Nông trại thẳng đứng giải bài toán an ninh lương thực

Mô hình “nông trại thẳng đứng” đã không còn là khái niệm quá xa lạ. Vài năm trở lại đây, các mô hình nông trại kiểu mới này mới có điều kiện phát triển và được nhân rộng tại nhiều nước.

Do mặt bằng hạn chế, chất lượng không khí kém, điều kiện khí hậu khác nhau và đất bị ô nhiễm…, hình thức canh tác này được coi như lời giải cho bài toán hóc búa về nhu cầu lương thực và an ninh lương thực thế giới, xứng đáng với danh hiệu “giải pháp canh tác tiềm năng cho tương lai".

Sử dụng đèn LED trong canh tác thẳng đứng.

Có thể kể tên một số nông trại thẳng đứng thành công như Aero Farm ở New Jesey, Plenty United (Mỹ), Spread (Nhật Bản), A Go-grow (Singapore)… Aero Farm là trang trại thẳng đứng rộng hơn 6.400 m2, không dùng đất, thuốc trừ sâu hay ánh sáng mặt trời, mỗi năm có khả năng cung cấp 900 tấn rau sạch.

Plenty United thuộc lũng Sillicon, được thành lập năm 2014, đã áp dụng thành công mô hình nông trại thẳng đứng để trồng rau sạch, thu hút hàng triệu USD vốn đầu tư mỗi năm bằng việc trồng các khay rau trong nhà trong tháp đèn LED cao hơn 6 mét.

Spread là nông trại thẳng đứng lớn nhất Nhật Bản, với tổng diện tích hơn 4.000 m2, chủ yếu gieo trồng xà lách bằng phương pháp canh tác cực kỳ hiện đại. Từ nông trại này, hơn 21.000 cây xà lách được thu hoạch mỗi ngày, tức 7,7 triệu cây mỗi năm để xuất đi khắp các khu chợ và siêu thị tại Nhật Bản.

Tại đây, người ta lắp đặt hệ thống đèn LED, tưới tiêu bằng dung dịch có hòa dưỡng chất giúp đảm bảo quá trình quang hợp và cung cấp dinh dưỡng cho cây trong điều kiện không cần đất, không sử dụng thuốc trừ sâu hay thuốc kích thích tăng trưởng.

A Go-grow là một dự án canh tác thẳng đứng ở Singapore, trồng rau trên một tháp nhôm cao 9 mét, có 38 bậc với nhiều máng rau nằm liền nhau. Toàn bộ hệ thống gồm 120 tháp rau như vậy, với 3.000 cây trồng, có thể sản xuất ra 2 tấn rau xanh hàng ngày mà chỉ tốn diện tích gần 700 m2.

Cuối năm 2017, thị trấn Dronten của Hà Lan trở thành quê hương của trang trại thẳng đứng đầu tiên ở châu Âu. Tập đoàn Thực phẩm Staay đã đầu tư 8 triệu euro xây dựng một tòa nhà 9 tầng, trên mỗi tầng có các buồng khí hậu đặc biệt được thiết kế với ánh sáng LED, sản xuất 30.000 cây rau mỗi tuần, gấp đôi năng suất có thể trồng trong các trang trại truyền thống, với tốc độ nhanh gấp 3 lần.

Cơ sở canh tác thẳng đứng Dronten rộng 900 m2, với tổng diện tích canh tác là 3.000 m2, sử dụng phương pháp trồng hữu cơ mà không cần phân bón hoặc thuốc trừ sâu, sử dụng năng lượng sạch - không gây ra sự tràn dầu nông nghiệp hay các ô nhiễm khác, sản lượng thu hoạch thường xuyên quanh năm, kể cả thời tiết khắc nghiệt hay bất thường.

Ngoài ra, cơ sở canh tác này có thể cải thiện chất lượng không khí; thúc đẩy du lịch; giảm lượng vận chuyển và lượng khí thải CO2 thông qua sản xuất địa phương; tiêu thụ ít nước hơn.

Trang trại thẳng đứng Dronten là sự kết hợp của các đối tác có uy tín là BrightBox - trung tâm chuyên sâu trong lĩnh vực nông nghiệp đô thị, cùng nhiều trường đại học và cơ sở nghiên cứu khoa học như Đại học khoa học ứng dụng HAS, Philips, Botany để tìm ra các điều kiện như ánh sáng, không khí, nhiệt độ, dinh dưỡng, nước và chất nền tối ưu, với mục đích nâng cao năng suất và chất lượng, giảm chi phí, và thời gian trồng, cho phép trồng rau quả tươi, lành mạnh và ngon để có thể phát triển bền vững.

Mỗi cụm cây được gieo trong vỏ hộp dừa tiệt trùng có kích thước rất nhỏ, làm chất nền cho sự nảy mầm và sự phát triển của rễ. Từ đó, rễ cây trồng lan rộng ra các rãnh nước nông giàu dinh dưỡng - những cây này thường xuyên ở trong nước (thủy canh) chứ không phải phun tưới theo chu kỳ. Các buồng khí hậu ở Dronten tiết kiệm năng lượng, sử dụng ít nước, điện và phân bón hơn so với nông nghiệp truyền thống; phát thải CO2 trung tính.

Đèn LED có thể làm cho cây phát triển nhanh hơn ánh mặt trời; thời gian từ hạt giống đến khi thu hoạch tại đây là 30 - 40 ngày, so với 60 - 65 ngày trong 1 nhà kính thông thường. Cây trồng cần cường độ ánh sáng khác nhau ở các giai đoạn phát triển và chúng được giám sát liên tục bằng cảm biến và phần mềm điều chỉnh các điều kiện khi cần thiết. Philips đang phát triển đèn LED đặc biệt có thể thay đổi màu sắc, ảnh hưởng đến hương vị và hàm lượng vitamin.

Trang trại ở Dronten sử dụng công nhân nhập cư Ba Lan, sẽ phục vụ một trong những chuỗi siêu thị lớn nhất châu Âu. Hiện tại, cơ sở này có công suất từ 6.000 - 7.000 kg/tuần, trong khi nhu cầu thị trường hàng tuần là 120.000 kg.

Có dự báo rằng, canh tác thẳng đứng sẽ cất cánh trong những năm tới và tạo ra tổng doanh thu 6,4 tỷ USD vào năm 2023. Trang trại Dronten cũng sẽ được sử dụng để thử nghiệm, và tối ưu hóa các quy trình cho các trang trại canh tác thẳng đứng có quy mô lớn trong tương lai.