Hệ thống nhà trồng thông minh (15/12/2018)
Các lĩnh vực khoa học công nghệ được ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp công nghệ cao bao gồm: công nghệ sinh học (tạo giống, nhân giống, bảo vệ thực vật), công nghệ tự động hoá, công nghệ vật liệu (các màng che nắng mưa, giảm tia nhiệt, giảm tia UV…), công nghệ bảo quản… Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các khu nông nghiệp công nghệ cao thì công nghệ trồng cây trong nhà trồng thông minh cũng ngày càng phát triển, hoàn thiện với trình độ cao để canh tác rau, hoa và quả. Người ta đã nghiên cứu và ứng dụng một số loại nhà trồng thích hợp với nhiều vùng khí hậu khác nhau như: nhà trồng ôn đới, nhiệt đới, cận nhiệt đới. Tuỳ theo khả năng đầu tư mà chia thành loại nhà thông minh đơn giản và hiện đại trên cơ sở nối ghép các mô đun tương ứng.
Việc sử dụng các loại nhà cũng như các thiết bị phục vụ cho sản xuất nông nghiệp công nghệ cao đã được sử dụng ở hầu hết các nước trên thế giới. Hiện có các loại nhà kính trồng rau như: ATZ MONA/AZ2500, AR1500, MV2100, NE1600, ARAVA, DOUBLE VENT, MORE VENT, NEGEV, AVRIRIT, YEVUL, KET VENT, TUNNELS, NET HOUSE… với quy mô từ 100m2 đến vài ba hecta thậm chí hàng trăm hecta. Đi đầu là các nước công nghiệp phát triển như: Mỹ, Nhật Bản, Hà Lan, Ixraen… có nhiều hãng, nhiều nước sản xuất và cung cấp các nhà trồng thông minh trên thị trường với mức độ hiện đại, khả năng tự động hoá và giá thành khác nhau như các hãng: Richel Greenhouses, Netafim, Sundance,... Ở nước ta, nhiều nhà trồng, các nghiên cứu về nhà trồng cũng như quy trình công nghệ ứng dụng cho các loại cây đã bắt đầu được ứng dụng và triển khai. Một số mô hình ứng dụng công nghệ nhà trồng ở nước ta:
- Nhà trồng đơn giản do dân tự làm: đây là mô hình nhà có kết cấu đơn giản, có khung cột bằng bê tông hay tre, gỗ. Chiều cao nhà dưới 2,5 - 3m, có 1 - 2 mái, cớ một nóc đơn lẻ, trên lợp lưới đen. Nhà trồng loại này có ưu điểm chống côn trùng, giảm cường độ ánh sáng trực xạ, mưa to... nhưng còn nhược điểm chưa điều tiết tốt được nhiệt độ, không hạn chế được gió rét đậm, không hạn chế được côn trùng, nấm bệnh, sự lan truyền dịch hại.
- Nhà trồng tương đối hiện đại của các Viện nghiên cứu, trường đại học. Loại này có kết cấu vật liệu sắt chống rỉ, mắt lưới 0,1mm; có 1 - 2 mái, có một nóc hoặc nóc liên hoàn, che lợp 2 lớp (lớp dưới là lưới đen cắt nắng, lớp trên là nilon), xung quanh che lưới kín. Độ cao nhà 4,5 – 5m; bên trong có quạt gió và các bộ phận phụ kiện khác. Ưu điểm của loại nhà này là ngăn cản được nước mưa, hạn chế cường độ ánh sáng, ngăn ngừa sâu bệnh, đảm bảo mát về mùa hè, ấm về mùa đông, rất thuận lợi cho cây sinh trưởng và phát triển. Đây là loại nhà trồng được ứng dụng ở Viện Rau quả trung ương, trại giống rau Hải Phòng, Công ty giống rau quả (Thường Tín), Viện Di truyền nông nghiệp...
- Nhà trồng hiện đại ngoại nhập công nghệ đồng bộ: khung bằng thép, vật liệu che phủ bằng polyethylen, lưới cắt nắng Aluminet, hệ thống điều khiển lập trình trên máy vi tính: tưới nước kết hợp bón phân, phun sương giảm nhiệt độ, thông gió, kiểm soát và điều chỉnh CO2...
