طبق گزارش آژانس خدمات کشاورزی وزارت کشاورزی ایالات متحده آمریکا USDA، یک کشاورز در دهه ۱۹۶۰ به طور متوسط برای ۲۵ نفر غذا تهیه می‌کرد، در حالی که یک کشاورز آمریکایی امروزی به بیش از ۱۵۵ نفر در سراسر جهان غذا می‌رساند. این افزایش تا حد زیادی به دلیل تحقیقات و فناوری‌های جدیدی است که توانسته‌اند تولید را تقویت کنند.

اکنون نگاهی به اختراعات کشاورزی با بیشترین تاثیر می‌اندازیم.

۱. گاوآهن

یکی از تاثیرگذارترین اختراعات تاریخ کشاورزی، گاوآهن است که برای شخم زدن خاک قبل از کاشت گیاه یا بذر استفاده می‌شود. پیش از موتورهای احتراقی، گاوآهن‌ها را حیواناتی مثل گاو یا اسب می‌کشیدند، اما امروزه تراکتورها این کار را انجام می‌دهند.

شخم زدن خاک را برگردانده و آن را نرم می‌کند تا کاشت سریع‌تر انجام شود. همچنین مواد مغذی را در خاک توزیع می‌کند.

از نظر تاریخی، گاوآهن به هزاران سال پیش برمی‌گردد. پیش از گاوآهن، خاک را با چوب‌های حفاری دستی شخم می‌زدند. اولین شواهد مربوط به شخم زدن در مکانی در جمهوری چک یافت شد که قدمت آن به سده ۳۵ تا ۳۸ پیش از میلاد باز می‌گردد.

مصریان باستان نمونه اولیه گاوآهن بزرگی را که توسط حیوانات کشیده می‌شد ساختند.

۲. کود

کود ماده‌ای است که برای تامین مواد مغذی به خاک اضافه می‌شود یا مستقیما به گیاهان اعمال می‌شود. تاریخچه کود به احتمال زیاد به زمانی دورتر از گاوآهن‌ها باز می‌گردد. کشاورزان حدود ۸۰۰۰ سال پیش محصولات خود را با کود بارور می‌کردند. خاکستر چوب از نظر تاریخی یک کود محبوب بود، در حالی که در رشته‌ کوه‌های آند از فضولات پرندگان دریایی یا خفاش استفاده می‌شد.

کود تجاری، ترکیبی از نیتروژن، فسفات و پتاس است که در اواخر دهه ۱۸۸۰ به وجود آمد و امروزه تقریبا به طور جهانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یک دستاورد کلیدی در توسعه کود نیتروژن مصنوعی، فرآیند هابر-بوش(Haber-Bosch ) بود.

این فرآیند توسط شیمیدانان آلمانی فریتز هابر و کارل بوش که هر دو برای کار خود برنده جایزه نوبل شدند، ایجاد شد. در این فرآیند از ترکیب نیتروژن و هیدروژن برای تولید آمونیاک که عنصر اصلی کودهای مبتنی بر نیتروژن است، استفاده می‌شود.

میزان رکوردشکنانه ۲۰۰ میلیون تن کود در سراسر جهان در سال ۲۰۲۰ استفاده شد. چرا کود تا این اندازه محبوب است؟ زیرا به کشاورزان کمک می‌کند تا بازده محصول بالایی داشته باشند و به آنها اجازه می‌دهد هر سال از زمینی یکسان برای کشت محصولات بیشتر استفاده کنند.

چنین استفاده گسترده‌ای از مواد شیمیایی نگرانی‌های جدی زیست محیطی را نیز برانگیخته است. نیترات‌ها اغلب آب‌های زیرزمینی را آلوده می‌کنند، به محیط زیست آسیب می‌رسانند و خطراتی برای سلامتی ایجاد می‌کنند. با کشاورزی فشرده، مواد مغذی زمین را نیز از بین می‌برند و آن را بدون کودهای شیمیایی غیرقابل استفاده می‌کند.

۳. خرمن کوب

خرمن کوب یک دستگاه مکانیکی است که جداسازی دانه‌ها از کاه را بسیار آسان‌تر و سریع‌تر می‌کند. اولین خرمنکوب در حدود سال ۱۷۷۸ توسط مهندس مکانیک اندرو میکل از اسکاتلند اختراع شد. خرمن کوب در طول زمان شاهد پیشرفت‌های متعددی بوده است.

