Các nhà khoa học hàng đầu thế giới hiến kế phát triển nông nghiệp bền vững

Ngày 19/12, trong khuôn khổ Tuần lễ Khoa học - Công nghệ VinFuture 2022 đã diễn ra tọa đàm “Khoa học vì cuộc sống”. Tại đây, trong phiên họp Nông nghiệp bền vững trong bình thường mới, những nhà khoa học hàng đầu thế giới đã thảo luận và đưa ra những kết quả nghiên cứu giúp nhân loại có đủ lương thực, thực phẩm trong bối cảnh biến đổi khí hậu toàn cầu.

Biến đổi khí hậu tác động đến nền nông nghiệp và kinh tế nông nghiệp như một “bình thường mới” đối với hệ thống kinh tế xã hội của từng quốc gia và toàn thế giới. Để nông nghiệp phát triển bền vững trong bình thường mới này, cần có sự đầu tư một cách có hệ thống cho khoa học-công nghệ và chính sách kinh tế-xã hội.

Thứ trưởng Khoa học - Công nghệ Bùi Thế Duy phát biểu.

Phát biểu khai mạc phiên họp, Thứ trưởng Khoa học - Công nghệ Bùi Thế Duy cho biết, gần một nửa dân số ở các nước đang phát triển dựa vào nông nghiệp để kiếm sống; 75% người nghèo trên thế giới sống ở các vùng nông thôn.

Theo ông Bùi Thế Duy, sản xuất nông nghiệp là lĩnh vực chịu tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu, nhưng sản xuất nông nghiệp cũng là một trong các nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu.

"Vậy giải pháp nào cho nông nghiệp có thể cân bằng và phát triển nền nông nghiệp bền vững, thích ứng hiệu quả với biến đổi khí hậu và dịch bệnh đang diễn biến ngày càng phức tạp cũng như đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu", Thứ trưởng Bùi Thế Duy đặt vấn đề.

Theo ông, yếu tố quan trọng làm nên một nền nông nghiệp bền vững là tìm được sự cân bằng giữa nhu cầu sản xuất lương thực thực phẩm và việc bảo tồn hệ sinh thái môi trường, sức khỏe cộng đồng. Đồng thời cũng thúc đẩy ổn định kinh tế cho nông dân, giúp người nông dân có chất lượng cuộc sống tốt hơn.

Thách thức này đòi hỏi các quốc gia phải có hướng đi mới, giải pháp mới đột phá và chỉ có khoa học công nghệ mới giải quyết được.

Giáo sư Ermias Kebreab (Giáo sư Khoa học Động vật tại Đại học California, Davis, Thành viên Hội đồng Sơ khảo VinFuture) cho biết, có một số giải pháp để xây dựng nông nghiệp thích ứng trong bối cảnh biến đổi khí hậu gây ra hiện tượng ấm lên toàn cầu.

Đưa gene chịu ngập vào giống lúa

Giáo sư Pamela Ronald trình bày tại phiên thảo luận.

Tại phiên tọa đàm, Giáo sư Pamela Ronald (Khoa Bệnh học Thực vật và Trung tâm Bộ Gene tại Đại học California, Davis) cho biết, để đối phó với tình trạng ngập úng do biến đổi khí hậu, các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế IRRI đã tìm cách tạo ra các giống lúa chịu ngập tốt. Kết quả là giống lúa mới đã chịu ngập được trong khoảng thời gian 2 tuần, trong khi giống truyền thống chỉ chịu 3 ngày. Nếu không có công nghệ thì không thể "cô lập" và mang được các bộ gene tốt vào giống lúa mới.

Gene chịu ngập sub1 đã được đồng nghiệp tại đơn vị Nghiên cứu bệnh học cây trồng và di truyền học (David Mackill), thuộc Đại học California, Davis đưa vào giống lúa sub1 với mục tiêu là tạo ra giống lúa chịu ngập dài ngày. Họ đã đối chứng giữa giống truyền thống và giống lúa được bổ sung gene sub1 trong thí nghiệm ngập nước hoàn toàn. Đây là dự án do David Mackill và đồng nghiệp tại IRRI thực hiện, nhằm mang lại giống lúa chịu ngập cho nông dân.

Trong thí nghiệm, giống lúa IR64 bổ sung gene chịu ngập sub 1 được trồng trong điều kiện ngập nước phát triển tốt hơn, cho sản lượng tốt hơn trong thời gian 4 tháng.

Nhóm nghiên cứu đã tới Ấn độ và Bangladesh để thăm thử nghiệm của nông dân. Đây là địa bàn thường xuyên chịu ngập úng, nhất là khi biến đổi khí hậu gia tăng. Tại đây, dân trồng lúa Swarna, bổ sung gen chịu ngập sub1 thì sinh trưởng tốt, chịu ngập tốt, sản lượng cao hơn. Dự án đã thành công. Năm vừa rồi, 6 triệu nông dân toàn cầu đã trồng giống lúa có gene sub1.

Người hưởng lợi từ các công nghệ nông nghiệp chính là nông dân. Tại Ấn Độ, các vùng đất thấp thường xuyên bị ngập cũng là địa bàn sống của người nghèo, dễ bị tổn thương. Các nhà khoa học phát hiện giống lúa có gene sub1 có sản lượng cao hơn 45%, mang lại lợi ích nhiều hơn cho người dân. Nay ngập lụt xảy ra, mùa màng không bị mất trắng như trước nữa.

Tự tin và tràn đầy hy vọng, cộng đồng các nhà khoa học sẽ tiếp tục đưa ra các phát minh, sáng kiến đổi mới sáng tạo thích ứng biến đổi khí hậu. Nông nghiệp càng phát triển càng ít người dân chịu nghèo đói.

