Ứng dụng công nghệ thông minh trong canh tác lúa

Tưới ngập khô xen kẽ AWD kết hợp công nghệ IoT

ĐBSCL là vựa lúa của Việt Nam, cung cấp hơn 90% lượng gạo xuất khẩu. Tuy nhiên, với cách trồng ngập nước truyền thống, người ta đã dùng một lượng lớn nguồn nước cho cây lúa sinh trưởng hơn các loại cây trồng khác.

Bên cạnh đó, canh tác theo phương pháp này cây lúa đã phát khí thải chiếm đến gần một nửa lượng khí thải nhà kính nông nghiệp.

Gần đây, diễn biến khí hậu, thời tiết có chiều hướng ngày càng xấu đi. Nắng nóng, khô hạn và xâm nhập mặn ngày càng khắc nghiệt. Thống kê của Bộ NN-PTNT cho thấy mùa khô năm 2015-2016, ĐBSCL có hơn 405.000 ha lúa đông xuân của 10/13 tỉnh, thành phố bị thiệt hại do nhiễm mặn.

Riêng mùa khô 2019-2020, mặc dù đã có sự chủ động ứng phó ngay từ đầu nhưng trước diễn biến khó lường của hạn nhiều địa phương vẫn bị thiếu nước sản xuất và sinh hoạt. 5 tỉnh: Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Cà Mau, Kiên Giang công bố tình trạng khẩn cấp do ảnh hưởng của hạn mặn.

Các tỉnh ven biển có diện tích lúa chết do thiếu nước, nước nhiễm mặn như: Trà Vinh (trên 20.600 ha), Bến Tre (5.000 ha), Cà Mau (trên 18.000 ha),…

Đối mặt với tình hình biến đổi khí hậu và nguồn nước cạn kiệt, cần thiết phải có phương pháp canh tác lúa mới sử dụng nước hiệu quả hơn. Hiện tại, kỹ thuật tưới ngập khô xen kẽ (Alternative Wetting and Drying – AWD) có thể giảm lượng nước sử dụng lên tới 28% và khí thải mê-tan lên tới 48%.

Dù vậy, kỹ thuật này có thể gây khó khăn với nông dân vì họ cần theo dõi mực nước chặt chẽ cũng như điều tiết nguồn nước thường xuyên. Đa phần các nông hộ vẫn canh tác theo thói quen, dựa vào phỏng đoán thay vì dữ liệu chính xác. 

Do đó, giải pháp đưa ra đó là sử dụng kỹ thuật AWD kết hợp với ứng dụng công nghệ IoT (Internet of Things hay Internet vạn vật) cùng hệ thống cảm biến thông minh đo mực nước và ứng dụng chạy trên nền tảng điện thoại thông minh giúp nông dân theo dõi, điều tiết mực nước một cách hợp lý.

Song song đó, nông dân có thể quản lý hiệu quả nguồn nước, từ đó tiết kiệm nước, công lao động và giảm lượng khí phát thải từ canh tác lúa nước.

Mới đây, nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Trà Vinh đã hoàn thành dự án “Ứng dụng công nghệ IoT cùng hệ thống cảm biến thông minh và ứng dụng chạy trên nền tảng điện thoại thông minh nhằm cải thiện hiệu quả sử dụng nước trong canh tác lúa ở ĐBSCL” với nguồn vốn tài trợ từ Ngân hàng thế giới (WB) tại 3 tỉnh Trà Vinh, Cần Thơ và An Giang.

Dự án được Trường Đại học Trà Vinh thực hiện trên cơ sở ứng dụng công nghệ IoT để khuyến khích ứng dụng kỹ thuật AWD trong canh tác lúa. 

Tiết kiệm 20% lượng nước, năng suất tăng trên 10%

Đại học Trà Vinh đã triển khai dự án trên tổng diện tích canh tác 70 ha lúa của 80 nông hộ nhỏ và một doanh nghiệp.

Tại mỗi địa điểm, nông dân tham gia được chia thành ba nhóm canh tác lúa bằng phương pháp ngập liên tục với AWD thủ công hoặc AWD với IoT. Các nhóm AWD với IoT đã được cung cấp một giải pháp công nghệ bao gồm cảm biến, đo từ xa, hệ thống tưới tiêu tự động, ứng dụng giám sát và điều khiển trên điện thoại thông minh.

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu của Đại học Trà Vinh và các chuyên gia hỗ trợ nông dân thiết lập kế hoạch tưới tiêu phù hợp với từng loại đất và giống lúa ở mỗi địa điểm.

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng AWD với IoT mang lại hiệu quả rõ rệt, giúp nông dân tiết kiệm thêm 13% đến 20% lượng nước so với AWD thủ công. Hơn 80% nông dân đồng ý rằng AWD với IoT giúp họ tiết kiệm năng lượng và thời gian.

Trong giai đoạn cuối, ứng dụng IoT tạo ra năng suất cao hơn AWD thủ công với mức tăng hơn 11% ở Cần Thơ, Trà Vinh và An Giang tăng gần 5%. Với lợi ích đáng kể như vậy, phần lớn nông dân trên địa bàn đã bày tỏ mong muốn tiếp tục sử dụng công nghệ này trong những mùa lúa tiếp theo.