برادران آمریکایی هیرام و جان پیتس در سال ۱۸۳۰ یک جداکننده خرمنکوبی ساختند که در نهایت اسب‌ها به آن نیرو می‌دادند. همانطور که خرمن کوب‌ها در قرن نوزدهم گسترده شدند، تولید غلات به دلیل کاهش نیروی کار مورد نیاز، به شدت افزایش یافت.

۴. پنبه پاک‌کن

انقلاب صنعتی رونق عمده‌ای به کشاورزی داد. پنبه پاکن که بین سالهای ۱۷۹۳ و ۱۷۹۴ توسط الی ویتنی آمریکایی اختراع شد، انقلابی در صنعت پنبه بود.

این دستگاه به طور چشمگیری سرعت جداسازی دانه‌های پنبه از الیاف را افزایش داد. پنبه پاکن با استفاده از یک ردیف چرخ با دندانه‌های اره مانند، می‌توانست ۱۰۰۰ پوند (۴۵۳ کیلوگرم) پنبه را تمیز کند، در مدت زمان مشابه یک فرد این زمان را صرف تمیز کردن پنج پوند(دو کیلوگرم) پنبه با دست می‌کرد.

این امر منجر به کاهش قابل توجه قیمت پارچه‌های پنبه‌ای شد و رشد پنبه را بسیار سودآور کرد و در نتیجه تقاضای بیشتری برای نیروی کار در جنوب آمریکا ایجاد شد.

پنبه پاکن مانند یک غربال یا صافی عمل می‌کند و از یک طبل چوبی با مجموعه‌ای قلاب تشکیل شده که الیاف پنبه را به دام انداخته و آنها را از داخل یک توری ریز عبور می‌دهند. این فرآیند دانه‌ها را نگه می‌دارد. برخی از پنبه ‌پاک‌کن‌ها با میل‌لنگ دستی کار می‌کردند، در حالی که اسب‌ها می‌توانستند برخی دیگر را راه بیاندازند و پس از آن این دستگاه‌ها توسط موتورهای بخار کار می‌کردند.

۵. دروگر

دستگاه دیگری که کارهایی را که قبلا با دست انجام می‌شد مکانیزه کرد دستگاه درو بود که هدف آن برداشت دانه‌های ریز بود. آنها ابتدا در حدود سال ۱۸۰۰ در بریتانیا ظاهر شدند اما ظهور موفقیت آمیزی نداشتند.

اولین نسخه محبوب آنها در سال ۱۸۳۱ در ایالات متحده توسط سایروس مک کورمیک ۲۲ ساله ایجاد شد. این باعث شد تا برداشت از مزارع بزرگ بسیار سریعتر شود.

۶. کمباین

کمباین، همانطور که از نامش پیداست، چهار عملیات برداشت را به طور همزمان ترکیب می‌کند: درو، خرمن کوبی، کاشت، و بوجاری که عمل دمیدن هوا در دانه‌ها برای خلاص شدن از شر اضافات است.

اولین کمباین در سال ۱۸۳۵ ساخته شد و مخترع آمریکایی هیرام مور به عنوان دارنده حق امتیاز اولین کمباین موفق شناخته می‌شود.

اولین کمباین جهان مانند کمباین‌های بزرگ امروزی، سر پهنی با تیغه‌هایی داشت که می‌توانست ساقه‌های گیاه را برش دهد. ساقه‌ها به دستگاه خرمنکوبی وارد می‌شدند که دانه‌ها را از کاه و سایر مواد جدا می‌کرد.

در حالی که کمباین‌های اولیه توسط گروه‌هایی متشکل از ۲۰ اسب و کمتر کشیده می‌شدند، در سال ۱۸۸۶، این ماشین‌ها خودکار شدند. مدل‌های جدید می‌توانند ۱۰۰ هکتار در روز برداشت کنند، فرآیندی که پیش از این چندین روز زمان می‌برد.

۷. تراکتور

اختراع تراکتور در کارآمدتر کردن کشاورزی بسیار مهم بود. قبل از تراکتورسازی، کشاورزان مجبور بودند برای کار در مزارع به نیروی خود یا حیواناتی مانند گاو، قاطر و اسب تکیه کنند.

