Piramid makanan dan kadar tenaga makanan yang disyorkan

Tenaga makanan ialah tenaga yang diperolehi oleh haiwan (termasuk manusia) berasal dari makanan, melalui proses respirasi sel, proses penyatuan oksigen dengan molekul makanan (aerobik) atau menyusun semula atom dalam molekul untuk pernafasan anaerobik. Haiwan memerlukan pengambilan minimum tenaga makanan untuk mengekalkan metabolisme mereka dan memandu otot mereka. Bagi manusia, tenaga makanan biasanya datang daripada penyatuan oksigen dengan karbohidrat, lemak, protein, asid organik, polyols, dan etanol dalam diet.

Cadangan pengambilan tenaga makanan harian di Amerika Syarikat adalah 2,700 dan 2,100 kcal (11,000 dan 8,800 kJ) untuk lelaki dan wanita (masing-masing) di antara usia 31 dan 50, pada aktiviti fizikal bersamaan dengan berjalan kaki kira-kira 1.5 hingga 3 batu setiap hari pada kelajuan 3 hingga 4 batu sejam di atas aktiviti fizikal ringan yang berkaitan dengan kehidupan biasa seharian. Menurut Pertubuhan Makanan dan Pertanian Bangsa-Bangsa Bersatu (FAO), purata keperluan tenaga minimum per orang per hari adalah kira-kira 1,800 kcal (7,500 kJ). Peningkatan aktiviti mental juga dikaitkan dengan peningkatan penggunaan tenaga otak yang memerlukan tenaga dari makanan.

Panduan piramid makanan adalah panduan makanan yang sihat terbahagi kepada bahagian-bahagian untuk menunjukkan pengambilan yang disyorkan bagi setiap kumpulan makanan.

Rajah 1: Piramid Makanan berdasarkan panduan perunding pakar WHO/FAO 2002. Sumber: Wikipedia

Rajah 2: Piramid makanan dalam bentuk jadual. Sumber: Wikipedia

Kini tiba ke bahagian yang paling menarik. Berapakah purata pengambilan tenaga makanan rakyat Malaysia?

Nota:
Vegetal products termasuk bijirin, buah-buahan, sayur-sayuran dan hasil-hasil daripadanya.
Animal products termasuk daging, telur, susu, ikan, makanan laut dan hasil-hasil daripadanya.

Secara purata rakyat Malaysia mengambil 2,902 kcal setiap hari. Huraian lanjut berkenaan kadar tenaga makanan dan diet harian rakyat Malaysia akan dibentangkan dalam bentuk poster ketika Persidangan SRI 2013. Anda boleh membuat pendaftaran di sini

p.s - Rakyat Malaysia perlu lebih banyak bersenam :)

Majlis Menandatangan MOU bersama Asean Foundation

Sunway Club, 13 Februari 2013

Soft launch projek yang dibiayai oleh Asean Foundation i-TAg (Information Technology in Agriculture). Cadangan projek ini juga membantu untuk meningkatkan Komponen 3 Rangka Kerja Bersepadu Keselamatan Makanan dan Pelan Strategik Tindakan Keselamatan Makanan ASEAN (AIFS-SPA 2009-2013), yang memberi penekanan kepada meningkatkan sistem maklumat bersepadu keselamatan makanan, melalui pembangunan sumber manusia dan maklumat pembangunan rangkaian.

Gimik pelancaran

Gambar-gambar dari kamera Mak tam:

Iklan tidak berbayar: Perisian Adobe Percuma

Kini anda tidak perlu berbelanja besar untuk perisian asli. Adobe kini memberi percuma beberapa perisian popular keluarannya. Anda boleh muat turun di sini Perisian Adobe CS2. Anda boleh dapatkan Adobe Potoshop CS2, Adobe Indesign CS2, Adobe Illustrator CS2, Adobe Acrobat Pro 7.0, Adobe Creative Suite 2 dan lain-lain lagi secara percuma. Kebanyakan perisian yang ditawarkan percuma ini adalah keluaran tahun 2005. Jadi anda perlu pastikan sistem operasi komputer anda boleh menyokong perisian ini (saya tidak pasti sama ada Windows Vista, 7 atau 8 boleh menyokong perisian-perisian ini, tetapi jika anda menggunakan Window XP seperti saya, anda boleh install kesemua perisian ini).

Dasar kerajaan dalam memperkenalkan IPM

Menjelang akhir 1980-an, beberapa negara mula memikirkan semula dasar subsidi racun perosak mereka. Masalah kesihatan dan alam sekitar telah menjadi semakin ketara, termasuk kesan bahan kimia kepada organisma berfaedah. Program IPM telah berkembang di negara-negara maju dan mula menarik perhatian di Asia. Kebangkitan perosak adalah satu masalah yang semakin meruncing dalam tanaman padi kerana perosak mula membina kerintangan kepada pelbagai bahan kimia. Masalah ekonomi di beberapa negara juga mungkin mempunyai pengaruh terhadap pemberian subsidi racun perosak bersama-sama dengan lain-lain subsidi awam untuk pertanian. Penyingkiran subsidi racun perosak di Indonesia, sebagai contoh, dalam tahun 1980-an menyumbang kepada pengurangan penggunaan racun perosak di negara itu dan pada masa yang sama program IPM telah berkembang.

Empat kos utama tersembunyi tidak dicerminkan dalam kos langsung ekonomi penggunaan racun perosak. Yang pertama adalah kos yang dikaitkan dengan pembentukan jangka panjang kerintangan kepada racun perosak, yang kedua ialah kesan racun perosak kepada pemangsa semulajadi perosak, ketiga ialah kesan akut dan kronik pendedahan racun perosak terhadap kesihatan manusia, dan keempat adalah kesan jangka panjang racun perosak pada perkhidmatan ekosistem lain. Ini menyebabkan negara-negara pengeluar beras mula beralih kepada IPM.

Peraturan dan kawalan racun

Dalam beberapa kes, racun perosak sebenarnya dicukai melalui tarif import ke atas teknikal (bahan aktif) serta produk yang dirumuskan sendiri. Filipina, sebagai contoh, mempunyai 10% tarif kepada teknikal (bahan aktif) produk dan tarif 3% kepada racun perosak yang diformulasikan pada 1990-an (Tjornhom et al 1998). Dasar-dasar ini telah diubah di sesetengah negara kerana sekatan perdagangan telah diubahsuai berikutan pelaksanaan Perjanjian Perdagangan Pusingan Uruguay. Dalam beberapa negara di Asia, kadar pertukaran menjadi lebih bernilai pada 1990-an dan mewujudkan subsidi tidak langsung kepada import racun perosak, dan subsidi ini secara tidak langsung telah menyebabkan ketidakseimbangan tarif (Tjornhom et al 1998). Krisis Kewangan Asia yang berlaku di kebanyakan negara Asia menyebabkan mereka mengurangkan subsidi.

Salah satu faktor kuat yang terus menghalang penggunaan bio pestisid serangga, agen kawalan bio, dan feromon sebagai pengganti kepada bahan kimia sintetik dalam program IPM, adalah kerana mereka sering “dilayan” dengan cara yang sama seperti bahan kimia sintetik dalam proses pengawalseliaan. Racun ditakrifkan sebagai apa-apa bahan yang bertujuan untuk mencegah, memusnahkan, menarik, menolak, atau mengawal perosak. Racun perosak bio atau feromon dianggap racun perosak walaupun mereka mungkin tidak mendatangkan kesan ke atas kesihatan manusia. Sebagai racun perosak, mereka masih perlu diperiksa dan didaftarkan sebelum penggunaan mereka diluluskan. Walaupun semua orang bersetuju dengan keperluan untuk pendaftaran, melainkan jika proses pendaftaran diselaraskan untuk bahan-bahan yang telah konsisten ditemui selamat semasa ujian di tempat lain, penggunaan mereka mungkin tidak meluas. Banyak bahan-bahan tempatan digunakan dalam menghasilkan produk biologi untuk pasaran tempatan. Memaksa mereka melalui proses kajian lengkap adalah mahal. Syarikat kimia mungkin takut perluasan produk bio kerana mereka akan mengurangkan keuntungan atas jualan racun perosak sintetik, dan oleh itu mereka mempunyai kepentingan dalam memastikan bahawa racun perosak bio lambat untuk mencapai pasaran. Amerika Syarikat telah memudahkan proses pendaftaran bagi jenis produk bio dan negara-negara pengeluar beras harus mempertimbangkan untuk melakukan perkara yang sama.

Bioteknologi

Bioteknologi hanya mula bertapak di dalam memainkan peranan dalam pembangunan alternatif kepada penggunaan racun perosak dan adalah berkemungkinan untuk memainkan peranan utama pada masa hadapan. Bt rice telah mendapat sijil biokeselamatan dan sedang menunggu kelulusan oleh Kementerian Pertanian di China untuk kawalan ulat pengorek batang (Oryza 2010), dan juga di bawah pembangunan di negara-negara lain. Universiti Pertanian Punjab di India membangunkan Bt rice dengan kerintangan terhadap ulat lipat daun.

Beberapa varieti padi ubahsuaian genetik (GM) lain telah dibangunkan dan sedang menunggu kelulusan kawal selia atau pasaran. Roundup Ready Rice (keluaran Monsanto) dan padi Liberty Link (keluaran Bayer) telah ditanam dalam beberapa tahun lalu, tetapi tidak menjadi keutamaan yang tinggi oleh syarikat-syarikat yang terlibat kerana kebimbangan terhadap penerimaan pengguna. Padi jenis ini telah ditanam di Amerika Syarikat dan Jepun. Walau bagaimanapun, di negara-negara membangun, jenis padi ini mungkin akan meningkatkan penggunaan racun sebagai pengganti untuk buruh. Clearfield rice, padi bukan GM, telah dikeluarkan di Amerika oleh BASF, dan permohonan untuk kelulusan telah dibuat di Asia. Malaysia baru-baru ini melancarkan Clearfield rice untuk menguruskan masalah padi angin.

Namun begitu, banyak masalah yang timbul daripada varieti padi yang bertoleransi dengan racun ini. Penggunaan varieti ini menggalakkan penggunaan racun, yang menambahkan kos kepada petani. Masalah kerintangan boleh berlaku bukan sahaja dengan racun perosak tetapi juga dengan penyelesaian bioteknologi. Untuk melambatkan pembangunan kerintangan perosak bagi produk bioteknologi pada tanaman lain, petani telah diminta untuk mengikuti garis panduan pengawasan. Sebagai contoh, untuk mengekalkan keberkesanan teknologi "Clearfield", garis panduan yang ketat perlu dipatuhi yang melibatkan kitaran tanaman, bilangan aplikasi racun rumpai, dan pengurusan pembajakan (BASF 2010). MARDI telah mengeluarkan garis panduan yang menyatakan teknologi "Clearfield" hanya boleh digunakan selama dua musim berturut-turut dan selepas itu perlu kembali menanam varieti padi lain. Ramai petani tidak mengikuti garis panduan ini, bagaimanapun, menguatkuasakan panduan ini adalah satu cabaran yang besar bagi sebuah negara membangun. Tanaman padi adalah monokultur, ditanam setiap tahun - penggunaan meluas varieti rintang racun hanya akan menyebabkan rumpai membina kerintangan kepada racun dengan lebih pantas.

