0
Tin tức

PHẦN 1 - NÔNG NGHIỆP 4.0 trong trồng trọt - Sự ra đời của nông nghiệp 4.0

NÔNG NGHIỆP 4.0 TRONG TRỒNG TRỌT 

Sự ra đời của nông nghiệp 4.0

 

MỤC TIÊU CỦA CUỘC CÁCH MẠNG NÔNG NGHIỆP 4.0

Trước khi hiểu về cuộc cách mạng nông nghiệp 4.0, cần phải hiểu về mục đích mà cuộc cách mạng nông nghiệp lần này muốn đạt được.

Khi khoa học và công nghệ phát triển cùng với thách thức về việc đáp ứng nhu cầu ăn uống ngày một tăng của dân số 9 tỉ người trên trái đất vào năm 2050, chúng ta cần thay đổi phương thức sản xuất nông nghiệp theo các tiêu chi sau:

- Giảm chi phí sản xuất như điện, nước, phân bón, công lao động.

- Tối ưu hóa và tự động hóa quy trình sản xuất, không phụ thuộc ý chí chủ quan của con người giúp cho chất lượng nông phẩm đầu ra được đồng nhất.

- Kiểm soát quy trình sản xuất không phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên để gia tăng năng suất.

- Tự động hóa từ thu hoạch, bảo quản, vận chuyển và chế biến.

- Ghi nhận nguồn gốc từ vật tư đầu vào đến nông sản đầu ra giúp minh bạch chất lượng hàng hóa.

 

KHÁI NIỆM NÔNG NGHIỆP 4.0 LÀ GÌ?

Thuật ngữ nông nghiệp 4.0 được phân tích và sử dụng đầu tiên tại Đức vào năm 2011.

Nông nghiệp 4.0, hay còn được gọi là cuộc cách mạng số trong nông nghiệp chính là sự thay đổi phương thức quản lý nông nghiệp. Theo đó, nông nghiệp 4.0 sẽ mở đường cho những hoạt động sản xuất chính xác, chặt chẽ mà con người không cần có mặt trực tiếp.

Nông nghiệp 4.0 = Nông nghiệp thông minh × Công nghệ thông minh × Thiết kế thông minh × Doanh nghiệp thông minh.

Thông qua các dữ liệu (big data) như phân, thuốc, độ ẩm, pH, ánh sáng, đất được thu thập trong thời gian dài bằng các vệ tinh (satellite), cảm biến kết nối vạn vật (IoT sensors)các máy bay không người lái (drone), các thuật toán thông minh của trí tuệ nhân tạo AI sẽ đưa ra những đề xuất chăm sóc cây trồng được tối ưu về nguồn lực & năng suất. Các thông tin về trang trại được số hóa & truyền tải đến người nông dân thông qua 1 ứng dụng trên thiết bị kết nối internet như máy tính, điện thoại.

Người nông dân thay vì dựa vào kinh nghiệm thì sẽ dựa vào các thông tin và các chỉ dẫn được đưa ra dựa trên thông tin đó để quyết định việc phân phối nước, phân bón và thuốc trừ nấm, trừ sâu cho cây khi cây thực sự cần, nhằm đảm bảo tính sinh lời, tính bền vữngbảo vệ môi trường.

Những thông tin này mang tính chuẩn xác, kịp thờidễ dàng truy cập.

Ứng dụng có thể đề xuất các vấn đề cụ thể như trồng cây gì, trồng ở đâu, khi nào xuống giống, khi nào cần tưới nước với lượng tưới là bao nhiêu, khi nào cần bón phân và bón phân gì, lượng bón bao nhiêu, cây nào đang bị nấm bệnh hại tấn công và cần phun thuốc trừ nấm, khi nào cần thu hoạch, lựa chọn và phân loại các nông phẩm có cùng chất lượng, dự báo sản lượng và giá cả dựa trên những phân tích dữ liệu từ ba thập kỷ gần nhất.

SỰ THAY ĐỔI MẠNH MẼ NÀY GIÚP RẤT NHIỀU CHỦ TRANG TRẠI CÓ THỂ THOÁT KHỎI CẢNH BÓ BUỘC TỪ SÁNG ĐẾN TỐI VÀO TRANG TRẠI VÀ CÓ NHIỀU THỜI GIAN CHO CUỘC SỐNG RIÊNG CỦA HỌ.

