Bài 2: Tổng quan những nghiên cứu về giống cây trồng trong sản xuất hữu cơ
Nhóm Admin xin giới thiệu bài nghiên cứu dưới đây do Nhóm thực hiện Đề tài 4 H, nghiên cứu xây dựng mô hình lúa hữu cơ tại An Giang tổng hợp:
- Nghiên cứu cây trồng nông nghiệp hữu cơ - hiện trạng và cơ hội phát triển trong tương lai
Tác giả Ivan Tsvetkov và ctv (2018) đã có bài báo đánh giá sự phát triển gần đây của các khía cạnh khoa học, lập pháp, kinh tế và môi trường của canh tác cây trồng hữu cơ. Tác động của canh tác hữu cơ đến đa dạng sinh học và độ phì nhiêu của đất được thảo luận so với các hệ thống canh tác thông thường. Một rào cản đáng kể cho việc áp dụng rộng rãi và phát triển trong tương lai của nông nghiệp hữu cơ là sự đa dạng hiện có của các công cụ chính sách quốc gia và quốc tế trong lĩnh vực này. Đặc biệt chú ý đến các kỹ thuật nghiên cứu cập nhật có thể giúp giải quyết một số vấn đề thường gặp phải trong canh tác hữu cơ cây trồng. Có ý kiến cho rằng canh tác hữu cơ vẫn chưa đáp ứng đủ năng suất để được coi là hoàn toàn bền vững. Điều này nhấn mạnh sự cần thiết được hỗ trợ mạnh mẽ để thực hiện hiệu quả hơn các đổi mới nghiên cứu khoa học và cải thiện mạng lưới giữa tất cả các bên liên quan như- các nhà sản xuất hữu cơ, các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách tương ứng ở cấp quốc gia và quốc tế.
Hình 1: Sự phối hợp sản xuất, tổ chức liên kết giữa nhà nước, nông dân và các doanh nghiệp tham gia các ĐTDA hữu cơ. Nhà nước cùng doanh nghiệp đầu tư, hỗ trợ, tìm kiếm đầu ra sản phẩm, các nhà khoa học tham gia tập huấn, chuyển giao kỹ thuật và tư vấn, theo sát đồng hành cùng nông dân trong suốt quá trình thực hiện. Để có được sản phẩm thực sự hữu cơ, sự liên kết thực hiện của “4 nhà” là điều rất quan trọng.
Hình giới thiệu hoạt động liên kết được thực hiện ở xã Lương An Trà, huyện Tri Tôn, tỉnh An Giang của nhóm thực hiện ĐT 4 H. (Nguồn: Nhóm Admin Viện AOI).
- Khảo nghiệm giống hữu cơ - Phương pháp phân tích hàm lượng định tính để đánh giá khảo nghiệm giống hữu cơ, trường hợp nghiên cứu điển hình của Đức.
Gutzen, Kaja (2019) đã có đề tài luận án Thạc sỹ với chủ đề Khảo nghiệm giống hữu cơ - Phương pháp phân tích hàm lượng định tính để đánh giá khảo nghiệm giống hữu cơ, trường hợp nghiên cứu điển hình của Đức. Công trình nghiên cứu này sẽ góp phần hiểu rõ hơn về việc thử nghiệm giống như một rào cản tiềm năng để phát hành các giống hữu cơ. Hệ thống đăng ký hữu cơ và kiểm tra sau đăng ký của Đức đối với các loài cây và rau nông nghiệp được so sánh với các hệ thống khác ở các Quốc gia Thành viên EU. Các cuộc phỏng vấn chuyên gia với Văn phòng Giống cây trồng Liên bang, ba điều phối viên thử nghiệm sau đăng ký của Văn phòng Liên bang và bảy nhà lai tạo trên khắp nước Đức được phân tích định tính nhằm xác định ưu điểm và nhược điểm của hệ thống khảo nghiệm hiện có. Trong bối cảnh này, các giả thuyết sau được xem xét: (1) Định nghĩa về “giống hữu cơ thích hợp cho sản xuất hữu cơ”, trong quy định hữu cơ mới (EU) 2018/848, thể hiện sự hạn chế của các giống có sẵn cho nông dân hữu cơ; (2) Thử nghiệm đa dạng trong điều kiện hữu cơ là cần thiết để xác định các loài cây và rau nông nghiệp hữu cơ phù hợp với nông nghiệp hữu cơ (KTMT); (3) Các giao thức DUS (tính khác biệt, tính đồng nhất, tính ổn định) và VCU (giá trị canh tác và sử dụng) hiện tại không đủ để đánh giá các giống hữu cơ. Các tiêu chí kiểm tra cần được điều chỉnh cho phù hợp với nhu cầu của lĩnh vực hữu cơ; và (4) Các nước thành viên EU cần cố gắng thực hiện hài hòa và các phương pháp tiêu chuẩn hóa để mở rộng chủng loại đa dạng cho lĩnh vực hữu cơ.