Menambahbaik amalan IPM

Pengurusan racun perosak yang lebih baik melalui strategi IPM bermula dengan menggabungkan varieti yang resistan kepada perosak dengan keputusan aplikasi racun serangga berdasarkan had yang ditetapkan (threshhold) (Litsinger et al 2009). Tahap kecederaan ekonomi bagi perosak padi telah dikaji oleh IRRI dan oleh banyak institusi penyelidikan negara-negara di Asia dalam tahun 1970-an dan 80-an (Dyck et al 1981, Litsinger et al 1987, Teng, 1994) dan membentuk asas untuk mewujudkan had dalam membuat keputusan sama ada racun perosak boleh digunakan. Menyembur racun perosak, pada prinsipnya, melibatkan pemikiran kompleks (Zadoks 1985). Bukan sahaja threshold itu sendiri berbeza dengan peringkat pertumbuhan tanaman, tahap kecederaan tanaman, harga, dan lain-lain faktor, tetapi bahan kimia tertentu yang mahal adalah lebih menjimatkan daripada yang murah apabila digunakan dalam jumlah yang disarankan. Oleh itu, analisis threshold adalah terhad pada penggunaannya dalam tanaman padi kecuali untuk menunjukkan apabila semburan racun adalah jelas tidak berguna.

Seperti yang dibincangkan sebelum ini, menggunakan racun perosak secara keterlaluan dan tidak wajar boleh membawa kepada kemusnahan perkhidmatan kawalan biologi semulajadi yang mengakibatkan kebangkitan perosak, wabak perosak menengah, dan pembangunan kerintangan racun perosak (Heong 2009), tetapi petani telah mendapati sukar untuk menilai apa, bila, dan berapa banyak untuk racun perosak digunakan. Jurujual racun telah mempengaruhi keputusan petani dan industri racun perosak telah melobi kerajaan bagi subsidi penggunaan bahan kimia. Ramai petani telah diidoktrin ke tahap mereka menjadi teragak-agak untuk tidak menggunakan racun perosak (Matteson et al 1994). Masalah dengan penggunaan racun perosak yang berlebihan telah secara beransur-ansur membuat lebih ramai petani terbuka kepada pendekatan IPM alternatif (Morse dan Bühler 1997). Dalam banyak kes, walau bagaimanapun saintis IPM tidak memahami dengan cukup baik masalah yang dihadapi petani dan pengaruh luas jurujual kimia.

Pengembangan pendekatan IPM

Persoalan asas untuk masa depan di dalam pengurusan perosak padi ialah bagaimana untuk mencapai penggunaan meluas kawalan perosak alternatif IPM untuk menguruskan perosak padi dengan penggunaan racun perosak minimum, kos luaran sektor minimum, hasil yang tinggi, dan keuntungan yang tinggi. Ramai saintis berpendapat bahawa amalan IPM kini boleh didapati untuk menguruskan perosak padi yang paling penting dalam cara yang berdaya maju dengan sedikit racun perosak, walaupun amalan IPM baik sentiasa perlu diberikan (1) sifat dinamik populasi perosak, (2) peningkatan kos buruh , dan (3) strategi pemasaran baharu dan agresif oleh industri racun perosak. Malangnya, amalan IPM sedang dihalang oleh penggunaan berlebihan bahan kimia yang memusnahkan perkhidmatan ekosistem yang mengawal perosak, dan pendekatan yang digunakan untuk menggalakkan mengurangkan penggunaan racun perosak yang tidak perlu telah membantutkan usaha mengembangkan penggunaan secara meluas amalan IPM. Persoalannya ialah bagaimana untuk mencapai penggunaan IPM yang luas.

Dalam usaha untuk mengatasi masalah ini, pendekatan "farmer first" telah dibangunkan di luar IPM (Chambers et al 1989) dan digunakan oleh pengamal IPM, pertama dalam penyelidikan sistem perladangan dan pengembangan dan kemudian di Sekolah Latihan Petani (FFS) (Bartlett 2005). Pengembangan IPM dilakukan oleh petani melalui amalan contoh yang dipimpin oleh pakar. Namun begitu, dalam kebanyakan kes, petani lebih bimbang tentang kekangan seperti kemarau dan banjir daripada masalah perosak.

Ada yang berpendapat bahawa penggunaan IPM sudah meluas kerana kebanyakan petani kini menanam varieti padi yang lebih baik dengan sekurang-kurangnya mempunyai kerintangan terhadap beberapa perosak atau penyakit dan ramai petani juga mencabut rumpai menggunakan tangan. Walau bagaimanapun, takrif IPM termasuk bukan sahaja penggunaan pelbagai jenis amalan pengurusan perosak, tetapi juga bahan kimia sintetik digunakan hanya apabila diperlukan. Oleh itu, kebanyakan pakar akan mengatakan bahawa majoriti petani kini menggunakan terlalu banyak racun serangga dan racun kulat untukmenggambarkan mereka sedang mengamalkan IPM. Varieti padi yang resistan kepada perosak tertentu tidak dihargai sepenuhnya oleh petani, kerana racun perosak masih digunakan untuk merawat perosak atau penyakit pada tanaman padi yang dikatakan resistan itu.

Jika IPM adalah memang lebih ekonomik dan menguntungkan dengan penggunaan racun perosak yang lebih rendah, maka seseorang mesti bertanya mengapa racun perosak masih menjadi pilihan yang digemari bagi kebanyakan penanam padi. Satu jawapan adalah bahawa penggunaan mana-mana amalan pengurusan perosak bergantung kepada petani (1) menyedari kewujudannya, (2) meyakinkan bahawa ia akan memberi manfaat kepada mereka jika ia diguna pakai, dan (3) mendapati ia boleh didapati dan memahami bagaimana untuk menggunakannya. Racun perosak memenuhi semua tiga keperluan. Walau bagaimanapun, banyak jenis kawalan kultura dan biologi perosak jatuh tidak memenuhi keperluan kedua dan terutama keperluan ketiga. Amalan IPM mempunyai terlalu banyak maklumat, dan dalam beberapa kes memerlukan koordinasi di kalangan petani di kawasan. Oleh itu, maklumat IPM mesti sampai petani melalui pengembangan dengan pendekatan seperti FFS atau maklumat mesti dipermudahkan untuk memudahkan pemahaman oleh petani.

Kebanyakan petani terbuka untuk mencuba idea-idea baharu dan akan mengambilnya jika mereka melihat idea-idea itu praktikal dan masuk akal. Di Filipina dan Vietnam sebagai contoh, petani yang menerima mesej mengurangkan penggunaan racun serangga sebanyak 50% selepas menjalankan eksperimen untuk menilai sama ada satu peraturan mudah tiada semburan selama 40 hari selepas menyemai (atau 30 hari selepas pemindahan) akan membuat perbezaan dalam hasil mereka (Heong dan Escalada 1997). Mesej yang ringkas dalam latihan petani boleh membantu dalam memastikan bahawa mesej kos rendah yang diterima oleh jumlah petani yang besar untuk meningkatkan kesedaran dan mengurangkan masalah perosak dan penggunaan racun perosak.

Baru-baru ini, konsep mesej ringkas telah dilanjutkan kepada penggunaan optimum tiga input kritikal: benih, baja, dan racun perosak. IRRI dan rakan-rakan kongsinya melaksanakan program menekankan tiga pengurangan input (1) mengurangkan kadar pembenihan dengan benih berkualiti tinggi dan penapakan tanaman yang lebih baik, (2) mengoptimumkan dan dengan itu menghalang penggunaan berlebihan N melalui penggunaan carta warna daun (LCC), dan (3) mengurangkan penggunaan racun perosak melalui pengurusan perosak bersepadu (Huan et al 2008). Di Vietnam, "Tiga Pengurangan, Tiga Keuntungan" program yang digunakan dalam drama radio, drama televisyen, iklan, poster, dan usaha pengembangan lain untuk menggalakkan pengurangan input. Usaha ini menyebabkan pengurangan racun perosak sehingga 13-33%, dengan hasil yang lebih tinggi dan pendapatan bersih yang tinggi, serta alam sekitar yang lebih baik (Huan et al 2008).

Hantu Revolusi Hijau

Revolusi Hijau memperkenalkan penggunaan kimia dalam pertanian bagi meningkatkan hasil pengeluaran tanaman. Tidak dinafikan, pengeluaran makanan dunia meningkat sejak Revolusi Hijau diperkenalkan pada 1970-an sebagai penyelesaian kepada kegawatan krisis makanan pada ketika itu. Hasil bijirin berjaya ditingkatkan hampir tiga kali ganda dan kelaparan dunia dapat dikurangkan ketika kemuncak revolusi ini.

Namun di sebalik kemeriahan Revolusi Hijau yang kini menjadi tunjang utama pengeluaran makanan, muncul pula krisis agrarian. Di serata dunia, pengusaha ladang kecil (<2 ekar) mewakili hampir 90 peratus ladang dunia. Kebanyakan pemilik ladang kecil ini terdiri daripada penduduk luar bandar yang kebanyakannya berada dalam kemiskinan. Dianggarkan 40 peratus tenaga kerja ladang-ladang kecil ini adalah wanita.

Revolusi Hijau meninggalkan "hantu" yang paling sukar untuk "dihalau". Kepercayaan kepada perlunya penggunaan baja dan racun kimia bagi meningkatkan hasil amat sukar untuk dikikis. Akibatnya, petani menjadi mangsa keadaan. Antara 30 hingga 60 peratus kos pengeluaran terdiri daripada input kimia dan upah bagi menabur atau menyembur input-input tersebut. Sebahagian pendapatan mereka disimpan untuk membeli baja dan racun kimia. Ada juga petani yang terpaksa berhutang bagi mendapatkan bekalan baja dan racun kimia untuk mengusahakan tanaman mereka. Jika hasil tanaman tidak memuaskan, mereka tidak akan mampu untuk menjelaskan hutang, sekaligus tidak mampu untuk berhutang lagi bagi membeli baja dan racun kimia untuk penanaman bagi musim akan datang.

Di India, petani yang dibelenggu hutang sering mengambil keputusan membunuh diri dengan meminum racun kimia akibat tidak mampu membayar hutang. Majalah Down To Earth, 2004 menerbitkan sebuah rencana berkaitan kadar bunuh diri yang tinggi di kalangan petani India akibat beban hutang bertajuk Suicidal State.

Hampir semua petani yang bergantung kepada kawalan perosak secara kimia terperangkap dalam apa yang digelar "pesticide treadmill". Pesticide treadmill ialah keadaan di mana petani sentiasa memerlukan racun kimia bagi menjalankan aktiviti pertanian kerana kawalan perosak perlu dilakukan sepanjang masa.

