Thế giới sẽ no đủ trong nhiều thập niên sắp đến nếu đầu tư cho nghiên cứu và ứng dụng công nghệ không chỉ ở những nước tiên tiến mà ở khắp mọi nơi.
Julian Cribb, trong cuốn “The coming famine” - tạm dịch là nạn đói đang đến, năm 2010 đã tiên đoán rằng dù những cuộc khủng hoảng lương thực toàn cầu vào 2007-2008 chưa gây nạn đói nhưng lại là mối nguy hết sức to lớn của hành tinh, thậm chí còn khẩn cấp hơn cả nguy cơ biến đổi khí hậu. Nhà môi trường học Lester Brown trong cuốn “Full Planet, Empty Plates” - Hành tinh no nê, hành tinh đói kém, năm 2012 cũng đã nói rằng thế giới đang chuyển từ kỷ nguyên tràn trề lương thực sang thời khan hiếm. Từ năm 1968, trong cuốn “Population bomb” - Bom dân số, Paul R. Ehrlich từng cho rằng vào những năm 1970 hàng triệu người sẽ chết đói. Thực ra Ehrlich cũng chỉ “ăn theo” nhà kinh tế học lừng danh Thomas Malthus từ hai thế kỷ trước từng cảnh báo tình trạng dân số tăng theo cấp số nhân trong khi lương thực chỉ tăng theo cấp số cộng sẽ dẫn đến nạn đói, dịch bệnh và chiến tranh.
Điều đó đã không xảy ra và cũng sẽ không xảy ra trong tương lai gần mặc cho những cảnh báo bi quan về lương thực hiện nay. Có hai nguyên nhân chính: nông dân “cày” nhiều đất đai hơn và quan trọng hơn là đang “vắt” được nhiều lương thực hơn từ đó. Từ 1800 đến 1950, diện tích đất canh tác tăng khá tương đồng với tốc độ tăng dân số, nhưng từ 1950, tính trên đầu người, diện tích giảm mất một nửa trong khi lương thực tăng khoảng 30%. Mặt khác, hệ thống thương mại thế giới đã hết sức rộng mở để đưa lương thực từ những vùng dư thừa đến vùng thiếu hụt.
Tuy nhiên, năm 2001, giá lương thực thế giới đã tăng do một số biến động. Nguyên nhân là từ 1990, tốc độ tăng năng suất qua từng năm của những loại ngũ cốc chính như lúa mì và gạo đã giảm nhưng những nguyên nhân quan trọng hơn là do gia tăng nhu cầu lương thực của những nước phát triển mạnh như Trung Quốc và việc sử dụng hạt có dầu để sản xuất nhiên liệu sinh học. Dù vậy, chúng ta có những lý do thuyết phục để tin rằng sản xuất lương thực sẽ tiếp tục gia tăng nhanh chóng trong ít nhất là vài thập niên nữa, tương ứng với thời gian dân số thế giới dự kiến đạt khoảng 10 tỉ.
Ảnh hưởng của khoa học và công nghệ
Chắc bạn cũng biết rằng sản lượng nông nghiệp phụ thuộc vào khoa học và công nghệ nhưng có thể không rõ phụ thuộc như thế nào, mức độ ra sao. Đầu thế kỷ 20, thực chất của bất kỳ sự gia tăng sản lượng lương thực nào cũng là do tăng thêm những vùng đất canh tác mới. Cuối thế kỷ 20, hầu hết sự gia tăng sản lượng là do cải tiến về giống, hạt giống, phân bón, thuốc trừ sâu, tự động hóa và kỹ năng quản lý, tất cả từ thành quả nghiên cứu.
Điển hình là khám phá di truyền gen của vị tu sĩ người Áo Gregor Mendel giữa thế kỷ 19 và quy trình cố định đạm từ không khí của Haber-Bosch ở Đức đầu những năm 1900. Thiếu đạm là điểm khống chế quan trọng nhất đối với năng suất cây trồng và nếu loại trừ được điều đó sẽ tạo ra lượng lương thực nhiều hơn hẵn dù số lượng lao động và diện tích đất không đổi. Việc sử dụng phân đạm tổng hợp phát triển nhanh chóng, đặc biệt là sau Thế chiến thứ II vì nhiều nhà máy sản xuất đạn dược được chuyển qua sản xuất phân bón và các nhà khoa học đã tận dụng tiến bộ này bằng cách áp dụng những phát kiến của Mendel để lai tạo những giống cây trồng đáp ứng với liều lượng phân bón cao hơn. Trong đó có cả những giống bắp lai trồng với mật độ dày hơn; lúa, lúa mì “bán lùn” cho nhiều hạt hơn thay vì phát triển thân nhờ tăng khả năng hấp thụ đạm. Sự kết hợp này đã làm bùng nổ cuộc các mạng xanh vào khoảng những năm 1940 ở Bắc Mỹ và những năm 1960 tại các nước đang phát triển.
