Toàn bộ lịch sử nông nghiệp: Từ săn bắn hái lượm đến canh tác hiện đại

Kể từ lần trồng trọt đầu tiên cách đây khoảng 12.000 năm, nông nghiệp đã trải qua một quá trình phát triển đáng chú ý. Mỗi thời đại đều mang đến những cải tiến mới cho phép nông dân sản xuất nhiều lương thực hơn cho dân số ngày càng tăng.

Bài viết mở rộng này khám phá toàn bộ lịch sử của nông nghiệp ở mức độ sâu hơn. Chúng ta sẽ xem xét những thay đổi và phát triển quan trọng đã thúc đẩy hoạt động nông nghiệp từ các ốc đảo rải rác đến các doanh nghiệp nông nghiệp được cơ giới hóa cung cấp hàng tỷ đô la ngày nay.

Nguồn gốc của nông nghiệp
Nông nghiệp trong nền văn minh cổ đại
Nông nghiệp thời trung cổ
Nông nghiệp trong thời hiện đại sớm 1500-1700
Nông nghiệp trong kỷ nguyên công nghiệp
Công nghệ nông nghiệp mới nổi
Nông nghiệp hiện đại trong thế kỷ 20
Nhìn về tương lai

Nguồn gốc của nông nghiệp

Con đường từ săn bắt hái lượm đến trồng trọt diễn ra dần dần, diễn ra qua hàng ngàn năm. Bằng cách hiểu cách thức và lý do nông nghiệp hình thành, chúng ta hiểu rõ hơn về một trong những đổi mới có ảnh hưởng nhất của nhân loại.

Chất xúc tác cho nông nghiệp

Một số yếu tố tạo tiền đề cho quá trình chuyển đổi sang nông nghiệp khoảng 10.000 năm trước:

• Biến đổi khí hậu vào cuối kỷ băng hà cuối cùng mang đến thời tiết ấm hơn, cho phép các loài thực vật mới phát triển mạnh mẽ ở những khu vực như Lưỡi liềm Phì nhiêu.
• Dân số tăng đồng nghĩa với việc những người săn bắn hái lượm cạn kiệt nguồn thực phẩm địa phương, buộc các nhóm người phải di dời thường xuyên. Một số bắt đầu định cư ở những khu vực giàu tài nguyên.
• Các loại ngũ cốc hoang dã dồi dào như lúa mì và lúa mạch xuất hiện ở vùng Levant, thu hút động vật và cuối cùng là những người tranh giành để thu hoạch chúng.
• Việc định cư xung quanh các địa điểm thu thập như ốc đảo đã thúc đẩy thương mại và ổn định, thúc đẩy việc trồng trọt để tránh cạn kiệt.

Những điều kiện này đã khuyến khích các nhóm người ở Vùng Lưỡi liềm Phì nhiêu chuyển từ rải hạt giống tùy tiện sang trồng trọt có chủ đích các loại ngũ cốc và cây họ đậu được ưa thích.

Thực hành canh tác sớm

Khảo cổ học và các công cụ cổ xưa cung cấp manh mối về các phương pháp canh tác ban đầu:

• Cuốc làm từ đá, xương và gỗ được sử dụng để xới đất và tạo ụ gieo hạt.
• Que đào dùng để đục lỗ để gieo hạt như bí, củ.
• Hạt giống của các giống hoang dã được trồng có chọn lọc để tạo ra những đặc điểm có lợi như hạt to hơn và năng suất cao hơn.
• Hệ thống thủy lợi được áp dụng ở những khu vực khô hạn hơn như Ai Cập dọc theo sông Nile, nơi lũ lụt hàng năm làm thay đổi các lớp đất màu mỡ.
• Chăn nuôi bao gồm dê, cừu và lợn được chăn nuôi, cung cấp phân bón để tăng cường độ phì nhiêu của đất cho cây trồng.

Những kỹ thuật canh tác non trẻ này dần dần thay thế lối sống săn bắt và hái lượm trên diện rộng ở một số vùng nhất định bằng khả năng mới được tìm thấy là sản xuất ra những cửa hàng thực phẩm dồi dào gần nhà.

