Trồng rau thủy canh hồi lưu ứng dụng với kết nối vạn vật – IoT giúp cho chủ vườn có thể thực hiện việc chăm sóc vườn từ khoảng cách rất xa lên đến hàng trăm, thậm chí hàng ngàn cây số chỉ bằng một chiếc điện thoại thông minh (smartphone). Nếu có gắn hệ thống đèn LED, vườn rau thủy canh hồi lưu có thể được lắp đặt ở bất cứ nơi đâu, kể cả nơi không có ánh sáng mặt trời.
Trồng rau trong dòng dung dịch dinh dưỡng hồi lưu
Rau không trồng trên liếp đất mà được trồng trên hệ thống đường ống chuyên dụng. Tùy khả năng tận dụng không gian, có thể thiết kế vườn một tầng hoặc nhiều tầng. Nếu bố trí vườn ở nơi nắng mạnh và chỉ lắp từ một hoặc hai tầng ống trồng thì có thể không lắp đèn LED. Trái lại, nếu bố trí vườn ở trong nhà hoặc nơi thiếu ánh sáng thì phải dùng đèn LED cung cấp ánh sáng cho cây quang hợp; ánh sáng xanh, đỏ (tùy tần suất) phù hợp nhất cho rau phát triển.
Dung dịch dinh dưỡng nuôi rau gồm các yếu tố phân bón đa lượng (N, P, K, Ca) và vi lượng (Fe, Zn, Cu, Mn…), tốt nhất dùng gốc hóa chất ở dạng đơn chất hoặc dạng rời pha trộn với nước. Công thức dinh dưỡng, số lượng, nồng độ đảm bảo hợp lý nhất cho từng nhóm ngày tuổi, từng chủng loại rau.
Trong khi máy bơm đẩy dòng chảy (1 – 1,5 cm) len lỏi qua từng bộ rễ cây trong hệ thống ống trồng khắp khu vườn, chúng đồng thời sẽ được hòa trộn thêm oxy của không khí. Phía cuối vườn có đặt bồn thu (cao hơn thùng chứa) để làm nguội dung dịch trước khi theo đường ống trở về thùng dinh dưỡng đầu nguồn và tiếp tục chu kỳ vận hành trong hệ thống ống trồng rau.
Quá trình tuần hoàn của dòng dung dịch được thay đổi chất lượng dinh dưỡng trong những khoảng thời gian hợp lý do nhu cầu tuổi cây, diễn ra suốt thời kỳ phát triển của một lứa rau. Thủy canh động trong mức pH đúng sẽ giúp rễ cây trắng ngần, hấp thụ dinh dưỡng tốt hơn so với phương pháp thủy canh tĩnh hay trồng trên liếp đất.
Ứng dụng IoT vào vườn rau
Trong vườn thủy canh hồi lưu có thể được gắn trang thiết bị của hệ thống IoT. Hệ thống cảm biến giúp thông báo các chỉ số pH, dinh dưỡng, nhiệt độ, độ ẩm không khí, lượng nước tưới. Các thông số và cảnh báo này được truyền trực tiếp đến smartphone của chủ vườn và có thể kết nối với các văn phòng quản lý môi trường, sâu bệnh… địa phương và sẽ “báo động đỏ” để nhân viên kỹ thuật trực tiếp thực hiện điều tiết các hoạt động cấp phân; mở/đóng hệ thống nước tưới; tăng/giảm nhiệt độ, độ ẩm… đạt mức cần thiết tối ưu cho vườn rau.
Với chế độ tự động, sau khi thông báo các chỉ số về dinh dưỡng, thông số môi trường thông qua bộ điều khiển smartphone, các máy phun sương, máy cuộn, trải lưới giảm ánh sáng, bật/tắt hệ thống đèn… sẽ tự động hoạt động để cung cấp ánh sáng; cân đối nhiệt độ trong vườn bằng cách đóng/mở hệ phống béc phun sương, điều chỉnh độ pH trong dung dịch dinh dưỡng, châm phân công thức…
Nhờ các yếu tố dinh dưỡng, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm… phù hợp nên rau trồng trong hệ thống thủy canh hồi lưu có thể tăng năng suất từ 20 – 50%, cá biệt tăng gấp đôi (tùy chủng loại rau củ quả) so với phương pháp bình thường. Thời vụ gieo trồng có thể tăng nhiều lần so với phương pháp canh tác trên đất. Việc này liên quan đến sản lượng thu hoạch/năm và thích ứng các hợp đồng cung cấp rau củ quả, đáp ứng tốt nhu cầu rau củ quả quanh năm, trái mùa giá cao (cơ sở tăng lợi nhuận).
Về ý nghĩa kinh tế, mô hình trồng rau thông minh nói trên tăng đầu tư về công nghệ, cơ sở vật chất, máy móc, giảm chi phí lao động. Đặc biệt, giảm sự rủi ro nhiều lần so với trồng rau trên đất và tưới bằng giải pháp thông thường.
Theo tính toán, nếu đầu tư vào vườn thủy canh hồi lưu ứng dụng IoT với một tầng, vật tư sắt bọc nhựa Hàn Quốc thì có giá khoảng 500 – 700 triệu đồng/1.000 m2. Nếu giá bán sản phẩm từ 35.000 đồng/kg thì sau 2 năm sẽ thu hồi vốn và hệ thống còn cho phép vận hành đến hàng chục năm sau.
Hiện giải pháp trồng vườn rau, củ, quả thủy canh hồi lưu ứng dụng IoT nêu trên đang được giới thiệu tại Sàn giao dịch công nghệ Sở khoa học và công nghệ TP.HCM.
TRẦN AN THY
