Phân bón giảm, chất lượng gạo tăng vọt… máy cấy lúa thông minh bắt trọn 'bốn mục tiêu'

(Báo Công nghệ Nông nghiệp Hàn Quốc = Phóng viên Lee Hyun-woo) Trong bối cảnh khó khăn kép gồm gián đoạn nguồn cung nguyên liệu phân bón do bất ổn chuỗi cung ứng nguyên liệu quốc tế và tình trạng thiếu lao động do già hóa nông thôn, giới nghiên cứu trong nước đang thu hút sự chú ý khi tạo ra lối thoát bằng công nghệ bón phân biến lượng chính xác dựa trên dữ liệu.

Cục Phát triển Nông thôn Hàn Quốc (người đứng đầu Lee Seung-don) ngày 27/5 cho biết đã phát triển ‘máy cấy lúa thông minh điều chỉnh lượng bón phân theo vị trí ngay trong lúc cấy’, có khả năng nhận biết tình trạng đất ruộng theo thời gian thực đồng thời với việc cấy lúa và tự động điều chỉnh lượng phân bón, đồng thời bắt đầu phổ biến ra thực địa. Công nghệ này được đánh giá là sản phẩm có thể đồng thời đạt được cái gọi là bốn mục tiêu: giảm chi phí, giảm gánh nặng lao động, bảo vệ môi trường và sản xuất gạo chất lượng cao.

▲Giải quyết tính không đồng đều của đất trong cùng thửa… tích hợp 4 công nghệ đổi mới cốt lõi dựa trên dữ liệu 'từ phân tích đến điều khiển' =Phương thức bón phân theo tập quán trước đây chỉ dừng ở mức coi toàn bộ ruộng lúa là một giá trị trung bình và bón đồng đều phân tan chậm.

Tuy nhiên, ngay trong một thửa ruộng, lượng dinh dưỡng mà cây lúa cần cũng khác nhau tùy theo khả năng thoát nước, hàm lượng chất hữu cơ và độ phì đất. Vì vậy đã phát sinh vấn đề phân bón bị bón quá mức ở những nơi đã đủ dinh dưỡng, khiến lúa phát triển quá mức rồi đổ ngã hoặc phát sinh sâu bệnh; phần phân bón còn dư cũng chảy vào sông suối gây ô nhiễm chất lượng nước. Ngược lại, ở những nơi thiếu dinh dưỡng, sinh trưởng bị suy giảm, làm xuất hiện chênh lệch về chất lượng và năng suất tổng thể.

Để giải quyết tận gốc những vấn đề này, máy cấy lúa thông minh được phát triển lần này △đã kết hợp hữu cơ 4 công nghệ cốt lõi theo 4 giai đoạn gồm tính toán lượng bón thích hợp (phân tích) △ tạo bản đồ bón phân (kê đơn) △ nhận diện vị trí làm việc nông nghiệp theo thời gian thực (phán đoán) △ công nghệ điều khiển lượng bón tối ưu (điều khiển).

Ở giai đoạn đầu tiên là ‘tính toán lượng bón thích hợp’, hệ thống liên kết thông tin đất do các trung tâm kỹ thuật nông nghiệp cấp thành phố/quận và Viện Xúc tiến Công nghệ Nông nghiệp Hàn Quốc phân tích với dữ liệu ‘Heuktoram’ - hệ thống thông tin môi trường đất của Cục Phát triển Nông thôn Hàn Quốc (thông tin kê đơn sử dụng phân bón). Qua đó có thể kiểm tra tình trạng dinh dưỡng theo từng thửa và xác định chính xác phân bố dinh dưỡng của 8 hạng mục như pH, chất hữu cơ, lân hữu hiệu.

Đặc biệt, hệ thống còn phản ánh vào thuật toán cả các đặc tính vật lý như kích thước hạt và mật độ của 16 loại phân viên tan chậm đang lưu hành trong nước, từ đó tính toán độ chênh lệch lượng xả theo từng sản phẩm phân bón để đưa ra lượng bón thích hợp.
Tiếp theo, ở giai đoạn ‘tạo bản đồ bón phân’, dựa trên dữ liệu phân tích, phương pháp nội suy không gian (Kriging) được áp dụng để xác định lượng đưa vào thích hợp của các thành phần chính như đạm, lân, kali cho từng khu vực đơn vị chi tiết trong thửa ruộng và xây dựng ‘bản đồ kê đơn bón phân’ ở dạng số. Bản đồ kê đơn bón phân được sắp xếp theo từng khu vực đơn vị dựa trên thửa ruộng hoặc khoảng cách thao tác nông nghiệp của máy cấy.

Khi công việc cấy lúa thực tế bắt đầu, công nghệ ‘nhận diện vị trí làm việc nông nghiệp theo thời gian thực’ sẽ được kích hoạt. Bằng cách sử dụng thông tin vị trí vệ tinh độ chính xác cao (RTK-GNSS), sai số vị trí đã được giảm mạnh xuống trong phạm vi ±2cm, đồng thời theo dõi vị trí di chuyển của máy cấy theo thời gian thực để truyền thông tin chính xác về lượng phân bón tương ứng với khu vực đó tới thiết bị điều khiển.

Cuối cùng, ở giai đoạn ‘điều khiển lượng bón tối ưu’, bộ phận tính toán của bộ điều khiển liên kết với màn hình giao diện cảm ứng sẽ điều chỉnh công suất động cơ theo thời gian thực. Theo giá trị được cài đặt trên bản đồ kê đơn, hệ thống tự động điều chỉnh lượng phân bón theo thời gian thực với độ chính xác cao trong phạm vi ±5% và đưa phân chính xác lên bề mặt ruộng.