Penggunaan racun kimia secara berleluasa mengakibatkan kes-kes kerintangan kepada racun semakin menjadi-jadi. Di seluruh dunia - terutama sekali di Asia, sebagai contoh, bena perang telah kebal terhadap lebih 20 jenis kelas racun perosak. Memburukkan keadaan, amalan petani yang membuat semburan awal membunuh musuh semulajadi bena perang yang mengakibatkan wabak serangan "outbreak" bena perang yang memusnahkan tanaman padi. Penggunaan racun yang membunuh secara meluas juga mengakibatkan serangga seperti ulat lipat daun yang merupakan perosak kecil-kecilan dan tidak menjejaskan hasil telah menjadi perosak utama yang merosakkan anak padi pada awal musim tanaman padi. Akibatnya, petani terpaksa menyembur racun pada awal musim tanaman padi dan fenomena pesticide treadmill akan terus berlaku.

Semburan berjadual telah menjadi amalan, tidak kira perosak wujud atau tidak. Malah ada pengeluar racun yang menyediakan jadual semburan produk-produk keluaran mereka mengikut usia tanaman. Lebih 60 peratus petani memilih semburan secara berjadual bagi mengawal perosak menurut satu kajian. Ini menjadikan racun perosak sebagai pilihan pertama, bukannya pilihan terakhir seperti mana yang disyorkan dalam IPM. Menyembur racun seolah-olah menjadi "insurans" atau langkah berjaga-jaga, andai kata perosak datang menyerang secara tiba-tiba.

Kegagalan untuk memberi pendedahan terhadap ekosistem pertanian menyebabkan kebergantungan kepada racun kimia yang sangat sukar untuk dibendung. Penerangan melalui pengembangan hanya menerangkan apa itu musuh semulajadi perosak tetapi tidak menunjukkan kaedah yang menggalakkan perkembangan diversiti dan populasi musuh semulajadi ke dalam ekosistem pertanian.

Dalam dasar kerajaan yang ingin meningkatkan hasil tuaian dan pengeluaran makanan, petani berada di barisan hadapan. Tetapi malangnya, petani-petani ini berhadapan dengan risiko kesihatan yang serius. Mereka terdedah dengan racun kimia yang disembur sepanjang hayat mereka. Ditambah pula dengan kelengkapan perlindungan yang tidak mencukupi dan peralatan yang kurang sempurna atau tidak sesuai digunakan, mereka meracuni diri mereka sendiri dengan racun yang disembur dengan tujuan untuk membunuh perosak kepada tanaman mereka.

Jika dikatakan bahawa kita tidak memerlukan baja dan racun kimia bagi meningkatkan produktiviti, sudah pasti jawapannya "ini mustahil". Inilah hantu Revolusi Hijau yang masih melekat di fikiran kita!

Bacaan tambahan: Resurrecting the ghost of Green Revolutions past: The brown planthopper as a recurring threat to high-yielding rice production in tropical Asia.

Kepentingan Biodiversiti Kepada Pertanian

Biodiversiti membawa kepada produktiviti yang tinggi

Ekosistem yang mengandungi beberapa spesies adalah lebih produktif daripada spesies individu tunggal. Data daripada lebih 400 eksperimen yang diterbitkan, pasukan penyelidikan antarabangsa telah menemui bukti kukuh bahawa biodiversiti dalam alam tumbuhan adalah sangat berkesan dalam asimilasi nutrien dan tenaga solar, yang menghasilkan pengeluaran biojisim.

"Komuniti tumbuhan adalah seperti pasukan bola sepak. Untuk memenangi kejohanan, anda perlukan bintang penyerang yang boleh menjaringkan gol, tetapi anda juga perlu sokongan daripada pemain yang boleh menghantar bola, mempertahankan dan memastikan gol. Pemain bintang dan pemain sokongan bersama-sama menjadi satu pasukan yang sangat berkesan," kata Lars Gamfeldt dari Jabatan Ekologi Marin di Universiti Gothenburg.

Gamfeldt adalah sebahagian daripada pasukan penyelidikan antarabangsa yang diketuai oleh Cardinale Brad (Universiti Michigan, USA), yang dalam isu khas jurnal saintifik American Journal of Botany (Jurnal Botani Amerika) ke atas biodiversiti, membentangkan kajian mengenai kepentingan biodiversiti tumbuhan dan alga, yang membentuk asas rantaian makanan. Pasukan penyelidikan berdasarkan kajian pada soalan yang sama adakah ekosistem boleh mengekalkan fungsi penting seperti pengeluaran biojisim dan penukaran nutrien apabila biodiversiti musnah dan kita kehilangan spesis penting. Dalam usaha mereka untuk mendapatkan jawapan mereka telah mengkaji beratus-ratus kajian yang diterbitkan pada daripada alga unisel hingga ke pokok-pokok. Menggunakan data daripada lebih 400 eksperimen yang sudah diterbitkan, penyelidik mendapat bukti kukuh bahawa semakin kurang spesis di dalam sesuatu ekosistem, kuantiti biojisim tumbuhan juga akan berkurangan.

Terdapat dua penjelasan utama mengapa komuniti spesis tumbuhan yang kaya mungkin lebih berkesan dan produktif. Salah satunya ialah komuniti ini mempunyai kebarangkalian yang lebih tinggi untuk mengandungi "super-spesis," iaitu spesis yang sangat produktif dan berkesan dalam mengawal selia proses ekologikal. Satu lagi sebab spesies yang berbeza sering mempunyai ciri-ciri yang melengkapi antara satu sama lain. "Pembahagian buruh" di kalangan spesis tumbuhan yang berbeza dalam alam semulajadi menjadikannya komuniti yang kaya dengan spesis untuk menjadi lebih produktif. Para penyelidik juga mengambil perhatian hasil daripada perubahan iklim dan kesan aktiviti manusia menyebabkan kita kini kehilangan spesis pada kadar yang pesat. Ini bermakna kita perlu memberi keutamaan kepada apa yang kita mahu untuk melindungi dan memelihara biodiversiti, dalam usaha untuk mengekalkan perkhidmatan yang manusia perlukan.

"Hampir setiap organisma di planet ini bergantung kepada tumbuh-tumbuhan untuk kelangsungan hidup mereka. Jika kepupusan spesis mengganggu proses di mana tumbuh-tumbuhan hidup, maka ia menjejaskan salah satu ciri-ciri utama yang diperlukan untuk mengekalkan kehidupan di Bumi," komen Cardinale Brad seorang pengarang. Gamfeldt bergabung dengan Jabatan Ekologi Marin di University of Gothenburg dan Jabatan Ekologi di Universiti Sains Pertanian Sweden.

Kepelbagaian (diversiti) tumbuhan kunci kepada mengekalkan tanaman yang produktif

Tumbuhan seperti di dalam hutan dalam jangka masa panjang lebih produktif kerana kehadiran banyak spesis di dalamnya. Kajian jangka panjang biodiversiti tumbuhan mendapati bahawa spesies masing-masing memainkan peranan dalam mengekalkan ekosistem yang produktif, terutama apabila ufuk masa yang panjang diambilkira.

Penyelidikan mendapati bahawa setiap spesis tambahan dalam plot menyumbang kepada peningkatan beransur-ansur dalam kesuburan tanah dan pengeluaran biojisim sepanjang tempoh 14 tahun.

Mereka menonjolkan kepentingan menguruskan kepelbagaian dalam prairie, hutan dan tanaman, menurut Peter Reich, pengarang utama kertas penyelidikan ekologi hutan di University of Minnesota. Reich dan rakan-rakan melihat bagaimana kesan kepelbagaian kepada produktiviti tumbuhan berubah dalam jangka panjang.

Dua eksperimen besar diadakan pada tapak penyelidikan National Science Foundation's (NSF) Cedar Creek Long-Term Ecological Research (LTER) di Minnesota, salah satu daripada 26 seperti tapak NSF LTER di seluruh dunia dalam ekosistem dari hutan ke padang rumput, tundra kepada terumbu karang.

"Kajian ini mendedahkan apa yang eksperimen jangka pendek telah terlepas pandang: kesan kehilangan biodiversiti ekosistem adalah lebih kompleks, teruk dan tidak menentu dari yang difikirkan," kata Matt Kane, pengarah program NSF LTER. "Kajian ini menunjukkan kepentingan melakukan penyelidikan jangka panjang," kata Kane, "dalam kes ini kami mendokumenkan buat kali pertama betapa pentingnya biodiversiti untuk kesihatan ekosistem dan kelestarian."

Eksperimen biodiversiti di Cedar Creek adalah eksperimen yang paling lama berjalan di dunia, kata Reich.

Tempat ini mengandungi plot dengan satu, empat, sembilan atau 16 jenis spesis tumbuhan. Penyelidikan menggunakan tumbuhan padang rumput berhayat panjang, tetapi berfungsi sebagai sistem model untuk semua tumbuh-tumbuhan, sama ada padang rumput, hutan atau baris tanaman.

Kajian ini juga menunjukkan bagaimana kepelbagaian (diversiti) berfungsi dengan menunjukkan bahawa spesis yang berbeza mempunyai cara yang berbeza untuk memperolehi air, nutrien dan karbon - dan mengekalkan mereka di dalam sesuatu ekosistem.

"Sebelum ini, kajian jangka pendek paling kurang dua tahun mendapati, kepelbagaian (diversiti) meningkatkan produktiviti, tetapi plot yang mempunyai lebih daripada enam atau lapan spesis tidak memberikan manfaat tambahan," kata Reich.

Para saintis mendapati dalam jangka masa 14 tahun, semua 16 spesis dalam plot yang paling pelbagai menyumbang kepada kesuburan tanah dan pengeluaran biojisim yang lebih tinggi.

"Mesej untuk dibawa pulang," kata Reich, "apabila kita mengurangkan kepelbagaian dalam landskap - seperti kebun jagung atau ladang pokok pain atau rumput pinggir bandar - kita gagal untuk mengambil kesempatan ke atas perkhidmatan yang berharga yang disediakan oleh biodiversiti semulajadi."

Pengarang bersama kertas ini ialah David Tilman, Forest Isbell, Kevin Mueller, Sarah Hobbie dan Nico Eisenhauer dan University of Minnesota, dan Dan Flynn dari University of Zurich.

Biodiversiti adalah komponen kritikal dalam mengekalkan pelbagai perkhidmatan ekosistem

Ketika biodiversiti merosot di seluruh dunia, terdapat kebimbangan bahawa ini akan membawa kepada penurunan dalam perkhidmatan ekosistem yang disediakan untuk manusia, seperti pengeluaran makanan, penyimpanan karbon, dan penulenan air.

Dengan menggabungkan data dari 17 eksperimen biodiversiti terbesar dan paling lama berjalan, saintis dari universiti di seluruh Amerika Utara dan Eropah telah mendapati bahawa kajian sebelum ini telah memandang ringan kepentingan biodiversiti untuk mengekalkan pelbagai perkhidmatan ekosistem di banyak tempat selama bertahun-tahun lamanya.

"Kajian sebelum ini menganggap hanya beberapa spesis sahaja yang diperlukan untuk menyediakan satu perkhidmatan di bawah satu set keadaan persekitaran," kata Prof Michel Loreau dari jabatan biologi University McGill yang menyelia kajian ini. "Kajian-kajian ini mendapati bahawa banyak spesis muncul berlebihan. Jadi, ia kelihatan seperti kepupusan banyak spesis tidak akan menjejaskan fungsi ekosistem kerana spesis lain boleh mengimbangi/mengganti kehilangan mereka."

