Nông nghiệp luôn đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc nâng cao đời sống và đảm bảo an ninh lương thực quốc gia. Tuy nhiên, Nông nghiệp chiếm gần 13,5% tổng lượng phát thải khí nhà kính (GHG) do con người gây ra trên toàn cầu. Tại Việt Nam, nông nghiệp được xác định là trụ đỡ của nền kinh tế. Trong đó, nông sản xuất khẩu là mặt hàng xuất khẩu chủ lực, giúp thu hút ngoại tệ quan trọng cho đất nước. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nhu cầu bảo vệ môi trường ngày càng tăng, việc áp dụng các chiến lược mới để tối ưu hóa quy trình trồng trọt trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Một trong những xu hướng đang được quan tâm là Nông nghiệp chính xác hay còn gọi là Precision Agriculture.
1. Nông nghiệp chính xác là gì
Nông nghiệp chính xác – Precision Agriculture là một khái niệm quản lý nông nghiệp dựa trên việc quan sát, đo lường và ứng phó với sự biến đổi trong và giữa các cánh đồng cây trồng. Trong những năm gần đây, nông nghiệp chính xác đang dần được áp dụng trên toàn thế giới nhằm tăng sản lượng, giảm thời gian lao động và đảm bảo quản lý hiệu quả phân bón và quy trình tưới tiêu, từ đó hỗ trợ nhà nông kiểm soát và giảm tối thiểu lượng phát thải sinh ra từ hoạt động trồng trọt. PA đôi khi còn được gọi là canh tác chính xác, nông nghiệp vệ tinh, canh tác khi cần thiết và quản lý cây trồng theo địa điểm cụ thể – Site Specific Crop Management.
Ban đầu, khái niệm Nông nghiệp chính xác xuất phát từ sự biến đổi về không gian và thời gian trong canh tác. Ví dụ như trên cùng một cánh đồng, độ phì nhiêu của đất không đồng đều, khiến cho nhu cầu dinh dưỡng thay đổi theo vị trí cây trồng thực tế. Tương tự, sâu bệnh cũng phát triển không đồng đều, do đó việc phun thuốc diệt trùng cần được áp dụng theo từng tình trạng cụ thể thay vì áp dụng đại trà trên toàn cánh đồng. Sự khác biệt giữa Nông nghiệp chính xác và nông nghiệp truyền thống là khả năng quản lý trồng trọt không phải như một khối duy nhất mà chia nhỏ chúng thành các khu vực riêng biệt. Phương pháp phân vùng như vậy cho phép đa dạng hoá các quyết định quản lý cho từng phần cánh đồng.
Dựa trên công nghệ thông tin, Nông nghiệp chính xác đảm bảo cây trồng và đất nhận được chính xác những gì chúng cần để đạt được sức khỏe và năng suất tối ưu. Điều này cũng đảm bảo lợi nhuận, tính bền vững và bảo vệ môi trường. PA xem xét các khía cạnh như loại đất, địa hình, thời tiết, sự phát triển của cây trồng và dữ liệu năng suất khi quản lý cây trồng. Công nghệ nền tảng cho nông nghiệp chính xác có thể gom thành 3 nhóm:
- Công nghệ thông tin: bao gồm hệ thống thông tin địa lý – Geographical information system, hệ thống định vị toàn cầu – Global positioning system nhằm lập bản đồ hiện trạng của từng cánh đồng
- Cảm biến – sensor: thu thập và theo dõi các yếu tố như độ ẩm đất, lượng đạm trong đất, mức độ dịch hại được kết hợp với hệ thống xử lý tín hiệu, ví dụ như quang phổ kế đất – Soil spectrophotometer
- Thiết bị công tác biến lượng – variable rate technology: thay đổi lượng phân bón, nước tưới, thuốc phun theo yêu cầu cục bộ dựa trên bản đồ hiện trạng kết hợp với các cảm biến, đảm bảo khả năng xử lý với định lượng thay đổi
2. Lợi ích của Nông nghiệp chính xác đối với môi trường
Sau khi dữ liệu về điều kiện đất, thời tiết, sinh trưởng của cây trồng được thu thập từ các trạm định vị và cảm biến, phần mềm phân tích sẽ giúp dự đoán kịch bản canh tác tối ưu. Cụ thể, hệ thống có thể cung cấp hướng dẫn về lịch luân canh, thời điểm gieo cấy, thu hoạch phù hợp. Theo nghiên cứu, từ góc nhìn môi trường, những người nông dân triển khai áp dụng Nông nghiệp chính xác mang lại những kết quả đáng chú ý như tránh sử dụng 2 triệu mẫu đất nhằm mục đích trồng trọt, giảm 30 triệu pound thuốc diệt cỏ và giảm 100 triệu gallon nhiên liệu hoá thạch.
Các doanh nghiệp và nhà nông có thể tích hợp dữ liệu cảm biến và hình ảnh đầu vào cùng với các thông tin khác nhằm xác định chính xác nhu cầu phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và tưới tiêu ở từng khu vực đất. Việc quản lý đầu vào nông nghiệp theo hướng tỉ mỉ này giúp nông dân và doanh nghiệp tiết kiệm tài nguyên, tránh lãng phí, giảm ô nhiễm môi trường, bảo tồn đa dạng sinh học và hệ sinh thái tự nhiên. Đồng thời, nông dân cũng giảm chi phí sản xuất nhờ sử dụng chất phụ gia hợp lý, góp phần giảm phát thải carbon trong quá trình canh tác.