 

CÁC THÀNH PHẦN CỐT LÕI CỦA NÔNG NGHIỆP 4.0

Để hiểu được toàn cảnh nông nghiệp 4.0, chúng ta  hãy cùng xem qua các khái niệm có liên quan, những thành tố làm nên một ngành nông nghiệp số 4.0:

Canh tác trong nhà/ Thủy canh/ Khí canh/ Thủy canh thẳng đứng (Indoor Farming/Hydroponics/Aquaponics/Vertical hydroponics): Trồng cây trong dung dịch (thủy canh) là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào môi trường dinh dưỡng hoặc giá thể mà không phải là đất. Các giá thể có thể là cát, trấu, vỏ xơ dừa, than bùn, vermiculite perlite…Bí quyết của kỹ thuật này là cung cấp đủ và đúng lúc cho cây trồng các dinh dưỡng cần thiết cho sự sống. Việc canh tác thủy canh giúp người chủ trang trại có thể kiểm soát tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của cây và không bị phụ thuộc nhiều vào đất trồng đồng thời giúp tăng diện tích sản xuất trên cùng  một diện tích đất.

 

Công nghệ đèn LED: đang trở thành tiến bộ không thể thiếu để canh tác trong nhà vì sự đáp ứng sinh trưởng và năng suất tối ưu.

Người máy (Robot): đang thay việc cho nông dân thường làm. Người máy cũng có cả các bộ phân tích nhờ các phần mềm trợ giúp phân tích và đưa ra xu hướng trong các trang trại;

Tế bào quang điện (Solar cells): Phần lớn các thiết bị trong trang trại được cấp điện mặt trời và các bộ pin điện mặt trời trở nên quan trọng.

Cảm biến kết nối vạn vật (IoT Sensors): Cảm biến IoT trong nông nghiệp là các thiết bị điện tử cảm nhận sự thay đổi liên tục của những trạng thái hay quá trình vật lý, hóa học hay sinh học của môi trường và gửi về các thiết bị nhận thông tin để xử lý.

ung-dung-cam-bien-ket-noi-van-vat-iot-trong-nong-nghiep

Các loại cảm biến được biết đến phổ biến phục vụ nông nghiệp là: 

Cảm biến điện từ (Electromagnetic sensors): Được sử dụng để đo kết cấu đất, độ mặn, chất hữu cơ và độ ẩm.

Cảm biến quang học (Optical sensors): Được sử dụng để dự đoán đất sét, chất hữu cơ và độ ẩm trong đất • Cảm biến cơ học: Được sử dụng để ước tính độ bền cơ học của đất, tức là đầm nén

Cảm biến luồng khí (Airflow sensors): Đo độ thấm khí của đất

Cảm biến âm thanh (Acoustic sensors): Được sử dụng để xác định kết cấu đất

Cảm biến điện hóa (Electrochemical sensors): Đo nồng độ dinh dưỡng của đất và pH

Cảm biến sinh học (Biosensors): được sử dụng để đo lường các phản ứng hóa học. Những cảm biến này có thể được sử dụng để xác định enzyme, protein, kháng nguyên, vi sinh vật và axit nucleic. Thông qua việc phân tích thông tin này, chúng ta có thể phát hiện nếu có bệnh ở thực vật.

Thiết bị bay không người lái (Drones) và các vệ tinh (satellites): được sử dụng để thu thập dữ liệu của các trang trại. Ngoài ra máy bay không người lái còn được dùng để phun thuốc bảo vệ thực vật từ xa.

may-bay-khong-nguoi-lai-drones-dung-trong-nong-nghiep

may-bay-khong-nguoi-lai-drones-dung-trong-nong-nghiep

Quản lý dữ liệu lớn (Big data): là những dữ liệu được đo lường theo thời gian thực của các yếu tố liên quan đến năng suất và chất lượng nông sản. Những dữ liệu này được phân tích và lượng hóa thành các mô hình xử lý.

Trí tuệ nhân tạo (AI): Ngành nông nghiệp là lĩnh vực có nhiều yếu tố bất định ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng nông sản như thời tiết, chất lượng đất canh tác, sâu rầy… Nhưng với nhiều dữ liệu big data thu thập được, cả quá khứ và theo thời gian thực, từ nhiều nguồn như chất lượng đất canh tác, hạt giống, gia súc gia cầm, năng suất, giá thị trường, các chuyên gia công nghệ sẽ viết ra những “thuật toán” AI phân tích dữ liệu, sản lượng, chất lượng thu hoạch nông sản… để tư vấn cho bà con nông dân biết nên trồng cây gì, trồng ở vùng đất nào, trồng như thế nào… thì có thể đạt năng suất cao.