Truyền bá nông nghiệp sớm

• Levant – Lúa mì, lúa mạch, đậu Hà Lan, đậu lăng và dê được thuần hóa lần đầu tiên vào khoảng năm 9500 trước Công nguyên. Các khu định cư lâu dài như Jericho nảy sinh.
• Andes – Bí, khoai tây và quinoa là những cây trồng sớm. Llamas và alpacas được thuần hóa vào năm 3500 trước Công nguyên. Ruộng bậc thang nhân mảnh đất nhỏ để canh tác.
• Trung Mỹ – Ngô, đậu, bí và gà tây được trồng vào khoảng năm 6000 trước Công nguyên. Chinampas cho phép trồng trọt ở những vùng đầm lầy nông.
• Châu Phi cận Sahara – Nông nghiệp phát triển độc lập vào năm 3000 trước Công nguyên với các loại cây trồng như lúa miến và khoai mỡ. Công cụ bằng sắt đã giúp khai hoang đất đai để canh tác.
• Châu Á – Lúa và kê được trồng ở Trung Quốc vào khoảng năm 7500 trước Công Nguyên. Chuối, khoai mỡ và khoai môn được trồng ở Papua New Guinea.
• Châu Âu – Lúa mì và gia súc đến vùng Cận Đông vào khoảng năm 5500 trước Công nguyên, cùng với máy cày. Tiếp theo là yến mạch, lúa mạch đen và các loại đậu.

Sự lan truyền toàn cầu này đã biến đổi lối sống săn bắn hái lượm gần như ở khắp mọi nơi thành các cộng đồng nông nghiệp định cư trồng các loại cây trồng chuyên biệt, thích nghi với địa phương và chăn nuôi các loài động vật đã được thuần hóa vào năm 3000 trước Công nguyên.

Nông nghiệp trong nền văn minh cổ đại

Lương thực dư thừa do nền nông nghiệp sơ khai mang lại đã cho phép các thành phố, các ngành nghề chuyên biệt và các nền văn hóa phức tạp xuất hiện trên toàn cầu. Nông nghiệp tiến bộ về công cụ và kỹ thuật trong thời đại này.

Lưỡng Hà cổ đại

Khu vực nằm giữa sông Tigris và Euphrates này phát triển nông nghiệp nhờ lượng nước và phù sa dồi dào do lũ lụt theo mùa để lại. Nông dân trồng nhiều loại cây trồng:

• Các loại ngũ cốc – lúa mì emmer, lúa mạch, lúa mì einkorn
• Các loại đậu – đậu lăng, đậu xanh, đậu, đậu Hà Lan
• Trái cây – chà là, nho, ô liu, quả sung, quả lựu
• Rau – tỏi tây, tỏi, hành tây, củ cải, dưa chuột

Chăn nuôi bao gồm cừu, gia súc và dê. Con la và con bò kéo cày. Các công cụ và kỹ thuật canh tác chính bao gồm:

• Liềm đồng để thu hoạch lúa
• Kênh thủy lợi đưa nước sông vào đồng ruộng
• Bón phân để tăng độ phì cho đất
• Bỏ hoang, bỏ ruộng tạm thời để phục hồi chất dinh dưỡng

Lương thực dư thừa của họ đã khai sinh ra những thành phố đầu tiên trên thế giới như Uruk vào năm 4000 trước Công nguyên và những văn bản phức tạp để theo dõi việc lưu trữ và vận chuyển cây trồng. Quyền sở hữu đất đai và thuế trang trại phát triển trong các xã hội quan liêu ở Lưỡng Hà.

Ai Cập cổ đại

Nền nông nghiệp của người Ai Cập dựa vào lũ lụt theo mùa của sông Nile, nơi tích tụ phù sa giàu dinh dưỡng lý tưởng cho việc trồng trọt.

• Lúa mì, lúa mạch và lanh được trồng để làm bánh mì, bia và vải lanh
• Sậy giấy cói sinh sôi nảy nở ở vùng đầm lầy, cung cấp vật liệu để viết
• Nho, sung và chà là được trồng cùng với bắp cải, hành tây và dưa chuột

Tại các lưu vực dọc sông Nile, nông dân thực hành nông nghiệp chống lũ lụt:

• Khi nước lũ rút, hạt giống được gieo thẳng xuống đất ẩm
• Bò hoặc lừa kéo cày gỗ để làm đất
• Hạt được thu hoạch bằng liềm cong, sau đó được đập tách khỏi cuống

Nông dân Ai Cập nộp thuế bằng phần ngũ cốc thu hoạch được. Việc xây dựng các kênh và đập thủy lợi đã giúp kiểm soát lũ lụt và mở rộng đất nông nghiệp dọc theo sông Nile.