مخترع بریتانیایی ریچارد ترویتیک در اوایل سال ۱۸۱۲ تراکتورهایی با پیشرانه بخار را اختراع کرد. تراکتورهای بنزینی در اواسط تا اواخر دهه ۱۸۹۰ توسعه یافتند و تراکتور جان فرولیچ (John Froehlich) در سال ۱۸۹۲ به عنوان اولین تراکتور قابل کار با موتور احتراق داخلی مورد استقبال قرار گرفت.

تراکتور همه منظوره فارمال در سال ۱۹۲۴، اولین تراکتوری بود که می‌توانست دروگرها و سایر تجهیزات را برای کاشت و کشت محصولات به همراه خود بکشد. این ماشین بسیار محبوب بود و با تقاضای فوق‌العاده بالا باعث هیاهویی در صنعت تراکتورسازی شد.

۸. ارگانیسم‌های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs)

در حالی که اکثر اختراعات موجود در این لیست یا مربوط به دوران باستان هستند یا انقلاب صنعتی، یکی از مهم‌ترین و بحث برانگیزترین شیوه‌های کشاورزی که اکنون به آن می‌پردازیم نسبتا جدید است و آن ارگانیسم‌های اصلاح شده ژنتیکی (GMOs) هستند.

توسعه ارگانیسم‌های اصلاح شده ژنتیکی را می‌توان به شیوه‌های باستانی مانند اصلاح نژاد انتخابی و اصلاح نژادهای متقابل برای ایجاد صفات مطلوب در گیاهان و حیوانات دنبال کرد. با این حال، این نوع رویکرد عموما زمان زیادی می‌برد و محدودیتی برای آنچه می‌تواند به دست آورد وجود دارد.

اولین گیاه اصلاح شده ژنتیکی(GMP) یک سویه توتون مقاوم به آنتی بیوتیک بود که در سال ۱۹۸۳ توسعه یافت. در سال ۱۹۹۴، یک گوجه فرنگی با تاخیر در رسیدن اولین محصول تغییر یافته ژنتیکی بود که به صورت تجاری عرضه شد.

پس از آن کدو، دانه‌های سویا، پنبه، ذرت، پاپایا، سیب زمینی و کانولا دستکاری شده ژنتیکی ایجاد شدند. با وجود نگرانی‌های قابل توجه در مورد فرار ژن‌ها از محصولات اصلاح شده ژنتیکی فهرست غذاهای اصلاح شده همچنان در حال رشد است.

در سال ۲۰۱۷، اولین ماهی قزل آلا ی اصلاح شده با رشدی سریع به صورت تجاری فروخته شد. اگرچه در ابتدا در سال ۱۹۸۹ ایجاد شده بود.

چرا اصلاح ژنتیکی انجام می‌دهیم؟ ارگانیسم‌ها را می‌توان برای رشد سریع‌تر تا رسیدن به بلوغ، تولید محصول بیشتر، تولید ضایعات کمتر، تهیه مواد مغذی خاص و مقاومت بهتر در برابر آفات و بیماری‌ها اصلاح کرد.

با این حال، از آنجایی که این ارگانیسم‌ها ثبت اختراع می‌شوند و اغلب به گونه‌ای ایجاد می‌شوند که در برابر آفت کش‌های خاصی که توسط شرکت‌های مشابه فروخته می‌شوند مقاوم باشند، اغلب کشاورزان را در دام سیستم نیاز به خرید بذر و آفت کش‌ها از شرکتی یکسان می‌اندازند.

این روش منتقدان زیادی نیز دارد. نگرانی‌هایی در مورد اثرات طولانی مدت این غذاها بر سلامتی وجود دارد، اما نگرانی‌های بیشتری در مورد تأثیر ژن‌های اصلاح شده بر جمعیت‌های وحشی ایجاد شده است زیرا گیاهان و حیوانات اطلاح شده ضعیف‌تر از نسخه‌های اصلی هستند.

همچنین نگرانی هایی در مورد محتوای غذایی این گیاهان اصلاح شده‌ و تاثیر آنها بر مقاومت آنتی بیوتیکی و افزایش آلرژی وجود دارد.