(1) Định nghĩa về “giống hữu cơ thích hợp cho sản xuất hữu cơ” để lại quyền tự do giải thích, và do đó, cản trở việc thực hiện thống nhất trên toàn EU. (2) Thử nghiệm đa dạng trong điều kiện hữu cơ là cần thiết để xác định một số đặc điểm nhất định trên cây nông nghiệp và rau quả là quan trọng đối với nông nghiệp hữu cơ. Tuy nhiên, tồn tại sự không giống nhau về việc thiết kế thử nghiệm giống hữu cơ và liệu các thử nghiệm hữu cơ và thông thường có thể được kết hợp để đạt được cùng một kết luận hiệu quả hơn hay không. (3) Các giao thức DUS và VCU hiện tại được thiết kế cho các cây trồng có tầm quan trọng kinh tế chính và không thích hợp cho các cây trồng phụ. Các phương án đăng ký thay thế được coi là hạn chế và không có khả năng bảo hộ giống. Do đó, nhu cầu được xác định để thích ứng với các giao thức DUS và VCU. Bất đồng tồn tại về cách thức thích ứng. (4) Trong toàn EU, việc khảo nghiệm giống diễn ra ở các cấp độ khác nhau của cơ cấu tổ chức và thiết kế khảo nghiệm. Tiêu chuẩn hóa thử nghiệm giống hữu cơ có thể cải thiện chất lượng thử nghiệm, và do đó, tăng khối lượng giống hữu cơ và giống thích nghi. Sự hỗ trợ của chính phủ đối với chọn tạo giống hữu cơ và khảo nghiệm giống hữu cơ là rất quan trọng.
Hình 2: Sản phẩm muốn đạt chứng nhận hữu cơ, thì giống sản xuất phải là nguồn rõ ràng, có chứng nhận hữu cơ. Nên việc chọn lựa giống sản xuất là rất quan trọng, lựa chọn phù hợp với nhu cầu thị trường để doanh nghiệp hỗ trợ đầu ra dễ dàng hơn.
Hiện nay ở ĐBSCL, vùng lúa-tôm các dự án sản xuất lúa hữu cơ thường áp dụng giống lúa có chất lượng ngon nhất, nhì thế giới như ST 24, ST 25. Vùng chuyên canh lúa đang ưu tiên chọn giống gạo hạt tròn Japonica (DS1) được ưa chuộng tại Nhật và nhiều nước khác.
Trong hình là giống lúa DS1 đựợc nông dân tại HTX Thành Công sản xuất trong khuôn khổ đề tài 4H năm 2021. (Nguồn: Nhóm Admin Viện AOI)
- Nhu cầu chọn tạo các giống cây trồng thích hợp cho canh tác hữu cơ, sử dụng lúa mì, cà chua và bông cải xanh làm ví dụ
Người ta ước tính rằng hơn 95% sản xuất hữu cơ dựa trên các giống cây trồng đã được lai tạo cho lĩnh vực đầu vào sản xuất thông thường. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các giống này thiếu các đặc điểm quan trọng cần thiết trong điều kiện sản xuất hữu cơ và sản xuất với đầu vào thấp. Điều này chủ yếu là do việc chọn lọc trong các chương trình nhân giống thông thường được thực hiện trên cơ sở phân bón vô cơ cao và các chất đầu vào bảo vệ thực vật cao. Ngoài ra, một số đặc điểm (ví dụ, kiểu gen bán lùn) đã được đưa vào để giải quyết các vấn đề như đổ ngã trong ngũ cốc trong hệ thống đầu vào cao đã được chứng minh là có tác dụng phụ tiêu cực (giảm khả năng chống lại các bệnh như Septoria, hàm lượng protein thấp hơn và hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng kém hơn) về năng suất của các giống trong điều kiện nông học hữu cơ và đầu vào thấp. Bài báo tổng quan này sử dụng lúa mì, cà chua và bông cải xanh làm ví dụ, đã mô tả như sau: (1) các đặc điểm chính cần có trong điều kiện đầu vào thấp, (2) các chương trình nhân giống hiện tại cho nông nghiệp hữu cơ, đầu vào thấp, (3) các phương pháp chọn giống hiện có và / hoặc các phương pháp tiếp cận lựa chọn, và (4) những lợi ích và tác dụng phụ tiêu cực tiềm ẩn của các phương pháp chọn giống khác nhau và khả năng chấp nhận tương đối của chúng theo các nguyên tắc canh tác hữu cơ. (E.T.Lammerts van Bueren và ctv, 2011).
