Phát triển chăn nuôi bền vững là yếu tố cơ bản để đạt được mục tiêu an ninh lương thực toàn cầu. Ngày nay với sự tăng lên nhanh chóng của nhu cầu lương thực, đặc biệt là thực phẩm từ động vật, ngành chăn nuôi còn phải đối mặt với những thách thức đến từ biến đổi khí hậu. Khoa học và công nghệ đã và đang được ứng dụng mạnh mẽ trong ngành chăn nuôi, trong đó, các giải pháp ứng dụng kỹ thuật hạt nhân có đóng góp hiệu quả giúp tăng sản lượng, nâng cao chất lượng sản phẩm từ chăn nuôi, bảo vệ sức khỏe vật nuôi, góp phần đáp ứng được các mục tiêu an ninh lương thực trong khi vẫn bảo toàn được các nguồn tài nguyên từ thiên nhiên và bảo vệ môi trường.
Ngành chăn nuôi cung cấp các loại sản phẩm từ động vật có giá trị dinh dưỡng cao cho con người. Theo ước tính, thực phẩm từ ngành chăn nuôi cung cấp khoảng 17% nhu cầu năng lượng (477 kcal/ người/ ngày), 33% nhu cầu protein (25 g / người/ ngày) của con người. Giá trị sản phẩm của ngành chăn nuôi chiếm 40% tổng giá trị sản phẩm nông nghiệp, con số này thường cao hơn ở các nước nông nghiệp phát triển (chiếm 50-60% tổng giá trị sản phẩm nông nghiệp). Bên cạnh đó, ngành chăn nuôi giải quyết việc làm cho hơn 1,3 tỷ người lao động và là sinh kế cho khoảng 1 tỷ người lao động và là sinh kế cho khoảng 1 tỷ người sống ở các nước nghèo.
(Theo Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam)
Vai trò của các giải pháp ứng dụng kỹ thuật hạt nhân trong phát triển chăn nuôi bền vững
Bảo vệ sức khỏe vật nuôi
Ngày nay, các dịch bệnh trên động vật đã trở thành một vấn nạn, đặc biệt khi chúng có nguy cơ lây lan qua đường biên giới hoặc thậm chí có thể lây từ động vật sang người. Chúng không chỉ gây ra sụt giảm sản lượng vật nuôi, gây hại đến sức khỏe con người mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng tới tình hình giao thương của ngành chăn nuôi. Điều này gây ảnh hưởng tới an ninh lương thực, đặc biệt là các khu vực nghèo đói. Biến đổi khí hậu và việc di chuyển của con người và vật nuôi tăng lên cũng tạo ra những điều kiện thuận lợi cho việc lây lan bệnh dịch và làm vấn đề trầm trọng hơn.
Các kỹ thuật hạt nhân và kỹ thuật phân tử, miễn dịch liên quan là những công cụ quan trọng để giúp phát hiện sớm, chính xác và nhanh chóng những dấu hiệu của dịch bệnh. Các kỹ thuật này có thể ứng dụng dễ dàng, nhanh chóng, với độ nhạy cao hơn hẳn so với những phương pháp khác. Việc áp dụng các kỹ thuật này sẽ hỗ trợ rất hiệu quả cho các chức trách và cả người nông dân để kiểm soát và loại bỏ các dịch bệnh gây ảnh hưởng đến sản xuất và sức khỏe vật nuôi.
Các tỷ số đồng vị bền có thể giúp truy dấu việc di chuyển của động vật, từ đó cho phép đánh giá một cách hiệu quả hơn nguy cơ lây nhiễm mầm bệnh. Việc chiếu xạ mầm bệnh với một liều chiếu xạ gamma có kiểm soát sẽ giúp phát triển loại vắc-xin có chứa mầm bệnh không có khả năng sao chép và tạo r khả năng miễn dịch mạnh mẽ, đặc biệt đối với các trường hợp mầm bệnh ký sinh đã từng gây ra hậu quả nghiêm trọng đối với ngành chăn nuôi trên thế giới.
Các kỹ thuật hạt nhân đã được ứng dụng hiệu quả trong kiểm soát dịch bệnh cúm gia cầm và lở mồm long móng ở châu Phi và châu Á. Đây là hai dịch bệnh khá phổ biến và ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng và số lượng đàn gia súc, gia cầm. Cơ quan Năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA) và Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO), đã hỗ trợ nhiều nước ở các khu vực có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho dịch bệnh bùng phát như châu Phi và châu Á sử dụng kỷ thuật hạt nhân để kiểm soát các dịch bệnh này. Các nhà khoa học đã sử dụng kỹ thuật phản ứng chuỗi polymerase (PCR) để xác định gen của virus (ví dụ như H5N1, H7N9, H5N8, Ebola) với độ chính xác cao trong vòng vài giờ. Sau khi phân tích và giải mã, kết quả cho biết đặc trưng của Virus, nguồn gốc chủng virus và cách thức dịch bệnh phát triển. Dựa vào những thông tin này, hàng loạt các biện pháp được áp dụng để ngăn chặn dịch bệnh lây lan. Kỹ thuật ngày được sử dụng tại một số nước châu Phi như Uganda, Cameroon, Zimbabwe, Nam Phi khi dịch cúm gia cầm bùng phát vào đầu năm 2017.