- Nhà trồng thông minh của Nhật Bản có ưu điểm là kết cấu vững chắc, có thể mở mái ở phía trên để lưu thông không khí, điều hoà nhiệt độ tốt nhưng có nhược điểm là giá thành đắt. Nhà trồng thông minh của Ixraen: Đang được sử dụng nhiều ở Việt Nam có nhược điểm là giá thành cao, có ưu điểm là mức độ tự động hoá cao, chương trình điều khiển đa dạng,... Loại nhà này có ở Công ty Đầu tư và phát triển nông nghiệp Hà Nội, Trung tâm nông nghiệp công nghệ cao Hải Phòng, trại thực nghiệm Văn Giang (Hưng Yên), khu nông nghiệp công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh... Ngoài ra, nhà trồng hiện đại còn có tại nhiều địa phương khác như: Đồng Nai, Cần Thơ, Bắc Ninh, Đà Nẵng… và các viện nghiên cứu như: Viện Di truyền nông nghiệp, Viện nghiên cứu rau quả trung ương, Viện Sinh học nông nghiệp, Trung tâm nghiên cứu cây ăn quả Long Định…
Tuy nhiên, qua quá trình sản xuất, nhà trồng hiện đại nhập ngoại đã bộc lộ những nhược điểm sau: quy trình công nghệ chưa thực sự phù hợp với điều kiện khí hậu nước ta. Việc làm mát có sử dụng hệ thống phun sương khiến ẩm độ tăng cao nhất là trong những ngày hè oi bức. Điều này làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phát triển của cây trồng hơn nữa còn tạo điều kiện cho nấm bệnh hại và một số côn trùng phát triển mạnh. Về mùa đông, nhà kính cần trang bị hệ thống làm ấm và thiết bị chiếu sáng. Phần mềm điều khiển bằng tiếng Anh nên khó sử dụng. Việc bảo hành, sửa chữa, nâng cấp phụ thuộc hoàn toàn vào chuyên gia nước ngoài nên thiếu tính chủ động, kịp thời và tốn kém. Hơn nữa, giá thành nhà trồng cao nên phạm vi ứng dụng mô hình này còn hạn chế. Đồng thời phải tính khấu hao cơ bản nên đòi hỏi giá rau, hoa phải cao và thị trường ổn định tương ứng với chất lượng sản phẩm được đưa ra. Do đó, bước đầu mới chỉ phục vụ cho công tác nghiên cứu, mô hình trình diễn phục vụ tham quan học tập, hạn chế trong áp dụng sản xuất đại trà.
Việc tưới nước kết hợp bón phân mới chỉ được ứng dụng ở các nhà kính nhập ngoại theo công nghệ chuyển giao của nước ngoài. Trong nước vẫn chưa nghiên cứu và ứng dụng thiết bị bón phân, chủ yếu vẫn sử dụng phương pháp thủ công. Các thiết bị điều khiển vi khí hậu trong nhà trồng rau và hoa rất đa dạng, kể cả chủng loại, vật liệu và thông số kỹ thuật. Các thiết bị này được thiết kế và chế tạo từ nhiều cơ sở trong nước và nhập khẩu từ các công ty nước ngoài. Sự đa dạng đó phần nào đáp ứng được nhu cầu về số lượng và chất lượng các chủng loại thiết bị phục vụ xây dựng các nhà trồng. Tuy nhiên, việc chế tạo các thiết bị này chưa được chú trọng mà mới chỉ dừng ở mức độ chép mẫu, chưa có một tính toán, thiết kế, chế tạo đầy đủ.
Trên đây là những nghiên cứu, phân tích tổng quan về nhà trồng thông minh mà tác giả Nguyễn Xuân Quỳnh, Viện nghiên cứu điện tử, tin học, tự động hóa đã thực hiện để làm cơ sở nghiên cứu, thiết kế chế tạo và đưa vào ứng dụng các thiết bị, phương tiện và hệ thống tự động hóa cho các nhà trồng thông minh. Công trình này hướng đến nghiên cứu, hoàn thiện quy trình công nghệ sinh học (quy trình canh tác) trên cơ sở ứng dụng công nghệ tự động hoá cho một số loại cây có giá trị kinh tế cao phục vụ cho đời sống và có khả năng xuất khẩu; nghiên cứu, thiết kế chế tạo thành công hệ thống tự động hoá kết hợp với công nghệ sinh học để ứng dụng trong các nhà trồng thông minh theo một số quy trình sinh học đã xây dựng; đưa hệ thống vào sử dụng tại một vài cơ sở sản xuất để kiểm tra, đánh giá và hoàn thiện các sản phẩm của đề tài (hệ thống tự động hoá và các quy trình canh tác).
Minh Thanh