Nông Nghiệp Thẳng Đứng

[12] “Mỗi năm có 15 tỷ cây bị chặt hạ” - (2015) Lập bản đồ mật độ cây trên quy mô

toàn cầu | Nature (được trích dẫn trong Phá rừng và mất rừng | OurWorldinData)

“FAO của Liên Hợp Quốc ước tính mỗi năm có 10 triệu héc-ta rừng bị chặt phá” - (2020) Đánh giá tài nguyên rừng toàn cầu (như được trích trong Phá rừng và mất rừng | OurWorldinData):

- Tỷ lệ mất rừng ròng thường được nêu là khoảng 5 triệu héc-ta mỗi năm: “Từ năm 2010 đến 2020, lượng rừng mất ròng trên toàn cầu là 4,7 triệu héc-ta mỗi năm. Tuy vậy, tỷ lệ phá rừng cao hơn nhiều.”

“Ít nhất ba phần tư trong số này là do nông nghiệp - phá rừng để trồng trọt, chăn nuôi và sản xuất các sản phẩm như giấy” - Các nguyên nhân gây phá rừng | OurWorldinData:

- Có một số ước tính trong tài liệu nghiên cứu về tỷ lệ phá rừng do nông nghiệp gây ra. Sự khác biệt giữa các ước tính này thường được giải thích bởi cách xem xét khác nhau về phá rừng so với suy thoái rừng. Nông nghiệp chiếm 70-80% nạn phá rừng nhiệt đới - việc chuyển đổi vĩnh viễn đất có rừng sang mục đích sử dụng đất khác. Tỷ lệ này thấp hơn một chút khi tính cả suy thoái, tức là mất rừng tạm thời hoặc mất vĩnh viễn chất lượng rừng. Noriko Hosonuma và cộng sự (2012) ước tính rằng 73% nạn phá rừng nhiệt đới là do nông nghiệp gây ra.

Xem ở đây và ở đây để biết thêm thông tin

(Ở đây, nông nghiệp được hiểu là canh tác trên đất liền để sản xuất thực phẩm, nên không gồm nghề cá, nuôi trồng thủy sản và các sản phẩm không phải thực phẩm)

cho biết sản xuất và tiêu thụ thực phẩm chiếm 26% phát thải khí nhà kính toàn cầu, được chia chi tiết như sau: 24% sử dụng đất (8% cho thực phẩm của con người, 16% cho chăn nuôi); 27% sản xuất cây trồng; 30% chăn nuôi và nuôi cá (+1% thủy sản đánh bắt tự nhiên); 18% chuỗi cung ứng. Con số này tương đương khoảng 20% phát thải khí nhà kính toàn cầu nếu không tính phát thải từ chuỗi cung ứng sau nông trại và ngành thủy sản.

Từ phần tóm tắt gốc: “Năm 2015, phát thải từ hệ thống thực phẩm trên toàn cầu đạt 18 Gt CO₂ tương đương mỗi năm, chiếm 34% tổng phát thải GHG. Đóng góp lớn nhất đến từ nông nghiệp và các hoạt động sử dụng đất/thay đổi sử dụng đất (71%), phần còn lại đến từ các hoạt động trong chuỗi cung ứng: bán lẻ, vận chuyển, tiêu dùng, sản xuất nhiên liệu, quản lý chất thải, quy trình công nghiệp và bao bì”.

OurWorldinData giải thích sự khác biệt giữa các ước tính từ [16] & [17]: [17] quy toàn bộ nạn phá rừng toàn cầu (và lượng CO₂ được quy cho nó) cho nông nghiệp, dù thừa nhận chỉ 80% nạn phá rừng thực sự do nông nghiệp gây ra (phần còn lại là do mở rộng đô thị). Điều này khiến ước tính của họ giảm xuống gần 23,5% phát thải GHG trước khi tính chuỗi cung ứng, khi không tính mở rộng đô thị nhưng có tính phát thải liên quan đến thủy sản và một số sản phẩm không phải thực phẩm. [16] đưa ra ước tính riêng cho các sản phẩm nông nghiệp không phải thực phẩm, mà khi cộng lại sẽ nâng tổng số của họ từ 26 lên 33%.

Năm 2017, nông nghiệp đóng góp 20% lượng phát thải CO₂eq toàn cầu từ mọi hoạt động của con người, tương đương 11,1 Gt CO₂eq yr^-1. Con số này gồm 6,1 Gt CO₂eq yr^-1 (11%) từ trồng trọt và chăn nuôi, cùng 5,0 Gt CO₂eq yr^-1 (9%) từ sử dụng đất nông nghiệp, chủ yếu do phá rừng và suy thoái đất than bùn.