Tại Việt Nam, sau khi phát hiện bệnh tả lợn châu Phi xuất hiện đầu tiên vào tháng 2/2019, tính đến ngày 5/3/2019, bệnh dịch đã bùng phát tại 09 tỉnh thành là Hưng Yên, Thái Bình, Hải Phòng, Thanh Hóa, Hà Nội, Hà Nam, Hải Dương, Điện Biên và Hòa Bình.Tổng số lợn mắc bệnh và bị tiêu hủy là 6.471 con, với tổng trọng lượng tiêu hủy khoảng hơn 400 tấn. Thông qua chương trình đào tạo dưới sự hỗ trợ của IAEA/FAO, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm chẩn đoán thú y Trung ương, Cục Thú y (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) đã sử dụng những kỹ thuật dẫn xuất hạt nhân giúp chẩn đoán sớm bệnh tả lợn châu Phi và các bệnh truyền nhiễm động vật khác nhằm hỗ trợ kiểm soát sự lây lan và bảo vệ ngành chăn nuôi và an ninh lương thực quốc gia. Trước khóa đào tạo, Trung tâm phải gửi các mẫu bệnh phẩm tả lợn châu Phi nghi ngờ đến các phòng thí nghiệm tham chiếu ở nước ngoài và có thể phải mất từ ba đến bốn tuần mới nhận được kết quả. Tuy nhiên, sau khi tham dự khóa đào tạo của IAEA/FAO, các chuyên gia Việt Nam đã có thể kiểm tra và cho biết các kết quả mẫu nghi ngờ trong vòng một ngày.
Tăng sản lượng vật nuôi
Việc phát triển các hệ thống chăn nuôi là điều kiện tiên quyết để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người đối với các sản phẩm từ thịt động vật. Chọn lọc di truyền, các công nghệ hỗ trợ và tối ưu hóa sinh sản liên quan đến công nghệ hạt nhân giúp tăng năng suất cho ngành chăn nuôi trong khi vẫn giữ được khả năng ứng phó của vật nuôi trong các môi trường khắc nghiệt.
Trước đây, việc tăng sản lượng chăn nuôi chủ yếu nhờ việc nhập khẩu các giống vật nuôi nước ngoài, cho năng suất cao, thường là từ các nước ôn đới nhập vào các nước nhiệt đới. Việc này không phải bao giờ cũng thành công bởi các giống này thường mẫn cảm với các bệnh dịch và khó thích ứng với khí hậu hơn các giống địa phương.
Cải thiện các giống bản địa thông qua kỹ thuật chọn lọc di truyền là cách để người ta giữ lại khả năng thích nghi với môi trường địa phương và khả năng chống chịu bẩm sinh với các dịch bệnh. Đây cũng là yếu tố then chốt để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với ngành chăn nuôi. Các công nghệ hạt nhân là liên quan khác ngày nay có thể hỗ trợ rất hiệu quả trong các quá trình chọn lọc di truyền.
Cải thiện sản lượng trong chăn nuôi có liên quan mật thiết đến việc bảo tồn sự đa dạng trong nguồn gen động vật. Các giống loài khác nhau có thể thích nghi theo những cách đặc biệt với các điều kiện môi trường khắc nghiệt, ví dụ như hạn hán, ẩm ướt, nóng, lạnh hoặc chống chịu dịch bệnh. Tuy nhiên, các thông tin về tiềm năng di truyền, các hệ thống để ghi lại và phân tích dữ liệu về hiệu suất (khả năng cho thịt, trứng, sữa,…) thường bị thiếu hụt, đặc biệt ở các nước đang phát triển. Để đối phó với vấn đề này, điều quan trọng là phải tạo ra một hệ thống ghi lại các dữ liệu di truyền của động vật. Điều này sẽ cho phép các nhà lai tạo giống và nông dân xác định được nguồn gốc và các đặc điểm di truyền của vật nuôi, từ đó xác định được các giống ưu việt để nhân giống.