Ấn Độ cổ đại

Khí hậu của Ấn Độ đã hỗ trợ việc trồng các loại cây trồng chủ lực cho đến ngày nay:

• Cơm ở miền Nam mưa
• Lúa mì và lúa mạch ở miền bắc khô hơn
• Bông, hạt vừng và mía
• Đậu lăng, gam và đậu Hà Lan cung cấp protein

Các khía cạnh chính của nền nông nghiệp Ấn Độ cổ đại bao gồm:

• Cày do bò kéo được trang bị đầu sắt để phá vỡ lớp đất dày
• Ruộng bậc thang ở vùng đồi núi để tạo đất canh tác
• Tưới bằng hồ chứa và kênh lót
• Luân canh giữa cây họ đậu cố định đạm và cây ngũ cốc

Những cơn mưa gió mùa theo mùa khiến việc kiểm soát lũ lụt trở nên quan trọng. Đập chùa giúp quản lý nước tưới tiêu. Các ghi chép cho thấy đậu nành, cam và đào đến từ Trung Quốc vào năm 100 trước Công nguyên dọc theo Con đường Tơ lụa.

Trung Quốc cổ đại

Hai hệ thống sông lớn của Trung Quốc – sông Hoàng Hà ở phía bắc và sông Dương Tử ở phía nam – đóng vai trò là cái nôi cho nền nông nghiệp Trung Quốc cổ đại:

• Cây trồng miền Bắc – kê, lúa mì, lúa mạch, đậu nành
• Cây trồng miền Nam – lúa, chè, dâu tằm
• Cây trồng rộng rãi – bắp cải, dưa, hành, đậu Hà Lan

Những cải tiến quan trọng bao gồm:

• Bò kéo cày sắt được trang bị hai lưỡi để cắt qua lớp đất dày
• Canh tác theo hàng bằng các dụng cụ chuyên dụng cho các loại cây trồng như lúa mì, lúa gạo, đậu nành và mía đường
• Máy gieo hạt giúp gieo hạt đều, hiệu quả

Trung Quốc cũng thực hiện nuôi trồng thủy sản và nuôi tằm trên quy mô lớn. Kỹ thuật nông nghiệp liên tục được cải tiến theo hồ sơ chi tiết được lưu giữ bởi các học giả và quan chức.

Châu Mỹ cổ đại

Các xã hội bản địa trên khắp Bắc và Nam Mỹ đã thuần hóa các loại cây trồng quan trọng trong khu vực:

• Trung Mỹ – Ngô, đậu, bí, cà chua, khoai lang, bơ, socola
• Andes – Khoai tây, diêm mạch, ớt, đậu phộng, bông vải
• Bắc Mỹ – Hoa hướng dương, quả việt quất, quả nam việt quất, quả hồ đào

Những cải tiến quan trọng bao gồm:

• Chinampas – Đảo nông nghiệp nhân tạo được xây dựng trong hồ nước nông ở miền trung Mexico
• Ruộng bậc thang – Ruộng bậc thang trên núi được người Inca xây dựng để mở rộng đất canh tác
• Phân bón – Tiền gửi phân chim được khai thác và rải khắp các cánh đồng
• Alpaca và lạc đà không bướu cung cấp phương tiện vận chuyển và chất xơ

Ngô đã trở thành cây lương thực chủ yếu ở hầu hết châu Mỹ. Hệ thống thủy lợi, chinampas và ruộng bậc thang giúp phát triển nông nghiệp ở những địa hình đầy thách thức.

Nông nghiệp thời trung cổ

Nông nghiệp ở châu Âu suy thoái sau sự sụp đổ của Đế chế La Mã, nhưng bắt đầu được cải thiện vào thế kỷ thứ 10 với các công cụ và kỹ thuật mới.

Trang viên tự túc

Trong phần lớn thời Trung cổ, cuộc sống nông thôn và nông nghiệp tập trung quanh các trang viên. Lãnh chúa sở hữu các trang viên lớn nhưng chia đất thành:

• Miền kèm theo của lãnh chúa được canh tác vì lợi ích của ông
• Dải đất của nông dân nơi họ trồng trọt cho gia đình họ

Hệ thống này mang lại sự ổn định bằng cách trói buộc nông nô và nông dân vào đất đai. Công nghệ như máy xay chạy bằng nước đã giúp xay ngũ cốc. Nhưng năng suất vẫn ở mức thấp.

