Lúa nương mọc trên một sườn đồi ở Bôlivia, cách xa bất kỳ cánh đồng lúa nào. Cait, CC BY-SA

Quên về dầu hoặc khí đốt - bạn nên lo lắng về những điều ít được thảo luận nhưng liên quan nhiều hơn đến thực tế là thế giới đang cạn kiệt nguồn nước sạch, có thể uống được.

Tôi đã viết bài viết này trong khi ở Kathmandu. Thủ đô và thành phố lớn nhất của Nepal có một thiếu nước nghiêm trọng. Mặc dù tất cả các chủ nhà phải trả một khoản phí cho chính phủ để lấy nước trên vòi, nguồn cung cấp chỉ chạy một lần một tuần trong vài giờ. Những cư dân tuyệt vọng sau đó buộc phải mua nước từ các nhà cung cấp tư nhân. Trong khi điều này là giá cả phải chăng cho những người giàu hơn, nó là một vấn đề lớn đối với tầng lớp trung lưu và thấp hơn. Đối với nhiều người ở các nước đang phát triển, nước thực sự là sự khác biệt giữa thịnh vượng và nghèo đói.

Hơn một tỷ người trên thế giới có không tiếp cận hợp lý với nước ngọt. Hầu hết các bệnh ở các nước đang phát triển có liên quan đến nước, gây ra hàng triệu ca tử vong mỗi năm (một đứa trẻ được ước tính sẽ chết vì tiêu chảy mỗi giây 17).

Với tất cả những điều này, chúng ta phải đưa ra giải pháp sử dụng nước toàn cầu nhanh chóng, trước khi tình trạng khan hiếm nước trở thành nguyên nhân chính của xung đột quốc tế.

Phần lớn nước của chúng ta được tìm thấy trong các đại dương. Chỉ 3% là tươi và có thể được sử dụng cho nông nghiệp và uống, và trong mọi trường hợp, phần lớn trong số này được đông lạnh trong sông băng và băng đá cực. Điều đó có nghĩa là chỉ 0.5% nước của Trái đất là có thể truy cập và, trong số này, hơn hai phần ba là dùng trong nông nghiệp.

Nếu chúng ta sẽ cắt giảm việc sử dụng nước, chúng ta phải tập trung vào việc làm cho trang trại của chúng ta bền vững và hiệu quả hơn. Với dân số toàn cầu vẫn đang phát triển, chúng ta sẽ cần sản xuất nhiều cây trồng hơn bằng cách sử dụng ít nước hơn, trong vùng đất nông nghiệp ít hơn.

Trên toàn thế giới, chỉ hơn một phần ba (37%) đất có thể được sử dụng để trồng trọt là hiện đang được sử dụng. Đất nông nghiệp tiềm năng là có sẵn, nhưng nó không được phát triển do thiếu cơ sở hạ tầng, độ che phủ rừng hoặc bảo tồn. Việc thiếu đất không thực sự là một vấn đề lớn như bây giờ - nhưng nước thì có.

Vượt xa nông nghiệp truyền thống

Vậy làm thế nào để trồng cây sử dụng ít nước? Một lựa chọn sẽ là tìm một cách bền vững để loại bỏ muối khỏi trữ lượng nước biển (về cơ bản là vô hạn) của chúng ta. Các trang trại ở Nam Úc Hình dưới đây sử dụng năng lượng từ mặt trời để trích xuất nước biển và khử muối để tạo ra nước ngọt, có thể được sử dụng để trồng cây trong các nhà kính lớn.

Các trang trại như vậy có trụ sở tại các khu vực cằn cỗi, và các nhà máy được trồng với hệ thống thủy canh không cần đất. Trồng các loại cây trồng như thế này quanh năm sẽ làm giảm đáng kể việc sử dụng nước ngọt ở vùng nóng và khô, nhưng chi phí thiết lập các nhà kính này vẫn là một vấn đề.

Thiếu nước cũng sẽ giảm đáng kể nếu nông dân chỉ cần sử dụng ít nước hơn để tạo ra năng suất tương tự. Nói dễ hơn làm, tất nhiên, nhưng điều này đặc biệt quan trọng trong các khu vực dễ bị hạn hán.

Các nhà khoa học thực vật trên khắp thế giới đang bận rộn xác định các gen cho phép cây phát triển trong điều kiện khô, khô. Ví dụ, cái gì tạo ra lúa nương Trồng trong đất khô trong khi lúa vùng thấp cần ruộng lúa được tưới tốt để phát triển?

Khi các chìa khóa cho khả năng chịu hạn được xác định, chúng có thể được đưa vào cây trồng thông qua kỹ thuật di truyền (và không, điều này không liên quan đến việc tiêm thực phẩm có độc tố theo đề xuất của Tìm kiếm hình ảnh của Google).

Theo truyền thống, nông dân đã nhân giống cây trồng chịu hạn thông qua quá trình lựa chọn chậm và vất vả qua nhiều thế hệ. Kỹ thuật di truyền (GE) cung cấp một cách ngắn gọn.

Một nghiên cứu gần đây đã xác định đa dạng kiến trúc gốc hệ thống trong các giống đậu xanh khác nhau. Các nghiên cứu trong tương lai hy vọng xác định được các gen làm cho một số rễ có hiệu quả trong việc thu nước và chất dinh dưỡng từ đất khô. Sau khi xác định được yếu tố di truyền, các nhà khoa học có thể trực tiếp cung cấp gen giúp thực vật thu được nhiều nước hơn.

Một yếu tố quan trọng đối với khả năng chịu hạn ở thực vật là axit abscisic hormone thực vật (ABA), làm tăng hiệu quả sử dụng nước của cây trong hạn hán. Nhưng ABA cũng làm giảm hiệu quả của quang hợp, làm giảm sự phát triển của cây trong thời gian dài hơn và kết quả là năng suất cây trồng giảm.

Nhưng thực vật không phải lúc nào cũng có sự đánh đổi này: cây trồng hiện đại đã mất một gen chủ chốt cho phép cây trồng trên đất sớm như rêu để chịu đựng mất nước cực độ. Điều này cho phép các nhà máy sớm xâm chiếm đất từ ​​nước ngọt khoảng 500m năm trước. Hiện đại rêu sa mạc cũng thu thập nước qua lá của chúng giúp chúng phát triển trong điều kiện khô ráo.

Đây là thách thức lớn đối với các nhà khoa học thực vật. Để thiết kế các loại cây trồng có thể được tưới tối thiểu và cuối cùng sẽ giúp giảm bớt tình trạng khan hiếm nước, chúng tôi sẽ phải giới thiệu lại các hệ thống chống mất nước mà nhiều nhà máy cao hơn đã bị mất nhưng những thứ như rêu vẫn nhất thiết phải giữ lại.

Kỹ thuật di truyền vẫn còn gây tranh cãi mặc dù nghiên cứu khoa học sâu rộng báo cáo cây trồng GE có sẵn trên thị trường là an toàn cho tiêu dùng. Đây chỉ là một phần thất bại trong giao tiếp. Nhưng thực tế là cuối cùng chúng ta sẽ cần sử dụng tất cả các công nghệ có sẵn cho chúng ta và cây trồng GE có quá nhiều tiềm năng để bỏ qua.

Giới thiệu về Tác giả

Rupesh Paudyal, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ (Sinh học phân tử và tế bào), Đại học Leeds

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon