Nông nghiệp xanh

Canh tác hữu cơ hay còn gọi là trồng trọt hữu cơ là một phương pháp nông nghiệp thay thế phát triển từ đầu thế kỷ 20 để đáp ứng với sự thay đổi nhanh chóng trong cách canh tác. Nông nghiệp hữu cơ hiện đang chiếm 70 triệu ha trên toàn thế giới, với hơn một nửa số diện tích ở Úc.

Nông nghiệp hữu cơ vẫn đang được mở rộng nhờ sự nỗ lực của nhiều tổ chức hiện nay. Nó đặc trưng bởi việc sử dụng phân bón tự nhiên như phân chuồng, phân xanh và bột xương, đồng thời chú trọng vào các phương pháp như luân canh và trồng cây xen canh. Việc sử dụng thiên địch, trồng cây hỗn hợp và khuyến khích động vật ăn côn trùng cũng là những phương pháp được khuyến nghị.

Các tiêu chuẩn hữu cơ được thiết lập để cho phép sử dụng các chất tự nhiên, đồng thời cấm hoặc hạn chế nghiêm ngặt các chất tổng hợp. Ví dụ, các loại thuốc trừ sâu tự nhiên như pyrethrin và rotenone được chấp nhận, trong khi phân bón và thuốc trừ sâu tổng hợp thường bị cấm. Các chất tổng hợp như đồng sunfat, lưu huỳnh nguyên tố và Ivermectin có thể được sử dụng, nhưng các sinh vật biến đổi gen, vật liệu nano, bùn thải từ người, chất điều hòa sinh trưởng thực vật, hormone và kháng sinh trong chăn nuôi đều bị cấm.

Những động lực chính thúc đẩy canh tác hữu cơ bao gồm lợi ích về tính bền vững, sự minh bạch, tự cung tự cấp, độc lập, sức khỏe, an ninh lương thực và an toàn thực phẩm.

Các phương pháp nông nghiệp hữu cơ được quy định trên toàn cầu và được thực hiện hợp pháp bởi nhiều quốc gia, dựa chủ yếu vào các tiêu chuẩn của IFOAM - Organics International (Liên đoàn các phong trào nông nghiệp hữu cơ quốc tế), một tổ chức quốc tế được thành lập vào năm 1972. Nông nghiệp hữu cơ có thể được định nghĩa là:

một hệ thống canh tác tích hợp nhằm duy trì sự bền vững, nâng cao độ phì nhiêu và đa dạng sinh học của đất, đồng thời cấm thuốc trừ sâu tổng hợp, kháng sinh, phân bón tổng hợp, sinh vật biến đổi gen và hormone tăng trưởng, ngoại trừ những trường hợp hiếm hoi.

Từ năm 1990, thị trường thực phẩm hữu cơ và các sản phẩm liên quan đã phát triển mạnh mẽ, đạt 63 tỷ đô la trên toàn cầu vào năm 2012. Sự gia tăng nhu cầu này đã thúc đẩy mở rộng diện tích đất nông nghiệp theo phương pháp hữu cơ, với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm là 8,9% từ năm 2001 đến 2011.

Tính đến năm 2019, diện tích đất canh tác hữu cơ trên toàn cầu đạt khoảng 70 triệu hécta (170 triệu mẫu Anh), tương đương với khoảng 1,4% tổng diện tích đất nông nghiệp thế giới.

Lịch sử

Nông nghiệp đã tiến hành trồng trọt hàng ngàn năm mà không cần đến hóa chất tổng hợp. Phân bón nhân tạo được phát minh lần đầu vào giữa thế kỷ 19 với chi phí thấp, hiệu quả cao và dễ vận chuyển. Vào những năm 1940, thuốc trừ sâu hóa học ra đời, mở đầu 'kỷ nguyên thuốc trừ sâu'. Những cải tiến này, mặc dù mang lại lợi ích ngắn hạn, nhưng đã dẫn đến nhiều vấn đề lâu dài như nén đất, xói mòn và suy giảm độ màu mỡ của đất, cũng như những lo ngại về hóa chất độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe con người trong thực phẩm. Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu tìm cách khắc phục những tác động tiêu cực này đồng thời duy trì sản lượng cao.

Năm 1921, Albert Howard, nhà sáng lập và tiên phong phong trào hữu cơ cùng với vợ Gabrielle Howard, đã thành lập Viện Công nghiệp thực vật tại Ấn Độ nhằm cải tiến phương pháp canh tác truyền thống. Họ mang đến các công cụ và phương pháp chăn nuôi tiên tiến từ nền tảng khoa học của mình, đồng thời kết hợp với các phương pháp truyền thống Ấn Độ để phát triển các kỹ thuật luân canh cây trồng, chống xói mòn và sử dụng phân trộn và phân chuồng hiệu quả. Trở về Anh vào đầu những năm 1930, Albert Howard bắt đầu xây dựng và phổ biến hệ thống nông nghiệp hữu cơ.

Vào năm 1924, Rudolf Steiner đã trình bày một chuỗi tám bài giảng về nông nghiệp, tập trung vào ảnh hưởng của mặt trăng, các hành tinh, các sinh vật phi vật chất và các nguyên tố khác. Những bài giảng này nhằm đáp ứng nhu cầu của các nông dân nhận thấy đất đai và chất lượng cây trồng, vật nuôi suy giảm do phân bón hóa học. Các bài giảng được công bố vào tháng 11 năm 1924 và bản dịch tiếng Anh đầu tiên ra mắt vào năm 1928 dưới tên gọi Khóa học nông nghiệp.

