Hệ thống tưới nước thông minh cho vùng hạn

Ám ảnh từ những vụ mùa mất trắng

TS Đinh Thị Nga, Đại học Tài nguyên và Môi trường TPHCM cho biết, Việt Nam là nước đang phát triển, nền sản xuất nông nghiệp phụ thuộc nhiều vào tự nhiên như điều kiện về đất đai, thời tiết, nguồn nước tưới tiêu...

Khi nhiệt độ tăng, lượng mưa thay đổi, tính dị thường của các yếu tố thời tiết gia tăng, sẽ ảnh hưởng rất lớn tới sản xuất nông nghiệp, nhất là trong hoạt động trồng trọt. Bên cạnh đó, sự bất thường của khí hậu dẫn tới gia tăng dịch bệnh, dịch hại, giảm năng suất mùa vụ, và gây nhiều rủi ro khác trong lĩnh vực nông nghiệp.

Trong thời gian qua, ở nhiều địa phương, mùa vụ đã bị mất trắng do thiên tai (lũ lụt và hạn hán). “Thực sự những điều này ám ảnh tôi rất nhiều, làm thế nào để hỗ trợ người nông dân ứng phó với hạn hán là điều tôi trăn trở”, TS Nga nói.

Các nghiên cứu tưới tiết kiệm nước như tưới nhỏ giọt, tưới phun mưa cục bộ, tưới ngầm cục bộ đã và đang được áp dụng tại Việt Nam gần đây. Các mô hình tưới nhỏ giọt là kỹ thuật tưới cung cấp nước vào đất từ thiết bị tạo giọt đặt trên mặt đất gần gốc cây.

Trong đó, tưới phun mưa cục bộ là kỹ thuật cung cấp nước cho cây trồng dưới dạng các hạt mưa hoặc hạt sương rơi trên một diện tích nhỏ xung quanh gốc. Tưới ngầm cục bộ là kỹ thuật đưa nước vào đất dưới dạng các giọt nước ra thường xuyên từ thiết bị đặt dưới mặt đất ở vùng rễ cây hoạt động.

Các mô hình tưới tiết kiệm trên đã đem lại hiệu quả cao, tiết kiệm đến 20% lượng nước; tuy nhiên, cơ sở khoa học cho việc tưới đúng, đủ cho cây trồng như thế nào thì các phương pháp này chưa thể hiện được.

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ tưới nước thông minh, tiết kiệm bằng hệ thống cảm biến độ ẩm (Soil Moisture Sensor) cho một số loại cây trồng ở vùng hạn hán Tây Nguyên và Duyên Hải Nam Trung Bộ” được TS Đinh Thị Nga và cộng sự thực hiện.

Với mục tiêu xây dựng và thiết kế một hệ thống tưới tiết kiệm nước thông minh trên cơ sở một hệ thống cảm biến độ ẩm (Soil Moisture Sensor) điều khiển từ xa, từ đó có thể để tính toán và xác định lượng nước tưới đúng thời điểm, chính xác và cần để cung cấp cụ thể cho một số loại cây trồng ở một số vùng hạn hán.

Nhóm đã thiết kế được hệ thống cảm biến đo độ ẩm của đất (Soil Moisture Sensor). Sử dụng công nghệ mạng cảm biến không dây điều khiển từ xa phục vụ cho việc tưới nước đủ và đúng thời điểm cần cung cấp cho cây trồng.

Hệ thống bao gồm cảm biến độ ẩm, hệ thống điều khiển từ xa bao gồm bộ điều khiển trung tâm, camera quan sát, bộ thu và truyền dữ liệu về trung tâm điều khiển, hệ thống máy bơm bằng công nghệ truyền dữ liệu không dây. Cảm biến độ ẩm với độ chính xác cao, dự báo từ 1 - 60 phút/lần và thời gian hoạt động khi không có năng lượng Mặt trời là trên 16 giờ.

Nhóm cũng đã xây dựng được qui trình công nghệ tưới nước thông minh dựa trên hệ thống cảm biến độ ẩm đất và điều khiển từ xa cho cho cây cà phê ở Đắk Nông (quy mô 1.000m2) và cây nho ở Ninh Hải - Ninh Thuận (quy mô 1.000m2).

Tưới không làm rửa trôi phân bón

TS Đinh Thị Nga cho biết, sau khi kiểm định và hiệu chỉnh hệ thống tưới tự động điều khiển từ xa, nhóm tiến hành thử nghiệm mô hình ngoài thực tế tại 25 vùng nghiên cứu trên cây cà phê ở Đăk Nông và cây nho ở Ninh Thuận.

Cây cà phê và cây nho là hai loại cây trồng chủ yếu và đóng góp phần lớn vào thu nhập của người dân ở khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ. Tình trạng thiếu nước diễn ra trên diện rộng ở hầu hết các địa phương thuộc hai khu vực này. Đó là lý do để nhóm nghiên cứu lựa chọn thử nghiệm tại đây.

Kết quả triển khai áp dụng thực tế rất khả quan. Toàn bộ hệ thống bao gồm bộ cảm biến tự động kết nối với bộ điều khiển trung tâm và máy bơm được đơn giản hóa bằng các nút trên tủ điện hoặc trên ứng dụng điện thoại giúp người nông dân dễ dàng thao tác, điều khiển.

Hệ thống đảm bảo cung cấp đủ lượng nước tưới cần thiết cho cây, tiết kiệm 80% lượng nước so với phương pháp tưới truyền thống. Việc tưới nước được tự động hóa hoàn toàn nên tiết kiệm hơn 90% chi phí nhân công.

Đặc biệt, theo TS Đinh Thị Nga, hệ thống tưới phun giúp cây hấp thu được một lượng lớn phân bón mà không bị rửa trôi. Phân bón được hấp thu một cách từ từ. Do đó hạn chế ô nhiễm Natri, Photpho vào nguồn nước và môi trường đất.