Salah satu contohnya ialah pembasmian hutan di Borneo. Apabila pelbagai spesis pokok ditebang dan diganti dengan tanaman semula spesis tunggal seperti spesis akasia, perkhidmatan ekosistem hutan terganggu sama sekali kerana tiada lagi diversiti tumbuhan di dalam ekosistem.

Kini, dengan melihat kepada spesis tumbuhan padang rumput, penyelidik telah mendapati bahawa kebanyakan spesis yang dikaji adalah penting sekurang-kurangnya sekali bagi penyenggaraan perkhidmatan ekosistem, kerana set spesis yang berbeza penting pada tempoh tahun-tahun yang berbeza, di tempat-tempat yang berbeza, untuk perkhidmatan yang berbeza, dan di bawah perubahan global yang berbeza (contohnya, senario perubahan iklim atau penggunaan tanah). Tambahan pula, spesis yang diperlukan untuk menyediakan satu perkhidmatan untuk beberapa tahun tidak sama seperti spesis yang diperlukan untuk menyediakan pelbagai perkhidmatan dalam satu tahun. "Ini bermakna bahawa biodiversiti adalah lebih penting untuk mengekalkan perkhidmatan ekosistem daripada yang difikirkan sebelumnya," kata Dr. Forest Isbell, penulis utama dan penyelidik kajian ini. "Keputusan kami menunjukkan bahawa banyak spesis diperlukan untuk mengekalkan perkhidmatan ekosistem pada pelbagai masa dan tempat dalam dunia yang berubah-ubah, dan spesis ini tidak berlebihan daripada apa yang difikirkan sebelum ini."

Para saintis yang terlibat dalam kajian ini juga menawarkan cadangan untuk menggunakan keputusan ini untuk memberi keutamaan kepada usaha-usaha pemuliharaan dan meramalkan akibat daripada kepupusan spesis. "Ia adalah baik untuk mengetahui kumpulan spesis yang menggalakkan fungsi ekosistem di bawah beratus-ratus set keadaan alam sekitar," kata Isbell, "kerana ini akan membolehkan kita untuk menentukan sama ada sesetengah spesis menyediakan perkhidmatan ekosistem di bawah keadaan alam sekitar yang biasa pada masa kini, atau di bawah keadaan yang akan menjadi semakin biasa pada masa depan." Tetapi Michel Loreau, McGill, menambah nota amaran: "Kita perlu berhati-hati apabila membuat ramalan ketidakpastian terhadap perubahan masa depan alam sekitar kerana ini bermakna kita juga perlu menjalankan pendekatan berjaga-jaga bagi memulihara biodiversiti seberapa banyak yang mungkin."

Penyelidikan ini dibiayai oleh geran penyelidikan Majlis Sains Semulajadi dan Kejuruteraan Kanada dan program Pengerusi Penyelidikan Kanada.

Ekosistem yang mempunyai biodiversiti tinggi mampu bertahan kepada tekanan

Ekosistem dengan biodiversiti pada tahap yang tinggi boleh berhadapan dengan tekanan (stress) yang lebih, seperti suhu yang lebih tinggi atau peningkatan kepekatan garam, daripada ekosistem yang mempunyai biodiversiti yang kurang. Mereka juga boleh mengekalkan perkhidmatan mereka untuk jangkamasa yang lebih panjang, penemuan daripada ahli botani dan ekologi dari Universiti Zurich dan Göttingen. Kajian mereka menyediakan bukti pertama hubungan antara intensiti tekanan dan fungsi ekosistem.

Suhu purata yang lebih tinggi dan peningkatan kepekatan garam adalah faktor tekanan yang dihadapi oleh ekosistem pada hari ini berikutan perubahan iklim. Walau bagaimanapun, adakah semua ekosistem bertindak balas terhadap tekanan dengan cara yang sama dan apakah kesan tekanan pada perkhidmatan ekosistem, seperti pengeluaran biojisim? Ahli botani dan ekologi dari Universiti Zurich dan Göttingen mendapati kepelbagaian spesis dalam ekosistem membantu untuk bertahan kepada stress.

Para saintis mengkaji sebanyak 64 spesis mikroalga yang mempunyai sel tunggal daripada Koleksi Kultur Alga SAG di Göttingen. Ia berada dalam rantaian makanan yang paling bawah dan menyerap CO₂ daripada alam sekitar berbahaya melalui fotosintesis. "Lebih banyak spesis mikroalga yang ada dalam sistem, lebih mantap sistem ini bagi menghadapi tekanan sederhana berbanding dengan sistem yang mempunyai spesis yang kurang," kata Bastian Steudel pengarang pertama yang menjelaskan salah satu keputusan eksperimen. Sistem dengan beberapa spesis yang lebih tinggi itu boleh menyimpan pengeluaran biojisim mereka dengan stabil dan lebih lama daripada mereka yang mempunyai biodiversiti yang rendah.

Secara keseluruhan, penyelidik mengkaji enam intensiti yang berbeza pada dua kecerunan tekanan. Dalam kes intensiti yang sangat tinggi, kesan positif biodiversiti berkurangan atau terhenti sama sekali. Walau bagaimanapun, peningkatan tekanan dalam sistem yang mengandungi hanya beberapa spesis mempunyai kesan yang jauh lebih negatif berbanding dengan mereka yang mempunyai tahap biodiversiti yang tinggi. "Hasil kajian menunjukkan bahawa tahap biodiversiti di bawah tekanan adalah amat penting untuk mengekalkan pengeluaran biojisim," kata Steudel, penyelia PhD Michael Kessler, yang merumuskan kepentingan projek penyelidikan tersebut.

Big, Smart and Green: A Revolutionary Vision for Modern Farming

What they’re doing on Marsden Farm isn’t organic. It’s not industrial, either. It’s a hybrid of the two, an alternative version of agriculture for the 21st century: smart, green and powerful.

On this farm in Boone County, Iowa, in the heart of corn country, researchers have borrowed from both approaches, using traditional techniques and modern chemicals to get industrial yields — but without industrial consequences.

If the approach works at commercial scales, and there’s good reason to think it will, it might just be an answer to modern farming’s considerable problems.

“We wanted to show that small amounts of synthetic inputs are very powerful tools, but they’re tools with which you tune the system, not drive it,” said Adam Davis, a researcher with the United States Department of Agriculture.

The Marsden Farm experiment, which is described in a study published Oct. 10 in Public Library of Science One, started in 2003, when Davis was a graduate student under agronomist Matt Liebman of Iowa State University. Liebman’s specialty is integrated pest management, or strategies that use nature to accomplish what’s typically done with pesticides, herbicides and synthetic fertilizer.

It’s not a new idea, but it’s one that’s been generally neglected for the last several decades, as large-scale farming came to rely on simplified, chemically intensive and ultimately unsustainable approaches. For a while, these worked, but with high yields came big problems: the threat of catastrophic disease outbreaks in monocultures, an insatiable demand for nitrogen fertilizer, pesticide-resistant bugs and herbicide-resistant superweeds, and a new generation of crops designed to be drenched in toxic chemicals.

“We have two choices now,” said Liebman. “We can double down, load more chemicals into the system, and get another decade of increasingly ineffective control — or we can choose the path towards integrated management.” Liebman, inspired in part by a pioneering Iowa farmer named Dick Thompson, wanted to bring integrated pest management back, but augmented with technology’s new tools. On 22 acres at Marsden Farm, his team planted three plots with different rotations of crops. The first followed a two-year rotation, alternating between corn and soybeans, as is customary in the region. It was managed the usual way, with lots of chemicals.

For the second plot, the researchers rotated over three years between corn, soy and oats, with red clover planted in winter. The clover, which absorbs atmospheric nitrogen, was planted between crop rows and plowed under as soil-replenishing “green manure” in spring. On another plot, instead of red clover the researchers planted a fourth-year crop of alfalfa, which can be used to feed livestock. The animals’ manure came back as fertilizer.

On these fields, the researchers still used herbicides and pesticides, but not the usual way. Rather than spraying them routinely over large areas, Liebman’s team applied them only when necessary. “We use low-dose products in the smallest quantities possible,” he said. “We’re not against their use. What we’re arguing for is using them as carefully deployed tactical options.”

Liebman called these applications “therapeutic measures.” Therapy wasn’t often needed. Having different crops with different life cycles made it harder for weeds to grow. What might flourish among corn and soy, for example, was disrupted by oats. When red clover and alfalfa were mowed, weeds were chewed up before they flowered. As for insect problems, low pesticide use, along with habitat provided by cover crops, allowed pest-eating bugs and birds to flourish.

After eight years, Liebman and Davis used eight times less herbicide in the three- and four-year rotations than in the conventional plot, they report in the new study. Ecotoxicity in surrounding water was two orders of magnitude lower. Thanks to clover and alfalfa, the experimental plots also used 86 percent less synthetic fertilizer.

Most important of all, the experimental plots were as productive as the conventional. They produced just as much total crop biomass. When the researchers calculated the value of their environmentally friendly harvest, it was every bit as profitable.

“We exceeded those goals — not by pumping chemicals in, but by maximizing ecosystem services,” Davis said. “We’re not throwing away those tools. They’re very important. But you use a strong cropping system as the foundation for your agriculture. Then, when you need it, you tweak it a little bit with the inputs.”

Liebman and Davis said the system can be scaled up and applied to other crops. While the new study’s details were local, the essential underlying principle, of building a crop system around the ecological services it provides, is universal.

“This is a great study,” said John Reganold, a soil scientist at Washington State University who was not involved in the research. “We’ve been pushing the envelope on yields, and not paying as much attention to the environmental and social and economic consequences. This shows that these integrated systems can be profitable, produce high yields, and offer more environmental benefit.”

In a paper published last year in Science, Reganold called for a transformation of U.S. agriculture along the lines seen at Marsden Farm. “They’re almost like a blend of conventional and organic, using the best of both worlds,” he said. “It’s these kinds of systems we need.”

“Their ideas point to the way that agriculture has to be in the future,” said agronomist Nicholas Jordan of the University of Minnesota. “There’s wide consensus that we have to figure out this fusion of ‘organic’ and ‘industrial.’ They’ve illustrated what that fusion looks like. It’s power and efficiency.”

Jordan stressed that the Marsden Farm data was sound: No fudged numbers, no apples-and-oranges comparisons or subtle statistical slip-ups. Asked if the methods could scale commercially, Jordan said “the answer is a resounding yes.”

His enthusiasm was, however, tempered with caveats about challenges. Integrated pest management is much more complicated than industrial farming, requiring more day-to-day decisions and local knowledge. “We’ve become very, very used to a system that’s straightforward,” said crop scientist Germán Bollero of the University of Illinois. “Implementing this at a large scale is not going to be easy.”