Các hệ thống nông nghiệp-thực phẩm chiếm 29,7% trong số 53,5 Gt CO₂eq thải ra năm 2022. Canh tác và thay đổi sử dụng đất liên quan lần lượt chiếm 48% và 19% của phần này, tương đương 19,9% lượng phát thải GHG toàn cầu.

2% toàn bộ đất liền trên Trái Đất - cụ thể là đất trồng trọt, trong tổng diện tích đất nông nghiệp (37%) (2021).

chiếm 14% toàn bộ diện tích đất không phủ băng trên Trái Đất (2014), trong khi [27] cho thấy 12% toàn bộ diện tích đất không phủ băng trên Trái Đất (2008) - có thể đã lỗi thời.

các nguồn từ năm 2007 cho biết 12% toàn bộ đất đai, không tính Greenland và Nam Cực.

Cũng cần thừa nhận rằng vài doanh nghiệp và dự án trang trại thẳng đứng đã sụp đổ trong những năm gần đây, và chưa ai biết những đơn vị được nhắc tới ở đây sẽ ra sao trong các năm tới. Các bình luận đã chỉ ra những lý do chính cho các thất bại này, như cố mở rộng quá nhanh hoặc áp dụng và phô diễn công nghệ tiên tiến, đắt đỏ trước khi xây được sự ổn định vận hành cốt lõi và khả năng sống được về kinh tế, đặt đổi mới lên trên các nền tảng nông nghiệp và tài chính cơ bản.

Các khó khăn thường gặp gồm nhu cầu năng lượng cao, ít loại cây trồng, năng suất bị ước tính quá cao và chiến lược kinh doanh còn non. Nhiều trang trại này chú trọng sự tinh vi về công nghệ mà đánh đổi tính đơn giản, hiệu quả và sự phù hợp với thị trường.

Tuy vậy, cần nhấn mạnh rằng những thất bại này không nên được hiểu là bằng chứng cho thấy mô hình trang trại thẳng đứng nói chung không khả thi. Đúng hơn, chúng là những vấp váp giai đoạn đầu trong một lĩnh vực mới nổi. Trang trại thẳng đứng vẫn là một công cụ đầy hứa hẹn để tăng khả năng chống chịu khí hậu và an ninh lương thực, nhất là ở đô thị và những vùng bị hạn chế về đất hoặc nước. Những bài học từ các bước đi sai ban đầu là cơ hội để học hỏi và mang lại những hiểu biết quý giá, giúp định hướng các cách tiếp cận thực tế và bền vững hơn trong quá trình phát triển sau này.

Xem các video khác ‘Những bài học cần rút ra’ để đọc các bình luận ví dụ.

Các nghiên cứu toàn cầu gần đây ước tính quãng đường vận chuyển thực phẩm chiếm khoảng 19% tổng phát thải của hệ thống thực phẩm, tương đương khoảng 3 Gt CO₂eq mỗi năm ^[79]. Phát thải từ vận chuyển đặc biệt cao với các mặt hàng dễ hỏng, thường phải nhập khẩu như rau quả, khi phát thải từ vận tải thậm chí có thể vượt phát thải từ sản xuất.

Trong khi các nghiên cứu trước đây tập trung vào Hoa Kỳ ^[81] cho thấy vận tải chỉ đóng góp 11% phát thải liên quan đến thực phẩm (với phần lớn phát thải đến từ sản xuất), các đánh giá toàn cầu mới hơn cho thấy thương mại quốc tế đóng vai trò lớn hơn so với điều từng được tin, nhất là ở các quốc gia giàu có, phụ thuộc nhiều vào nhập khẩu.

Tuy vậy, chuyển hoàn toàn sang hệ thống thực phẩm địa phương không khả thi ở mọi nơi: chỉ 11-28% dân số thế giới có thể đáp ứng nhu cầu về các loại cây trồng cụ thể bằng nguồn cung trong bán kính 100 km, trong khi hơn một phần tư phụ thuộc vào thực phẩm phải vận chuyển trên 1.000 km ^[80]. Dù vậy, điều này tương đương một lượng phát thải đáng kể có thể tránh được. Trong khi thương mại toàn cầu vẫn thiết yếu cho an ninh lương thực, nhất là ở những khu vực kém tự chủ hơn, tăng tỷ trọng thực phẩm sản xuất tại địa phương - trồng gần nơi tiêu thụ hơn, đặc biệt ở các nước giàu - có thể tránh được hàng trăm megaton CO₂ và giúp hệ thống thực phẩm vững vàng hơn.

