PGS.TS. Trần Thị Ba

Bộ môn Khoa học cây trồng, Khoa Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ

Hiện nay, Nhật Bản, Hà Lan, Mỹ, Canada, Trung Quốc… có nhiều nông trại trồng cây trong nhà “plant factory” ứng dụng công nghệ thủy canh và chiếu sáng đèn LED đã tạo ra số lượng lớn rau xanh tinh khiết, hiệu quả sản xuất cao hơn hàng trăm lần trên cùng một đơn vị diện tích ngoài trời. Đây là những công nghệ cao phục vụ cho nông nghiệp hiện đại, đảm bảo kiểm soát được toàn bộ các yếu tố ảnh hưởng đến cây trồng như ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ, không khí, vi sinh vật gây bệnh, thậm chí là bụi vừa tiết kiệm đất, nước, sức lao động vừa bảo vệ sức khỏe con người và môi trường.

Ở nước ta, những năm gần đây quá trình đô thị hoá diễn ra nhanh, sức ép của vấn đề dân số, thực phẩm, việc làm, môi trường.... đã thúc đẩy loại hình nông nghiệp đô thị phát triển. Trong đó, trồng rau tại nhà không cần đất đã tạo một xu hướng được nhiều người dân thành phố quan tâm, không chỉ giải quyết nhu cầu rau sạch cho gia đình mà còn mang tính giải trí cao. 

Tuy nhiên, không phải nhà nào cũng trồng rau được vì nhà cao tầng che bóng các nhà thấp hơn nên cây quang hợp kém, không đạt năng suất và chất lượng. Ánh sáng có thể được xem là thách thức lớn nhất trong trồng trọt. Việc trồng rau sử dụng các thiết bị chiếu sáng thông thường không mang lại hiệu quả vì hiệu suất ánh sáng thấp, tỏa nhiệt cao. Trong khi đó đèn LED có ưu điểm vượt trội. Lợi thế lớn nhất của đèn LED là có thể chọn lựa mức quang phổ phù hợp với sự sinh trưởng và phát triển cây trồng, qua đó giúp gia tăng năng suất cây trồng tối đa, giúp cải thiện chất lượng nông sản.

Trồng rau trong nhà bằng phương pháp thủy canh (không dùng đất) và có sử dụng đèn LED (thay thế ánh sáng mặt trời) là mô hình canh tác mới có nhiều lợi ích như ít tốn không gian, rút ngắn thời gian sinh trưởng, kiểm soát môi trường tốt hơn, năng suất cao và ổn định hơn, chất lượng sản phẩm tốt hơn và đồng nhất hơn so với trồng ngoài trời và đặc biệt là có thể cung cấp sản phẩm liên tục quanh năm, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng, góp phần phát triển sản xuất bền vững.

Hiệp hội các đô thị Việt Nam (ACVN) năm 2013 cho biết hiện cả nước có hơn 110 thành phố và thị xã với hơn 29 triệu người (chiếm 32,5% dân số cả nước, tăng 3,4%/năm) đang sống ở đô thị, ước tính sẽ tăng nhanh chóng và tăng gần gấp đôi vào năm 2020. Để cung cấp đủ lượng rau xanh nuôi sống người dân các thành phố nói riêng và cả nước nói chung thì cần diện tích đất trồng rộng hơn 823.000 ha như hiện tại, điều này là không thể. Đây cũng là thách thức lớn đối với ngành rau và các đô thị Việt Nam. Vì vậy, vườn rau xanh thẳng đứng với nhiều luống xếp chồng lên nhau bằng phương pháp thủy canh trong ngôi nhà tỏa ánh sáng của diot phát sáng (đèn LED) sẽ là mô hình canh tác mới có triển vọng đáp ứng được mô hình tăng trưởng kinh tế mới.