Vào tháng 7 năm 1939, Ehrenfried Pfeiffer, tác giả nổi tiếng với cuốn sách về nông nghiệp sinh học (Bio-Dynamic Farming and Gardening), đã được mời đến Vương quốc Anh bởi Walter James, Nam tước Northbourne thứ 4, để tham gia Trường học mùa hè Betteshanger và Hội nghị về nông nghiệp Biodynamic tại trang trại của Northbourne ở Kent. Mục tiêu chính của hội nghị là quy tụ các nhà tiên phong của phương pháp hữu cơ để hợp tác trong một phong trào thống nhất. Howard cũng tham gia hội nghị và gặp Pfeiffer tại đó. Năm sau, Northbourne đã phát hành bản tuyên ngôn về canh tác hữu cơ, Hãy nhìn về đất, trong đó lần đầu tiên giới thiệu thuật ngữ 'canh tác hữu cơ'. Hội nghị Betteshanger được coi là 'mảnh ghép còn thiếu' giữa nông nghiệp khí động học và các phương pháp hữu cơ khác.

Năm 1940, Howard phát hành cuốn sách Một thánh kinh về nông nghiệp, trong đó ông áp dụng thuật ngữ 'nông nghiệp hữu cơ' từ Northbourne. Công trình của Howard nhanh chóng được biết đến rộng rãi và ông được coi là 'cha đẻ của canh tác hữu cơ' nhờ việc áp dụng các nguyên tắc khoa học vào các phương pháp tự nhiên và truyền thống. Tại Hoa Kỳ, Jerome Irving Rodale, người rất quan tâm đến các ý tưởng của Howard, đã thành lập một trang trại hữu cơ và Viện nghiên cứu Rodale vào những năm 1940, cùng với Rodale Press để phổ biến và thúc đẩy nông nghiệp hữu cơ. Những sáng kiến này đã góp phần quan trọng vào sự phát triển của nông nghiệp hữu cơ. Các nghiên cứu tiếp theo của Lady Eve Balfour (Haughley Experiment) ở Vương quốc Anh và nhiều nơi khác cũng đã đóng góp vào sự mở rộng của phong trào này.

Thuật ngữ 'nông nghiệp sinh thái' được Charles Walters, người sáng lập Tạp chí Acres, giới thiệu vào năm 1970 để chỉ những phương pháp nông nghiệp không sử dụng 'các phân tử nhân tạo của hóa học gây hại', một thuật ngữ khác cho nông nghiệp hữu cơ.

Nhận thức ngày càng cao về môi trường trong xã hội hiện đại đã khiến phong trào hữu cơ chuyển từ cung cấp theo nhu cầu ban đầu sang đáp ứng nhu cầu của thị trường. Sự gia tăng giá cả và các trợ cấp từ chính phủ đã thu hút nhiều nông dân tham gia. Ở các nước đang phát triển, nhiều nhà sản xuất tiếp tục áp dụng các phương pháp truyền thống tương đương với nông nghiệp hữu cơ, nhưng không được chứng nhận và có thể chưa áp dụng những tiến bộ khoa học mới nhất trong nông nghiệp hữu cơ. Ngược lại, một số nông dân ở các nước đang phát triển đã chuyển sang các phương pháp hữu cơ hiện đại vì lý do kinh tế.

Thuật ngữ

Khi Howard và Rodale sử dụng thuật ngữ 'hữu cơ', họ chỉ định rằng nó liên quan đến việc sử dụng chất hữu cơ từ phân hữu cơ và phân động vật để tăng cường hàm lượng mùn trong đất. Điều này được phát triển dựa trên công trình của các nhà khoa học đất đầu tiên về 'canh tác mùn'. Từ đầu những năm 1940, hai trường phái này đã có xu hướng hòa nhập với nhau.

Ngược lại, các nhà nông học sinh học coi 'hữu cơ' như một chỉ dẫn rằng một trang trại nên được xem là một hệ sinh thái sống, với cấu trúc và chức năng tương tự như của một sinh vật tự nhiên, như được mô tả trong câu trích dẫn sau:

'Một trang trại hữu cơ thực sự không chỉ là một trang trại áp dụng các phương pháp và chất cụ thể mà bỏ qua những cái khác; nó là một trang trại có cấu trúc được xây dựng để phản ánh cấu trúc của một hệ thống tự nhiên, với sự toàn vẹn, độc lập và mối quan hệ phụ thuộc lành mạnh của một sinh vật.'

— Wendell Berry, 'The Gift of Good Land'

Họ dựa trên nền tảng của nông nghiệp thay thế có định hướng tâm linh của Steiner, bao gồm nhiều khái niệm bí truyền khác nhau.

Phương pháp

'Nông nghiệp hữu cơ là một hệ thống sản xuất nhằm duy trì sức khỏe của đất, hệ sinh thái và con người. Nó dựa vào các quá trình sinh thái, sự đa dạng sinh học và chu trình phù hợp với điều kiện địa phương, thay vì phụ thuộc vào các yếu tố đầu vào có tác dụng phụ. Nông nghiệp hữu cơ kết hợp giữa truyền thống, đổi mới và khoa học để bảo vệ môi trường và thúc đẩy mối quan hệ công bằng, mang lại cuộc sống chất lượng cho tất cả mọi người tham gia...'