Hệ thống trường mở

Vào cuối thời Trung cổ, nông nghiệp chuyển sang hệ thống cánh đồng mở ở nhiều khu vực:

• Các gia đình nông dân được phân bổ những dải đất lớn hơn trải rộng trên hai đến ba cánh đồng chung rộng lớn.
• Các cánh đồng được luân canh, mỗi năm bỏ hoang một cánh đồng để bổ sung nitơ.
• Chăn nuôi được chăn thả trên các cánh đồng bỏ hoang và gốc rạ sau thu hoạch. Phân của họ bón cho đất.

Hệ thống này tăng hiệu quả bằng cách phân phối đất nông nghiệp và tài nguyên tốt hơn. Công cụ nông nghiệp cũng được cải thiện.

Công cụ nông trại cải tiến

Một số đổi mới đã thúc đẩy nền nông nghiệp thời trung cổ sau năm 1000 CN:

• Máy cày có bánh xe nặng với ván khuôn không đối xứng để xới đất dày hoặc đất nặng
• Vòng cổ ngựa cho phép ngựa kéo máy cày và thiết bị thay vì bò chậm hơn
• Luân canh ba cánh đồng để xen kẽ lúa mì hoặc lúa mạch đen, các loại ngũ cốc có giá trị thấp hơn và các cánh đồng bỏ hoang
• Cối xay nước và cối xay gió giúp giảm lao động chế biến cây trồng như ngũ cốc

Những tiến bộ này đã đặt nền móng cho việc tăng cường sản xuất lương thực và tăng trưởng dân số.

Nông nghiệp trong thời hiện đại sớm 1500-1700

Kỷ nguyên thuộc địa chứng kiến sự mở rộng mạnh mẽ về chủng loại cây trồng khi các nhà thám hiểm khám phá những loài thực vật mới và chuyển giao các loài giữa các lục địa.

Cây trồng lan rộng từ sàn giao dịch Colombia

Các nhà thám hiểm trở về từ châu Mỹ đã giới thiệu lại một số loại cây trồng bổ dưỡng cho phần còn lại của thế giới:

• Ngô, khoai tây và cà chua từ Châu Mỹ đến Châu Âu
• Lúa mì, mía và cà phê từ Cựu Thế giới đến Châu Mỹ
• Đậu phộng, dứa và thuốc lá du hành từ Nam Mỹ đến châu Á và quay trở lại
• Nho, trái cây họ cam quýt và hạnh nhân được mở rộng sang các khu vực địa lý mới

Sự chuyển giao thực vật và kiến thức canh tác giữa các nền văn minh đã làm thay đổi chế độ ăn uống và tập quán nông nghiệp trên toàn cầu.

Trồng cây tiền mặt

Chủ nghĩa thực dân châu Âu đã dẫn đến các đồn điền lớn trồng các loại cây như đường, bông, thuốc lá và cây chàm để xuất khẩu trở lại châu Âu:

• Caribe – Mía và thuốc lá được trồng bằng lao động nô lệ
• Nam Mỹ – Bông và thuốc lá được trồng trên những đồn điền rộng lớn
• Brazil – Mía được trồng để xuất khẩu để làm đường và rượu rum
• Châu Á – Các loại gia vị như hạt tiêu, đinh hương, nhục đậu khấu và trà đã được khẳng định

Những cây trồng thương mại này mang lại lợi nhuận cao nhưng gây ra những tác động xã hội lớn thông qua chế độ nô lệ, bất bình đẳng và chủ nghĩa thực dân. Hệ thống đồn điền làm đất bị căng thẳng với các loại cây trồng lặp đi lặp lại.

Nông nghiệp tiểu thủ công nghiệp

Ngược lại với các đồn điền lớn, nông nghiệp tiểu thủ công nghiệp xuất hiện trong đó nông dân sử dụng mảnh đất nhỏ của riêng mình để trồng các loại cây như lanh, len và lụa:

• Các gia đình sản xuất vật liệu cần thiết cho quần áo và các mặt hàng theo yêu cầu của xã hội
• Hàng hóa thường được các thương gia du lịch mua và bán lại ở các thành phố
• Cần hạn chế lao động bên ngoài, với các gia đình cung cấp hầu hết các công việc chuyên sâu

Thu nhập bổ sung này có thể hỗ trợ nông dân giữa các mùa trồng trọt. Phụ nữ thường quản lý gia cầm, vườn tược và chăn nuôi tằm để tạo thêm thu nhập trong hệ thống này.