Để giúp người dân đô thị trong cả nước tự sản xuất được rau sạch trong nhà, các nhà khoa học của Trường Đại học Cần Thơ cũng đã bắt đầu nghiên cứu thử nghiệm phương thức trồng rau mới, sử dụng hệ thống chiếu sáng LED đối với phương thức trồng rau nhiều tầng trong nhà tại khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng.

Một số cơ sở nghiên cứu bước đầu trồng rau sử dụng đèn LED

Nhằm đánh giá ảnh hưởng của các loại đèn mới đến sự sinh trưởng của cây rau, các thí nghiệm được thực hiện trong nhà màng tại trại Thực nghiệm nông nghiệp, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. Cơ sở bước đầu cho thấy:

 * Rau mầm (vegetable sprouts)

- Thí nghiệm 1 (26/10 – 02/11/2014): Năng suất các loại rau mầm gồm cải củ trắng, cải củ đỏ, hướng dương và rau muống, thu hoạch ở 6 ngày sau khi gieo, sử dụng 1 bộ LED NCM01 30W. Mầm củ cải trắng và đỏ cho năng suất 4,22-4,58 kg/m2, cao hơn năng suất hướng dương và rau muống trong cùng điều kiện trồng, chăm sóc. Cơ sở mầm củ cải (là loại sử dụng phổ biến nhất) được chọn lặp lại thí nghiệm để có kết quả chính xác hơn.

- Thí nghiệm 2 (11-16/01/2015): Sử dụng 1 bộ LED NCM01 cho năng suất tổng của mầm cải củ từ 5,35-6,65 kg/m2, cao hơn có ý nghĩa qua phân tích thống kê so với sử dụng 2 bộ LED 16W và đối chứng không chiếu đèn (ánh sáng phòng) từ 4,92-5,02 kg/ m2. Năng suất thương phẩm của mầm cải củ trắng sử dụng 1 bộ LED NCM01 (5,27 kg/m2) và 2 bộ LED NCM01 (5,47 kg/m2) đều cao nhất. Thấp nhất ở đối chứng không chiếu đèn 4,70 kg/m2. - Qua 2 thí nghiệm trên rau mầm, sử dụng 1 bộ LED NCM01 cho năng suất mầm cải củ cao nhất. Màu sắc lá rau mầm bị ảnh hưởng bởi cường độ ánh sáng, các nghiệm thức có chiếu đèn LED đều cho rau có màu xanh đậm hơn so với đối chứng (ánh sáng phòng tự nhiên), đồng thời bị ảnh hưởng bởi phổ ánh sáng, đèn LED NCM01 có phổ ánh sáng phù hợp cho năng suất rau mầm có xu hướng cao hơn loại đèn LED 16W

* Rau non (baby vegetables)

Năng suất cải củ thu non (thu hoạch 17 ngày sau khi gieo) có sử dụng 2 bộ LED NCM01 cao nhất (2,31 và 2,24 kg/m2 năng suất tổng và thương phẩm tương ứng), sử dụng 2 bộ LED 16W thấp nhất (1,68 và 1,64 kg/m2 năng suất tổng và thương phẩm tương ứng). Công thức đối chứng (ánh sáng phòng) cây chết hoàn toàn ở 10 ngày sau khi gieo.

- Thí nghiệm rau non (cải củ thu non), thời gian sinh trưởng kéo dài hơn cải mầm 11 ngày nên cần chiếu sáng 2 bộ LED NCM 01 mới cho năng suất cao trong khi mầm cải củ chỉ cần 01 bộ LED NCM01 Trồng rau mầm sử dụng ánh sáng đèn LED, Đại học Cần Thơ (13/01/2015) 

Cả 2 nhóm rau mầm và rau non trong thí nghiệm được cung cấp ánh sáng đèn LED hỗn hợp cho 12 giờ ban ngày và không chiếu sáng 12 giờ ban đêm theo đúng nhịp sinh học của cây trồng.