— Liên đoàn Nông nghiệp hữu cơ quốc tế

Phương pháp canh tác hữu cơ tích hợp kiến thức sinh thái học và công nghệ hiện đại với các phương pháp canh tác truyền thống dựa trên các quy trình sinh học tự nhiên. Nông nghiệp hữu cơ được nghiên cứu trong lĩnh vực sinh thái nông nghiệp (agroecology). Trong khi nông nghiệp thông thường thường sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón tổng hợp hòa tan, nông dân hữu cơ phải tuân thủ quy định sử dụng thuốc trừ sâu tự nhiên và phân bón hữu cơ. Một ví dụ về thuốc trừ sâu tự nhiên là pyrethrin, có trong hoa cúc. Các phương pháp chính của nông nghiệp hữu cơ bao gồm luân canh cây trồng, sử dụng phân xanh, phân compost, khai thác thiên địch và cơ giới hóa. Những biện pháp này tận dụng môi trường tự nhiên để nâng cao năng suất: trồng cây đậu để cải tạo đất và cố định đạm, khuyến khích động vật ăn thịt côn trùng tự nhiên, luân chuyển cây trồng để phòng ngừa sâu bệnh và cải tạo đất, và sử dụng các vật liệu tự nhiên như axit kali cacbonat và chất hữu cơ phủ đất để kiểm soát bệnh và cỏ dại. Vật nuôi và hạt giống biến đổi gen không được sử dụng.

Nông nghiệp hữu cơ khác biệt cơ bản so với canh tác thông thường nhờ vào việc sử dụng phân bón carbon thay vì phân bón tổng hợp hòa tan và thiên địch thay vì thuốc trừ sâu tổng hợp. Mặc dù nông nghiệp hữu cơ và canh tác thông thường quy mô lớn không hoàn toàn loại trừ lẫn nhau, các kỹ thuật phát triển cho nông nghiệp hữu cơ thường vay mượn từ canh tác truyền thống. Ví dụ, quản lý dịch hại tổng hợp là một chiến lược đa diện, trong đó các phương pháp hữu cơ được sử dụng để kiểm soát dịch hại khi có thể, trong khi canh tác thông thường chỉ sử dụng thuốc trừ sâu tổng hợp như biện pháp cuối cùng.

Đa dạng trồng trọt

Canh tác hữu cơ khuyến khích sự đa dạng trong trồng trọt. Nghiên cứu về sinh thái nông nghiệp đã chứng minh những lợi ích của việc xen canh (trồng nhiều loại cây trong cùng một khu vực), phương pháp thường được áp dụng trong nông nghiệp hữu cơ. Trồng đa dạng các loại rau giúp hỗ trợ một loạt các côn trùng có ích, vi sinh vật đất và các yếu tố khác, từ đó nâng cao sức khỏe của toàn bộ trang trại. Đa dạng cây trồng giúp môi trường phát triển bền vững và bảo vệ các loài có nguy cơ tuyệt chủng.

Quản lý đất đai

Canh tác hữu cơ chủ yếu dựa vào quá trình phân hủy tự nhiên của vật chất hữu cơ, sử dụng các kỹ thuật như ủ phân xanh và phân compost để cung cấp chất dinh dưỡng cho đất thay thế cho những gì đã bị lấy đi trong vụ trước. Quá trình này, được các vi sinh vật như nấm rễ thúc đẩy, cho phép sản xuất tự nhiên các chất dinh dưỡng trong đất trong suốt mùa sinh trưởng và được gọi là biến đất thành thức ăn nuôi cây. Nông nghiệp hữu cơ sử dụng nhiều phương pháp để cải thiện độ phì của đất, bao gồm luân canh cây trồng, giảm làm đất và sử dụng phân compost. Việc giảm làm đất giúp giữ cho đất không bị đảo lộn và tiếp xúc với không khí, từ đó giảm lượng carbon thoát vào khí quyển và tăng lượng cacbon hữu cơ trong đất, góp phần làm giảm khí nhà kính và chống lại biến đổi khí hậu.

Cây trồng cần nitơ, phosphor, kali, các nguyên tố vi lượng và mối quan hệ cộng sinh với nấm hoặc các sinh vật khác để phát triển khỏe mạnh. Đặc biệt, việc đồng bộ hóa các yếu tố này vào đúng thời điểm cây cần là một thách thức lớn cho người nông dân. Luân canh và sử dụng phân xanh, cũng như cây cải tạo đất (cây che phủ), giúp cung cấp đạm thông qua các cây họ đậu, trong đó nitơ từ không khí được cố định nhờ cộng sinh với vi khuẩn rhizobial. Cây trồng xen có thể giúp kiểm soát côn trùng và bệnh tật, đồng thời tăng cường dinh dưỡng cho đất. Tuy nhiên, sự cạnh tranh dinh dưỡng giữa các cây họ đậu và cây trồng chính có thể trở thành vấn đề, vì vậy cần chú ý đến khoảng cách giữa các hàng cây. Cây trồng có thể cung cấp một lượng nitơ khác nhau cho đất, giúp điều chỉnh sự đồng bộ hóa. Nông dân hữu cơ cũng sử dụng phân động vật, phân bón chế biến dạng bột khoáng như phosphate và các loại bột trầm tích biển (một nguồn kali tự nhiên) để cung cấp kali. Các phương pháp này cũng giúp kiểm soát xói mòn đất. Trong một số trường hợp, pH của đất có thể cần được điều chỉnh bằng các phương pháp tự nhiên như dùng vôi và lưu huỳnh, cũng như các hợp chất như sắt sulfat, nhôm sulfate, magnesium sulfate, và Bo hòa tan được phép trong canh tác hữu cơ ở Mỹ.