Hình 3: Ngoài sản xuất lúa, các sản phẩm từ rau màu, cây ăn quả cũng được thúc đẩy xây dựng sản xuất theo quy trình hữu cơ, giá trị dinh dưỡng cao, đáp ứng nhu cầu của thị trường cao. Cần được sự quan tâm tư nhà nước, doanh nghiệp hỗ trợ xây dựng vùng trồng và hỗ trợ đầu ra.
Hình trên, nhóm cán bộ Viện AOI gặp gỡ doanh nghiệp, cơ quan quản lý NN Thành phố Cần Thơ thúc đẩy xây dựng mô hình rau, cây ăn quả hữu cơ tại TP. Cần Thơ cuối năm 2021. (Nguồn: Nhóm Admin Viện AOI)
- Bằng chứng về sự thích nghi của giống đối với các hệ thống canh tác hữu cơ
Tác giả Kevin Murphy và ctv, (2007) cho rằng, nhu cầu của người tiêu dùng thay đổi do các tác động của nông nghiệp thông thường đối với môi trường và sức khỏe con người đã thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống canh tác hữu cơ; tuy nhiên, nông nghiệp hữu cơ thường bị chỉ trích là năng suất thấp và không thể sản xuất đủ lương thực để cung cấp cho dân số thế giới.
Sử dụng lúa mì như một loài cây trồng kiểu mẫu, chúng tôi chỉ ra rằng những giống cây trồng kém thích nghi là nguyên nhân một phần dẫn đến năng suất thấp hơn thường thấy trong các hệ thống canh tác hữu cơ khi so sánh với các hệ thống canh tác thông thường. Kết quả của chúng tôi chứng minh rằng các kiểu gen lúa mì mùa đông cho gạo trắng, mềm, năng suất cao nhất trong các hệ thống thông thường không phải là các kiểu gen năng suất cao nhất trong các hệ thống hữu cơ.
Một phân tích phương sai về năng suất giữa 35 kiểu gen giữa hệ thống hữu cơ và thông thường được so sánh cặp cho thấy kiểu gen × tương tác hệ thống có ý nghĩa cao (P <0,001) ở bốn trong năm địa điểm nghiên cứu. Phân tích xếp hạng kiểu gen sử dụng hệ số tương quan thứ hạng của Spearman (RS) cho thấy không có mối tương quan giữa xếp hạng kiểu gen đối với năng suất ở bốn trong năm địa điểm nghiên cứu; tuy nhiên, các cấp bậc có tương quan với trọng lượng thử nghiệm ở cả năm địa điểm.
Điều này chỉ ra rằng việc tăng năng suất trong các hệ thống hữu cơ thông qua chọn tạo giống sẽ đòi hỏi sự lựa chọn trực tiếp trong các hệ thống hữu cơ hơn là sự lựa chọn gián tiếp trong các hệ thống thông thường. Chọn lọc trực tiếp trong các hệ thống hữu cơ tạo ra năng suất cao hơn 15%, 7%, 31% và 5% so với năng suất do chọn lọc gián tiếp cho các địa điểm 1–4, tương ứng. Với các giống cây trồng được lai tạo và thích nghi với các điều kiện độc đáo vốn có trong hệ thống hữu cơ, nông nghiệp hữu cơ sẽ có thể phát huy hết tiềm năng của nó như một giải pháp thay thế năng suất cao đối với nông nghiệp thông thường. (Kevin Murphy và ctv, 2007).
Hình 4: Ở Việt Nam, ngoài lúa, các giống cây công nghiệp có giá trị kinh tế đang dần đi vào sản xuất hữu cơ có chứng nhận. Tiêu hữu cơ đã được chứng nhận đạt các tiêu chuẩn quốc tế tại Kiên Giang, Tây Nguyên từ năm 2018 (với các giống tiêu Phú, Quóc, Vĩnh Linh). Cà phê hữu cơ bắt đầu được chứng nhận tiêu chuẩn hữu cơ EU và USDA từ năm 2022 tại HTX Linh Nham, huyện Mang Yang, tỉnh Gia Lai.
