Giải quyết lương thực ..

7/8/2015

 

 

Phần 2. Cải thiện môi trường canh tác

 

Nông nghiệp tùy thuộc vào 3 yếu tố chánh thừa hưởng từ thiên nhiên là đất, ánh nắng và nước, và nhiều yếu tố phụ mà con người có thể cải thiện là năng lượng, giống, và nguồn tài lực. Yếu tố nào cũng đều quan trọng và bổ túc cho nhau. Một khi khoa học kỹ thuật càng tiến bộ, con người càng ít tùy thuộc vào thiên nhiên.

Đất canh tác càng ngày càng suy giảm về số lượng và phẩm chất (xoi mòn, hết chất màu mở, nước mặn xâm nhập, v.v.). Trên phạm vi toàn cầu. diện tích đất canh tác cho mỗi đầu người giảm từ 0,43 ha/người vào năm 1700 chỉ còn 0,25 ha/đầu người hiện nay (2010). Con số này sẽ tiếp tục giảm nữa trong tương lai khi dân số gia tăng và diện tích khu vực thành phố và công kỹ nghệ lấn chiếm đất của nông thôn. Mặc dầu diện tích canh tác/đầu người giảm nhưng sản lượng nông phẩm đã gia tăng 5 lần nhiều hơn nhờ những biện pháp cải thiện đất đai, gia tăng màu mở đất (qua phân bón), phương pháp tích canh (intensive agriculture), và nhất là nhờ cải thiện giống qua cuộc cách mạng xanh từ thập niên 1950s và kỹ thuật biến đổi gen di truyền (genetic modified organism) cho cây trồng và gia súc hiện nay.

Ngoài việc phải tiếp tục các biện pháp hữu hiệu bảo vệ đất đai trên vùng đất canh tác hiện hữu, như chống xoi mòn, chống nước mặn xâm nhập, cải tạo đất phèn, đất than bùn vùng ngập nước bán thì theo mùa để canh tác bền vững, còn phải gia tăng sản lượng qua bón phân đầy đủ, tối hảo việc xử dụng nguồn nước tưới, giảm sâu bọ, bệnh tật, cỏ dại bằng mọi phương cách (thuốc diệt sâu bọ, thuốc trị bệnh, thuốc diệt cỏ, xử dụng giống kháng sâu bệnh, v.v.). Trên toàn thế giới, sâu bọ và bệnh làm giảm sản lượng nông phẩm tới 42%. Và, sau khi thâu hoạch, nông phẩm tiếp tục bị phá hại bởi chim chuột, mọt, mốc ẩm do tồn trữ chưa hoàn hảo, thiệt hại toàn cầu có thể tới 30%. Cải thiện được những thất thoát này cũng cung cấp đủ lương thực cho một phần nhân loại.

Như vậy, suy giảm diện tích canh tác cho mỗi đầu người chưa phải là điều quan tâm trong tương lai một khi con người cần phải đầu tư nhiều cho nghiên cứu khoa học kỷ thuật sản xuất lương thực. Những biện pháp sau đây đã và đang được nghiên cứu thâm sâu.

1. Vẻ bản đồ tiềm năng nông nghiệp.

Để hoạch định chương trình phát triển nông nghiệp, trước nhất nhà hoạch định phải biết tiềm năng thiên nhiên của vùng phát triển như phân loại đất đai, khí hậu, nước, ẩm độ đất, thảo mộc thiên nhiên, hoa màu hiện hữu, v.v.

Hình 1. Bản đồ Phi châu phân loại đất đai, phân loại vùng nước, cây hoa màu và thảo mộc

Ngày nay, cơ quan NASA Hoa Kỳ xử dụng vệ tinh Aqua để theo dõi nước và ẩm độ đất của từng vùng trên khắp thế giới, dựa trên nguyên tắc mặt đất phát xạ tia microwave khác nhau khi mặt đất có lớp thảo mộc bao phủ, nhiệt độ đất, sự hiện diện của nước và ẩm độ đất mặt. Từ các bản đồ, các nhà khoa học dựa vào để hoạch định chương trình nông nghiệp, vùng nào trồng cây gì, vùng nào phát triển chăn nuôi thích hợp, v.v.. Quỹ từ thiện Bill & Melinda Gates Foundation tài trợ 4,7 triệu US$ cho cơ quan HarvestChoice để thực hiện dự án xóa đói giảm nghèo dựa vào các dữ kiện khoa học nói trên.