Truy xuất nguồn gốc: Truy xuất nguồn gốc sản phẩm hiểu đơn giản là có thể truy vết được sản phẩm này đến từng giai đoạn của quá trình chế biến và phân phối: từ trại giống - trại trồng - nơi sơ chế - nơi chế biến - vận chuyển - đại lý - bán lẻ. Truy xuất nguồn gốc là một trong những cách thức làm thương hiệu cho nông sản tốt nhất và hiệu quả nhất giúp khách hàng an tâm khi mua hàng.

Quản lý từ xa: 

Hiện tại có một số ứng dụng công nghệ cho phép chủ trang trại quản lý các yếu tố đầu vào cho cây trồng ở bất kỳ nơi đâu mà không cần có mặt tại trang trại. Các hộ nông dân, chủ trang trại có thể sử dụng điện thoại thông minh (smart phone), máy tính bảng (tablet)… đã cài đặt ứng dụng quản lý (app) để theo dõi các chỉ số, điều khiển từ xa toàn bộ thao tác chăm sóc cây trồng.

Toàn bộ quy trình sản xuất từ khâu xuống giống, chăm sóc, tưới tiêu... cho tới lúc thu hoạch đều sẽ được giám sát một cách tự động.

Quy trình quản lý tưới nước chính xác của ứng dụng Mimosatek

Quy trình quản lý tưới nước chính xác của ứng dụng Mimosatek

Công nghệ sinh học:

Nói tới ứng dụng CNSH trong nông nghiệp là việc sử dụng các kỹ thuật như: Kỹ thuật cấy mô, kỹ thuật sinh học phân tử và kỹ thuật di truyền.

Kỹ thuật cấy mô giúp sản xuất giống trong phòng thí nghiệm để đưa ra cây giống sản xuất nhanh chóng hơn nhiều lần phương pháp truyền thống. Trong 1 năm, với 1 cây hồng gốc người ta có thể sản xuất ra 130.000 cây hồng, trong khi với phương pháp dâm cành chỉ có thể cho tối đa 50 cây. Như vậy, công nghệ này giúp năng suất lao động của người nông dân tăng lên 2.500 lần.

Kỹ thuật sinh học phân tử giúp chúng ta phát hiện những độc hại trong quá trình sản xuất, trong thức ăn hay trong hệ sinh thái (đất, các nôi vi sinh…). Kỹ thuật này còn giúp cho việc chọn lọc ở giai đoạn rất sớm từ phôi hay mầm non của những cá thể mang những đặc tính có lợi như giới tính, sức chống chịu bệnh, sức kháng bệnh trong những điều kiện đặc biệt. Ứng dụng nổi bật của sinh học phân tử được biết tới trong lĩnh vực chuẩn đoán bệnh dịch cây trồng, vật nuôi và trong chọn tạo giống.

Kỹ thuật di truyền hay còn gọi là kỹ thuật tái tổ hợp gen. Giờ đây, trong nông nghiệp, người ta đã chuyển thành công nhiều gen lạ vào cây trồng, tạo ra các cây trồng mới chưa từng có, có khả năng kháng sâu hại, kháng thuốc diệt cỏ, kháng bệnh hại, ức chế sự chín nhanh của quả và nhiều loại gen khác, cây trồng biến đổi gen nhờ công nghệ sinh học trở thành loại cây trồng được đưa vào ứng dụng nhanh nhất trong lịch sử. 

Định vị toàn cầu: Hệ thống thông tin địa lý (GIS) và Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) cũng mang lại cho nông nghiệp nhiều lợi ích. Người ta sử dụng công nghệ GIS để tạo ra một bản đồ kỹ thuật số về đất, phân tích các chỉ số đất, qua đó tư vấn cho nông dân cách cải thiện độ phì của đất và cách tăng năng suất cây trồng.

hinh-anh-ve-tinh-tu-he-thong-gps-giup-quan-ly-dat-dai-hieu-qua

Hình ảnh vệ tinh từ hệ thống GPS giúp quản lý đất đai hiệu quả hơn.

Công nghệ tài chính phục vụ trang trại (Farm Fintech): Fintech nghĩa là kinh doanh dịch vụ tài chính dựa trên nền tảng công nghệ. Fintech được sử dụng chung cho tất cả các công ty tài chính sử dụng internet, điện thoại di động, công nghệ điện toán đám mây và các phần mềm mã nguồn mở nhằm mục đích nâng cao hiệu quả của hoạt động ngân hàng và đầu tư. Farm Fintech bao gồm dịch vụ cho vay, thanh toán, bảo hiểm.