Nghiên cứu mới chỉ ra rằng, để cung cấp đủ thực phẩm cho dân số toàn cầu, sản xuất nông nghiệp cần phải tăng 60% vào năm 2030. Vì vậy, yêu cầu nông dân và các nhà sản xuất thực phẩm phải áp dụng công nghệ số để nâng cao hiệu quả và bảo vệ môi trường. Từ đó phát triển nông nghiệp bền vững.
Dưới đây là 5 công nghệ tiên tiến đang thúc đẩy sự phát triển của nông nghiệp thông minh:
1. Ứng dụng công nghệ thông tin
Khi ứng dụng công nghệ thông tin, doanh nghiệp sẽ áp dụng các cảm biến IoT. Những cảm biến này được liên kết với các máy móc thông minh và hoạt động tự động trong quá trình sản xuất nông nghiệp, giúp đối phó với thách thức của biến đổi khí hậu, cải thiện điều kiện môi trường trong nhà kính.
Tích hợp cả công nghệ mã vạch kép để theo dõi toàn bộ quá trình sản xuất. Từ khi nguyên liệu được nhập vào, qua các giai đoạn phát triển của cây trồng và vật nuôi, cho đến khi sản phẩm cuối cùng được tạo ra. Các giải pháp IoT chủ yếu nhằm mục đích giúp nông dân kết nối nhanh chóng và dễ dàng hơn với chuỗi cung ứng. Từ đó tăng năng suất, lợi nhuận và bảo vệ môi trường.
Theo các báo cáo kinh doanh, số lượng thiết bị IoT sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp trên toàn cầu đã đạt đến 70 triệu thiết bị vào năm 2020, với mức tăng trưởng hàng năm là 20%. Dự kiến, quy mô của nông nghiệp thông minh trên toàn cầu sẽ tăng gấp ba lần vào năm 2025, đạt giá trị 15.3 tỷ USD, tăng từ 5 tỷ USD vào năm 2016.
2. Công nghệ vật liệu mới
Doanh nghiệp sẽ sử dụng các vật liệu mới như khung thép nặng được thay bằng các khung nhựa polymer có độ bền cao hơn; Kính được thay bằng mica trong suốt có độ bền vượt trội và không bị vỡ; Các vòi phun sương bằng nhựa cao cấp thay thế cho vòi bằng đồng và thép dễ bị han rỉ; Các giàn và chậu trồng cây được thay bằng hộp nhựa và chậu nhựa.
Hệ thống đèn LED đồng bộ được sử dụng trong canh tác kỹ thuật cao để tối ưu hóa quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng, thay thế cho đèn chiếu sáng thông thường nhằm tiết kiệm điện năng và tăng hiệu suất quang hợp.
Các giá thể nhẹ, tơi xốp và chứa dinh dưỡng được xử lý để thay thế cho đất, giúp cây trồng tránh khỏi sâu bệnh phá hoai. Công nghệ thủy canh và khí canh được áp dụng nhằm cách ly cây trồng khỏi môi trường tự nhiên. Từ đó chủ động ứng dụng đồng bộ công nghệ cao.
Tế bào quang điện (Solar Cells) được sử dụng để tận dụng hiệu quả không gian, giảm chi phí năng lượng cho hầu hết các thiết bị trong trang trại/doanh nghiệp hoặc các vườn lớn cung cấp bộ pin điện mặt trời.
3. Công nghệ robot và tự động hóa
Hiện nay, việc sử dụng robot trong nhiều khâu sản xuất, thu hoạch và chế biến đang trở nên phổ biến ở những nơi thiếu nhân lực hoặc có chi phí lao động quá cao. Robot dần thay thế con người trong việc chăm sóc cây trồng và vật nuôi, giúp giảm bớt gánh nặng công việc.
Các thiết bị bay không người lái và vệ tinh được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các trang trại, nhà vườn. Thông qua việc phân tích này, các khuyến nghị được đưa ra để quản lý trang trại hiệu quả hơn. Ngành nông nghiệp hiện đang áp dụng thiết bị bay không người lái để gieo hạt, phun thuốc trừ sâu, bón phân, vẽ bản đồ ruộng, dự báo tình trạng sạt lở đất, phá rừng, cháy rừng.
Thiết bị tưới tiêu tự động hóa cũng được sử dụng để phun sương khi nhiệt độ trong vườn quá cao và độ ẩm xuống thấp, giúp duy trì môi trường tối ưu cho cây trồng. Những con robot trong lĩnh vực nông nghiệp đang gia tăng năng suất lao động cho nông dân bằng nhiều cách khác nhau.
Thực tế cho thấy, ở các trang trại chăn nuôi bò sữa, hệ thống robot hiện nay thường được triển khai để vắt sữa. Mặc dù robot chỉ đảm nhận một phần nhỏ trong toàn bộ quá trình chăn nuôi, nhưng Liên minh châu Âu dự đoán rằng khoảng 50% tổng đàn gia súc châu Âu sẽ được vắt sữa bằng robot vào năm 2025.
4. Công nghệ sinh học
Việc áp dụng các giống cây trồng và vật nuôi mới được phát triển thông qua công nghệ sinh học như nuôi cấy mô tế bào và chỉnh sửa gen đang ngày càng phổ biến. Những giống này giúp khắc phục các khuyết điểm của hệ gen và cải thiện năng suất cũng như chất lượng sản phẩm.
Chúng ta cũng sử dụng các chất điều hòa sinh trưởng có nguồn gốc tự nhiên và từ công nghệ vi sinh hoặc lên men sinh học như GA3, NAA, các axit amin, các vitamin B1, B6, B12.
Phân hữu cơ và thuốc trừ sâu sinh học như abamectin, BT và nấm đối kháng Beauveria, các màng sinh học đang được sử dụng để lọc khí và khử trùng. Các bộ kit chẩn đoán bệnh cây, gia súc, gia cầm, và thủy sản giúp phát hiện sớm và xử lý bệnh kịp thời.
Các chế phẩm sinh học cũng được dùng để làm sạch môi trường chuồng trại, ao nuôi, bể cá, và bảo quản rau quả tươi lâu hơn, đảm bảo chất lượng trong quá trình sơ chế và chế biến.
Đặc biệt, các chế phẩm sinh học kết hợp với công nghệ nano đã làm tăng hiệu quả sử dụng. Ví dụ như phân bón nano mới có thể thay thế việc chiếu sáng cho cây thanh long và cây hoa cúc khi ra hoa, giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế đáng kể.
5. Công nghệ trí tuệ nhân tạo
Sử dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) đang tạo ra nhiều phần mềm và máy móc để thu thập thông tin cũng như kết nối các thiết bị, xử lý dữ liệu lớn (Big Data). Điều này giúp đưa ra các phương án quản lý sản xuất theo hướng nông nghiệp hữu cơ an toàn, từ vườn sản xuất đến bàn ăn.
Các nước tiên tiến đang triệt để áp dụng công nghệ AI trong việc quản lý sản xuất cây trồng, vật nuôi, thu hoạch, bảo quản và chế biến trong nền nông nghiệp thông minh. Điều này không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn đảm bảo môi trường hòa hợp với thiên nhiên.
Trí tuệ nhân tạo được tích hợp trên các thiết bị bay không người lái đã được thử nghiệm và áp dụng từ lâu, nhưng chỉ mới gần đây mới được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Việc này đã giúp tăng tốc độ phun thuốc trừ sâu lên gấp 5 lần so với các loại máy móc khác và hoạt động gieo trồng bằng máy bay cũng giảm đáng kể chi phí lao động so với phương pháp truyền thống.
