Khoa học nông nghiệp

Các công nghệ trong sản xuất ngũ cốc trong tương lai (11/04/2017)

Năng suất ngũ cốc của ngành nông nghiệp là chìa khóa để đáp ứng nhu cầu lương thực toàn cầu. Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO) ước tính rằng để đáp ứng nhu cầu lương thực của dân số thế giới vào năm 2030, ngành nông nghiệp sẽ phải sản xuất thêm một tỷ tấn ngũ cốc mỗi năm, tương đương với sự gia tăng 50% so với sản xuất 2,2 tỷ tấn trong năm 2011.

Với các công cụ sinh học phân tử sẵn có hiện nay, việc nhân giống cây trồng sẽ có thể đạt được sản lượng ngũ cốc đủ để đáp ứng nhu cầu lương thực dân số thế giới tới năm 2040. Mặc dù nhiều sản phẩm nông nghiệp được trồng, nhưng cây trồng ngũ cốc vẫn là nguồn thực phẩm quan trọng nhất trên thế giới. Ngũ cốc được sử dụng không chỉ cho người tiêu dùng trực tiếp mà còn để phát triển chăn nuôi và sản xuất nhiên liệu sinh học. Từ năm 1960 đến năm 2010, sản lượng ngũ cốc năm tăng 270% từ 800 triệu lên đến 2,2 tỷ tấn mặc dù diện tích canh tác chỉ tăng 8%. Trong năm thập kỷ qua, năng suất hạt trung bình trên thế giới tăng từ 1,3 lên 3,2 tấn/ha. Những tiến bộ công nghệ từ Cuộc cách mạng Xanh trong thập niên 1960 đã được tăng năng suất hơn gấp đôi và bổ sung hơn một tỷ tấn các loại hạt cung cấp lương thực cho thế giới. Tuy nhiên, tốc độ gia tăng năng suất ngũ cốc từ những tiến bộ đã thúc đẩy Cuộc Cách mạng Xanh đang giảm dần. Điều này chỉ ra rằng để năng suất tăng lên đến năm 2040 sẽ đòi hỏi một số tiến bộ công nghệ mới để đảm bảo sự gia tăng 50% cần thiết trong sản xuất cây lương thực.

Tốc độ tăng trưởng hàng năm liên quan đến áp dụng các tiến bộ công nghệ trong cuộc Cách mạng Xanh ở các khu vực cho thấy, tiểu vùng Sahara châu Phi có tốc độ tăng trưởng thấp hơn vì những tiến bộ trong cuộc Cách mạng Xanh đã không thích nghi với đất, khí hậu và điều kiện địa mạo khác nhau của vùng đó. Hơn nữa, các điều kiện kinh tế trong khu vực không ủng hộ việc đầu tư vào các công nghệ mới. Phần còn lại của thế giới bao gồm hầu hết các nước phát triển, và sự khác biệt về năng suất, chỉ ra tiềm năng tăng trưởng ở các vùng khác.

Các nhà di truyền học hiện nay đã nghiên cứu phát triển được các hạt giống chuyên biệt bằng cách lập bản đồ ADN của cây có thể cải thiện việc kiểm soát các loại cây trồng bằng cách tăng năng suất cùng với việc sử dụng các đầu vào ít hơn. Khi các công cụ công nghệ sinh học phát triển đến năm 2040, chi phí thực hiện các dự án nghiên cứu chuyển gen có thể sẽ giảm đáng kể và năng suất cây trồng chuyển gen sẽ lan rộng từ các nước phát triển sang các nước đang phát triển.

Vài năm trước, chi phí xác định một gen trong một cây là 2 USD, thì bây giờ chỉ còn 0,15 USD và những phát triển hiện nay đang diễn ra có thể làm cho chi phí này giảm xuống chỉ còn 30 USD cho một triệu gen. Vào năm 2040, việc xác định gen có thể trở thành thói quen và không còn là rào cản lớn phát triển cây trồng.

Kỹ thuật tạo giống phân tử ở thực vật có khả năng sẽ đẩy nhanh việc thương mại hóa cây trồng mới có năng suất hạt cao hơn và đặc tính nông học tốt hơn. Chi phí lập trình tự và lập bản đồ gen được giảm dần đến điểm mà các công nghệ này sẽ có khả năng trở nên phổ biến vào năm 2040. Ngô chịu hạn, mới đây đã nhận được giấy phép của Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) và Ủy ban châu Âu, là một ví dụ về ứng dụng các công nghệ chọn lọc nhờ phân tử chỉ dấu (marker), đẩy nhanh quá trình nhân giống cây trồng.

Công nghệ chuyển gen thực vật đã có những bước tiến đáng kể với một số kỹ thuật đột phá trong thuốc trừ sâu và kháng thuốc diệt cỏ. Tuy nhiên, ứng dụng của nó đã bị chậm lại vì các mối lo ngại của công chúng và quy định về tác hại tiềm tàng của công nghệ. Nó dường như sẽ không được phát triển đầy đủ và triển khai vào năm 2040.

Các tiến bộ trong nghiên cứu bộ gen thực vật đòi hỏi nông dân phải gia tăng chi phí sản xuất. Chi phí của hạt giống biến đổi gen có thể cao hơn so với hạt giống thông thường 5-7 lần. Tuy nhiên, dựa trên kinh nghiệm của Mỹ, việc canh tác các loại cây trồng biến đổi gen kháng thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu vẫn có lãi. Trong năm 2011, 88% cây ngô và 94% cây đậu tương ở Mỹ là biến đổi gen.

Nhờ hiệu quả trong việc phát triển, các loại cây trồng biến đổi gen tiếp tục tăng đến năm 2040, những lợi thế kinh tế của việc sử dụng các loại cây trồng này cũng sẽ tăng lên.

Nguồn: Vista.gov.vn