11 mô hình nông nghiệp đột phá trong 10 năm qua (phần 1) — Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Trồng rau xanh trên những toà nhà chọc trời hay trong container tại bất cứ nơi nào trên thế giới, với sản lượng và chất lượng cao gấp bội mà tiết kiệm đến 95% nước tưới chỉ là một trong những sáng tạo mang tính đột phá trong mô hình nông trại thẳng đứng có thể sớm thay thế các kỹ thuật canh tác truyền thống.

Nông trại thẳng đứng đã không còn là khái niệm quá xa lạ trong giới nông nghiệp. Giờ đây những người nông dân thay vì ra đồng sẽ trồng những luống rau xanh ngát trên các khay xếp theo chiều thẳng đứng trong một môi trường khép kín với các điều kiện sinh trưởng được kiểm soát chặt chẽ, không cần đất hay thuốc trừ sâu và rất ít nước nhưng có thể mang lại năng suất và chất lượng cao gấp nhiều lần.

Dưới đây là những phương pháp canh tác đột phá hứa hẹn sẽ cách mạng hóa diện mạo mô hình nông trại thẳng đứng trong tương lai.

Thủy canh là phương pháp trồng cây không dùng đất, cây được trồng trực tiếp vào môi trường nước chứa đầy đủ dưỡng chất hoặc trên giá thể (hỗn hợp những vật liệu có thành phần tự nhiên để rễ cây bám vào, giúp cố định cây) với khả năng giữ nước cao. Dinh dưỡng thường xuyên được theo dõi và bổ sung nhằm bảo đảm các thành phần cần thiết được cung cấp đầy đủ và phù hợp với đặc điểm sinh trưởng của từng loại cây.

Hiện thủy canh là phương pháp canh tác được sử dụng rộng rãi nhất tại các nông trại thẳng đứng. Cây trồng phát triển nhanh, xanh tốt, chất lượng đồng đều và năng suất thường cao hơn đến 30% so với hình thức nông nghiệp truyền thống.

Kỹ thuật trồng trọt bền vững này được Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) phát minh vào những năm 1990 khi đang tìm kiếm một giải pháp hiệu quả để trồng cây trong không gian. Kỹ thuật này sau đó được đặt tên là Aeroponics có nghĩa là khí canh.

Đúng như tên gọi, cây trồng theo phương pháp khí canh sinh trưởng hoàn toàn trong môi trường không khí, sương tạo ẩm và chứa dinh dưỡng liên tục được phun trực tiếp lên rễ cây nên không cần đất. Xét về tưới tiêu, khí canh chắc chắn là kỹ thuật hiệu quả nhất bởi phương pháp này sử dụng lượng nước ít đáng kinh ngạc, giúp tiết kiệm đến 90% so với hệ thống hiệu quả nhất là thủy canh.

Khi so với các hình thức canh tác khác, cây trồng theo kỹ thuật khí canh hấp thu được nhiều vitamin và khoáng chất hơn, bộ rễ của cây được nuôi dưỡng trong môi trường giàu ôxi giúp cây phát triển nhanh và khỏe mạnh, mang đến chất lượng rau củ thơm ngon và giàu dinh dưỡng hơn.

Nuôi trồng thủy canh là phương pháp kết hợp nuôi cá và trồng cây trong cùng một hệ sinh thái. Phương pháp này tận dụng chất thải của cá làm dinh dưỡng cho cây, ngược lại cây sẽ lọc sạch nguồn nước dùng để nuôi cá.

Một hệ thống nuôi trồng thủy canh sẽ hoạt động theo chu trình tuần hoàn và khép kín, nước thải từ các bể nuôi cá được tự động bơm lên để tưới cây. Rễ cây hút các chất dinh dưỡng, làm sạch nước và nước đã lọc sẽ theo các van xả trở lại bể cá. Với phương pháp này, cây sẽ được cung cấp đầy đủ dưỡng chất mà không cần đến phân bón, nước trong hồ cá luôn trong sạch mà không tốn công thau rửa.

Hiện nay, một số nông trại thẳng đứng thương mại khi áp dụng mô hình này thường chỉ dùng để sản xuất những loại cây trồng ngắn ngày và không tận dụng lợi ích nuôi cá. Vì vậy, họ đã đơn giản hóa quá trình sản xuất và điều chỉnh lại một số yếu tố kinh tế để đạt được hiệu quả tối ưu.

Điều đó cho thấy, trong tương lai, hệ thống nuôi trồng khép kín aquaponics có nhiều tiềm năng được sử dụng rộng rãi hơn, khi phương pháp này được chuẩn hóa để phù hợp hơn với mục đích của người dùng.