2. Cải tạo đất sa mạc thành đất canh tác. Thành quả nghiên cứu cải tạo vùng đất khô hạn, bán sa mạc, hay sa mạc không canh tác được thành đất canh tác đã thành hiện thực. Do Thái đã tiên phong trong lãnh vực này.

Đất nước Do Thái là vùng đất khô hạn gồm sa mạc và bán sa mạc nhưng lại sản xuất thực phẩm dư thừa vì đã đầu tư nhiều vào việc cải tạo đất sa mạc và chận đứng sa mạc hóa. Viện nghiên cứu sa mạc Jacob Blaustein Institute for Desert Research thuộc Đại Học Ben-Gurion University ở sa mạc Negev Desert phụ trách các nghiên cứu này. Do Thái thực hiện các kỹ thuật sau đây.

- Ống tưới nước tia nhỏ giọt (drip irrigation). Để tiết kiệm tối đa nước tưới, nông dân vùng sa mạc xử dụng ống tưới nhỏ giọt ngay tại mỗi gốc cây, thay vì tưới tràn theo lề lối cổ truyền.

Hình 2. Ống tưới nước tại gốc cây

- Hệ thống tưới tràn cho hệ thống canh tác nông lâm. Đây chỉ là một canh tân cho kỹ thuật mà dân Nabateans đã áp dụng từ 2000 năm nay trong sa mạc thiếu nước Negev. Dân tộc này tạo nước từ góp nhặt sương đọng trong mùa hè và tồn trữ nước mưa hiếm hoi trong mùa đông và xử dụng nước rất hiệu quả để canh tác hoa màu. Với kỹ thuật tân tiến hiện tại, biến nước mặn của biển thành nước ngọt, rồi chuyển nước qua kinh đào hay ống dẫn nước từ nơi xa vào sa mạc. Trồng xen kẻ giữa 2 hàng cây như chà là hay olive là hoa màu để xử dụng nước tối đa, chống bốc hơi nước. Thêm vào đó là trồng cây họ đậu có nốt đậu để định khí nitrogen của không khí, và lá thân cây khi chết được chôn vùi làm phân xanh cung cấp đạm và chất mùn hữu cơ vào cát. Với thời gian, cát sa mạc trở thành đất màu mở, giữ được ẩm.

  

Hình 3. Hệ thống canh tác nông lâm, giữa các hàng cây là hoa màu và cây họ đậu.

- Điện mặt trời. Để tránh đốn cây làm củi đốt, hệ thống điện mặt trời được phát triển khắp vùng có dân cư. Nhờ vậy, cây không bị chặt đốn và rừng được tái tạo trên sa mạc.

- Nuôi cá trong sa mạc. Lập các hồ ao giữa sa mạc, chuyền nước biển vào để nuôi tôm cá biển, hay chuyền nước lợ để nuôi cá nước lợ.

Hình 4. Nuôi cá giữa sa mạc Negev với nước biển hay nước lợ

- Canh tác giống thích hợp sa mạc. Rong tảo được canh tác trong ao hồ bơm nước mặn để làm xăng sinh học, làm thực phẩm gia súc hay phân mùn để cải thiện đất cát. Canh tác cây Argania spinosa để lấy tinh dầu rất có giá trên thị trường, dùng trong kỹ nghệ tây dược và phấn sáp. Cây này sống tới 200 năm, định giữ được đất chống gió xoi mòn. Do Thái cũng thành công lai tạo được giống olive tưới với nước lợ để trồng trong sa mạc thiếu nước ngọt.

Hình 5. Đồn điền cây Argania spinosa giữa sa mạc

- Nghiên cứu tạo giống thích hợp sa mạc. Các đại học và viện nghiên cứu sa mạc đã tạo được nhiều giống hoa màu chịu khô hạn và nóng như lúa mì, rau cải, cà chua, v.v.

- Tái tạo rừng trên sa mạc. Do Thái là nước duy nhất trồng rừng trên đất cát sa mạc với mục đích biến sa mạc thành môi trường xanh. Nhờ quỹ từ thiện Karen Kayemeth LeIsrael-Jewish National Fund của người Do Thái sống khắp thế giới, các nhà khoa học tuyển chọn giống cây thích hợp sa mạc, sống nhờ sương đọng và mưa trong mùa đông để trồng rừng.