Trang trại hỗn hợp với cả gia súc và cây trồng có thể hoạt động hiệu quả, vì đất có khả năng cung cấp thức ăn cho gia súc thông qua việc trồng các loại cây cố định đạm như cỏ ba lá màu trắng (chẽ ba bò hoa trắng) hoặc cỏ linh lăng (Medicago sativa) và phát triển các cây công nghiệp hoặc ngũ cốc khi có điều kiện phát triển. Ngược lại, các trang trại không chăn nuôi ('stockless') có thể gặp khó khăn hơn trong việc duy trì độ phì của đất vì phải phụ thuộc nhiều vào các yếu tố đầu vào bên ngoài như mua phân bón và hạt giống cây đậu hạt, cây phủ xanh, mặc dù các cây đậu có thể hạn chế khả năng cải tạo nitơ vì chúng được thu hoạch để phục vụ chăn nuôi. Các trang trại trồng trái cây và rau quả trong điều kiện bảo vệ thường xuyên phụ thuộc nhiều hơn vào các đầu vào bên ngoài.

Nghiên cứu các đặc điểm sinh học của vi sinh vật trong đất đã chứng minh những lợi ích to lớn cho nông nghiệp hữu cơ. Vi khuẩn và nấm phân hủy hóa chất, chất thực vật và chất thải động vật thành các chất dinh dưỡng có sẵn trong đất, từ đó cải thiện chất lượng và năng suất cây trồng trong tương lai. Sự thiếu hụt bổ sung chất dinh dưỡng do giảm số lượng vi khuẩn đất thường dẫn đến năng suất thấp hơn. Việc bổ sung phân cải thiện hoạt động sinh học, cung cấp một hệ thống đất khỏe mạnh, hỗ trợ hiệu quả canh tác và tăng năng suất.

Quản lý cỏ dại

Quản lý cỏ dại trong nông nghiệp hữu cơ tập trung vào việc kiểm soát thay vì loại bỏ hoàn toàn. Các phương pháp quản lý bao gồm tăng cường khả năng cạnh tranh của cây trồng hoặc trồng xen cây để tạo ra các tương tác phytotoxic có thể ức chế cỏ dại. Nông dân hữu cơ kết hợp các kỹ thuật truyền thống, sinh học, cơ khí, vật lý và đôi khi cả hóa học để kiểm soát cỏ dại mà không cần sử dụng thuốc diệt cỏ tổng hợp.

Các tiêu chuẩn hữu cơ yêu cầu thực hiện luân canh cây trồng hàng năm, nghĩa là mỗi loại cây không được trồng liên tục tại cùng một vị trí mà phải luân phiên với các loại cây trồng khác. Luân canh cây trồng trong nông nghiệp hữu cơ thường bao gồm việc sử dụng cây che phủ để ức chế cỏ dại và lựa chọn các cây trồng có chu kỳ sống khác nhau nhằm ngăn ngừa sự phát triển của cỏ dại. Nghiên cứu hiện tại đang phát triển các phương pháp hữu cơ để khuyến khích sự phát triển của vi sinh vật tự nhiên, giúp ức chế sự phát triển và nảy mầm của cỏ dại.

Các kiến thức bản địa để nâng cao khả năng cạnh tranh của cây trồng và giảm áp lực cỏ dại bao gồm việc lựa chọn giống cây trồng có khả năng cạnh tranh cao, trồng với mật độ dày hơn, giảm khoảng cách giữa các hàng cây, và trồng cây vào thời điểm muộn hơn (chuyển cây từ vườn ươm ra ngoài) để cây trồng có thời gian phát triển trước khi cỏ dại xuất hiện.

Các phương pháp kiểm soát cỏ dại bằng cơ giới và vật lý trên các trang trại hữu cơ có thể bao gồm các kỹ thuật sau đây:

• Làm đất – Xáo trộn đất giữa các vụ mùa để kết hợp tàn dư thực vật, cải thiện cấu trúc đất và chuẩn bị luống trồng; xới đất sau khi gieo để diệt cỏ dại, thích hợp cho gieo trồng theo hàng;
• Nhổ và cắt – Loại bỏ cỏ dại đang phát triển;
• Đốt – Sử dụng nhiệt và lửa để tiêu diệt cỏ dại;
• Che phủ – Ngăn chặn sự phát triển của cỏ dại bằng các vật liệu như tấm phủ hữu cơ, plastic hoặc vải nilon.

Một số nhà phê bình, bao gồm tài liệu của David Pimentel từ Đại học Cornell xuất bản năm 1997 về xói mòn đất toàn cầu, đã bày tỏ lo ngại rằng canh tác góp phần vào xói mòn. FAO và các tổ chức khác đã ủng hộ phương pháp 'không cày' cho cả nông nghiệp truyền thống và hữu cơ, đồng thời chỉ ra rằng kỹ thuật luân canh cây trồng trong nông nghiệp hữu cơ là một hình thức 'không cày' hiệu quả. Nghiên cứu năm 2005 của Pimentel và cộng sự khẳng định rằng luân canh và việc sử dụng băng xanh trong nông nghiệp hữu cơ giúp giảm xói mòn đất, dịch hại và giảm sử dụng thuốc trừ sâu. Một số hóa chất tự nhiên có thể được dùng trong thuốc diệt cỏ hữu cơ như axit axetic, bột gluten ngô và tinh dầu. Một vài loại bioherbicides dựa trên nấm cũng đã được phát triển, tuy nhiên, hiện tại thuốc diệt cỏ hữu cơ và bioherbicides chỉ đóng vai trò nhỏ trong việc kiểm soát cỏ dại hữu cơ.