4. VertiCro - Kỹ thuật canh tác bền vững cho đô thị

VertiCrop là kỹ thuật trồng trọt độc quyền được tạp chí TIME bình chọn là một trong những phát minh vĩ đại nhất thế giới vào năm 2009. Công nghệ này được coi là một trong những giải pháp nông nghiệp tiên phong đưa nông trại rau xanh vào ngay trong lòng những thành phố đông đúc.

Tại thời điểm đó, VertiCrop đã tạo ra một sự thay đổi lớn trong quan niệm về trồng trọt và các phương pháp canh tác bền vững. VertiCrop giúp cho năng suất cây trồng tăng gấp 20 lần so với các hình thức trồng trọt thông thường và chỉ sử dụng 8% lượng nước thường cần thiết cho tưới tiêu.

Công nghệ canh tác thẳng đứng này cho phép rau xanh phát triển trên những khay treo có thể di chuyển nhờ một hệ thống băng truyền trên không. Các khay trồng cây được di chuyển xung quanh nhà kính để có thể hấp thụ tối đa cả ánh sáng nhân tạo và ánh sáng tự nhiên. Bên cạnh đó, các chất dinh dưỡng cũng được tính chính xác cho từng cây và một hệ thống máy tính được sử dụng để giám sát và điều chỉnh nhiệt độ phòng, ánh sáng và nước tưới.

Rau xanh được trồng trong môi trường được giám sát chặt chẽ và hoàn toàn khép kín nên không cần đến thuốc diệt cỏ hay thuốc trừ sâu, mang đến cho khách hàng những thực phẩm không những tươi ngon mà còn an toàn, dinh dưỡng. Công nghệ VertiCro còn giúp chi phí vận chuyển giảm đáng kể bởi khoảng cách từ nông trại đến bàn ăn có thể nằm trong phạm vi chỉ vài km so với vài chục đến vài trăm kilomet như trước đây.

Space10, phòng thí nghiệm sáng tạo của IKEA đã cho ra đời ý tưởng về Lokal, một trang trại mini trong nhà áp dụng phương pháp thủy canh. Lokal sử dụng đèn LED và một giàn khay xếp lên nhau theo chiều dọc có bộ phận kiểm soát nhiệt để trồng cây.

Theo các nhà thiết kế của Lokal, rau xanh tại trang trại mini này phát triển nhanh gấp ba lần so với tại các khu vườn truyền thống. Hiện họ đang thử nghiệm một cải tiến mới trong đó bộ phận cảm biến được tích hợp vào khay trồng, cho phép người dùng dễ dàng theo dõi quá trình phá triển của cây bằng điện thoại thông minh hoặc Google Homes.

IKEA cho biết, về lâu dài, họ sẽ sử dụng thêm máy học để thu thập và phân tích dữ liệu từ những người sử dụng Lokal để có những đánh giá chính xác về năng suất. Phát minh này hứa hẹn sẽ giúp người dùng có thể trồng những loại rau củ tươi ngon tại những nông trại mini ngay trong chính ngôi nhà của mình.

Khi nhắc đến lĩnh vực trồng rau sạch trong nhà, AeroFarms được coi là nông trại thương mại dẫn đầu thế giới với những đổi mới trong canh tác để đảm bảo ít gây ô nhiễm môi trường, dự báo được sản lượng, thời gian thu hoạch ngắn hơn, sản lượng cao và chất lượng thực phẩm tốt hơn.

Chuỗi trang trạng AeroFarms áp dụng hệ thống khí canh với những sáng tạo riêng và không dùng ánh sáng mặt trời. Các nông trại này sử dụng ánh sáng thông minh từ hệ thống đèn Led có thể tự động điều chỉnh, chất dinh dưỡng thông minh, vải nền được thiết kế đặc biệt có thể tái sử dụng để gieo hạt, và một hệ thống dữ liệu giám sát tình hình phát triển đến từng cây kèm phân tích dự báo.

AeroFarms hiện có tới 9 trang trại, hoạch 30 vụ và sản xuất 900 tấn rau xanh mỗi năm. Năng suất của các trang trại AeroFarms cao gấp 75 lần so với hình thức canh tác truyền thống trên cùng một diện tích đất. Nông trại thẳng đứng này còn tiêu thụ nước ít hơn đến 95% và chỉ dụng 50% phân bón so với các trang trại thông thường.

Mục tiêu của AeroFarms là chuyển đổi toàn bộ hệ thống nông nghiệp thông qua xây dựng và phát triển các nông trại thân thiện với môi trường tại nhiều nước thế giới để đảm bảo rau xanh ở mọi nơi đều được sản xuất an toàn, tươi ngon, giàu dinh dưỡng và bền vững.

Ngọc Pea (theo Interesting Engineering)

Xem thêm