Integrated pest management also requires more work. In the new study, the conventional method demanded one-third less labor than Liebman and Davis’s fusion. “It takes an energetic farmer, someone who’s investing a lot more of their own time, or potentially hiring added labor,” said agricultural economist Greg Graff of Colorado State University. These challenges should not be insurmountable. Locale-specific research will help with complexity. As for the additional labor, money that would have gone to chemicals can be used to hire workers. “I would argue that needing more labor in these systems means more jobs,” Reganold said. “It will be good for the well-being of rural communities.”

There are other advantages to the Marsden Farm method. As corn and soy production intensified in the midwest, field farmers often stopped raising livestock. These are now grown in concentrated animal feeding operations, which both incubate new disease and generate immense amounts of waste. If livestock again became part of local farming, as was required to consume the Marsden Farm’s alfalfa, that waste would be fertilizer.

Diverse, year-round crop rotations are also more resilient to climate stress. Weather patterns in the the midwestern United States are becoming more extreme, veering between the catastrophic floods of 2008 and 2010 and this summer’s epic drought. Complex root systems prevent soil from washing away during spring rains, and store extra water against dry spells.

“These more diversified systems, the three- and four-year systems in the study, are less vulnerable to resource scarcities, climate change and market volatility,” said Reganold. “These systems use less fertilizer and pesticides than the typical conventional system. Yes, this is environmentally beneficial, but it also has economic benefits because the price of fertilizers and pesticides will likely increase in the future.”

If transforming agriculture seems an imposing task, Liebman said it can start small, with something as simple as weaving conservation strips into fields. It also doesn’t need to happen immediately, in one radical step.

“The concept could be introduced by encouraging farmers to continue farming in the traditional way, but little by little introduce diversity. There could be tax benefit or subsidy for introducing things like cover crops,” Bollero said. “If those signals are there, you’ll see a lot of farmers adopting this.”

Graff noted that farm subsidies currently favor intensive soy and corn production, and that industry lobbying groups have actively resisted subsidy reform that rewards other types of crop production. Ultimately, however, this is an issue that citizens can decide.

“A very large amount of taxpayer money is channeled through the federal government into the farming sector. In Iowa, it’s something like $1 billion of your money,” Liebman said. “If you can get cleaner water, less exposure to pesticide, and more wildlife habitat, if farmers can maintain their revenue streams and work in a healthier world — why wouldn’t you do that?”

Credit: Brandon Keim - Wired Science reporter and freelance journalist.

The era of cheap food may be over

Posted by
Larry Elliott,
economics editor
Sunday 2 September 2012 12.39 BST
The Guardian

The era of cheap food may be over
A spike in prices caused by poor harvests and rising demand is an apt moment for the west to reassess the wisdom of biofuels

Maize on a drought-hit farm in Indiana. The US maize harvest is down by more than 100m tonnes on what was expected. Photograph: Saul Loeb/AFP/Getty Images

The last decade saw the end of cheap oil, the magic growth ingredient for the global economy after the second world war. This summer's increase in maize, wheat and soya bean prices – the third spike in the past five years – suggests the era of cheap food is also over.

Price increases in both oil and food provide textbook examples of market forces. Rapid expansion in the big emerging markets, especially China, has led to an increase in demand at a time when there have been supply constraints. For crude, these have included the war in Iraq, the embargo imposed on Iran, and the fact that some of the older fields are starting to run dry before new sources of crude are opened up.

The same demand dynamics affect food. It is not just that the world's population is rising by 1% a year. Nor is it simply that China has been growing at 9% a year on average; it is that consumers in the big developing countries have developed an appetite for higher protein western diets. Meat consumption is rising in China, India and Brazil, and since it takes 7kg of grain to produce 1kg of beef (and 4kg to produce 1kg of pork), this is adding to global demand.

Farmers have been getting more efficient, increasing the yields of land under production, but this has been offset by two negative factors: policies in the US and the EU that divert large amounts of corn for biofuels and poor harvests caused by the weather.

If the World Bank's projections are anything like accurate, further massive productivity gains from agriculture are going to be needed over the next two decades. There will be an extra 70m mouths to feed every year, which will result in a 50% increase in demand for food by 2030. Meanwhile, the amount of arable land per person will continue its long-run downward trend.

The extent of this challenge has been highlighted by the extreme drought in the US this year. Failure of the maize harvest – down by more than 100m tonnes on what was expected – has had a knock-on impact on wheat, which has not been affected by the lack of rain. Prices of both crops have jumped by $100 a tonne this summer. The latest data from the World Bank showed that food prices rose 10% between June and July and have now exceeded the previous peak in early 2011.

It will take time for these increases to have their full impact on consumers. In the short run, the cost of meat will not be affected because there is glut caused by livestock owners slaughtering their herds in order to save money on expensive feed. But by the end of the year, food will be dearer.

Central banks are unlikely to tighten policy in response to higher inflation, since the increase is seen as an external shock that will have a depressing effect on the spending power of consumers. They should not, however, assume that the spike will be a one-off, since grain stocks are at such low levels that bad harvests in 2013 would see rocketing prices, probably accompanied by panic-buying, export bans and food riots.

A recent report from Oxfam said the US should expect further severe droughts in the coming decades. "The US experienced $14bn-dollar disasters in 2011 – an historical record – including a blizzard, tornadoes, floods, a hurricane, a tropical storm, drought and heatwaves, and wildfires." The current year has already seen wildfires, a windstorm, heatwaves in much of the country and the most severe drought in half a century.

This seems to be an apt moment for the west to reassess the wisdom of biofuels. The US ethanol distilleries used 120m tonnes of maize in 2011 and there have already been calls from the United Nations Food and Agriculture Organisation for the reduced maize crop to be used for human food. There is also growing political opposition in the US to the country's Renewable Fuel Standard, which mandates 15.2bn gallons of biofuels for 2012, of which 13.4bn gallons can come from corn-based ethanol. Unsurprisingly, livestock and poultry producers have been at the forefront of calls for the mandate to be suspended.

The whole point about biofuels was that they were supposed to be a cost-free and a pain-free way for developed nations to show that they were responding to climate change. Rising crop yields meant there would be enough grain left over each year to turn into ethanol, and this would mean western consumers could do their bit to save the planet without in any way compromising their living patterns. That now looks like a highly questionable assumption.

So what happens next? A lasting solution to the food question will require either action on the demand side, action on the supply, or more likely both. The two obvious ways of limiting demand are to check population growth or to change dietary habits so that meat consumption is reduced. Neither is going to be easy to achieve.

On the supply side, the short-term response should be to find alternatives to biofuels. Longer term, the hope is that the pressures of a rising population coupled with the incentives provided by rising food prices lead to a second green revolution that will dramatically increase yields in those parts of the world – such as sub-Saharan Africa – where they are currently low. One of the few beneficial impacts of high commodity prices is that farmers will be able to afford to buy fertilisers for their land.

A recent study by Fidelity looked at some of the other recent developments to boost food supply, including precision agriculture – the use of high technology to apply the optimum amounts of seed, water and fertiliser for maximum efficiency – and a wider use of biotechnology and GM crops. The report also highlighted what is known as "fast food" from animal cells, a process by which scientists "create artificial meat by delivering an electric charge to the animal muscle cells in a mixture of amino acids, which causes the cells to multiply".

Given the predicted growth in consumption in developing countries, Fidelity says this could become an "environmentally acceptable option" as traditional meat becomes more expensive. Whether this approach is "environmentally acceptable" remains to be seen. The Fidelity report does, however, clarify one point, namely that hard choices have to be made.

The current assumption seems to be that the world can have a rising population, ever-higher per capita meat consumption, devote less land to food production to help hit climate change targets and eschew the advances in science that might increase yields. This is the stuff of fantasy. It is possible to have more intensive farming using the full range of technological breakthroughs in order to feed a bigger, meat-hungry population. Or it is possible to have lower yields from a more organic approach to feed a smaller population eating less meat. But not both.

Ke Arah Revolusi Hijau Sebenar Untuk Keselamatan Makanan (bahagian 7)

Sokongan teknikal dan perkhidmatan pengembangan

Tonggak kedua strategi yang berkesan untuk mempromosikan pendidikan, sains dan teknologi dalam bidang pertanian adalah penyebaran maklumat dan teknologi, yang semasa Revolusi Hijau, dijalankan oleh pekerja pengembangan pertanian. Dalam konteks semasa, sebilangan besar pemain (organisasi-organisasi masyarakat sivil, sektor swasta, petani dan pertubuhan pelbagai hala) menyumbang ke arah okongan teknikal.

Satu tinjauan yang dijalankan oleh Persidangan Global Penyelidikan dan Pembangunan Pertanian (GCARD) menganggarkan bahawa kira-kira setengah bilion pekerja pengembangan pertanian wujud di seluruh dunia, kebanyakan mereka menjadi pekerja organisasi awam. Walaupun jumlah ini besar, persepsi umum menunjukkan jumlah ini tidak mencukupi, terutama sekali apabila diukur terhadap keperluan pengusaha ladang kecil-kecilan yang sebahagian besarnya tidak menerima perkhidmatan pengembangan (Lele dan lain-lain, 2010).

Meminggirkan wanita dari perkhidmatan dan sokongan teknikal perlu ditangani. Di Afrika, wanita menerima 7 peratus daripada perkhidmatan pengembangan pertanian dan kurang dari 10 peratus kredit yang ditawarkan kepada pemegang ladang kecil-kecilan. Selain itu, kerana pendidikan kurikulum cenderung untuk menyisihkan topik tertentu untuk wanita (seperti pemakanan, sanitasi, kebersihan dan pengurusan), analisis yang khusus kepada jantina perlu disasarkan sebagai inisiatif ke dalam perkhidmatan pendidikan, penyelidikan dan pengembangan pertanian (Davis dan lain-lain, 2007).

Di Ethiopia dan Mozambique, sebagai contoh, sumber-sumber yang tidak mencukupi untuk mengembangkan kemudahan penyelidikan dan latihan dan mengekalkan pakar telah menjejaskan kualiti pendidikan pelajar-pelajar. Siswazah pendidikan hanya boleh menyampaikan konsep bukannya pengurusan yang berorientasikan praktikal dan dengan itu telah gagal untuk memupuk keupayaan inovatif kalangan petani dalam pelbagai perkhidmatan yang diperlukan untuk meningkatkan pengeluaran dan pemasaran, termasuk keupayaan mereka untuk bertindak secara kolektif (ibid.).

Di India, sebuah negara dengan tradisi yang panjang menggalakkan R&D pertanian, Hall dan lain-lain (1998) mendapati berlaku sedikit interaksi antara saintis dan agen perkhidmatan pengembangan, atau di antara saintis pengeluaran dan selepas tuai. Pengasingan institusi berdasarkan disiplin (subjek) dan pengurusan yang sangat berpusat menyebabkan sokongan teknikal untuk petani dan pembangunan perkongsian di kalangan institusi R&D pertanian awam, sektor swasta, persatuan petani dan organisasi masyarakat sivil menjadi kabur. Saintis dan pekerja perkhidmatan pengembangan sering mempunyai perspektif yang agak berbeza-beza pada pengeluaran dan pemasaran dan gagal untuk menjadikan hasil penyelidikan dan pengetahuan sebagai praktikal.