Ông Nguyễn Ngọc Huấn ở ấp D2 xã Thạnh Lợi, huyện Vĩnh Thạnh, TP Cần Thơ đã tham gia dự án qua 6 vụ lúa với diện tích canh tác trên 200 công (1.300m2/công) phấn khởi nói: “Tôi sử dụng công nghệ này được 6 vụ lúa, thấy hiệu quá đó. Mình coi mực nước trong ruộng để bơm bằng điện thoại. Điện thoại sẽ báo cho mình mực nước cần bao nhiêu rồi tưới bao nhiêu.

Rồi mình bật máy bơm bằng điện thoại luôn. Tiết kiệm được thời gian rất là nhiều bởi vì mình có đi đâu miễn là có internet là mình có thể quản lý đồng ruộng được”.

Nông dân Nguyễn Văn Hùng ở huyện Tiểu Cần, tỉnh Trà Vinh cho biết: “Khi tưới ngập khô xen kẽ, tôi từng phải thường xuyên ra đồng để kiểm tra mực nước, nhưng giờ tôi chỉ cần mở điện thoại ra là có thể kiểm tra được và kích hoạt máy bơm nếu cần, mọi lúc mọi nơi. Cảm biến đo đạc mực nước cũng chính xác hơn bằng mắt thường. Với công nghệ IoT, tôi tiết kiệm nước được nhiều hơn và có năng suất cao hơn”.

Ông Nguyễn Thái Sơn, Trưởng Khoa Kỹ thuật và Công nghệ, Phó trưởng Ban Quản lý Dự án, cho biết: “Dự án đã cho thấy một số kết quả khả quan khi giúp người dân tiết kiệm nước tưới tiêu từ 13-20% so với AWD thủ công, tiết kiệm chi phí bơm tưới từ 24-50 %, tùy vào đặc thù mặt đất canh tác và tiết kiệm công lao động của nông dân.

Đặc biệt, dự án không những giúp nông dân tiết kiệm nhiều mặt mà còn giúp năng suất cũng tăng từ 3-12%. Chúng tôi sẽ tiếp tục khuyến nghị các tiềm năng nhân rộng tại các địa điểm có điều kiện phù hợp”.

Ông Diệp Thanh Tùng, Trưởng Khoa Kinh tế- Luật,  Trường Đại học Trà Vinh thông tin thêm: “Dự án Smart Farming hỗ trợ các thiết bị cho nông dân là việc làm cần thiết, Ban Quản lý dự án sẽ nghiên cứu hỗ trợ các hợp tác xã mượn các thiết bị sử dụng để nhân rộng mô hình.

Đồng thời, Ban Quản lý dự án cũng rất mong được hợp tác với các Dự án VNSAT các tỉnh khu vực ĐBSCL trong thời gian tới”.

“Thành công của dự án là nhờ sự hỗ trợ tích cực từ các doanh nghiệp, các tổ chức, cá nhân. Dự án Smart Farming có ý nghĩa rất lớn, giúp nông dân ứng dụng giải pháp công nghệ mới vào sản xuất lúa, thích ứng với biến đổi khí hậu và diễn biến phức tạp của thời tiết góp phần tăng năng suất, sản lượng lúa thu hoạch, thúc đẩy kinh tế nông nghiệp phát triển” – PGS.TS Phạm Tiết Khánh, Hiệu trưởng Trường Đại học Trà Vinh chia sẻ thêm. 

Ông Cao Thăng Bình - Đại diện Ngân hàng Thế giới (WB) tại Việt Nam: Một là sau khi kết thúc dự án, cần duy trì các thiết bị để trên đồng ruộng để nông dân tiếp tục sử dụng; Hai là cần nghiên cứu đưa ra phương án hợp tác giữa Ban quản lý dự án Smart Farming Trường Đại học Trà Vinh và Ban quản lý dự án VNSAT các tỉnh ĐBSCL để hỗ trợ nông dân canh tác hiệu quả; Ba là Ban quản lý dự án Smart Farming Trường Đại học Trà Vinh nên phát triển hệ thống IoT với nhiều tính năng hơn nữa, không chỉ dừng lại ở bơm, tháo nước trên ruộng mà còn thực hiện trên rau màu, ao nuôi thủy sản,…

Theo bài viết "Nông nghiệp thông minh sẽ là chìa khoá của nông nghiệp trong tương lai" được đăng tải trên website của của Tổ chức Nông Lương Thế Giới (FAO) thì Smart faming- Nông nghiệp thông minh giúp nông dân thời đại cách mạng công nghiệp 4.0 sử dụng công nghệ hiện đại để tăng số lượng và chất lượng nông sản.

Tất cả sẽ được thực hiện thông qua định vị toàn cầu GPS, công nghệ quét mặt đất, quản lý dữ liệu và công nghệ Internet of Things (IoT). Bằng cách đo lường chính xác các biến thể trong một lĩnh vực và điều chỉnh chiến lược phù hợp, nông dân có thể tăng đáng kể hiệu quả của thuốc trừ sâu và phân bón, và sử dụng chúng một cách chọn lọc hơn.

Theo Minh Đảm - Trọng Linh/nongnghiep.vn