Tưới thông minh - tiết kiệm nước: Giải pháp cho cây trồng vùng khô hạn nặng

Sự thành công của của Đề tài không những giải quyết được bài toán về tình trạng thiếu nước nghiêm trọng mà còn góp phần rất lớn trong việc tiết kiệm năng lượng, hạn chế thất thoát lượng phân bón do quá trình rửa trôi khi tưới, hạn chế tối đa hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận.

Thiết kế hệ thống tưới thông minh

Nhóm nghiên cứu đã xây dựng phương pháp, mô hình tưới nước thông minh dựa trên nguyên tắc kết hợp phương pháp tưới nước tiết kiệm đang sử dụng và mô hình tưới nước dùng cảm biến độ ẩm để điều tiết lượng nước tưới đủ và đúng thời điểm. Tiến hành thử nghiệm thực tế mô hình ứng dụng hệ thống tưới nước dựa vào cảm biến độ ẩm (Soil Moisture Sensor) và điều khiển từ xa cây cà phê ở Đắc Nông, Tây Nguyên quy mô 1000 m² và cây nho xanh (giống NH01-48) ở Ninh Hải - Ninh Thuận quy mô 1000 m².

Quá trình triển khai Đề tài, các nhà khoa học đã thiết kế được hệ thống cảm biến đo độ ẩm của đất, 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. Thời gian dự báo từ 1 ~ 60 phút/lần và thời gian hoạt động khi không có năng lượng mặt trời là trên 16 giờ.

Kết quả áp dụng thực tế công nghệ tưới nước thông minh - tiết kiệm ở các vùng khô hạn khắc nghiệt Tây Nguyên và Duyên Hải Nam Trung Bộ cho thấy, 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 tưới cho cây và giúp tiết kiệm 80% lượng nước tưới so với phương pháp tưới truyền thống. Việc tưới nước cho cây sẽ được tự động hóa hoàn toàn, chỉ cần mở điện thoại và thao tác. Điều này giúp tiết kiệm hơn 90% chi phí nhân công cho việc tưới tiêu.

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 NP vào nguồn nước và môi trường đất.

Mô hình lắp đặt hệ thống tưới nước thông minh - tiết kiệm dựa trên cảm biến độ ẩm cho cây trồng. Ảnh: MH

Giá thành phù hợp túi tiền người nông dân

Tính toán từ mô hình cho thấy, giá thành đầu tư ban đầu hệ thống tưới thông minh - tiết kiệm vào khoảng 81 triệu đồng/ha cho cây nho và 73 triệu đồng/ha cho cây cà phê. Theo khảo sát chung, người nông dân có thể thu hồi vốn sau 2 - 3 mùa vụ nếu giá thành nông sản ổn định.

Hệ thống tưới thông minh tiết kiệm này có thể nhân rộng ứng dụng cho các vùng địa phương khác nhau, các loại cây trồng khác nhau tùy theo vào điều kiện khí hậu thời tiết, đặc điểm địa lý và đặc điểm của từng loại cây trồng.

Cảm biến được thiết kế, chế tạo với vật liệu đầu dò cảm biến sẽ tiếp xúc môi trường đất bên ngoài, thay đổi giá trị điện dung tương ứng độ ẩm đất làm bằng mạch nhựa sợi thủy tinh FR-4, mạch đồng giữa 2 lớp nhựa để đảm bảo độ bền khi tiếp xúc môi trường đất. Thử nghiệm sản phẩm khi lắp đặt thực địa cho hai mô hình cây cà phê Đắk Nông và cây nho Ninh Thuận trong thời gian 1 năm cho thấy hệ thống hoạt động khá ổn định.

Kết quả nghiên cứu của Đề tài góp một bước tiến mới trong nghiên cứu cơ bản và ứng dụng ở các lĩnh vực KH&CN liên ngành như Nông nghiệp, Môi trường, Biến đổi khí hậu, Công nghệ thông tin.     

Theo nhóm nghiên cứu, sản phẩm có triển vọng có thể hướng đến khả năng thương mại hóa khi giá thành sản xuất trong nước thấp hơn các sản phẩm nhập khẩu, góp phần tạo nên một bước tiến trong công cuộc hiện đại hóa đất nước.