Để đẩy nhanh việc áp dụng những quy trình mới, chính phủ phải cung cấp những chương trình huấn luyện nông dân về phương pháp canh tác mới, cấp tín dụng để giúp họ đầu tư công nghệ mới và cơ sở hạ tầng như đường xá, điện nhằm cải thiện khả năng tiếp cận thị trường cũng như chất lượng cuộc sống. Thành quả cho những nỗ lực này cũng sẽ rất to lớn. Ví dụ, Trung Quốc đã gia tăng mạnh mẽ sản lượng khi chuyển những nông trang tập thể thành những trang trại gia đình giúp nông dân trực tiếp hưởng lợi nhiều hơn và đầu tư dài hạn vào các hệ thống tưới tiêu và bảo vệ đất v.v. ..Những thành quả như vậy ở các nước đang phát triển có ý nghĩa sống còn vì đang đóng góp 2/3 sản lượng nông nghiệp toàn cầu so với 42% vào năm 1961.
Quan trọng là TFP
Năng suất nông nghiệp thường được tính theo sản lượng trên mỗi đơn vị diện tích hay nhân công. Mức năng suất cao nhất ở vài nước châu Á với tổng sản lượng thu hoạch của cây trồng và vật nuôi trên mỗi hecta gấp tám lần của Mỹ do nền nông nghiệp thâm canh với rất nhiều lao động, vốn và phân bón cũng như thu hoạch nhiều vụ trên mỗi hecta. Tuy vậy, năng suất cao nhất trên mỗi lao động là ở Bắc Mỹ nhờ áp dụng công nghệ để một nông dân có thể canh tác rất nhiều đất.
| Tuy nhiên, không phải để tăng năng suất thì chỉ cần ném vào đó nhiều tài nguyên hơn như tăng phân bón, hóa chất, máy móc và năng lượng; nên nhớ là sản xuất nhiều hơn nghĩa là phải chi phí nhiều hơn. Vấn đề là làm thế nào để thu được nhiều hơn với tổ hợp những yếu tố cho sẵn gồm đất, lao động, vốn, vật tư – chúng ta gọi đó là năng suất tổng hợp (TFP - Total Factor Productivity). TFP tăng là sự phản ánh của những cải tiến về công nghệ và quản lý, đó thực sự là câu chuyện về khả năng biết cách thu được nhiều hơn dù đầu tư ít hơn. | Năng suất nông nghiệp trung bình tính trên đầu người là 2000 đô la Mỹ trên toàn cầu và 90.000 đô la ở Bắc Mỹ. |
Việc đo lường TFP đòi hỏi phải có dữ liệu chính xác về những gì mà người nông dân sản xuất và những gì họ dùng để sản xuất. Nó còn đòi hỏi phải có phương pháp hữu hiệu để tổng hợp mọi yếu tố đầu vào và đầu ra, vì một yếu tố đầu vào tăng giá có thể khiến nông dân giảm sử dụng và chuyển sang một số yếu tố khác. Mãi đến gần đây chúng ta mới có thể đưa mọi thứ vào mô hình tăng trưởng TFP nông nghiệp cho toàn thế giới. Kết quả rất đáng khích lệ, tính trên toàn cầu, tốc độ tăng năng suất đang gia tăng và hầu hết có nguồn gốc từ những cải thiện năng suất của các nước đang phát triển. Hiện nay, những nước này có thành quả tính theo TFP cũng ngang với những nước phát triển vào những năm 1960 và cũng đang bắt kịp mức năng suất của những nước công nghiệp hóa.
Tin tốt là sản lượng nông nghiệp toàn cầu đã tăng gần gấp ba lần từ 1961 đến 2009. Tin còn tốt hơn nữa là chỉ khoảng 60% của sự cải thiện này là do sử dụng nhiều đất đai, lao động, vốn, vật tư hơn. Phần còn lại là do cải thiện trong TFP. Trong vòng 48 năm qua, đóng góp của TFP đã gia tăng và ở thập kỷ kết thúc vào năm 2009 đóng góp khoảng ¾ mức tăng hàng năm của nguồn cung lương thực thế giới.
Theo thời gian, nông dân đã tăng TFP bằng cách áp dụng chính xác hơn các yếu tố đầu vào như dùng hệ thống định vị toàn cầu (GPS) để gieo hạt và bón phân; hệ thống tưới tiêu dạng phun hay nhỏ giọt cần lượng nước ít hơn trước nhiều; thuốc trừ sâu cần liều lượng thấp hơn hẵn và chỉ dùng khi các mô hình máy tính tiên đoán cây trồng đang gặp nguy cơ v.v...
Sản lượng sữa trên một con bò đã tăng gấp 4 lần ở Mỹ nhờ kỹ thuật chọn giống và chế độ dinh dưỡng, chăm sóc chu đáo hơn. | | 
Xuất khẩu bò của Brazil tăng 10 lần chỉ trong 1 thập niên, một trong những tiến bộ đưa họ lọt vào các cường quốc nông nghiệp |
Tiềm năng tăng trưởng đã hết?
