Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Công nghệ nông nghiệp trong tương lai: Công nghệ trong chăn nuôi và trong quản lý đất và nước (11/04/2017)

Thách thức chính hiện nay của nông nghiệp trên thế giới là tìm kiếm các phương tiện để gia tăng năng suất nông nghiệp - sản xuất nhiều hơn với ít nguồn lực hơn (đất, phân bón, nước, thuốc trừ sâu) - để đáp ứng nhu cầu của dân số thế giới ngày càng tăng. Công nghệ chắc chắn sẽ là một trong những công cụ chính để hoàn thành cải thiện năng suất nông nghiệp, nhưng các yếu tố phức tạp ảnh hưởng đến năng suất cho thấy một hoặc thậm chí một số ít đổi mới công nghệ là chưa đủ ảnh hưởng rõ rệt đến sản xuất nông nghiệp.

Tương tự như cây trồng, việc tạo giống trong chăn nuôi đang tận dụng lợi thế của những phát triển trong sinh học phân tử để tăng tốc phát triển những động vật có năng suất cao và lành mạnh. Phân tích di truyền các loài động vật thông qua sinh học phân tử cũng đã cải thiện chất lượng của vật nuôi.

Công nghệ chuyển gen cung cấp các phương tiện để chèn một gen hoặc một tập hợp các gen mong muốn từ một loài động vật sang các loài khác. E.coli, được sửa đổi gen bằng các gen từ một con bò tạo ra các hormone somatotropin bò (BST), sẽ sản sinh BST qua quá trình lên men. Đưa BST chuyển gen vào bò sữa sẽ tăng sản lượng sữa và hiện đang được áp dụng rộng rãi trong chăn nuôi bò sữa của Mỹ.

Việc chọn lọc giống dựa vào phân tử đánh dấu, một ứng dụng khác của sinh học phân tử tiên tiến, cung cấp cho các nhà khoa học công cụ để xác định gen có thể tăng cường những đặc điểm có lợi trong chăn nuôi. Chúng bao gồm kiểm soát tốc độ tăng trưởng, sức đề kháng, khả năng chịu nóng và lạnh, giảm cholesterol trong trứng, và tăng tỷ lệ nạc so với mỡ ở lợn.

Công nghệ trong quản lý đất và nước

Ngoài ánh sáng mặt trời và đất, nông nghiệp phụ thuộc vào hai yếu đầu vào khác là nước và phân bón. Trong vài thập kỷ qua, một nửa của gia tăng năng suất nông nghiệp là kết quả của việc tăng cường sử dụng phân bón và tưới tiêu.

Do nông nghiệp tiêu thụ 70% các nguồn cung cấp nước ngọt, và 40% nông nghiệp của thế giới phụ thuộc vào thủy lợi, nên bất kỳ sự gia tăng bền vững nào trong sản xuất nông nghiệp vào năm 2040 sẽ đòi hỏi quản lý nước hiệu quả. Hiện tại các tập quán tưới làm lãng phí 60% nước từ các nguồn nước ngọt. Bởi vì tình trạng khan hiếm nước có thể hạn chế năng suất các loại cây trồng nông nghiệp lớn, một số nông dân ở các nước phát triển đang áp dụng công nghệ tưới nhỏ giọt dưới bề mặt. Tuy nhiên, công nghệ này có chi phí lắp đặt cao hơn tưới bề mặt thông thường.

Khi giá thành của nước dùng cho nông nghiệp tăng lên do nhu cầu gia tăng về nguồn nước khan hiếm, tưới nhỏ giọt dưới bề mặt có khả năng sẽ trở thành tiêu chuẩn vào năm 2040, vì hiệu quả sử dụng nước cao.

Các hệ thống tưới nhỏ giọt tiên tiến, tưới chuyển hơi nước, và các công nghệ nhà kính thủy canh đang được phát triển và sử dụng để nâng cao hiệu quả của sử dụng nước trong nông nghiệp.

Các loại cây chịu hạn và chịu mặn, đang được phát triển bằng cách sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử, sử dụng các công nghệ mới nổi có thể làm giảm mức tiêu thụ nguồn nước ngọt.

Tiêu thụ phân bón toàn cầu trên mỗi ha đã tăng hàng năm là 5,5% trong những năm 1960 và dự kiến tăng 1,2% mỗi năm từ năm 1990 đến 2020. Hầu hết các công nghệ phân bón sử dụng ngày nay đã được phát triển trong những năm 1950-1970. Do nghiên cứu phân bón từ nguồn tài trợ công về cơ bản đã chấm dứt, nên những phát triển và triển khai lớn của các loại phân bón mới và hiệu quả hơn cũng như các công nghệ sản xuất phân bón sẽ không có khả năng xảy ra từ nay đến năm 2040.

Các công trình nghiên cứu đang được thực hiện tập trung vào hiệu quả nông học và giảm thiểu tác động môi trường từ việc sử dụng phân bón.

Một thành tựu mang tính đột phá sẽ là sự thay đổi di truyền của cây không lá để chúng có thể chuyển đổi nitơ trong không khí thành amoniac và làm giảm đáng kể nhu cầu phân bón tổng hợp hóa học. Số lượng lớn các gen tham gia vào mối quan hệ cộng sinh giữa vi sinh vật đất và các loại đậu quả dẫn đến một vấn đề rất phức tạp mà hiện nay mới có được rất ít kiến thức khoa học. Nghiên cứu đang có tiến bộ trong lĩnh vực này, tuy nhiên vào năm 2040 những người nông dân có thể sẽ vẫn được sử dụng các phương pháp cung cấp dinh dưỡng cây trồng thông thường.

Nguồn: Vista.gov.vn