Kỹ thuật định lượng miễn dịch phóng xạ (Radioimmunoassay-RIA) sử dụng đồng vị phóng xạ I-125 giúp phân tích hàm lượng hormone trong sữa, máu và tinh dịch động vật với độ chính xác cao, hỗ trợ cải thiện kết quả của quá trình thụ tinh nhân tạo. Kỹ thuật chiếu xạ bằng nguồn Cobalt-60 được sử dụng để xây dựng các bảng lai tạo bức xạ trong việc lập bản đồ gen. Kỹ thuật đánh dấu đồng vị phóng xạ kết hợp sinh học phân tử được sử dụng để kiểm chứng chẩn đoán mang thai sớm.
Kỹ thuật hạt nhân đã và đang được ứng dụng và có đóng góp hiệu quả trong tăng sản lượng của ngành chăn nuôi ở nhiều quốc gia trên thế giới. Tại Myanmar, được sự hỗ trợ của IAEA và FAO, Cục Thú y và Chăn nuôi Myanmar đã tổ chức triển khai thực hiện việc đưa ứng dụng kỹ thuật hạt nhân vào trong quy trình lựa chọn di truyền đối với đàn bò sữa. Các phòng thí nghiệm đã được IAEA và FAO hỗ trợ thiết bị, hỗ trợ công tác đào tạo và tư vấn thực hành nhằm sử dụng các kỹ thuật hạt nhân để có thể xác định đặc tính di truyền và sản xuất tinh dịch của gia súc, giúp sản sinh ra những đàn bò có phẩm chất tốt hơn. Năng lực sản xuất tinh dịch đông lạnh trên bò đực của phòng thí nghiệm đã tăng lên gấp 5 lần và hiện nay có khả năng cung cấp khoảng 32.000 lượt thụ tinh nhân tạo mỗi năm. Ngoài ra, các phòng thí nghiệm cũng đã phát triển được một ngân hàng gen với kho tinh trùng bò đực đông lạnh số lượng lớn.
Tối ưu hóa việc sử dụng thức ăn chăn nuôi
Thức ăn chăn nuôi thông thường chiếm chi phí hoạt động chính của bất kỳ doanh nghiệp chăn nuôi nào. Hiện nay, nguồn cung thức ăn có sẵn thường khan hiếm và không ổn định về số lượng và chất lượng, do vậy không giúp đạt hiệu quả cao về tăng năng suất và chất lượng vật nuôi. Trong bối cảnh quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa, dân số ngày càng tăng nhanh, cùng với những tác động của biến đổi khí hậu, vấn đề thức ăn chăn nuôi ngày một trở nên cấp thiết đối với ngành chăn nuôi.
Ứng dụng kỹ thuật hạt nhân và các công nghệ liên quan có thể tối ưu hóa việc sử dụng thức ăn chăn nuôi nhằm tiết kiệm chi phí đầu vào cho người nuôi. Bằng cách kết hợp phân tích các phân tử n-ankan với hàm lượng Carbon-14 được sử dụng để xác định mối quan hệ giữa việc hấp thu purin (một hợp chất hữu cơ) và bài tiết dẫn xuất purin trong nước tiểu, phản ánh hiệu quả của việc tiêu hóa vi sinh vật trong dạ cỏ (khoang đầu tiên trong hệ thống tiêu hóa của động vật nhai lại).
Tốc độ tổng hợp protein của vi sinh vật được xác định nhờ phân tích lượng P-32, P-33, N-14 hoặc S-35 trong các vi sinh vật ở dạ cỏ. Các khoáng chất được dán nhãn như P-32, Se-75, Ca-45, As-76 và Cu-67 được sử dụng để điều tra sự mất cân bằng khoáng chất ở vật nuôi. Lượng khí metan phát thải từ động vật nhai lại có thể được ước tính bằng cách dán nhãn và xác định hàm lượng đồng vị H-3 hoặc C-14 (có trong metan).
Hiện nay, IEAE và FAO đang hợp tác hỗ trợ các quốc gia thành viên phát triển và áp dụng các giải pháp dựa trên kỹ thuật hạt nhân để tối ưu hóa nguồn thức ăn chăn nuôi làm tăng năng suất, giúp đáp ứng nhu cầu thực phẩm có nguồn gốc động vật ngày càng tăng của con người.