Cần dự báo xu hướng dịch bệnh của nông nghiệp

Tiến sĩ Van Schepler-Luu.

Tiến sĩ Van Schepler-Luu (Trưởng Bộ môn Bệnh thực vật và Tính kháng của cây ký chủ tại Viện Nghiên cứu Lúa quốc tế (IRRI) cho biết, hàng năm các dịch bệnh làm giảm 30% năng suất cây trồng. Ngoài ra, thuốc trừ sâu làm ảnh hưởng cuộc sống và môi trường, biến đổi khí hậu cũng làm ảnh hưởng tới dịch bệnh trong nông nghiệp, gây ra thiết hụt lương thực toàn cầu.

Như ta đã biết, bức tranh về dịch bệnh nông nghiệp ngày càng tăng và chúng ta cần đưa ra mô hình dự báo về dịch bệnh. Tiếp đến là cần năng lực xác định và khắc chế dịch bệnh nông nghiệp. Khi có được mô hình và điều kiện giải pháp phòng chống dịch bệnh, chúng ta cần nhân rộng ngay giải pháp đó.

"Vậy đâu là xu hướng dịch bệnh của nông nghiệp? Chúng ta cần có mô hình dự báo toàn cầu, để biết và dự báo khả năng bùng nổ dịch bệnh. Với mạng lưới toàn cầu, ta có thể xác định được xu hướng dịch bệnh và nhanh chóng xác định được giống lúa có thể kháng bệnh tật", Tiến sĩ Van Schepler-Luu bày tỏ.

Theo bà, khả năng kháng bệnh không chỉ ở 1-2 giống cây trồng mà hệ thực vật nói chung. Ngoài ra, chúng ta cần xác định các nhân tố có thể tác động tới năng lực điều chỉnh hệ gen để can thiệp gen trong cây trồng có khả năng kháng bệnh.

"Để làm được điều đó, chúng ta cần một loạt công nghệ để cải thiện hiệu suất trồng trọt. Công nghệ này có thể là kết hợp giống cây cùng loại để có loài mới cải tiến. Hoặc ta có thể lai ghép 2 giống gần nhau để có dòng mới. Thứ ba là làm biến đổi gene hoặc sử dụng biến dị. Chúng ta có thể dùng tia phóng xạ, và các hình thức biến dị qua hóa học vật lý khác và lai tạo cấy ghép để chuyển gene có lợi từ thực vật này sang thực vật khác, hoặc hiệu chỉnh hệ gene để tạo ra mang ADN bản địa", Tiến sĩ Van Schepler-Luu đề xuất.

Theo bà, những công nghệ này cần được nhân rộng và triển khai nhanh. Để làm được điều đó, chúng ta cần chiến lược đồng bộ. Mô hình nông nghiệp kháng bệnh hiệu quả với công nghệ mới như vậy có thể giúp ta xây dựng mạng lưới để dự báo và điều chỉnh mô hình canh tác phù hợp.

Vai trò của đất trong đạt mục tiêu phát thải ròng bằng 0

Giáo sư Claudia Wagner-Riddle.

Đề cập theo một hướng nghiên cứu khác, Giáo sư Claudia Wagner-Riddle (Khoa Khoa học - Môi trường, Đại học Guelph, Canada) đã đưa ra câu trả lời về việc nông nghiệp tác động ngược lại ra sao tới biến đổi khí hậu.

"Chúng ta trồng trọt, chăn nuôi, phá rừng làm nương rẫy, hoặc vận tải chế biến lương thực... Tính chung những hoạt động này, nông nghiệp đóng góp 30% vào lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu. Riêng phát thải từ chăn nuôi chiếm 50% phát thải trong tổng ngành", bà Claudia Wagner-Riddle nói.

Chúng ta có thể giải quyết tình trạng này qua việc sử dụng đất thông minh bền vững hơn. Ngoài ra, có thể “bẫy CO2” và giảm phát thải N2O.

Theo bà, phát thải khí nhà kính không chỉ do carbon mà nitrogen cũng là cấu phần quan trọng, và phát thải từ nông nghiệp rất lớn. Chúng ta cần bảo đảm nitrogen hấp thụ vào cây trồng và đổi mới sáng tạo để giảm phát thải vào không khí.

"Hiện nông dân bón phân nhưng làm sao để biết chính xác 100% hấp thụ vào cây trồng. Chúng ta cũng cần lấy mẫu đo lường để biết lượng phát thải nitrogen trong 1 năm là bao nhiêu, thay vì chỉ đo đột xuất. Khi có dữ liệu, chúng ta có thể đưa vào mô hình tính toán để áp dụng trên địa bàn lớn, thời gian dài hơn để có giải pháp", Giáo sư Claudia Wagner-Riddle nói.

Theo bà, người nông dân thực sự không có động lực đầu tư vào môi trường nên chúng ta cần triển khai mẫu và thuyết phục người nông dân. Khi làm tốt thì cây trồng được lợi và rộng hơn là có lợi cho cộng đồng xã hội.

Còn theo Giáo sư Josse De Baerdemaeker (KU Leuven, Bỉ), để tiến tới nông nghiệp thông minh, cần quản lý dữ liệu để biết dữ liệu đất, giống cây nào thực sự phù hợp khí hậu địa phương. Dữ liệu này để mô hình hóa theo không gian thời gian, để nếu có khủng hoảng thì có thể chuẩn bị trước.

Dữ liệu phải thu thập từ người nông dân, quan trắc mặt đất, không trung…, để biết vấn đề sự sinh trưởng cây trồng, bệnh hại, đa dạng sinh học theo thời gian thực để biết đâu là tập quán tốt, đâu là giống cây nên trồng năm sau. Từ đó, ta mới có nền nông nghiệp thông minh chính xác.