* Rau trưởng thành (leafy vegetables)

Thí nghiệm xà lách thủy canh đang thực hiện, đến nay cây được 31 ngày sau khi gieo (dự kiến khoảng 7-10 ngày nữa thu hoạch). Kết quả cho thấy:

- Thời gian chiếu sáng đèn LED 24/24 giờ, cho cây có kích thước lớn nhất, kế đến là chiếu đèn 18/24, thấp dần ở các thời gian chiếu sáng ít hơn và thấp nhất ở 6/24 giờ (gần như cây không tăng trưởng, chỉ duy trì sự sống).

- Ở thời gian chiếu 24/24, sử dụng 2 bộ LED NCM01 cho cây cao 13,17 cm có số lá nhiều nhất (14,44 lá/ cây); chiếu 1 bộ LED NCM01 cây cao đến 15,61 cm nhưng có số lá ít nhất (9,44 lá/cây); còn chiếu 3 bộ LED NCM01 thì cây thấp nhất (9,56 cm) và số lá cũng ít (10,15 lá/cây). Trong khi sử dụng 03 bộ LED NN02 16W, cây cao nhất (17,88 cm) với 11,12 lá.

- Thí nghiệm rau trưởng thành với xà lách thủy canh thì thời gian chiếu sáng trong ngày, cường độ ánh sáng và phổ khác nhau đều ảnh hưởng đến sự sinh trưởng chiều cao và số lá của cây.

Trồng trọt không đất và ánh sáng mặt trời hoàn toàn có thể trở thành hiện thực

Với những cơ sở ban đầu cho thấy rất cần có các dự án nghiêm túc phát triển đèn LED cho cây rau mầm. Nếu có sự phối hợp chặt chẽ giữa nhà doanh nghiệp sản xuất đèn LED trong nước và các nhà khoa học về sinh học, chúng ta hoàn toàn có thể tin tưởng sẽ đem lại một giải pháp trồng trọt mới khả thi tại Việt Nam khi dân số, nhất là dân số đô thị đang có chiều hướng tăng nhanh.

Trong thỏa thuận hợp tác tương lai Trường đại học Cần thơ sẽ phối hợp với Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông để nghiên cứu phát triển sản phẩm đèn LED chuyên dụng đạt hiệu quả cao hơn. Trong đó Rạng Đông sẽ nghiên cứu, chế tạo các loại đèn chiếu sáng chuyên dùng phục vụ trồng rau công nghệ cao, trồng trong nhà vừa tiết kiệm điện năng, giảm chi phí bóng đèn và vừa tăng cường độ bức xạ, sinh trưởng, năng suất, chất lượng rau

Trường Đại học Cần Thơ tiếp tục nghiên cứu bức xạ đèn LED, nghiên cứu sử dụng loại nguồn sáng có phổ ánh sáng thích hợp và thời gian chiếu sáng cho sự sinh trưởng và phát triển tối hảo để hoàn thiện quy trình canh tác một số loại rau có giá trị bằng phương pháp thủy canh, tiết kiệm nước, dinh dưỡng, rút ngắn thời gian sinh trưởng, tăng năng suất, chất lượng, an toàn thực phẩm (không cần rửa trước khi ăn), không gây ô nhiễm môi trường và sản xuất được quanh năm.

Việc nghiên cứu kết hợp với đào tạo tiến sĩ, thạc sĩ và kỹ sư có kiến thức chuyên sâu trong lĩnh vực ứng dụng chiếu sáng đèn LED trồng rau để có những công trình nghiên cứu có giá trị không những mang tính khoa học, tính mới, tính thực tiễn cao mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao, góp phần xây dựng thành công các mô hình “Trồng rau không đất, không ánh sáng mặt trời” cho các hộ dân và cơ sở sản xuất ở các đô thị trong cả nước, đồng thời chuyển giao kỹ thuật tận nơi. Hy vọng không bao lâu giấc mơ sớm thành hiện thực