Cỏ dại có thể được kiểm soát bằng cách sử dụng động vật ăn cỏ. Chẳng hạn, ngỗng đã được sử dụng hiệu quả để loại bỏ cỏ dại ở các trang trại hữu cơ trồng bông, dâu tây, thuốc lá và ngô, hồi sinh truyền thống nuôi ngỗng để giữ bông ở miền Nam Mỹ trước năm 1950. Tương tự, một số nông dân trồng lúa cũng sử dụng vịt và cá nước ngọt trong ruộng lúa để ăn cả cỏ dại và côn trùng.

Kiểm soát các sinh vật khác

Ngoài cỏ dại, các vấn đề khác trên các trang trại hữu cơ có thể do động vật chân đốt (như côn trùng và ve), tuyến trùng, nấm, vi khuẩn, và vi rút gây ra. Các biện pháp hữu ích được khuyến nghị bao gồm nhưng không giới hạn:

• Thu hút động vật ăn thịt có lợi bằng cách tạo môi trường sống cho chúng, như băng xanh hoặc khu vườn cây phục vụ như ngân hàng động vật (thường là bọ cánh cứng).
• Khuyến khích sự phát triển của vi sinh vật có lợi;
• Luân canh cây trồng giữa các vụ để làm gián đoạn chu kỳ sinh sản của sâu bệnh;
• Trồng cây hoang dã hoặc cây có khả năng kháng bệnh để làm giảm hoặc kiểm soát sự phát triển của sâu bệnh.
• Thiết lập hàng rào bảo vệ cây trồng trong mùa di cư của sâu bệnh;
• Sử dụng thuốc trừ sâu sinh học và thuốc diệt cỏ sinh học;
• Áp dụng biện pháp làm cũ luống cây trồng để tiêu diệt cỏ dại trước khi gieo trồng.
• Thực hiện vệ sinh để giảm môi trường sống của sâu bệnh;
• Đặt bẫy côn trùng để giám sát và kiểm soát quần thể côn trùng;
• Sử dụng các rào cản vật lý như lưới để kiểm soát sâu bệnh.

Các loài côn trùng ăn thịt có ích bao gồm chi Orius, chi bọ mắt lớn (Geocoris), và một số loài thuộc họ Bọ rùa (Coccinellidae) (thường bay đi). Các loài thuộc họ Bọ cánh màng có gân (Neuroptera) cũng rất hiệu quả nhưng hay bay đi. Các loài bọ ngựa (Mantodea) di chuyển chậm hơn và ăn ít hơn. Ong bắp cày ký sinh có hiệu quả với con mồi của chúng, nhưng chúng có thể kém hiệu quả ngoài trời vì gió ảnh hưởng đến sự di chuyển của chúng.

Các loại thuốc trừ sâu có nguồn gốc tự nhiên được phép sử dụng trên trang trại hữu cơ bao gồm Bacillus thuringiensis (độc tố vi khuẩn), kim cúc (chiết xuất từ hoa cúc), spinosad (chất chuyển hóa từ vi khuẩn), Sầu đâu (chiết xuất từ cây Azadirachta indica) và rotenon (chiết xuất từ rễ cây họ đậu). Chỉ khoảng 10% nông dân sử dụng thuốc trừ sâu thường xuyên; khảo sát cho thấy chỉ 5,3% người trồng rau ở California dùng rotenon và 1,7% dùng kim cúc. Những thuốc trừ sâu này không phải lúc nào cũng an toàn hơn thuốc trừ sâu tổng hợp và có thể gây hại. Tiêu chí chính cho thuốc trừ sâu hữu cơ là nguồn gốc tự nhiên, nhưng một số chất tự nhiên như rotenon, đồng, sulfat nicotine, và pyrethrum vẫn gây tranh cãi. Rotenon cực kỳ độc cho cá và có thể gây triệu chứng giống bệnh Parkinson ở một số loài động vật có vú. Kim cúc (pyrethrins) có hiệu quả hơn khi kết hợp với piperonyl butoxide (chất làm chậm sự phân hủy của pyrethrins), nhưng tiêu chuẩn hữu cơ thường không cho phép sử dụng các chất này.

Các thuốc diệt nấm được phép sử dụng trong canh tác hữu cơ bao gồm các vi khuẩn Bacillus subtilis, Bacillus pumilus và nấm Trichoderma harzianum. Những loại thuốc này đặc biệt hiệu quả trong việc xử lý các bệnh liên quan đến rễ. Nước phân compost hữu cơ, chứa hỗn hợp vi khuẩn có lợi, có thể giúp chống lại hoặc cạnh tranh với tác nhân gây bệnh. Tuy nhiên, không phải tất cả công thức và phương pháp ủ phân compost đều cho kết quả tốt; một số có thể chứa vi khuẩn độc hại.

Một số loại thuốc trừ sâu có nguồn gốc tự nhiên không được phép sử dụng trong canh tác hữu cơ, bao gồm sulfate nicotine, asen và strychnine.

Trên các trang trại hữu cơ, các loại thuốc trừ sâu tổng hợp được phép bao gồm xà phòng diệt côn trùng và dầu làm vườn để quản lý côn trùng, cùng với dung dịch Bordeaux, đồng hydroxide và natri bicarbonate để kiểm soát nấm. Đồng sunfat và dung dịch Bordeaux (hỗn hợp đồng sunfat với nước vôi) được chấp nhận trong canh tác hữu cơ tại một số quốc gia, nhưng có thể gây ra vấn đề về sức khỏe môi trường hơn so với các thuốc trừ nấm tổng hợp bị cấm. Việc lặp đi lặp lại ứng dụng đồng sunfat hoặc đồng hydroxide có thể dẫn đến tích tụ đồng độc hại trong đất, và các tiêu chuẩn hữu cơ ở mỗi quốc gia có quy định khác nhau để tránh sự tích lũy này. Sự tác động đến môi trường từ các chất này thường xuất hiện ở mức trung bình đối với một số loại cây trồng. Ở Liên minh châu Âu, việc tìm kiếm các giải pháp thay thế cho thuốc diệt nấm chứa đồng trong sản xuất hữu cơ đang được ưu tiên nghiên cứu.