Nông nghiệp trong kỷ nguyên công nghiệp

Cuộc cách mạng công nghiệp đã thúc đẩy những thay đổi sâu rộng trong công nghệ nông nghiệp, lựa chọn cây trồng và cơ cấu trang trại cho phép sản xuất lương thực lớn hơn nhiều.

Cuộc cách mạng nông nghiệp

Ở Anh, nông nghiệp đã trải qua cuộc Cách mạng Nông nghiệp từ năm 1700 đến năm 1900:

• Bao vây hợp nhất các mảnh đất nông dân nhỏ thành các trang trại thương mại lớn hơn thuộc sở hữu của các chủ đất giàu có
• Jethro Tull đã phát minh ra máy gieo hạt vào năm 1701 cho phép gieo hạt hiệu quả theo hàng thẳng
• Nhân giống chọn lọc đã cải thiện năng suất cây trồng và vật nuôi như bò và cừu
• Hệ thống luân canh bốn vụ của Norfolk duy trì độ phì nhiêu của đất bằng cách xen kẽ các loại cây trồng khác nhau

Những cải tiến này làm tăng năng suất nhưng lại đẩy những người nông dân và người lao động tá điền nghèo rời bỏ đất đai để vào thành phố.

Cơ giới hóa đến

Máy móc mới xuất hiện giúp giảm bớt lao động cần thiết trong nông nghiệp:

• Máy gieo hạt cơ học áp dụng hạt giống đồng đều hơn và sử dụng ít lao động hơn
• Máy gặt và chất kết dính dùng ngựa kéo để thu hoạch các loại ngũ cốc như lúa mì và cỏ khô
• Máy tuốt lúa giúp tách hạt ra khỏi thân cây nhanh chóng
• Máy kéo hơi nước bắt đầu kéo các dụng cụ nặng hơn vào giữa những năm 1800

Cyrus McCormick đã được cấp bằng sáng chế cho máy gặt cơ học vào năm 1834, sau đó thành lập International Harvester, công ty đã thúc đẩy việc áp dụng máy kéo rộng rãi sau năm 1910.

Chính phủ khuyến khích nông nghiệp

Các nước công nghiệp phát triển đầu tư mạnh vào khoa học nông nghiệp và giáo dục:

• Các trường cao đẳng được cấp đất như Đại học California, Bang Michigan và Texas A&M tập trung vào đào tạo nông nghiệp, kỹ thuật và quân sự thực tế
• Các cơ quan chính phủ cung cấp chuyên môn khoa học về các chủ đề như quản lý đất, tưới tiêu và chăn nuôi
• Các khoản trợ cấp, khoản vay và trợ cấp cung cấp vốn để giúp nông dân cơ giới hóa và áp dụng các phương pháp mới
• Cơ sở hạ tầng như điện khí hóa nông thôn mang lại năng lượng cho thiết bị và kết nối giao thông thông qua đường sắt và đường bộ

Những nỗ lực này đã nâng cao năng suất thông qua công nghệ và canh tác cây trồng khoa học.

Bảng 1. Những đổi mới thúc đẩy cuộc cách mạng nông nghiệp

Nông nghiệp hiện đại trong thế kỷ 20

Các công nghệ như cơ giới hóa cùng với chăn nuôi khoa học và cây trồng đã mang lại những thành tựu to lớn về năng suất nông nghiệp trong thế kỷ 20.

Cuộc cách mạng xanh

Mô hình này bắt đầu vào những năm 1940 như một nỗ lực tập trung nhằm tăng sản lượng nhằm giải quyết nạn đói ở các nước đang phát triển:

• Giống năng suất cao – Các loại cây trồng như lúa mì, gạo và ngô được lai tạo có chọn lọc để tạo ra sản lượng ngũ cốc cao hơn.
• phân bón – Phân đạm tổng hợp được sản xuất hàng loạt với chi phí hợp lý bằng quy trình Haber-Bosch để kích thích sự phát triển của cây trồng.
• Thủy lợi – Đập, kênh và giếng ống cung cấp nước để tăng diện tích trồng trọt.
• Thuốc trừ sâu – Thuốc trừ sâu làm giảm thiệt hại mùa màng do sâu bệnh gây ra nhưng lại gây ra các vấn đề về môi trường.
• Máy móc – Sử dụng rộng rãi máy kéo, máy gặt đập liên hợp thay thế sức động vật và sức lao động của con người.

