Ứng dụng ICT trong nông nghiệp giúp nông dân trồng dưa Nhật Bản "bội thu"

Các phương thức quản trị thành phố thông minh hiện nay đang gặp nhiều thách thức do khối lượng dữ liệu khổng lồ và các "đảo" thông tin bị chia tách. Để hiện thực hóa tầm nhìn về nông nghiệp số và giải quyết những vấn đề trên, việc quy hoạch thành phố thông minh phải chuyển đổi từ các sản phẩm và dịch vụ riêng biệt sang các nền tảng hợp nhất, nhằm thúc đẩy tính toàn vẹn của dữ liệu, khuyến khích chia sẻ dữ liệu, hỗ trợ nhiều ứng dụng hơn và cắt giảm chi phí. Các ứng dụng thành phố thông minh cần phải có khả năng tương tác và mở rộng, phù hợp với các tiêu chuẩn quốc tế, đồng thời được bảo mật từ đầu cuối đến đầu cuối.

Dưa lưới (Muskmelon) thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceous) còn được biết đến với tên gọi "Nut meg" melons xuất phát từ thời La mã cổ đại, " Musk" có nghĩa hương thơm và "melon" được xuất phát từ hình dáng của dưa. Đây là một giống dưa có tỷ trọng dinh dưỡng cao và ngon, người Nhật Bản thường sử dụng để biếu, tặng những người tôn quý trong xã hội và gia đình. Hiệu quả kinh tế trồng dưa lưới là rất cao tính trên đơn vị diện tích đất nông nghiệp (ha), hiện nay chưa có một cây trồng nào có thể vượt qua.

Trồng dưa lưới thủy canh - được triển khai tại các thành phố của Nhật Bản như thành phố Machida và Fukuroi - là một ví dụ điển hình về cách công nghệ thông tin và truyền thông (ICT) có thể hỗ trợ nông nghiệp thủy canh tăng năng suất, tăng cường chuỗi thực phẩm cho khu vực đô thị. Phương pháp canh tác thủy canh trong nhà kính, tích hợp chặt chẽ với ICT, đã chứng minh là một giải pháp hiệu quả về chi phí để tăng năng suất và giảm khối lượng công việc cho người nông dân.

Nông nghiệp số tuần hoàn

Nhật Bản là quốc gia không được thiên nhiên ưu ái do đất chủ yếu là đồi núi, ít đất thịt. Bề mặt quá dốc để có thể canh tác đồng thời phải hứng chịu rất nhiều cơn bão nguy hiểm và tuyết rơi. Thiên nhiên quá khắc nghiệt khiến cho mọi hoạt động sản xuất nông nghiệp gặp vô vàn khó khăn. Mặc dù điều kiện tự nhiên không tốt, nhưng khi nhắc đến nông nghiệp Nhật Bản người ta sẽ nghĩ ngay tới nền nông nghiệp công nghệ cao - áp dung khoa học kỹ thuật hiện đại nhằm nâng cao năng suất và chất lượng cho nông sản. Diện tích đất canh tác không lớn nhưng hiệu quả và năng suất thu về thì đáng kinh ngạc.

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, công ty công nghệ Nhật Bản Daiwa Computer đã sớm nhận ra tiềm năng của nông nghiệp số đối với các đô thị tại Nhật Bản và đưa ra một nghiên cứu khả thi vào năm 2008 để thu hút các đối tác tham gia nhằm chứng minh điều này. Khởi đầu với một hiệp hội gồm nông dân, doanh nghiệp kinh doanh, các hiệp hội nông nghiệp, chuyên gia học thuật và quan chức chính quyền địa phương, các đối tác của dự án đã trồng thành công dưa lưới bằng các kỹ thuật nông nghiệp số tuần hoàn.