▲Hiệu quả kinh tế được chứng minh trong thử nghiệm thực chứng tại Hwaseong… giảm 29% phân bón mà năng suất vẫn tăng 10% =Kết quả thử nghiệm thực chứng mà nhóm nghiên cứu tiến hành tại hiện trường các hộ trồng lúa ở thành phố Hwaseong rất đáng khích lệ. So với phương thức thông thường, tính trên 1ha, lượng phân bón sử dụng giảm 29%, đồng thời do việc cấy lúa và bón phân được thực hiện chính xác cùng lúc nên thời gian bón phân cũng rút ngắn tới 40%.

Chi phí sản xuất và lao động giảm mạnh, nhưng năng suất và chất lượng lại được cải thiện. Kết quả của việc tập trung bổ sung cho các khu vực thiếu dinh dưỡng và ngăn ngừa bón quá mức là năng suất thu hoạch tăng ngược lại 10%, còn độ chênh lệch năng suất giữa các khu vực giảm 33%.

Đặc biệt, công nghệ này có lợi thế lớn trong việc đáp ứng tiêu chuẩn phân hạng gạo và hàm lượng protein theo thông báo của Bộ Nông nghiệp, Lương thực và Nông thôn Hàn Quốc. Bằng cách kiểm soát hợp lý lượng đạm đầu vào theo từng khu vực - yếu tố quyết định độ ngon của cơm - công nghệ này được đánh giá là đã chứng minh giá trị như một ‘máy nông nghiệp quản lý chất lượng’, có thể hạ hàm lượng protein trong gạo để sản xuất ổn định gạo chất lượng cao.

Cục Phát triển Nông thôn Hàn Quốc dự báo rằng nếu đưa máy cấy lúa thông minh này vào toàn bộ diện tích trồng lúa trên cả nước (700.000 ha), có thể đạt hiệu quả tiết kiệm chi phí vật tư nông nghiệp rất lớn, khoảng 560 tỷ won mỗi năm (800.000 won/ha).
 

▲Dạng 'mô-đun' tương thích với máy nông nghiệp sẵn có… nâng cao khả năng tiếp nhận tại hiện trường để ứng phó già hóa =Tính ứng dụng tại hiện trường cũng đã được đảm bảo. Lần này, thiết bị điều khiển bón phân biến lượng được chế tạo dưới dạng ‘mô-đun’ có thể tháo lắp. Vì vậy, nếu là hộ nông dân đang sở hữu máy cấy đã gắn thiết bị bón phân cạnh hàng, họ có thể chuyển đổi sang máy cấy thông minh chỉ bằng cách lắp thêm mô-đun điều khiển mà không cần mua thiết bị mới cỡ lớn, nên gánh nặng kinh tế không lớn.

Tuy nhiên, do việc áp dụng còn bị hạn chế đối với các máy cấy cũ, đời cũ không có thiết bị bón phân cạnh hàng hoặc khó cải tạo sang phương thức điều khiển điện tử, nên trong tương lai có khả năng sẽ xây dựng phương án mở rộng tính tương thích theo từng dòng máy.
Vấn đề chi phí phân tích mẫu đất cho kê đơn theo từng khu vực chi tiết - điều mà hiện trường lo ngại - cũng đã được giải quyết. Có thể nhận dịch vụ phân tích miễn phí thông qua sự hỗ trợ của các trung tâm kỹ thuật nông nghiệp cấp thành phố/quận nơi hộ nông dân cư trú, và với chuẩn 1.200 pyeong ruộng lúa chỉ cần lấy khoảng 10 mẫu đại diện để sử dụng, nên công sức của nông dân hay gánh nặng chi phí bổ sung thực tế là không lớn.

Tại buổi họp báo hôm đó, ông Seong Je-hoon, Viện trưởng Viện Khoa học Nông nghiệp Quốc gia thuộc Cục Phát triển Nông thôn Hàn Quốc, nhấn mạnh: “Máy cấy lúa thông minh là công nghệ nông nghiệp chính xác dựa trên dữ liệu, không chỉ giúp giảm lao động và chi phí, ngăn ngừa ô nhiễm nguồn nước, sản xuất gạo chất lượng cao mà còn sẽ hỗ trợ rất lớn trong việc tăng cường năng lực ứng phó của nông hộ trong tình hình khủng hoảng cung ứng phân bón như hiện nay.” Ông nói tiếp: “Trong xu hướng thị trường máy nông nghiệp toàn cầu đang tái cơ cấu nhanh chóng xoay quanh công nghệ thông minh, điều này có ý nghĩa rất lớn ở chỗ đã nâng trình độ công nghệ nông nghiệp chính xác trong nước lên ngang tầm với các quốc gia dẫn đầu thế giới”, đồng thời bổ sung: “Chúng tôi sẽ tiếp tục nỗ lực hết sức trong phát triển công nghệ nông nghiệp và phổ biến ra thực địa nhằm hiện thực hóa nền nông nghiệp tương lai bền vững.”

Trong khi đó, để nhanh chóng thương mại hóa và phổ biến ra thực địa máy cấy lúa thông minh được phát triển lần này, Cục Phát triển Nông thôn Hàn Quốc dự kiến sẽ hợp tác với doanh nghiệp để hoàn tất cải tiến hệ thống và nâng cấp công nghệ vào năm 2027. Đồng thời, vào năm 2028, cơ quan này có kế hoạch nhanh chóng mở rộng công nghệ này tới hiện trường các hộ trồng lúa trên toàn quốc thông qua việc thúc đẩy dự án phổ biến công nghệ mới.