Gói công nghệ này đã mang lại kết quả ấn tượng ở châu Á và châu Mỹ Latinh, ngăn chặn nạn đói và tăng sản lượng lương thực. Các nhà phê bình chỉ ra những tác động nặng nề đến môi trường và làm mất đi sự đa dạng của cây trồng.

Nhà máy chăn nuôi

Được thúc đẩy bởi nhu cầu về thịt giá rẻ, các hoạt động chăn nuôi tập trung (CAFO) đã xuất hiện bắt đầu từ những năm 1950:

• Động vật bị nhốt dày đặc trong các cơ sở trong nhà, lựa chọn sản xuất quy mô lớn hơn thay vì tiếp cận đồng cỏ
• Thức ăn được cung cấp cho động vật thay vì cho chúng ăn cỏ
• Chăn nuôi tập trung vào tăng trưởng nhanh hơn sức khỏe động vật
• Các đầm thải tập trung chất thải động vật chưa được xử lý

Cách tiếp cận công nghiệp này cung cấp hầu hết thịt nhưng gây ra mối lo ngại về đạo đức, sức khỏe, lạm dụng kháng sinh và ô nhiễm.

Những tiến bộ trong nhân giống cây trồng

Khoa học đã tiếp tục cải tiến di truyền cây trồng, chuyển từ việc đơn giản chọn lọc những cây trồng mong muốn sang thao tác trực tiếp ở cấp độ phân tử:

• Nhân giống lai tạo ra con cái có năng suất cao bằng cách lai các giống bố mẹ khác nhau
• Nhân giống đột biến gây đột biến ngẫu nhiên để tạo ra những đặc điểm mới bằng cách sử dụng bức xạ hoặc hóa chất
• Kỹ thuật di truyền chèn trực tiếp các gen cụ thể để tạo ra các thuộc tính mục tiêu như khả năng kháng sâu bệnh

Những phương pháp này cung cấp khả năng tiếp cận các đặc điểm cây trồng có thể không tồn tại một cách tự nhiên. Những người ủng hộ chào mời sản lượng cao hơn, nhưng những người chỉ trích lại cho rằng cần thận trọng trước những tác động lâu dài đến sức khỏe và hệ sinh thái.

Bảng 2. Dấu ấn của nền nông nghiệp hiện đại

Công nghệ nông nghiệp mới nổi

Các công nghệ mới mạnh mẽ tiếp tục xuất hiện mang lại cả hứa hẹn lẫn rủi ro cho tương lai của ngành nông nghiệp.

Nông nghiệp chính xác

Nông nghiệp chính xác sử dụng cảm biến thu thập dữ liệu, máy bay không người lái và hình ảnh vệ tinh để tối ưu hóa đầu vào tại trang trại:

• Thiết bị GPS điều khiển máy kéo và máy móc tự động không cần người lái
• Cảm biến độ ẩm đất và hình ảnh chụp từ trên không cho thấy cây trồng nào cần nhiều chất dinh dưỡng hoặc nước hơn
• Robot làm mỏng cây sẽ loại bỏ chính xác những cây thừa ngay từ sớm
• Công nghệ tỷ lệ thay đổi tùy chỉnh các ứng dụng phân bón, nước hoặc thuốc trừ sâu khác nhau trên cánh đồng dựa trên nhu cầu

Những người ủng hộ tin rằng những kỹ thuật này cung cấp nhiều thực phẩm hơn với ít tài nguyên bị lãng phí hơn. Các nhà phê bình cho rằng nó củng cố sự phụ thuộc vào hóa chất và loại bỏ lao động.

Môi trường được kiểm soát Nông nghiệp

Canh tác thẳng đứng trong nhà và nhà kính cho phép kiểm soát tốt hơn các điều kiện phát triển:

• Thủy canh cung cấp dinh dưỡng trực tiếp cho rễ cây không cần đất
• Đèn LED có thể được điều chỉnh để thuận lợi cho sự phát triển mà không cần tiếp cận với ánh sáng mặt trời
• Môi trường được kiểm soát cho phép sản xuất quanh năm không phụ thuộc vào khí hậu
• Hệ thống xếp chồng và xử lý tự động cho phép các trang trại thẳng đứng có mật độ rất cao

Những người ủng hộ nhìn thấy lợi ích cho các địa phương đô thị và khả năng phục hồi trước biến đổi khí hậu. Những người khác đặt câu hỏi về nhu cầu năng lượng cao.

