đó là lý do 250 triệu người xem sắn là nguồn lương thực chủ yếu. Nhưng sắn thiếu sắt, kẽm, vitamin A và vitamin E, nó cũng nhanh hư chỉ sau hai ngày. BioCassava Plus là dự án trị giá 12 triệu USD của Trung tâm Khoa học cây trồng Donald Danforth ở St Louis để phát triển một giống sắn chứa chất dinh dưỡng cao hơn, lâu hư hơn, kháng virus và không sinh chất cyanua độc hại. Chương trình này đã được chấp thuận trồng thử nghiệm đầu tiên cho một cây trồng chuyển gien ở châu Phi
HỒNG CHUYÊN