Mật độ và tần suất thu hoạch xà lách ước tính theo kiểu trồng ruộng truyền thống dựa trên các hướng dẫn nông học (khuyến nghị khoảng cách trung bình ngoài đồng) cho những loại xà lách phổ biến (xà lách lá, xà lách bơ và xà lách romaine):

Khoảng cách hàng thường từ 40-80 inch mỗi luống, với 2-6 hàng gieo, cho khoảng cách hàng trung bình khoảng 37-50 cm.

Khoảng cách giữa các cây trong hàng thay đổi theo giống, từ 23-30 cm với bắp xà lách cỡ lớn đến 13-15 cm với lõi romaine. Các bố trí này cho mật độ khoảng 6,9-9,7 cây/m² với các loại xà lách tiêu chuẩn và 14-19,6 cây/m² với lõi romaine.

Xà lách thường được thu hoạch một lần mỗi 3,5-4 tháng, tùy khí hậu và giống, và không thể xếp tầng hay trồng lại thường xuyên. Tuy vậy, sản lượng thu hoạch không đều quanh năm - đôi khi trong điều kiện ấm, thời gian trồng chỉ mất ~2-2,5 tháng (65-80 ngày nếu trồng vào mùa hè, tới 130 ngày nếu trồng vào mùa đông/đầu xuân).

Chúng tôi chọn ~9 cây trên mỗi mét vuông mỗi 4 tháng làm mốc thận trọng, ở mức trung bình cho các hệ thống canh tác truyền thống. Ngược lại, các hệ thống nông nghiệp thẳng đứng có thể đạt năng suất cao hơn đáng kể nhờ xếp tầng theo chiều dọc (ví dụ: 10 tầng hoặc hơn) và xoay vòng vụ nhanh hơn (ví dụ: chu kỳ 18-30 ngày), cho sản lượng 600+ cây/m² trong cùng khoảng thời gian 4 tháng.

Mức sản lượng này nhìn chung được củng cố bởi các số liệu khác được trích dẫn trong tài liệu khoa học ^[82-85] (có thể tìm thêm các tuyên bố từ ngành trên mạng). Jin và cộng sự (2022)^A cho biết mỗi tầng xà lách trồng thẳng đứng có thể cho sản lượng hằng năm 700 kg trên mỗi m² dưới chế độ chiếu sáng tối ưu (vài trăm bắp trên mỗi m² trong vài tháng, tùy chu kỳ cây trồng và kích thước bắp). Trong khi đó, một cách tiếp cận mới do Ptak, Wasieńko & Makula (2024)^B mô tả đạt sản lượng tương đương 597 bắp trên mỗi m³ trong hệ thống trang trại thẳng đứng xoay vòng. Ngoài việc dùng không gian hiệu quả, các ví dụ này cho thấy cơ hội để trang trại thẳng đứng tiếp tục tăng năng suất nhờ hiệu quả sử dụng ánh sáng cao hơn. Ánh sáng liên tục được cho thấy có thể thúc đẩy quang hợp gần như không ngừng, nhưng đi kèm nhu cầu năng lượng tăng và rủi ro quang ức chế, stress nhiệt cùng rối loạn các quá trình nhịp sinh học ở cây^A. Ngược lại, các chế độ sáng/tối nhiều buồng cho phép mỗi tầng cây nhận đủ ánh sáng hằng ngày, đồng thời tiết kiệm tài nguyên và giảm chi phí vận hành cũng như áp lực lên cây và thiết bị. Những cách làm này hứa hẹn giảm nhu cầu năng lượng mà vẫn giữ lợi thế năng suất của nông nghiệp thẳng đứng.

Dù ‘phát triển nông nghiệp đã giúp cuộc sống con người tốt hơn’ - cho phép dân số tăng, tạo ra dư thừa lương thực và thúc đẩy tiến bộ công nghệ - cũng nên nhìn nhận những hệ quả rộng hơn về sức khỏe và xã hội của nền văn minh định cư sau đó. Chúng gồm chế độ ăn ít đa dạng hơn so với người săn bắt hái lượm, bệnh truyền nhiễm lây lan nhiều hơn do mật độ dân số cao và sống gần động vật thuần hóa, phân tầng xã hội, cùng nguy cơ xung đột có tổ chức tăng lên. Những kết quả này không phải vốn có ở nông nghiệp, mà là do các cấu trúc xã hội xuất hiện cùng với việc định cư lâu dài.