Nông nghiệp tế bào

Nông nghiệp tế bào nhằm mục đích sản xuất các sản phẩm nông nghiệp như thịt và sữa từ nuôi cấy tế bào thay vì chăn nuôi động vật:

• Mẫu tế bào được lấy từ vật nuôi
• Các tế bào được nuôi cấy và nuôi dưỡng để phát triển trong bể phản ứng sinh học
• Quá trình tái tạo các sản phẩm thịt và sữa mà không cần giết mổ hoặc nuôi trồng

Những người ủng hộ xem nó có tính đạo đức và bền vững hơn. Các nhà phê bình phản bác rằng công nghệ này vẫn mang tính đầu cơ và tốn nhiều năng lượng.

Chỉnh sửa gen

Các phương pháp chỉnh sửa gen mới như CRISPR đưa ra các cách để thay đổi di truyền thực vật và động vật với độ chính xác cao hơn:

• Các gen cụ thể có thể được làm im lặng hoặc chèn vào mà không cần đưa DNA bên ngoài vào
• Khả năng miễn dịch tự nhiên của thực vật có thể được tăng cường để chống lại bệnh tật
• Chỉnh sửa gen có thể loại bỏ chất gây dị ứng hoặc độc tố trong cây trồng

Công nghệ mở rộng này hứa hẹn nhưng đòi hỏi phải có sự giám sát cẩn thận về những thay đổi vĩnh viễn đối với bộ gen và hệ sinh thái.

Công nghệ chuỗi khối

Chuỗi khối cung cấp một cách để theo dõi tính xác thực và nguồn gốc của các sản phẩm nông nghiệp:

• Dữ liệu được nhập vào từng bước sản xuất, chế biến và phân phối
• Hồ sơ được phân phối trên cơ sở dữ liệu sổ cái dùng chung cực kỳ khó làm giả
• Người tiêu dùng có thể quét các mặt hàng để xác minh các tuyên bố xuất xứ về sản phẩm hữu cơ, thương mại công bằng, không biến đổi gen, v.v.

Những người ủng hộ thấy blockchain mang lại sự minh bạch triệt để. Các vấn đề như quyền riêng tư dữ liệu và loại trừ các chủ sở hữu nhỏ cần được giải quyết.

Công nhân trang trại robot

Robot đang đảm nhận nhiều nhiệm vụ hơn ở các trang trại vốn đòi hỏi sức lao động của con người:

• Robot hái trái cây với hệ thống thị giác xác định và thu hoạch có chọn lọc các sản phẩm chín
• Máy kéo không người lái có thể gieo hạt một cách chính xác, rải phân bón và làm cỏ
• Cánh tay robot bắt chước chuyển động khéo léo của con người để xử lý các mặt hàng thực phẩm dễ vỡ

Những người ủng hộ hình dung việc mở rộng tự động hóa để giảm bớt tình trạng thiếu lao động nông nghiệp. Các nhà phê bình cho rằng nó củng cố sự hợp nhất vào các hoạt động ở quy mô nhà máy.

Viễn thám

Các vệ tinh công cộng và thương mại theo dõi điều kiện môi trường và sự phát triển của cây trồng:

• Các cảm biến đánh giá độ ẩm, độ che phủ của cây và sự thay đổi sinh trưởng theo thời gian
• Hình ảnh giúp xác định nhu cầu tưới tiêu hoặc sự xâm nhập của sâu bệnh
• Các lớp dữ liệu có thể lập bản đồ các loại đất, địa hình và các mẫu có ý nghĩa khác

Viễn thám hỗ trợ áp dụng rộng rãi hơn nền nông nghiệp chính xác. Các vấn đề về quyền riêng tư và chi phí cần được giải quyết.