Satu komitmen jangka panjang untuk menyediakan dana yang mencukupi untuk penyelidikan awam dan latihan perlu disertai dengan pendekatan baharu bagi pendidikan teknikal yang lebih praktikal dan berorientasikan penyelesaian masalah dan membuat keputusan, dan dengan kapasiti yang lebih besar untuk melibatkan petani dan organisasi masyarakat sivil dalam mencari disiplin dan penyelesaian kreatif kepada masalah baharu.

Tonggak ketiga sistem inovasi pertanian yang mampan yang berkesan adalah pendidikan asas dan latihan dewasa. Keupayaan petani untuk berinovasi, belajar daripada satu sama lain dan menyesuaikan diri dengan perubahan sebahagian besarnya bergantung kepada keupayaan untuk mengakses dan memproses maklumat termasuk melalui teknologi maklumat dan komunikasi. Perkembangan pesat kualiti pendidikan di kawasan luar bandar, termasuk kadar celik huruf dewasa dan latihan, harus mendapat keutamaan tertinggi dalam mana-mana strategi yang bertujuan untuk mengukuhkan kapasiti responsif petani supaya berubah mengikut keadaan agroekologikal dan pasaran. Pengurusan yang fleksibel dan kapasiti untuk inovasi dalam amalan dan teknik pengeluaran, penyimpanan dan pemasaran memerlukan penggunaan maklumat dan teknologi yang sesuai sebagai sebahagian daripada proses pembelajaran berterusan (Davis dan lain-lain, 2007).

Mekanisma yang lebih inovatif dalam penyampaian pengetahuan dan latihan juga perlu diperkukuhkan. Pengalaman Sekolah Latihan Petani di 87 buah negara menunjukkan bahawa inovasi dan pengurusan sumber asli yang fleksibel boleh maju melalui pembelajaran petani-petani, dengan penyertaan dari institusi penyelidikan formal dan tidak formal. Perkhidmatan dan latihan serta pendidikan jarak jauh juga telah terbukti berkesan dalam melengkapi perkhidmatan pengembangan.

Kerjasama serantau dan global bagi keselamatan makanan dan kelestarian alam sekitar

Komuniti antarabangsa telah banyak menyumbang kepada agenda global bagi keselamatan makanan dan kelestarian alam sekitar. Dalam kes pertanian dan pengurusan tanah yang lestari, menyampaikan sandaran atau bantuan kewangan yang dibuat selepas krisis makanan 2007-2008 boleh menjadi bayaran pendahuluan yang baik pada merealisasikan komitmen kepada matlamat membasmi kebuluran. Bidang lain di mana tindakan antarabangsa boleh diharapkan termasuk:

• Pembaharuan subsidi pertanian di negara-negara OECD, termasuk subsidi kepada biofuel, dan sokongan kepada biofuel generasi baharu untuk mengurangkan peralihan penggunaan tanah pertanian daripada pengeluaran makanan.
• Peningkatan pelaburan antarabangsa dalam R&D pertanian untuk keselamatan makanan dengan penyertaan sektor swasta dalam pembangunan. Pembiayaan yang mencukupi untuk supaya fungsi CGIAR berkesan semasa Revolusi Hijau adalah kritikal untuk memudahkan inovasi pesat melalui adaptasi dan penyebaran proaktif, sokongan dan kemudahan (subsidi) peruntukan awam, infrastruktur dan lain-lain input yang diperlukan. Pembinaan kapasiti global, serantau dan nasional untuk R&D pertanian dengan sokongan kewangan antarabangsa boleh menyumbang kepada peningkatan yang pesat dalam produktiviti pertanian.
• Pembiayaan bagi mekanisme baharu untuk memperluaskan pembayaran kepada pengusaha ladang kecil di negara-negara membangun untuk perkhidmatan alam sekitar (PES) yang membantu melindungi sumber semulajadi, memelihara biodiversiti dan meningkatkan pemencilan karbon dalam pertanian dan perhutanan.
• Penghapusan halangan kepada perdagangan makanan bagi perkembangan pasaran termasuk kepada pengeluar kecil-kecilan di negara-negara membangun.
• Penerimaan piawaian jejak hijau/ekologi.
• Peraturan berkesan bagi mengawalselia pasaran hadapan komoditi untuk mengelakkan spekulasi dengan harga makanan.

Dalam jangka masa yang singkat, memansuhkan pengharaman eksport ke atas tanaman makanan dan pembelian panik sebagai respons kepada malapetaka yang berkaitan dengan cuaca akan membantu untuk mengurangkan pancang harga yang besar (kenaikan harga secara mendadak). Di samping itu, mekanisme untuk melindungi populasi yang terdedah kepada krisis menggunakan jaringan keselamatan dan bantuan makanan adalah perlu untuk mengurangkan kesan kenaikan harga makanan. Rizab bijirin global boleh menjadi satu pilihan untuk bertindak balas terhadap kecemasan makanan tetapi pengurusan dan penempatan bantuan memerlukan penelitian yang lebih dekat untuk memastikan tindak balas kecemasan yang berkesan dan untuk mengelakkan kesan negatif jangka panjang ke atas sistem pengeluaran makanan tempatan.


Ini adalah bahagian akhir Ke Arah Revolusi Hijau Sebenar Untuk Keselamatan Makanan

Pendekatan servis ekosistem untuk keselamatan air dan makanan

Laporan ringkas ini boleh dimuat turun di sini
Laporan penuh boleh dimuat turun di sini

Dengan pertambahan populasi dunia sebanyak 9 billion menjelang 2050, peningkatan impak perubahan iklim dan penggunaan sumber air dan ekosistem untuk pengeluaran makanan menjadikan cabaran kepada keselamatan makanan menjadi semakin meruncing. Sistem pengeluaran pertanian perlu dikenalpasti dan diuruskan bersama dengan jaringan agroekosistem yang berpotensi untuk pelbagai kegunaan. Pendekatan ini memerlukan anjakan asas dalam perspektif dan pemahaman yang lebih mendalam kepentingan ekonomi ekosistem yang besar dan sesuai dengan perkhidmatan yang mereka sediakan. Servis ekosistem perlu digunakan dengan kaedah yang mampan bagi membantu memenuhi keperluan makanan dan air kepada manusia. Sebagai contoh, agroekosistem yang diurus dengan baik bukan sahaja menyediakan makanan, serat dan produk haiwan, mereka juga menjana perkhidmatan seperti tebatan banjir, aliran masuk air bawah tanah, kawalan hakisan dan habitat tumbuh-tumbuhan, burung, ikan dan haiwan lain. Ia juga memerlukan kerjasama antara sektor, kerana melibatkan perubahan dasar dan amalan.

Syor-syor yang disintesiskan menunjuk ke arah kelestarian masa depan yang memerlukan pendekatan bersepadu bagi menguruskan agroekosistem pelbagai guna dalam landskap atau lembangan sungai. Ekosistem ini sama ada tanah lembap atau hutan, tanah gersang atau sawah padi mewakili masa depan keselamatan makanan dan daya tahan terhadap kejutan di samping menawarkan jalan ke arah mencapai Matlamat Pembangunan Milenium (MDG) dan seterusnya ke hadapan.

Untuk berkongsi sumber terhad dan menghadkan alam sekitar kerosakan, ia adalah penting untuk menghadkan penggunaan air di masa hadapan. Laluan penting untuk pertumbuhan makanan yang mencukupi dengan air yang terhad adalah untuk meningkatkan produktiviti air di dalam kawasan pengairan dan luar pengairan, haiwan ternakan dan akuakultur; meningkatkan pengurusan air dalam kawasan luar pengairan yang berhasil rendah; perubahan corak penggunaan makanan dan (mungkin) membolehkan perdagangan air di antara negara yang kaya dan dan kawasan air yang terhad. Meningkatkan kecekapan penggunaan air bagi tanaman, ternakan dan pengeluaran akuatik, disamping mengekalkan fungsi sumber air dalam konteks peningkatan permintaan untuk makanan dan tenaga, adalah cabaran sebenar. Pertimbangan bagi pelbagai fungsi ekosistem dalam pengairan dan luar pengairan adalah penting, seperti tadbir urus air yang berkesan pada skala yang berbeza dan sesuai bagi membantu memastikan penggunaan sumber air yang mampan.

Laporan sintesis ini tidak datang secara berasingan. Ia juga merupakan satu sumbangan kepada kerja yang lebih luas UNEP dengan kerjasama Ekonomi Ekosistem dan Biodiversiti (TEEB) dan peralihan kepada rendah karbon, sumber cekap ekonomi hijau bagi mencapai matlamat pembangunan yang mampan.

Ke Arah Revolusi Hijau Sebenar Untuk Keselamatan Makanan (bahagian 6)

Bersambung dari bahagian 5

Menghidupkan semula R&D pertanian

Antara cabaran keselamatan makanan adalah sokongan pelaburan yang tidak mencukupi, dan petani yang mengeluarkan makanan secara kecil-kecilan san kebanyakannya untuk penggunaan tempatan. Sejak tahun 1980-an, sokongan antarabangsa untuk penyelidikan pertanian telah menurun dan pusat penyelidikan pertanian kebangsaan telah mengurangkan program mereka bagi pengeluaran dan pengagihan benih (Dubin dan Brennan, 2009). Perbelanjaan untuk R&D pertanian di Afrika, Timur, Asia Tenggara (kecuali China) dan Tengah Timur kekal rendah (Rajah 1).

Rajah 1: Pembiayaan awam bagi penyelidikan pertanian 1981-2008

Selain itu, pelaburan R&D pertanian sebahagian besarnya hanya tertumpu di beberapa negara. Pada tahun 2000, negara-negara maju menyumbang 57 peratus daripada jumlah R&D pertanian melalui pembiayaan awam. Bagi negara-negara membangun di Asia dan Pasifik, China dan India menyumbang 67 peratus daripada jumlah pelaburan tersebut; dan di Amerika Latin, Brazil sahaja menyumbang 45 peratus daripada jumlah keseluruhan. Di sub-Sahara Afrika, pelaburan tahunan R&D pertanian berkembang sebanyak 0.6 peratus pada 1981-2000, dengan sedikit penurunan pada tahun 1990-an (Beintema dan Elliott, 2009).

Walaupun sektor korporat swasta telah menjadi pemain besar dalam R&D pertanian, terutamanya dalam pengeluaran input kimia pertanian, jentera dan bioteknologi, sebahagian besar fokusnya hanya tertumpu kepada penyelidikan yang menguntungkan disasarkan bagi memenuhi permintaan pengguna yang kaya dan ke atas input perantaraan bagi petani berskala besar (Ervin, Glenna dan Jussaume, 2010).