Hình trên, bên trái: Mô hình tiêu hữu cơ được chứng nhận các tiêu chuẩn quóc tế đầu tiên tại huyện Gò Quao, tỉnh Kiên Giang năm 2017. Hình bên phải: Đoàn cán bộ Viện AOI gặp gỡ các doanh nghiêp trên Tây Nguyên thúc đẩy xây dựng các mô hình tiêu, cà phê bền vững, hữu cơ (năm 2020). (Nguồn: Nhóm Admin Viện AOI).
- Tính khả thi của các kỹ thuật chọn tạo giống mới trong canh tác hữu cơ
Tác giả Martin Marchman Andersen và ctv (2015) cho rằng Nông nghiệp hữu cơ dựa trên khái niệm tác động ‘Với thiên nhiên’ thay vì chống lại nó; tuy nhiên, so sánh với canh tác thông thường, canh tác hữu cơ được báo cáo có năng suất thấp hơn. Lý tưởng nhất, mục tiêu phải là thu hẹp khoảng cách năng suất này. Trong bài đánh giá này, tác giả đặc biệt thảo luận về tính khả thi của các kỹ thuật chọn giống mới (NBT- new breeding techniques) để phục hồi (rewilding), một quá trình liên quan đến việc giới thiệu lại các thuộc tính từ các họ hàng hoang dã của cây trồng, như một phương pháp thu hẹp khoảng cách năng suất. Hiệu quả nhất của phương pháp rewilding (người viết tạm gọi là phục hồi), dựa trên kỹ thuật công nghệ sinh học hiện đại, vẫn chưa được chấp nhận bởi phong trào nông nghiệp hữu cơ. Do đó, câu hỏi đặt ra về việc liệu việc áp dụng các phương pháp đó có khả thi hay không, không chỉ từ góc độ công nghệ, mà còn từ khái niệm, kinh tế xã hội, đạo đức và quy định về quan điểm.
Bài báo đi đến Kết luận
Hầu như ngày càng có nhiều sự công nhận giữa các nhà chọn giống và nông dân rằng các đặc điểm tự nhiên có giá trị đã bị mất ở cả hai hệ thống cây trồng thông thường và hữu cơ. Một sự hiểu biết chung sự khác biệt giữa canh tác hữu cơ và thông thường là NN hữu cơ là cấm sử dụng hóa chất hòa tan đầu vào cũng như thuốc diệt cỏ tổng hợp và thuốc diệt sâu bệnh. Một số NBT (công nghệ chọn giống mới) dường như đại diện cho một phương tiện khả thi để giảm nhu cầu về các hóa chất đó. Trái ngược với chuyển gen, nơi các gen mới được đưa vào một sinh vật, nhân giống ngược là một kỹ thuật đưa cây trồng trở lại tự nhiên bằng cách trang bị cho chúng những vật liệu đã mất mà tổ tiên chúng đã từng có. Các ví dụ hiện có về các nguyên lý hữu cơ do IFOAM đề xướng đã bác bỏ kỹ thuật di truyền trên tiền đề rằng nó không thể đoán trước được (tủi ro). Tuy nhiên, đây không phải là một xác định thuộc tính của kỹ thuật di truyền, nhưng có thể thay đổi vấn đề thực nghiệm. Cụ thể, có vẻ như các sinh vật được phục hồi (rewilding) hoàn toàn thành công sẽ không còn (vấn đề) không thể đoán trước được nữa hoặc rủi ro hơn tổ tiên của chúng. Hơn nữa, trong các cuộc tranh luận liên quan đến nông nghiệp, người ta thường khẳng định rằng "tính bền vững", "Tính tự nhiên" và "tính toàn vẹn" thể hiện mối quan tâm vốn dĩ không tương thích với NBTs hoặc rewilding. Tuy nhiên, Không rõ tại sao điều này phải như vậy, mặc dù nó phải được thừa nhận rằng nó có thể như vậy đối với một số nhóm, tùy thuộc vào cách giải thích của họ. Cuối cùng, phải lưu ý rằng tiềm năng sử dụng NBTs trong canh tác hữu cơ là giới hạn trong EU, nơi mà khuôn khổ quy định hiện tại dựa trên quy trình và do đó, sẽ phân loại các sản phẩm chuyên nghiệp được tạo ra bằng cách sử dụng NBT như là GMO. (Martin Marchman Andersen và ctv, 2015)
6. Những nghiên cứu về giống lúa trong sản xuất hữu cơ trên thế giới
Vanaja, T. và ctv., (2013) đã viết: phát triển giống cây trồng mà ít phụ thuộc vào phân bón hóa học là một giải pháp bền vững cho sản xuất nông nghiệp. Nhóm tác giả này đã phát triển một giống lúa mới, là một kiểu giống đầu tiên có tiêu chí tổng quát của một giống lúa hữu cơ, đồng thời cũng thích hợp cho sản xuất vô cơ, và với chất lượng cơm ngon và dinh dưỡng cao. Các phương pháp được áp dụng để phát triển giống cây trồng này là một chiến lược kết hợp chọn giống theo phả hệ, nhân giống cây trồng hữu cơ, và các phương pháp chọn tạo có sự tham gia của nông dân. Quan tâm việc chọn tiêu chuẩn nhiều hạt, năng suất hạt cao và tiềm năng năng suất rơm rạ cao thậm chí trong điều kiện sản xuất hữu cơ và điều kiện đất không thuận lợi. Đồng thời với các tiêu chuẩn chất lượng gạo ngon và các đặc điểm về giống lúa hữu cơ. Nông dân bắt đầu sử dụng giống này canh tác trên diện rộng ngay cả trước khi nó được phóng thích thương mại. Giống có tên gọi là Culture MK 157, là một giống mới được phóng thích ở tiểu bang Kerala của Ấn Độ.