Trí tuệ nhân tạo

Hệ thống AI đang giúp nông dân ứng phó với những biến đổi và khó lường:

• máy mócthuật toán học tập điện tử được đào tạo về dữ liệu trang trại để phát hiện stress cây trồng và dự đoán kết quả
• Thị giác máy tính xác định cỏ dại, sâu bệnh và cây bị bệnh cần loại bỏ
• Chatbots cung cấp các đề xuất tùy chỉnh cho đầu vào và thực tiễn
• Giao diện lệnh bằng giọng nói cho phép vận hành máy móc và giám sát rảnh tay

AI hứa hẹn sẽ hỗ trợ các quyết định dựa trên dữ liệu ở các trang trại. Nhưng sự thiên vị trong dữ liệu và thuật toán cần phải được giải quyết.

Nhìn về tương lai

Với dân số toàn cầu ước tính đạt 10 tỷ người vào năm 2050, nông nghiệp phải đối mặt với những thách thức to lớn để cung cấp đủ thực phẩm dinh dưỡng, giá cả phải chăng một cách bền vững:

• Khí hậu thay đổi: đe dọa làm gián đoạn sản xuất với nhiệt độ cao hơn, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt và lượng mưa thay đổi
• Tác động môi trường: như xói mòn đất, chìm các tầng ngậm nước và dòng chảy phân bón làm suy thoái các nguồn tài nguyên quan trọng
• Thay đổi chế độ ăn: có nghĩa là nhu cầu nhiều hơn về các loại thực phẩm sử dụng nhiều tài nguyên như thịt và các sản phẩm từ sữa
• Nhiên liệu sinh học: sự đánh đổi hiện tại giữa cây trồng để lấy lương thực và nhiên liệu
• Chuyển đổi đất đai: nạn phá rừng làm xói mòn đa dạng sinh học và các bể chứa carbon tự nhiên
• Chất thải thực phẩm: lãng phí nguồn lực được đầu tư trong toàn bộ chuỗi cung ứng

Việc giải quyết những thách thức phức tạp, có liên quan lẫn nhau này sẽ đòi hỏi những nỗ lực toàn diện giữa các ngành, cộng đồng và quốc gia. Các chính sách thông minh hơn, các biện pháp thực hành tốt nhất dựa trên cơ sở khoa học và các công nghệ mới nổi đều có vai trò trong việc chuyển đổi nền nông nghiệp theo hướng tái tạo, thân thiện với khí hậu và nuôi dưỡng cho tất cả mọi người.

Lịch sử lâu dài của tiến bộ nông nghiệp cho thấy nhân loại có khả năng đáp ứng tương lai thông qua sự khéo léo và hợp tác toàn cầu. Tuy nhiên, sẽ cần đến công sức của nhiều bàn tay và khối óc thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau để tạo ra các giải pháp phù hợp với một thế giới kết nối với nhau đang đối mặt với 10 tỷ miệng ăn để nuôi sống bền vững.

Trong hơn 10.000 năm qua, nông nghiệp đã giúp loài người chúng ta phát triển và xã hội phát triển. Trải qua quá trình lịch sử rộng lớn đó, sự khéo léo của con người đã thuần hóa được các loài thực vật và động vật, phát triển các công cụ chuyên dụng cũng như tạo ra các giống và hệ thống trồng trọt có năng suất cao hơn.

Công nghệ nông nghiệp luôn hướng đến việc trồng được nhiều lương thực hơn với ít tài nguyên và lao động hơn. Những đổi mới ngày nay tiếp tục tiến bộ đó nhưng cũng đặt ra những câu hỏi mới. Các trang trại nhỏ sẽ tiếp tục phát triển hay hợp nhất thành các hoạt động công nghiệp lớn hơn? Liệu nhân loại có thể đạt được nền nông nghiệp bền vững, thân thiện với khí hậu để nuôi sống mọi người trên hành tinh? Tương lai vẫn chưa được viết.

Khi dân số toàn cầu hướng tới con số 10 tỷ, lịch sử lâu dài của tiến bộ nông nghiệp mang lại hy vọng rằng nông dân có thể thích nghi và vươn lên để đáp ứng những thách thức phía trước. Các cuộc cách mạng nông nghiệp trong quá khứ đã chứng minh rằng phát minh của con người kết hợp với các chính sách có trách nhiệm có thể tạo ra các giải pháp để nuôi sống nhiều người hơn đồng thời bảo tồn tài nguyên thiên nhiên của chúng ta về lâu dài. Cuộc cách mạng nông nghiệp tiếp theo bắt đầu ngay bây giờ.