Ở Benin, các giống gia súc cải tiến có thể sản xuất nhiều thịt và sữa hơn so với các giống địa phương nhưng cũng đòi hỏi chất lượng thức ăn tốt hơn để đáp ứng được tiềm năng di truyền của chúng. Thông qua dự án hỗ trợ đào tạo chuyên gia và tài trợ thiết bị (hệ thống quang phổ cận hồng ngoại) của IAEA và FAO, các nhà khoa học ở Trường Đại học Abomey-Calavi (Benin) đã có thể phân tích các nguồn thức ăn có sẵn tại địa phương với độ chính xác cao, từ đó nghiên cứu tạo ra các loại thức ăn chăn nuôi phù hợp nhất. Điển hình như trong một thử nghiệm tiến hành trong 3 tháng rưỡi, những con cừu được nuôi bằng thức ăn đa dinh dưỡng (MNB) đã tăng 71g mỗi ngày, so với nhóm đối chứng (không sử dụng MNB) chỉ tăng 20g mỗi ngày. Kết quả này cũng có thể quy ra thu nhập tăng thêm cho người nông dân là 12,3 USD cho mỗi con cừu.
Chăn nuôi là ngành kinh tế quan trọng trong sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam, cùng với sự đổi mới mạnh mẽ của nền kinh tế, chăn nuôi đã có đóng góp đáng kể cho sự tăng trưởng của ngành nông nghiệp. Trong giai đoạn 2011-2016 tăng trưởng bình quân của ngành đạt xấp xỉ 4,5-5%/năm, giá trị của ngành chăn nuôi chiếm 30-32% gái trị trong ngành nông nghiệp. Theo các chuyên gia, hiện nay, ngành chăn nuôi của Việt Nam đang có những điểm yếu còn tồn tại như phát triển không bền vững về năng suất, giá cả; chất lượng một số giống vật nuôi còn thấp;… Một trong những nguyên nhân khiến giá thành cao là bởi thức ăn chăn nuôi, con giống hay các loại thuốc thú y còn phải nhập khẩu nhiều. Bên cạnh đó, việc phát hiện sớm dịch bệnh để ngăn chặn lây lan kịp thời cũng là một nhiệm vụ trọng tâm đối với ngành chăn nuôi nước ta. Với sự tăng trưởng về thương mại và du lịch trong khu vực, Việt Nam luôn có nguy cơ phải đối mặt với các dịch bệnh động vật xuyên biên giới với tần suất ngày càng gia tăng.
Ở Việt Nam, quy hoạch chi tiết phát triển, ứng dụng bức xạ trong nông nghiệp đến năm 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 775/QĐ-TTg ngày 02/6/2010 với mục tiêu chung là đẩy mạnh ứng dụng bức xạ góp phần phát triển nông nghiệp theo hướng sản xuất hàng hóa, bền vững; có năng suất, chất lượng, hiệu quả và sức cạnh tranh cao; đảm bảo an ninh lương thực, thực phẩm trước mắt cũng như lâu dài. Đối với lĩnh vực chăn nuôi, thú y (là 1 trong 6 lĩnh vực được nêu trong nội dung Quy hoạch, bao gồm: chọn tạo giống cây trồng, vi sinh vật; bảo vệ thực vật; nông hóa, thổ nhưỡng; chăn nuôi, thú y; nuôi trồng thủy sản; bảo quản và chế biến), Quy hoạch đặt ra nhiệm vụ “sử dụng kỹ thuật bức xạ để tạo ra các chủng vi sinh vật dùng trong sản xuất vắc xin phòng bệnh, để diệt ấu trùng ký sinh trùng”. Đến nay, việc sử dụng bức xạ và đồng vị phóng xạ trong nông nghiệp mới được triển khai trong các lĩnh vực chọn tạo giống cây trồng; nông hóa, thổ nhưỡng; bảo vệ thực vật; bảo quản và chế biến. Lĩnh vực chăn nuôi, thú y và nuôi trồng thủy sản hầu như chưa có được những hoạt động triển khai cụ thể.
Để giải quyết những tồn tại của ngành chăn nuôi và đạt được các mục tiêu phát triển bền vững, việc tăng cường áp dụng khoa học và công nghệ trong ngành chăn nuôi là quan trọng và cần thiết. Trong đó, khoa học và công nghệ hạt nhân nói riêng có nhiều tiềm năng ứng dụng trong ngành chăn nuôi ở Việt Nam, đặc biệt trong các lĩnh vực như chọn giống, chẩn đoán sớm hỗ trợ ngăn ngừa các dịch bệnh truyền nhiễm, tăng cường hiệu quả sử dụng thức ăn chăn nuôi.
Trần Xuân Bách, Cục Năng lượng nguyên tử (tổng hợp)
Tài liệu tham khảo
- TS. Hoàng Thanh Vân, Phát triển chăn nuôi bền vững, nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả ngành chăn nuôi trong giai đoạn mới, 2017, website Cục Chăn nuôi
- Nguyễn Văn Thiện, Phát triển bền vững ngành chăn nuôi Việt Nam, Tạp chí chăn nuôi số 11-09
- www.iaea.org