Nông nghiệp tuần hoàn là nông nghiệp không chất thải, không phế phẩm. Ứng dụng kỹ thuật truyền thống và những tiến bộ khoa học vào giải quyết triệt để phụ phẩm, chất thải, thành giá trị hữu ích tái sử dụng trong nông nghiệp, bảo vệ môi trường đồng thời giúp môi trường tái sinh mạnh.

Các thiết bị cảm biến, bộ sắp xếp dãy IoT và một hệ thống điện toán đám mây đã được triển khai và được kết nối để cho phép chia sẻ dữ liệu, giúp người nông dân trồng dưa theo dõi điều kiện nhà kính thông qua ứng dụng điện thoại thông minh. Dựa trên kiến thức từ các chuyên gia nông nghiệp, hệ thống tưới trên mái nhà cung cấp chính xác liều lượng dung dịch dinh dưỡng dựa trên từng giai đoạn phát triển của cây.

Nhà kính sẽ tạo điều kiện tốt nhất cho cây dưa lưới sinh trưởng, không tiếp xúc với mưa bão, nắng gió và thời tiết thất thường. Nông dân Nhật Bản có thể sản xuất quanh năm mà không phải lo về tình cảnh thiên nhiên, trồng thủy canh còn giúp nâng cao chất lượng của sản phẩm (thơm ngon vượt trội và đảm bảo an toàn) đem lại giá trị kinh tế cao, hạn chế được việc sử dụng chế phẩm thuốc trừ sâu, giúp bảo vệ môi trường.

Quy trình canh tác dưa lưới Nhật Bản do được áp dụng công nghệ cao nên hạn chế thấp nhất tác động đến môi trường. Từ khâu giống đến khâu thu hoạch đều thực hiện trong nhà chuyên dụng. Dưa thu hoạch xong, các phụ phẩm như thân cây, lá... sẽ được tận dụng sử dụng vào mục đích sản xuất khác.

Hệ thống trồng trọt tự động

Các hệ thống tự động có thể giúp giảm bớt cường độ lao động nông nghiệp ở cả thành thị và nông thôn, cũng như cho phép trồng trọt quanh năm mà không cần phục hồi dinh dưỡng cho đất do trồng trái vụ.

Các đối tác tham gia dự án của Daiwa Computer đều ghi nhận tiềm năng tăng sản lượng trong khi duy trì chất lượng cây trồng cao, nhờ đó thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương bền vững.

Từ thực tiễn triển khai nông nghiệp số trong dự án dưa lưới đã cung cấp một mô hình giá trị cho các nước đang phát triển. Nông nghiệp số thủy canh là mối quan tâm đặc biệt đối với các khu vực khô hạn và ICT đã chứng minh được vai trò của mình trong việc góp phần hoàn thành các mục tiêu quan trọng của Liên Hợp Quốc vào năm 2030, cụ thể là Mục tiêu phát triển bền vững (SDG) số 2: Không còn nạn đói.

Tiềm năng phát triển

Nông nghiệp số, cùng với nhiều ứng dụng thành phố thông minh khác, sẽ phát triển song song với các yếu tố thị trường khác như giao thông vận tải, giáo dục và quản trị.

Một tài liệu nghiên cứu mới từ Liên minh Viễn thông quốc tế (ITU) cho thấy tại sao các thành phố thông minh - thay vì nhắm đến mục tiêu trở thành một dự án hoàn chỉnh - nên được coi là một nền tảng cho sự phát triển bền vững.

Nhưng trước tiên, việc phát triển nền tảng này phải được thực hiện với các cơ chế hợp tác, cùng với cơ sở hạ tầng, kiến thức số hóa và năng lực quản trị ở cấp độ toàn cầu, khu vực và quốc gia.

Các ứng dụng và dịch vụ hiện có cũng như những ứng dụng tiếp theo, hứa hẹn sẽ thúc đẩy nông nghiệp số và sự đổi mới, sáng tạo liên tục cho các thành phố và cộng đồng thông minh, bền vững.