Chăn nuôi

Chăn nuôi gia súc, gia cầm, cùng với việc sản xuất thịt, sữa và trứng, là hoạt động truyền thống bổ sung cho phát triển canh tác. Trang trại hữu cơ nỗ lực tạo điều kiện sống tự nhiên và cung cấp thức ăn tốt nhất cho động vật. Chứng nhận hữu cơ từ Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) đảm bảo rằng gia súc được nuôi theo quy định hữu cơ suốt đời, bao gồm yêu cầu tất cả thức ăn cho động vật phải được chứng nhận hữu cơ.

Trong chăn nuôi hữu cơ, mặc dù động vật có thể và cần được điều trị khi bị bệnh, việc sử dụng thuốc để thúc đẩy tăng trưởng là không được phép. Thức ăn của chúng phải được chứng nhận hữu cơ và chúng cần được nuôi dưỡng theo cách tự nhiên nhất có thể.

Trâu, bò, ngựa và một số gia súc khác đã từng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp sức kéo cho trang trại, sinh sản và cung cấp phân chuồng. Tuy nhiên, trong phương pháp nuôi trồng hữu cơ, những hoạt động này thường được hạn chế đến mức tối thiểu.

Biến đổi gen

Một nguyên tắc quan trọng trong nông nghiệp hữu cơ là từ chối sử dụng các giống cây trồng và động vật biến đổi gen. Vào ngày 19 tháng 10 năm 1998, tại Hội nghị khoa học lần thứ 12 IFOAM, hơn 600 đại biểu từ hơn 60 quốc gia đã đồng thuận thông qua Tuyên bố Plata Mardel, loại trừ việc sử dụng sinh vật biến đổi gen trong sản xuất thực phẩm và nông nghiệp.

Dù phản đối việc sử dụng công nghệ chuyển gen trong nông nghiệp hữu cơ, các nhà nghiên cứu Luis Herrera-Estrella và Ariel Alvarez-Morales vẫn tin rằng việc kết hợp công nghệ này vào nông nghiệp hữu cơ có thể mang lại lợi ích cho sự phát triển bền vững, đặc biệt tại các quốc gia đang phát triển. Tương tự, nhà khoa học Pamela Ronald cũng ủng hộ việc áp dụng công nghệ sinh học mà vẫn tuân thủ nguyên tắc hữu cơ.

Mặc dù công nghệ biến đổi gen (GMO) bị cấm trong nông nghiệp hữu cơ, vẫn có lo ngại rằng phấn hoa từ cây biến đổi gen có thể ảnh hưởng đến các giống cây truyền thống, làm lây nhiễm gen vào cây trồng hữu cơ. Điều này rất khó kiểm soát tự nhiên và các quy định về hạn chế GMO có sự khác biệt giữa các quốc gia.

Dụng cụ

Nông dân thường sử dụng nhiều công cụ truyền thống trong sản xuất nông nghiệp tại các trang trại. Để đạt được các mục tiêu phát triển bền vững trong nông nghiệp hữu cơ, nông dân cố gắng giảm thiểu việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch. Trên thế giới, các trang trại hữu cơ nhỏ thường hạn chế sử dụng máy móc cầm tay và động cơ diesel. Một số nông dân đã áp dụng năng lượng tái tạo tại nông trại và thậm chí sử dụng hệ thống năng lượng nông trại (agrivoltaics) hoặc sản xuất năng lượng tại chỗ. Nghiên cứu gần đây cũng đánh giá việc sử dụng phần mềm nguồn mở và máy in 3-D (hệ thống RepRaps, sử dụng nhựa sinh học axit polylactic - PLA) tại các trang trại hữu cơ. PLA là vật liệu phân hủy sinh học và tái chế, phù hợp cho các công cụ nông trại như dụng cụ cầm tay, chế biến thực phẩm, quản lý động vật, nguồn điện nước và thủy canh. Phần mềm nguồn mở cho phép nông dân điều khiển thiết bị nông trang của mình, như thể hiện qua mã nguồn mở sinh thái học (Open Source Ecology - OSE).

Tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn nông nghiệp hữu cơ quy định cách thức sản xuất và đôi khi cả kết quả cuối cùng. Tiêu chuẩn này có thể là quy định tự nguyện hoặc được luật hóa. Vào đầu những năm 1970, các tổ chức tư nhân bắt đầu chứng nhận sản xuất hữu cơ. Đến những năm 1980, các chính phủ bắt đầu thiết lập hướng dẫn cho sản xuất hữu cơ. Vào những năm 1990, xu hướng tiêu chuẩn hóa qua luật pháp gia tăng, đáng chú ý nhất là vào năm 1991, Liên minh Châu Âu phát triển bộ tiêu chuẩn EU-Eco cho 12 quốc gia, và Vương quốc Anh cũng tham gia. Nhật Bản và Mỹ theo sau vào năm 2001 và 2002, với Mỹ thiết lập tiêu chuẩn hữu cơ quốc gia (National Organic Program - NOP). Đến năm 2007, hơn 60 quốc gia đã áp dụng quản lý canh tác hữu cơ (IFOAM 2007: 11). Năm 2005, IFOAM phát triển các nguyên tắc nông nghiệp hữu cơ, tạo ra hướng dẫn quốc tế cho tiêu chuẩn chứng nhận. Các cơ quan chứng nhận thường hoạt động theo nhóm thay vì chứng nhận từng trang trại cá nhân.