Walaupun pengetahuan semasa dan teknologi pertanian menyediakan pelbagai alternatif untuk mencapai pertanian mampan, penggunaan amalan dan teknologi baharu memerlukan pelaburan tambahan dalam penyelidikan dan pembangunan untuk memastikan adaptasi kepada kepelbagaian keadaan agroekologikal bagi ladang kecil-kecilan. Di samping itu, corak iklim yang berubah dengan pesat dan pasaran makanan memerlukan penyelidikan yang berterusan dan pembangunan teknologi baharu dan pengurusan tanaman. Pendidikan kebangsaan, strategi sains dan teknologi adalah penting untuk mempercepatkan pertumbuhan produktiviti dan kemampanan alam sekitar dan terdapat tiga bidang pembangunan yang perlu ditangani oleh mana-mana sains kebangsaan dan strategi teknologi untuk keselamatan makanan: penyelidikan dan pembangunan pertanian, termasuk melalui sektor swasta; bantuan teknikal yang lebih baik kepada pengusaha ladang kecil-kecilan, terutamanya melalui perkhidmatan pengembangan; dan pendidikan petani diperbaiki, termasuk mekanisme inovatif untuk pembelajaran sesama rakan petani.

Penyelidikan dan pembangunan pertanian untuk keselamatan makanan

Dalam merangka strategi kebangsaan bagi pendidikan, sains dan teknologi, ia adalah penting untuk mempunyai gambaran yang jelas tentang seni bina penyelidikan pertanian supaya dapat mengenal pasti institusi kini terlibat, kepentingan mereka, dan jenis penyelidikan yang boleh dijalankan oleh institusi. Perspektif sedemikian akan memudahkan reka bentuk insentif yang bersesuaian untuk memudahkan kerjasama yang berkesan di kalangan saintis, petani, sektor swasta korporat dan pertubuhan bukan kerajaan. Hubungan jelas antara objektif, pemain industri dan sumber akan membantu untuk memanfaatkan kapasiti yang sedia ada untuk memudahkan proses membina dinamik Sistem Inovasi Pertanian Lestari.

R&D pertanian awam untuk keselamatan makanan

Penyelidikan pertanian harus mempertimbangkan keadaan iklim, tanah dan air rantau agroekologikal yang relevan, teknologi dan pengetahuan bukan sesuatu yang mudah untuk dipindahkan di seluruh kawasan tanpa pelaburan tambahan dalam adaptasi (Pardey dan Beintema, 2001). Oleh itu, adaptasi teknologi kepada keadaan pertanian tertentu harus menjadi pusat kepada agenda institusi penyelidikan awam di negara-negara membangun.

R&D pertanian adalah contoh klasik perkhidmatan awam yang baik: dalam ketiadaan penglibatan sektor awam, pelaburan dalam R&D pertanian akan berkurangan, terutamanya di kawasan-kawasan di mana pasaran adalah kecil dan pengguna miskin (kes di negara-negara membangun adalah amat relevan dalam hal ini). Kepentingan kapasiti untuk inovasi dan penyesuaian teknologi untuk keperluan tertentu petani hsruslah diiktiraf secara meluas, tetapi perlu diperlengkapkan dan dipandu oleh R&D pertanian yang formal.

Institusi awam akan terus menjadi sumber utama R&D pertanian formal di negara-negara membangun kerana saiz ekonomik yang signifikan, skala dan skop yang dicapai dalam penyelidikan pertanian menyebabkan penyelidikan swasta bergantung kepada penyelidikan asas dan inovasi yang berasal di institusi awam (ibid.). Dengan beberapa pengecualian, institusi penyelidikan kebangsaan di negara-negara membangun kekurangan sumber yang mencukupi untuk beroperasi dengan cekap melalui prasarana yang sesuai, gaji yang kompetitif dan dana penyelidikan. Ketidakstabilan dalam belanjawan operasi menyebabkan berlaku kompromi terhadap ketelusan mereka dan keupayaan untuk beroperasi dengan cekap. Penyelidikan pertanian adalah kumulatif dan mempunyai kitaran kematangan panjang; ketakselanjaran dalam pembiayaan dan proses dokumentasi yang lemah memburukkan keadaan. Pembangunan pelbagai varieti baharu gandum, padi atau jagung, sebagai contoh, memerlukan 7-10 tahun penyelidikan pembiak bakaan (ibid.).

Peruntukan tetap sumber awam adalah penting untuk mengekalkan infrastruktur penyelidikan dan gaji yang mencukupi untuk kakitangan saintifik. Dana yang dijana secara dalaman daripada penjualan produk dan perkhidmatan (seperti benih dan perkhidmatan makmal) menjadi penting di negara-negara seperti Chile, China dan Indonesia dan boleh melengkapkan belanjawan tetap. Namun persaingan yang bertujuan untuk mendapatkan sumber-sumber dari sumber-sumber yang berbeza, yang sering didorong oleh kepentingan komersial atau oleh pilihan penderma, dan bukannya oleh kebimbangan sosial dan alam sekitar, membawa kepada kecelaruan kepada objektif penyelidikan. Sumber dana perlu dinilai dengan berhati-hati bagi membantu menghalang pemesongan penyelidikan jauh dari tumpuan kepentingan awam (Echeverría dan Beintema, 2009).

Tambahan kepada sumber-sumber kewangan yang stabil, institusi penyelidikan awam juga memerlukan perubahan radikal dalam model semasa operasi yang berbentuk herarki linear supaya mereka lebih responsif kepada keperluan petani, termasuk melalui eksperimen bersama dan pembelajaran.

Institusi penyelidikan awam juga perlu mengembangkan tatatertib tradisional mereka melalui pendekatan yang merangkumi fokus disiplin sebagai respon kepada keperluan petani yang semakin banyak. Transformasi ekonomi luar bandar yang mempunyai kepelbagaian agroeologi memerlukan kepakaran biologi, ahli agronomi, jurutera air, pemakanan, ekonomi dan saintis sosial dan politik (Lipton, 2010). Penyertaan wanita, terutama di sub-Sahara Afrika di mana wanita membentuk sebahagian besar daripada tenaga buruh pertanian juga akan menjadi kritikal untuk meningkatkan tahap perwakilan dan membuat keputusan dalam penyelidikan pertanian serta perkhidmatan pengembangan dan untuk menangani keperluan khusus mereka.

Membina kapasiti pusat penyelidikan kebangsaan awam adalah satu proses jangka panjang yang memerlukan pelaburan yang besar dan mampan dan perubahan radikal dalam budaya organisasi mereka. Kebanyakan sumber R&D pertanian di negara-negara membangun tertumpu kepada beberapa buah negara seperti Brazil, China dan India yang telah membangunkan sistem inovasi dinamik dengan kapasiti untuk melibatkan diri dalam penyelidikan ke hadapan. Dalam kes negara-negara kecil dan miskin, pengumpulan sumber-sumber untuk mengukuhkan agenda penyelidikan serantau mungkin pilihan yang paling berkesan untuk meningkatkan kapasiti kolektif mereka. Pengalaman yang diperolehi daripada kerjasama pertanian serantau dan Selatan-Selatan misalnya, perjanjian antara institusi penyelidikan Brazil dan China dan institusi penyelidikan di Afrika.


[bersambung bahagian 7]

Superweed - ancaman kepada keselamatan makanan

Superweed (rumpai super) adalah terma yang digunakan bagi menggambarkan rumpai yang resistan kepada racun. Superweed merupakan tumbuhan hibrid yang mengandungi gen untuk resistan kepada racun: dihasilkan secara tidak sengaja oleh kacukan silang diantara tanaman yang diubahsuai secara genetik dengan tumbuhan liar.

Superweed kini merupakan ancaman terbesar dalam industri pengeluaran makanan

Superweed yang resistan kepada racun perosak mengancam ladang tanaman di dunia amnya dan Amerika Syarikat khususnya dalam kadar yang terlalu pantas. Pada hari ini, dianggarkan 12 juta ekar tanaman makanan di AS menghadapi masalah superweed. Ini menyebabkan generasi tumbuhan baharu mempunyai genetik untuk menahan dos berganda serta tambahan toksik bahan kimia di dalam racun pembunuh rumpai.

Rumpai ini boleh pergi setapak lagi daripada sekadar mampu bertahan satu atau dua atau tiga jenis racun pembunuh rumpai tertentu. Tekanan kimia yang sengit boleh menyebabkan mereka berubah untuk beradaptasi dan membina kerintangan kepada semua kelas bahan kimia.

"Jenis rintangan yang dipilih oleh tumbuhan ini akan berbeza daripada apa yang kita lihat pada masa lalu," kata pakar agroekologi Bruce Maxwell dari Montana State University. "Tumbuhan akan memilih jenis rintangan yang lebih berasaskan metabolisma, dan mungkin menjadi rintang kepada semua jenis racun rumpai."

Superweed dilihat sebagai wabak yang cepat merebak yang mampu mengambil alih tanah ladang AS tidak lama lagi dan sukar untuk dihentikan dengan mudah; dan petani dan pegawai-pegawai kerajaan perlu mengubah amalan sedia ada jika pengeluaran makanan hendak dilindungi, menurut pakar industri. "Ini adalah masalah yang kompleks," kata saintis rumpai David Shaw dalam ucapan Sidang Kemuncak Kebangsaan Pakar Rumpai di Washington yang merumuskan satu pelan untuk mengatasi masalah superweed.

Generasi baharu tanaman bioteknologi mencetuskan kontroversi kepada Jabatan Pertanian AS (USDA) apabila Dow memperkenalkan jagung yang "dikurniakan" dengan gen yang membolehkan ia bertolak ansur dengan racun glifosat pada dos yang tinggi yang dikenali sebagai Roundup dan racun 2,4-D.

Kembali kepada pertengahan tahun 1990-an, apabila Roundup-ready seed membenarkan petani untuk menyembur racun Roundup terus ke ladang tanpa perlu takut ia akan merosakkan tanaman, 2,4-D dan lain-lain bahan kimia menjadi tidak popular. Mereka adalah lebih toksik dan kurang berkesan daripada glifosat dan petani dengan senang hati menggantikan mereka dengan rawatan tunggal Roundup bagi semua kegunaaan.

Tanaman yang dicipta untuk bertahan glifosat (Roundup-ready variety) yang dicipta oleh Monsanto kini terdiri daripada 94 peratus kacang soya, 73 peratus daripada kapas, dan 72 peratus daripada jagung yang ditanam di AS. Glifosat diaplikasikan pada kadar tujuh kali lebih tinggi daripada semua racun herba lain yang digabungkan dalam ladang kacang soya dan 1.6 kali kadar dalam ladang kapas, menurut Cropnosis sebuah syarikat perunding pertanian.

Bagi tanaman padi, tiga syarikat gergasi kimia pertanian mencipta varieti padi yang resistan kepada racun. Monsanto pada 2000-2001 telah memperkenalkan Roundup Ready rice, yang resistan kepada glifosat (Roundup). Bayer memperkenalkan LibertyLink rice yang merupakan padi transgenik yang mempunyai kerintangan kepada glufosinate (Libertylink). BASF mengeluarkan produk yang popular kini iaitu Clearfield (kod nama IMITR - imidazolinone tolerant rice) yang dihasilkan melalui proses mutagenesis dengan kaedah kacukan silang. Clearfield rice resistan kepada racun imidazolinone (nama dagangan: On Duty).