Nhiều chuyên gia nghĩ rằng những công nghệ đã được khẳng định trong nông nghiệp gần như đạt tới giới hạn. Nhưng những người lạc quan không cho là vậy. Nếu nhìn vào các nước đã công nghiệp hóa, chúng ta thấy đang có cách kết hợp mới giữa công nghệ sinh học, di truyền gen và công nghệ thông tin để giúp các nhà khoa học nông nghiệp phát triển công nghệ nhanh hơn và trên phạm vi rộng lớn hơn. Đó có thể là công nghệ biến đổi gen gây tranh cãi trên cây trồng và vật nuôi hay là những câu chuyện lớn hơn khi các nhà khoa học tìm ra sức sống mới cho những kỹ thuật cũ về lai tạo giống.
| Tuy nhiên, lý do chính của sự lạc quan này là những bằng chứng cho thấy nhiều nước đang phát triển, nơi đang tạo ra khoảng 2/3 tổng sản lượng nông nghiệp toàn cầu, cũng đã nghiêm túc thực hiện những nghiên cứu của riêng mình, đặc biệt là những nơi có năng suất đất và lao động thấp. Khi những khu vực này đạt tốc độ tăng trưởng TFP hàng năm khoảng 2% đã thực sự tạo ra sự thay đổi tầm mức toàn cầu. Điều kỳ diệu nằm ở chỗ là tốc độ tăng trưởng hàng năm 1% sẽ tăng gấp đôi sản lượng trong 70 năm; tốc độ 2% sẽ tăng gấp đôi sản lượng trong 35 năm. Cải tiến của những nước đang phát triển để tăng sản lượng hàng năm chính là cách sử dụng tài nguyên, nên nếu họ đầu tư thêm tài nguyên thì mức tăng sản lượng có thể đạt hơn 3%/năm, nghĩa là tổng sản lượng sẽ tăng gấp đôi chỉ sau 23 năm. | | 
Những nước đang phát triển có mức tăng trưởng và tiêu thụ lương thực nhiều và trở thành tâm điểm của những kế hoạch gia tăng sản lượng toàn cầu. |
Những điển hình phát triển là Trung Quốc, Brazil, Đông Nam Á, châu Mỹ La Tinh, Đông Âu v.v. Chỉ có vùng hạ Sahara của châu Phi là thất bại khi một số phân tích cho thấy đâu tư đất đai, lao động, vốn chỉ tăng khoảng 1% mỗi năm.
Tay làm hàm nhai
Đặc điểm nổi bật của những nước thành công nhất là gì? Có nhiều yếu tố nhưng rõ nhất là hai điểm: những viện nghiên cứu quốc gia và chính sách khích lệ, tăng cường mạnh mẽ khả năng tiếp cận thị trường của nông dân.
Tiến bộ nông nghiệp không như những lĩnh vực khác. Một chiếc xe “lai” có thể xuất xưởng ở Nhật và ngay sau đó chạy trên đường phố ở Hà Nội, nhưng những cải tiến nông nghiệp thì phải được “đóng ni, đo giày” theo từng người sử dụng. Cây trồng phải được lai tạo riêng cho từng vùng khí hậu, chiều dài ngày, loại đất trồng cũng như khả năng kháng sâu bệnh địa phương. Đó là lý do tại sao những nước đang phát triển đang nghiêm túc thực hiện những nghiên cứu nông nghiệp của chính mình.
Công nghệ nông nghiệp không giống với những ngành khác là cần phải đi trước thiên nhiên một bước. Côn trùng gây hại cây trồng và bệnh vật nuôi tiến hóa rất nhanh về khả năng kháng lại bất kỳ biện pháp kiểm soát nào của con người. Giờ đây không chỉ côn trùng gây hại đang thay đổi mà cả chính khí hậu cũng vậy. Điều này thực sự đe dọa nông nghiệp, đặc biệt là sau 2050 nếu mức khí thải gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu không bị khống chế. Việc nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc giúp nông dân thích ứng với những thay đổi không chỉ về mặt cải tiến mà còn cả việc giữ được năng suất.
Dân số thế giới và giá lương thực biến động ngược chiều, chứng minh rằng năng suất nông nghiệp có thể bảo đảm và thậm chí cải thiện điều kiện sống.
Lo lắng nhưng lạc quan
Những vùng đang tụt hậu so với các tiến bộ nông nghiệp như hạ Sahara châu Phi có thể học theo gương như của Brazil và Trung Quốc để khai thác kiến thức chuyên môn quốc tế, đầu tư mạnh mẽ cho nghiên cứu của địa phương, thực hiện những cải cách quan trọng về chính sách và định chế, nhờ đó đẩy mạnh tức thời năng suất nông nghiệp.
Không có cải tiến nào về chế tạo, dược phẩm, dịch vụ, truyền thông hay giao thông có thể mang lại điều tốt đẹp là cuộc sống ấm no hơn cho hơn một nửa dân số thế giới lạc hậu thông qua việc tăng năng suất nông nghiệp, chúng ta cần luôn nhớ điều này.
TRẦN QUÂN (IEEE Spectrum, Internet), STINFO Số 10/2013