Jingqi Guo (2016), qua nghiên cứu về ảnh hưởng của giống lúa và quản lý dinh dưỡng trong sản xuất lúa hữu cơ, tác giả đi đến kết luận quan trọng: ‘Trong hệ thống sản xuất lúa hữu cơ, giống lúa cũng là một yếu tố căn bản ảnh hưởng sản xuất như năng suất và thành phần năng suất, trong hoặc như một nguồn duy nhất của sự biến đổi hoặc tương tác với điều kiện môi trường và quản lý dinh dưỡng. Là một thành phần quan trọng của chất lượng hạt, chất lượng protein trong nghiên cứu này đã được chứng minh liên quan chặt chẽ với giống lúa’.
7. Những nghiên cứu về chọn tạo giống lúa tại ĐBSCL
Trong số các giống lúa được tạo ra ở nước ta phần lớn là do lai tạo. Hiện nay, chúng ta có rất đa dạng các giống lúa về thời gian sinh trưởng ngắn ngày, cho đến dài ngày, giống lúa năng suất cao phẩm chất tốt, giống lúa thơm đặc sản… có khả năng đáp ứng được cơ bản những thị trường dễ tính cho đến khó tính. Một số giống lúa đang được thịnh hành theo nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu là các giống lúa do cơ quan nhà nước, công ty và cá nhân lai tạo tuyển chọn ra như: Viện Lúa ĐBSCL các giống lúa OM như OM 4900, OM 3536, OM 5451, OM 18, …; Công ty do anh hùng lao động Hồ Quang Cua sáng lập tạo ra các giống ST nổi tiếng số 1 và số 2 thế giới là ST25 và ST24…; cá nhân như nông dân Danh Dưỡng, ở Thoại Sơn, An Giang, có tạo chọn giống lúa Hồng Ngọc (Óc Eo), giống lúa tím than (được công ty quan tâm phát triển sản phẩm hữu cơ). Giống lúa AG1 do tác giả Huỳnh Quang Tín (Viện Nghiên cứu phát triển Đồng bằng sông Cửu Long) và cộng sự lai chọn. Giống có thời gian sinh trưởng từ 90-95 ngày. Năng suất trung bình đạt 7-8 tấn/ha. Tỷ lệ gạo nguyên: 48,6-48,7%; tỷ lệ bạc bụng: 0,7-09%; chiều dài hạt gạo: 7,12-7,13 mm; tỷ lệ D/R: 3,3; hàm lượng Amylose khoảng 14,6%. Chất lượng cơm mềm dẽo; thơm nhẹ; hàm lượng protein đạt mức trung bình (8,7%); giống kháng được bệnh cháy lá cấp 1-3 và thích nghi được với đấy phèn và mặn.
Các giống lúa Mùa của An Giang được bảo tồn thông qua sản phẩm chế biến do chất lượng gạo chưa cao. Ngoài ra có một số giống lúa của Công ty Lộc Trời, các giống lúa ngoại nhập của Nhật Bản, Thái Lan và của Viện lúa quốc tế IRRI …
Những thành tựu trên là sự nỗ lực của các nhà khoa học và quản lý nông nghiệp góp phần tích cực nâng cao sản lượng và diện tích lúa trên toàn quốc. Vì thế, việc nghiên cứu, đánh giá từng giống lúa thích hợp với các vùng sinh thái và kỹ thuật canh tác nhằm phát huy hết tiềm năng của giống là một biện pháp hữu ích, mang lại hiệu quả cho sản xuất.