Di AS, sebanyak 20 tanaman ubahsuaian genetik berada di bawah pertimbangan peraturan persekutuan, dimana 13 daripadanya direka untuk menentang pelbagai jenis racun rumpai. Mereka mencadangkan pada masa depan di mana lebih banyak tanah ladang dirawat dengan racun rumpai dalam dos yang semakin tinggi, dan telah dikritik oleh para aktivis dan penyelidik yang bimbang mengenai bahaya bahan kimia kepada kesihatan manusia dan alam sekitar.

"Kerintangan berlaku, terutamanya apabila wujud tekanan pemilihan kepada tumbuhan; sebahagian besarnya dari satu atau dua taktik untuk mengatasi bahan kimia racun perosak," kata ahli ekologi rumpai Daud Mortensen dari Penn State University. "Tumbuhan diprogramkan untuk melindungi diri mereka dari sebatian memudaratkan dalam beberapa cara yang menarik."

Januari lalu, Mortensen dan Maxwell bersama menulis "Navigating a Critical Juncture for Sustainable Weed Management," yang menerangkan dua kaedah bagaimana superweed terhasil.

Pertama, selepas mutasi genetik membantu enzim rumpai memecahkan komponen sebatian kimia tertentu daripada racun rumpai A atau mencegah bahan kimia daripada memasuki sel-sel, tumbuhan tersebut melakukan kacukan silang dengan tumbuhan yang lain yang resistan kepada racun rumpai B. Keturunannya mewarisi kedua-dua pertahanan (A+B).

Kira-kira 108 strain daripada 38 spesies rumpai telah menjadi resistan kepada pelbagai jenis racun rumpai. Adaptasi ini jauh lebih sukar untuk dikendalikan, kata Mortensen dan Maxwell.

Jumlah global bagi populasi rumpai yang resistan kepada dua atau lebih jenis racun rumpai. Gambar: Mortensen et al./BioScience

Tumbuhan boleh menjalani perubahan dalam bagaimana mereka menyahtoksik sendiri atau menjalankan proses metabolisme bagi penguraian bahan-bahan asing, menjadikannya lebih cekap membuang toksin atau toksin tersebut tersangkut di dalam struktur sel pembendung yang dipanggil vacuoles. Penyesuaian yang terhasil menyediakan pertahanan spektrum luas terhadap bahan kimia yang banyak, bukan hanya mereka yang mengalami mutasi.

Penambahbaikan kepada sistem kerintangan tidak berlaku dengan mudah, memerlukan mutasi yang banyak dan sering menjejaskan kadar pertumbuhan dan kesihatan am tumbuhan. Tetapi Mortensen dan Maxwell mengatakan bahawa, secara paradoks, peningkatan penggunaan racun rumpai berganda secara serentak akan menjadikan mereka lebih cenderung untuk mewujudkan kerintangan.

Dalam ladang yang dirawat dengan satu racun rumpai, sebagai contoh, rumpai memperlahankan pertumbuhannya untuk menjana kerintangan metabolik yang lebih baik. Tetapi jika ladang yang dirawat dengan racun rumpai yang pelbagai, rumpai yang spesifik akan terhapus, meninggalkan mutan metabolik untuk bersaing dengan satu sama lain. Ekstrapolasi dinamik ini yang berlaku di kawasan yang luas, tahun demi tahun, memberi implikasi yang dahsyat. Walaupun situasi ini jarang berlaku, pakar rumpai tidak memandang rendah terhadap potensi rumpai ini.

Maklumat pada pakej benih jagung Pioneer yang mempunyai kerintangan kepada racun rumpai dan racun serangga. (Orin Hargraves/Flickr)

Di Australia, penyelidik telah mengenal pasti strain Lolium, rumpai yang biasa dikenali sebagai ryegrass, dengan penyesuaian detoksifikasi yang memberi kerintangan kepada tujuh mod tindakan racun rumpai yang berbeza. Penyesuaian ini dibangunkan secara semulajadi dan bukannya sebagai akibat daripada penggunaan racun rumpai, tetapi menunjukkan petanda ia boleh dilakukan.

Kesan kerintangan ini tidak dapat disambungkan kepada tekanan racun rumpai, Maxwell berpendapat ia mungkin tidak dapat dikesan kerana rumpai yang disembur akan kelihatan layu dan hampir mati. Mereka yang mencari rumpai dengan ketahanan semulajadi memberi tumpuan kepada strain yang kelihatan sihat. Maxwell mencadangkan persampelan dibuat dengan mengambilkira rumpai yang terjejas oleh racun kerana menurut beliau; "jenis rintangan lain yang tidak meyakinkan wujud di dalam tumbuhan. Mutan ini adalah di luar sana. Mereka menjadi lebih kerap. Tidak lama selepas itu, jika kita mula pensampelan dengan betul, kita akan menemui mereka dengan lebih kerap."

Ketika penggunaan racun rumpai pengganti meningkat, begitu juga risiko membunuh tanaman berdekatan secara tidak sengaja. Ketika musim panas, aplikasi racun rumpai Dicamba (BASF) dan 2,4-D (Dow) kedua-dua cenderung untuk meruapkan, menukar bahan kimia ke dalam wap yang boleh hanyut ke tanah yang berdekatan. (Volatiliti bukan suatu masalah dengan glifosat, yang juga kurang memberi ancaman kepada air daripada racun rumpai lain kerana ia mengikat kepada tanah). Itulah risiko yang besar untuk tanaman berturut-turut, seperti anggur, sayur-sayuran, dan bunga. Untuk menangani kebimbangan ini, Dow telah mencipta 2,4-D yang kurang meruap - mengkehendaki racun diaplikasi bersama benih sebagai satu pakej, kata Tim Hassinger, Naib Presiden Perniagaan Tanaman Global Dow. BASF juga sedang membangunkan produk Dicamba yang kurang meruap untuk disesuaikan dengan produk tanaman Monsanto, kata Nevin McDougall, Naib Presiden Kanan BASF. Dari kaca mata penganalisa pertanian, kerintangan rumpai kepada Roundup membuka peluang syarikat lain seperti Dow, Dupont, Bayer, BASF dan Syngenta menghidupkan semula produk lama mereka untuk bersaing dengan Monsanto.

Stephen Powles Pengarah Australian Herbicide Resistance Initiative dianggap sebagai salah seorang daripada pakar-pakar terkemuka di dunia pada kerintangan racun rumpai berkata, "adalah tidak mungkin bagi racun perosak menekan evolusi tumbuhan kepada pembangunan gen yang resistan kerana mutasi merupakan proses yang terlalu rumit." Tetapi Pat Tranel dari University of Illinois, pakar kerintangan racun rumpai terkemuka, berkata "ia (kerintangan kepada racun) kelihatan munasabah. Idea corak kerintangan luas telahpun didokumenkan."

"Ia benar-benar sukar untuk meramalkan apakah rintangan balas anda akan dapat jika anda menggunakan tanaman yang resistan secara besar-besaran dan menggunakannya setiap tahun, seperti yang dilakukan dengan tanaman yang resistan kepada glifosat, kerana anda akan lebih cenderung untuk mendapatkan rintangan metabolik, "kata pakar fisiologi tumbuhan USDA Stephen Duke. "Ia membuatkan evolusi (kerintangan kepada racun rumpai) yang akan berlaku menjadi lebih mudah."

Pakar mencadangkan tanaman yang resistan kepada racun tidak digunakan berulang kali - musim ke musim dan tahun ke tahun. Kerintangan akan lebih mudah terjadi dalam amalan mono kultur seperti tanaman padi, jagung, kacang soya dan gandum. Duke memberi amaran bahawa sukar untuk menyatakan berapa lama masa yang diambil untuk rintangan metabolik berkembang. Beliau menambah, apabila rintangan metabolik terhasil, amat sukar untuk mengatasinya.

"Hanya kerana tumbuhan menghasilkan rintangan metabolik tidak bermakna ia secara automatik akan menjadi resistan kepada semua racun rumpai. Masih ada perbezaan dari segi keupayaan untuk menangani bahan kimia yang berbeza, kata Mark Peterson dari Dow Agro Science.

Peterson mempertahankan pendekatan yang digunakan Enlist (racun rumpai keluaran Dow), dan berkata evolusi rumpai berpandukan bagaimana racun rumpai digunakan, tanpa mengira sama ada tanaman konvensional atau tanaman yang resistan. "Terdapat pelbagai cara untuk menggunakan segala peralatan dalam kotak alatan, sama ada ia racun rumpai yang berbeza atau racun rumpai dalam bentuk kombinasi dengan amalan yang lain yang akan menyukarkan rumpai untuk membentuk kerintangan" kata Peterson.

Reformis pertanian industri mengesyorkan apa yang dikenali sebagai pengurusan rumpai bersepadu, satu set taktik kitaran penanaman yang diubahsuai, penggunaan herbisid yang bijak, pilihan benih yang khusus pada lokasi - bertujuan untuk mengawal rumpai dengan kos kepada alam sekitar yang minima. Kerana teknik kawalan rumpai akan berbeza-beza di antara tahun dan musim, rintangan akan berubah secara perlahan-lahan.

Penggunaan racun rumpai dalam tanaman kacang soya di Amerika Syarikat. Gambar: Mortensen et al./BioScience

"Sebagai ahli agronomi dan petani, kita telah melupakan prinsip asas kawalan perosak bersepadu dan pengurusan," kata James Gray, pengarah eksekutif pertanian industri menyokong Pasukan Petugas 2,4-D. Menurut Gray, industri telah mengambil iktibar akibat kebergantungan kepada glifosat, dan Dow akan membuat pengurusan rumpai bersepadu sebagai sebahagian daripada sistem Enlist.

"Akan ada usaha untuk mengingatkan pengamal untuk memikirkan mekanisme terbaik bagi setiap ladang dan tidak hanya bergantung kepada penggunaan yang berubah-ubah dari satu racun rumpai kepada racun rumpai yang lain," katanya. "Adalah penting untuk kami menguruskan penggunaan yang wajar bagi sebatian ini."

Buat masa ini, bagaimanapun, penyelidik bukan industri kelihatan sangsi dengan perubahan syarikat korporat ini.

Maxwell dan Mortensen menyedari penyelidikan pertanian dan industri berat yang berat sebelah ke arah penyelesaian berasaskan racun rumpai, dengan pengaruh yang boleh diramal kepada penyelidik akademik dan kerajaan yang sering bergantung kepada sokongan industri. Satu survey yang dijalankan oleh penyelidik saintis rumpai menemui bagi setiap dua orang yang bekerja bagi racun rumpai, hanya seorang bekerja mengkaji pendekatan kawalan bersepadu.

"Terus terang, mereka tidak mendapat wang apabila mereka memperkenalkan strategi kawalan bersepadu," kata Tranel. "Monsanto atau Syngenta tidak lagi membuat wang daripada seorang petani yang menanam tanaman penutup bumi. Paradigma semasa kami begitu banyak bergantung kepada racun kimia. Itulah alat yang kita gunakan, yang paling kos efektif sekarang. Sehingga masalah ini (resistan kepada racun rumpai) belum wujud, mereka akan terus bergantung kepada racun kimia dan tidak akan beralih".