Việc sản xuất vật liệu hữu cơ cho thực phẩm được kiểm tra độc lập bởi Viện Nghiên cứu Vật liệu Hữu cơ.

Phân ủ

Việc sử dụng phân bón có thể dẫn đến nguy cơ ô nhiễm thực phẩm với vi khuẩn từ ruột động vật, bao gồm các chủng E. coli gây bệnh nghiêm trọng. Để giảm thiểu rủi ro này, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ yêu cầu phân phải được khử trùng qua phương pháp ủ yếm khí sinh nhiệt ở nhiệt độ cao. Nếu sử dụng phân động vật, nó cần được cách ly ít nhất 120 ngày trước khi thu hoạch sản phẩm nếu sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với đất, hoặc 90 ngày nếu không tiếp xúc trực tiếp với đất.

An ninh lương thực thế giới

Vào năm 2007, Tổ chức Nông lương Liên Hợp Quốc (FAO) cho rằng nông nghiệp hữu cơ thường dẫn đến giá thành sản phẩm cao hơn, từ đó mang lại thu nhập tốt hơn cho nông dân, vì vậy cần được khuyến khích. Tuy nhiên, FAO cũng lưu ý rằng nông nghiệp hữu cơ không đủ khả năng cung cấp thực phẩm cho toàn bộ nhân loại hiện tại, và càng không đáp ứng nổi khi dân số thế giới tăng lên trong tương lai. Các dữ liệu và mô hình cho thấy rằng nông nghiệp hữu cơ vẫn còn thiếu sót, do đó, phân bón hóa học vẫn cần thiết để chống đói. Một số phân tích từ các chuyên gia nông nghiệp và sinh thái quốc tế chỉ ra rằng nông nghiệp hữu cơ không chỉ có thể tăng cường nguồn cung lương thực toàn cầu, mà còn có thể là phương pháp duy nhất để xóa đói.

FAO cho rằng việc sử dụng phân bón và hóa chất đầu vào có thể nâng cao năng suất sản xuất, đặc biệt là ở châu Phi, nơi mà phân bón hiện tại được sử dụng ít hơn nhiều so với châu Á. Ví dụ, ở Malawi, năng suất đã tăng đáng kể khi sử dụng hạt giống và phân bón. FAO cũng khuyến khích việc áp dụng công nghệ sinh học vì nó có thể giúp nông dân cải thiện thu nhập và đảm bảo an ninh lương thực.

Theo chương trình Đối tác mới vì sự phát triển châu Phi (NEPAD) của Liên minh Châu Phi, để chống đói và ngăn ngừa suy dinh dưỡng ở châu Phi, cần phải sử dụng phân bón và hạt giống cải thiện.

Một nghiên cứu gần đây từ ScienceDigest cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp quản lý sản xuất hữu cơ tốt nhất có thể dẫn đến năng suất trung bình thấp hơn khoảng 13% so với phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, ở những quốc gia nghèo nhất, nơi mà hầu hết người dân đang phải đối mặt với tình trạng đói, và chi phí đầu vào nông nghiệp truyền thống quá cao, việc áp dụng quản lý hữu cơ thực sự có thể nâng cao năng suất lên đến 93% so với hiện tại, và có thể đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường an ninh lương thực.

Tác động

Môi trường và khí thải

Nghiên cứu tại Đại học Oxford, dựa trên 71 cuộc khảo sát, cho thấy rằng sản phẩm hữu cơ đôi khi có tác động tiêu cực hơn đến môi trường. Ví dụ, sữa hữu cơ, ngũ cốc và thịt lợn từ phương pháp hữu cơ thải ra nhiều khí nhà kính hơn so với các sản phẩm cùng loại truyền thống. Tuy nhiên, thịt bò hữu cơ và dầu ô-liu lại có lượng khí thải thấp hơn. Mặc dù sản phẩm hữu cơ thường tiêu tốn ít năng lượng hơn, nhưng lại đòi hỏi nhiều đất hơn. Mỗi đơn vị sản phẩm hữu cơ phát thải nhiều nitơ hơn, và các khí oxit nitơ, amonia, hiện tượng phú dưỡng và axit hóa có xu hướng cao hơn so với phương pháp canh tác thông thường. Tuy nhiên, sự khác biệt về chỉ số môi trường tổng thể là không đáng kể. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng 'Hầu hết các nghiên cứu về đa dạng sinh học giữa nông nghiệp hữu cơ và thông thường cho thấy tác động môi trường từ nông nghiệp hữu cơ là thấp hơn'. Họ tin rằng giải pháp lý tưởng là phát triển một hệ thống kết hợp giữa nông nghiệp hữu cơ và thông thường, nhằm tạo ra đất dành cho động vật hoang dã và lâm nghiệp bền vững, đồng thời cải thiện phương thức sản xuất để đạt hiệu quả cao hơn.

Những người ủng hộ nông nghiệp hữu cơ cho rằng phương pháp này nhấn mạnh việc tái sử dụng chất dinh dưỡng, đa dạng sinh học và quản lý đất hiệu quả, từ đó có khả năng giảm thiểu và thậm chí đảo ngược tác động của biến đổi khí hậu. Họ cho rằng nông nghiệp hữu cơ có thể giảm lượng khí thải từ nhiên liệu hóa thạch. Các hệ thống canh tác hữu cơ ở vùng khí hậu ôn đới có khả năng hấp thụ carbon gần gấp đôi so với phương pháp truyền thống (575-700 kg carbon mỗi ha mỗi năm - 510-625 lb/ac/năm), nhờ vào việc sử dụng cây che phủ trong luân canh hữu cơ.