3. Câu chuyện thành công trên thế giới
Tại Arkansas, Mỹ nông dân trồng lúa cắt giảm lượng nước sử dụng và tránh tiêu thụ quá mức năng lượng thông qua áp dụng chiến lược Nông nghiệp chính xác, dẫn đến lượng khí thải carbon ít hơn. Nhận thức được những tác động môi trường tiềm tàng đáng kể từ việc sản xuất lúa gạo, các nhà nông đã nhận ra sự cấp bách trong việc tăng hiệu quả trồng lúa với ít tài nguyên hơn. “Tưới ướt khô xen kẽ” – Alternate Wetting and Drying là một kỹ thuật trồng lúa dựa trên phân tích dữ liệu và cảm biến IoT giúp giải quyết thách thức môi trường này. Thay vì duy trì lượng nước sâu 10cm liên tục, AWD cho phép các cánh đồng rút bớt nước giữa các đợt bơm nước sau lần bơm đầu. Cách điều tiết nước này sẽ làm phơi lộ mặt ruộng vì vậy được gọi là tưới “ướt khô xen kẽ”, giúp rễ lúa ăn sâu vào trong đất, chống đổ ngã và dễ thu hoạch.
Sau 5 năm thực hiện, nhà nông cho biết họ không còn phải đo mực nước cánh đồng bằng mắt nữa, thay vào đó hệ thống thông minh tự động điều khiển máy bơm từ xa, bật và tắt máy bơm khi cần thiết, giúp duy trì mực nước tối ưu. Bằng cách giảm thời gian và số các cánh đồng gặp tình trạng dư thừa nước và các hoạt động thủ công tốn thời gian cũng như nguồn lực, Nông nghiệp chính xác giảm lượng nước, nhiên liệu và điện sử dụng để chạy máy bơm tưới tiêu cũng như nhu cầu phân đạm, đồng thời làm chậm hoạt động kỵ khí tạo ra khí metan. Theo báo cáo, lượng nước sử dụng giảm tới 60% và mức sử dụng năng lượng máy bơm giảm từ 20-30%.
4. Triển vọng ứng dụng Nông nghiệp chính xác tại Việt Nam
Tại Việt Nam, Nông nghiệp đang bảo đảm sinh kế cho trên 60% dân số sinh sống ở khu vực nông thôn; chiếm 30% lực lượng lao động cả nước và chiếm tỷ trọng gần 12% GDP. Tại Hội nghị toàn cầu lần thứ 4 hệ thống lương thực thực phẩm bền vững, Thủ tướng Phạm Minh Chính đã khẳng định Việt Nam đang tiến hành công nghiệp hóa, hiện đại hóa, xây dựng nông nghiệp sinh thái, nông thôn hiện đại, nông dân văn minh, cơ cấu lại ngành Nông nghiệp theo hướng nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững.
Ngày 27/02/2023, Chính phủ Việt Nam đã thông qua Nghị quyết số 26/NQ-CP ban hành Chương trình hành động thực hiện Nghị quyết số 19-NQ/TW ngày 16/6/2022 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng (khóa XIII) về nông nghiệp, nông dân, nông thôn đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045. Theo đó, Chính phủ đề ra 9 nhóm nhiệm vụ, giải pháp chủ yếu để triển khai thực hiện, trong đó có thúc đẩy phát triển khoa học công nghệ, thị trường khoa học công nghệ.
Trên thực tế, việc phát triển nông nghiệp thông minh và nông nghiệp chính xác nói riêng tại Việt Nam hiện vẫn đang đối mặt với một số khó khăn và thách thức nhất định. Ví dụ như các nền tảng ứng dụng di động và phần mềm chưa đáp ứng đầy đủ nhu cầu của các bên liên quan. Hạ tầng cơ sở dữ liệu số phục vụ nông nghiệp chưa được thiết kế và khai thác đồng bộ. Ngoài ra, năng lực cung ứng công nghệ và thiết bị phục vụ sản xuất nông nghiệp thông minh còn hạn chế cùng với tỷ lệ tự động hoá chưa cao. Đầu tư cho nghiên cứu, áp dụng, chuyển giao khoa học kỹ thuật công nghệ mới vào lĩnh vực này cũng còn nhiều khúc mắc.
5. Kết luận
Chiến lược Nông nghiệp chính xác với trọng tâm tối ưu hoá các hoạt động trồng trọt thông qua công nghệ tiên tiến đang nổi lên như một yếu tố then chốt trong các nỗ lực canh tác bền vững và mục tiêu Chuyển đổi xanh. Với tốc độ áp dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia và các câu chuyện thành công theo sau, Nông nghiệp chính xác đang chứng tỏ mình là một công cụ hữu ích nhằm đảm bảo tương lai phát triển nông nghiệp vừa hiệu quả, vừa tích cực góp phần bảo vệ môi trường và giảm phát thải.
Đối với Việt Nam, các doanh nghiệp còn thiếu kinh nghiệm và công cụ hỗ trợ Nông nghiệp chính xác. Tuy nhiên, với các chính sách hiện hành và thuận lợi có khả năng khai thác, các doanh nghiệp có thể đón đầu xu hướng, tạo xung lực nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường và dẫn đầu tiên phong Chuyển đổi xanh.
Nguồn tham khảo
(1) Balafoutis, A. T., Beck, B., Fountas, S., Vangeyte, J., Van Der Wal, T., Soto, I., Gómez-Barbero, M., Barnes, A. P., & Eory, V. (2017). Precision Agriculture technologies positively contributing to GHG emissions mitigation, farm productivity and economics.
(2) FPT Digital Research and Analytics
(3) Hoa, H. C. (2017). Nông nghiệp chính xác và khả năng triển khai tại Việt Nam. Viện Hàn Lâm Khoa Học Xã Hội Việt Nam.
(4) Precision Agriculture — English. (2023). Climate-ADAPT.
(5) RTInsights Team. (2018, March 5). Case Study: Rice farmers use IoT to save water and carbon emissions – RTINSights. RTInsights.