Hình 5. Trồng rừng trong sa mạc

- Tái tạo nước. Nước là nguồn tài nguyên quý và hiếm của Do Thái. Do Thái là quốc gia tái tạo nước thải cao nhất thế giới, 50% nước thải toàn quốc biến thành nước sinh hoạt và nước tưới trong nông nghiệp.

3. Cải thiện đất nghèo bằng cách bón tro than. Trong lề lối du canh đốt rừng rồi gieo hạt hoa màu là phương pháp canh tác hữu hiệu mà tất cả bộ lạc sống trong rừng từ Á Châu, đến Phi Châu hay rừng Amazon của Mỹ Châu áp dụng từ mấy ngàn năm nay. Hàng ngàn năm trước đây, thổ dân vùng Amazon xử dụng bột tro than từ đốt rừng để cải tạo đất trơ trụi nơi mà cây cối không mọc nổi thành đất phì nhiêu “terra preta”. Các nghiên cứu gần đây cho thấy tro và bột than là chất cải thiện đất rất tốt, giúp đất giữ nước, là môi trường giúp vi sinh vật hữu ích sống cọng sinh với cây biến nitrogen của không khí thành phân đạm cho đất, làm trung hòa đất acit, đất phèn. Ngoài ra, tro và than cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cho cây như K, Calcium, Magnesium, v.v. và tồn trử carbon trong đất thay vì thải khí CO₂ ra không khí góp phần hâm nóng toàn cầu. Ngày nay, thay vì đốt rừng như lề lối du canh, rác thành phố và phế phẩm từ kỹ nghệ biến chế gỗ được đốt trong lò than ở nhiệt độ thật cao trong điều kiện yếm khí, để thành “than sinh học” (biochar). Hiện tại đã có nhiều công ty, như Biochar Engineering ở Colorado, sản xuất lò sản xuất “than sinh học” để cải thiện đất biên tế. Than sinh học được xử dụng để cải tạo đất không canh tác được như cát sa mạc, đất cằn cỗi bị thoái hóa thành đất canh tác phì nhiêu. 25% đất trên thế giới hiện nay vốn không canh tác được.

Một sản phẩm hóa học polymer có tên hydrogel có khả năng hấp thụ nước hàng trăm lần hơn trọng lượng nó cũng được dùng để cải thiện cát sa mạc thành đất canh tác.

4. Phân sinh học (Bio-soil enhancers). Năng xuất cây hoa màu được gia tăng vượt bực nhờ áp dụng phân hóa học từ mấy thập niên nay. Phân đạm (N) được biến chế từ công nghiệp dầu hỏa. 1,2% khí nhà kính sa thải là từ công nghiệp sản xuất phân bón. Ngoài ra, phân đạm nitrat làm ô nhiễm đất và nước. Để thay thế nguồn phân hóa học, các nhà vi trùng học và sinh học phân tử di truyền ở Đại học Michigan State University phân tích trên 300 loài vi trùng trong đất sống chung quanh hệ thống rễ của từng loại hoa màu, sàng lọc rồi chọn những vi trùng hữu ích, và nuôi trong dung dịch lỏng làm thành một hợp chất vi trùng. Các vi trùng này sống cọng sinh với rễ của cây, lấy nitrogen từ không khí biến thành nitrate, biến các thành phần vô cơ không hòa tan trong đất đá thành phân phosphate, potassium và nhiều dưỡng chất khác thành dạng hòa tan cho cây hấp thụ. Tưới dung dịch này vào đất làm gia tăng năng xuất cây trồng vì vi trùng trong dung dịch tự điều chế các loại phân cho cây tùy theo nhu cầu của từng loại cây. Thí nghiệm ngoài đồng cà chua cho trái nhiều hơn 90%, và cà chua trồng trong nhà kính cho năng xuất trái còn nhiều hơn, so với xử dụng phân hóa học. Kết quả tương tự khi thí nghiệm vào cà tím cũng như trên các loại cỏ cho bò ăn. Một lợi ích nữa là phân bón phải bón hàng năm, ngược lại vi trùng sống mải trong đất.

Còn tiếp Phần 3.

Reading, 8/2015