Các nhà phê bình của nông nghiệp hữu cơ cho rằng việc mở rộng diện tích đất cần thiết cho canh tác thực phẩm hữu cơ có thể dẫn đến sự phá hủy các khu rừng nhiệt đới và làm mất đi nhiều hệ sinh thái quan trọng.

Chất lượng và an toàn thực phẩm

Hàm lượng dinh dưỡng và các chất ức chế hấp thụ dinh dưỡng trong thực phẩm hữu cơ có thể khác biệt so với thực phẩm thông thường. Tuy nhiên, sự thay đổi trong quá trình sản xuất và chế biến thực phẩm khiến cho không thể khẳng định rằng thực phẩm hữu cơ an toàn hơn hay tốt hơn thực phẩm thông thường. Đặc biệt, việc cho rằng thực phẩm hữu cơ có hương vị tốt hơn hoàn toàn không có cơ sở khoa học.

Bảo vệ đất

Những người ủng hộ nông nghiệp hữu cơ cho rằng đất trong các trang trại hữu cơ được quản lý tốt hơn, có khả năng giữ nước hiệu quả hơn. Điều này có thể giúp cải thiện năng suất trong các năm hạn hán. Canh tác hữu cơ có khả năng cải tạo và bổ sung chất hữu cơ cho đất tốt hơn so với phương pháp thông thường, đồng thời mang lại lợi ích về năng suất lâu dài. Một nghiên cứu kéo dài 18 năm về canh tác hữu cơ trên đất nghèo dinh dưỡng ở vùng khí hậu ôn đới cho thấy đất có độ phù hợp cao hơn và năng suất cây trồng tốt hơn. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nông nghiệp hữu cơ cần nguồn nguyên liệu đầu vào bổ sung để duy trì hiệu quả.

Trong ấn phẩm 'The Erosion of Civilizations', nhà địa mạo học David Montgomery chỉ ra rằng xói mòn đất đang trở thành một cuộc khủng hoảng nghiêm trọng. Nông nghiệp thường chỉ diễn ra ở lớp đất bề mặt mỏng và khi bị cày xới, đất sẽ cạn kiệt nhanh hơn gấp 10 lần. Việc không cày xới và tuân thủ một số yêu cầu về thuốc trừ sâu là cách giảm thiểu xói mòn. Tuy nhiên, nghiên cứu của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ năm 2007 cho thấy rằng đất có sử dụng phân bón trong nông nghiệp hữu cơ và được cày xới vẫn tốt hơn đất không cày xới.

Đa dạng sinh học

Bảo tồn tài nguyên thiên nhiên và duy trì đa dạng sinh học là những nguyên tắc quan trọng trong sản xuất hữu cơ. Ba phương pháp chính (giới hạn hoặc loại bỏ thuốc trừ sâu hóa học và phân bón vô cơ; quản lý môi trường sống không có cây trồng; duy trì canh tác đa dạng) chủ yếu áp dụng trong nông nghiệp hữu cơ có lợi cho đất, động vật hoang dã và hệ sinh thái. Việc áp dụng các thực tiễn như thu hút côn trùng có ích, tạo môi trường sống cho chim và động vật có vú, và nâng cao sự đa dạng sinh học của đất cung cấp các dịch vụ sinh thái quan trọng cho hệ thống sản xuất hữu cơ. Lợi ích của các phương pháp canh tác hữu cơ chứng nhận bao gồm: 1) giảm sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên bên ngoài; 2) giảm chi phí kiểm soát dịch hại; 3) cung cấp nguồn nước sạch đáng tin cậy hơn; 4) cải thiện khả năng thụ phấn của thực vật.

Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng trong tự nhiên, các loài không phải cây trồng mục tiêu của canh tác nông nghiệp có thể phong phú và đa dạng hơn tới 30% khi áp dụng phương pháp hữu cơ. Các loài như chim, bướm, vi khuẩn đất, bọ cánh cứng, giun đất, nhện, thực vật, và động vật có vú đều có mối liên hệ rõ rệt với điều kiện không sử dụng thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu. Đa dạng sinh học và mật độ loài cải thiện đáng kể, với nhiều loài cỏ dại thu hút côn trùng có ích và cung cấp thức ăn cho gia súc. Sinh vật đất cải thiện khi quần thể vi khuẩn tăng lên nhờ phân bón tự nhiên và hạn chế sử dụng thuốc hóa học. Một nghiên cứu kéo dài 21 năm so sánh giữa canh tác hữu cơ và canh tác thông thường cho thấy sự gia tăng đa dạng sinh học, đặc biệt là vi sinh vật có lợi trong đất và Mycorrhizae, đã góp phần vào năng suất cao hơn của canh tác hữu cơ.

Đa dạng sinh học trong nông nghiệp hữu cơ được ảnh hưởng bởi thiết kế và can thiệp của con người. Trong trang trại hữu cơ, tính bền vững của các loài được tăng cường thông qua việc giảm phụ thuộc vào phân bón và thuốc trừ sâu.

• Thực phẩm hữu cơ
• Nông nghiệp sinh thái
• Nông nghiệp tự nhiên

Chú thích

Liên kết hữu ích

• Nhóm Hữu Cơ Việt Nam: Chương trình liên kết về thực hành nông nghiệp hữu cơ tại Việt Nam.
• Organic Eprints: Cơ sở dữ liệu nghiên cứu về thực phẩm hữu cơ và nông nghiệp.