Theo tổng cục thống kê, Ngành nông nghiệp Việt Nam trong những năm gần đây đã có sự phát triển đáng kể với giá trị gia tăng tăng toàn ngành trong năm 2022 đạt 3.36% là mức cao nhất trong nhiều năm gần đây. Kim ngạnh xuất khẩu nông lân thủy sản đạt 53,22 tỷ USD; tăng 9,3% so với năm 2021; thặng dư thương mại trên 8,5 tỷ USD. Đây là kết quả đáng mừng, cho thấy ngành nông nghiệp đã nỗ lực trong việc nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và cải thiện thu nhập cho các hộ nông dân.
Một trong những yếu tố quan trong giúp ngành nông nghiệp đạt được kết quả này chắc chắn phải kể đến việc chú trọng áp dụng công nghệ cao trong nông nghiệp. Qua các năm gần đây, chính phủ đã đẩy mạnh các chính sách, chương trình nâng cao hiệu quản sản xuất, thay đổi quy trình, nâng cao chất lượng sản phẩm bằng các công nghệ tiên tiến như công nghệ tưới nhỏ giọt, công nghệ sử dụng phân bón hữu cơ, công nghệ bảo vệ thực vật bằng sinh học, công nghệ canh tác không cày đất, công nghệ trồng rau, cây trong nhà kính, công nghệ chăn nuôi sách, … Các công nghệ hiện đại đã giúp các sản phẩm nông nghiệp tiếp cận với các thị trường khó tính.
Ngành nông nghiệp đã, đang và sẽ tiếp tục được các doanh nghiệp và các hộ nông dân ứng dụng các công nghệ tiên tiến. Mặc dù vậy, một số thách thức và khó khăn cũng luôn cần giải quyết như chi phí đầu tư ban đầu cao, thời gian và chi phí đào tạo nguồn nhân lực cao, vấn đề bảo mật thông tin, chi phí điều chỉnh và cải tiến liên tục, .. Và một vấn đề hết sức quan ngại là sự tác động môi trường như nhà kính hoặc đôi khi việc sử dụng các hóa chất, phân bón, thuốc trừ sâu không đúng cách có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Ngoài ra, tốc độ đô thị nhanh khiến diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp cũng là một thách thức lớn. Khí hậu thay đổi theo chiều hướng tiêu cực cũng đang là quan ngại lớn cho ngành nông nghiệp công nghệ cao.
Do vậy, ngành nông nghiệp cần tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới, mô hình mới để nâng cao hiệu quả sản xuất cũng như bảo vệ môi trường. Và trang trại thẳng đứng là một giải pháp cần được nghiên cứu sâu.
Lý thuyết nghiên cứu
Nông nghiệp công nghệ cao
Nông nghiệp công nghệ cao là thuật ngữ được nhiều thời báo kinh tế, nông nghiệp nhắc tới trong những năm gần đây, từ chính phủ, các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp, các hộ nông dân đều xem đây là chủ đề quan trọng. Thuật ngữ này cũng có nhiều quan điểm được đề cập trong các bài nghiên cứu hoặc trong các hiệp hội, tổ chức.
Theo Srivastava (2008) định nghĩa nông nghiệp công nghệ cao là nền nông nghiệp áp dụng các kỹ thuật công nghệ hiện đại để kiểm soát sự tăng trưởng và sản lượng, chất lượng của sản phẩm nông nghiệp.
Nông nghiệp công nghệ cao là việc các công nghệ được sử dụng trong nông nghiệp đối với cây trồng cây, vật nuôi, thủy hải sản để cải thiện năng suất và hiệu quả, gia tăng lợi nhuận và cắt giảm chi phí Rainer và các tác giả (2022).
Theo Vụ Khoa học Công nghệ – Bộ Nông nghiệp và phát triển nuôi trồng cho rằng Nông nghiệp công nghệ cao là nền nông nghiệp được ứng dụng các công nghệ mới sản xuất như: công nghiệp hóa nông nghiệp; tự động hóa; công nghệ thông tin; công nghệ vật liệu mới; công nghệ sinh học và các giống cây trông, giống vật nuôi có năng suất và chất lượng cao trên một đơn vị diện tích và phát triển bền vững trên cơ sở canh tác hữu cơ (Xô & Nhượng, 2006).
Như vậy, nông nghiệp công nghệ cao là nền nông nghiệp có áp dụng các công nghệ mới nhằm tác động đến quá trình sinh trưởng, phát triển của cây trồng, vật nuôi, thủy hải sản nhằm cải thiện năng suất, chất lượng giúp doanh nghiệp nông nghiệp hoặc các hộ nông dân gia tăng hiệu quả sản xuất đạt được lợi nhuận cao.
Trang trại thẳng đứng
Vào năm 1915, trong cuốn sách “Canh tác theo chiều dọc”, Bailey đã đặt ra thuật ngữ canh tác theo chiều dọc. Canh tác theo chiều dọc hay canh tác thẳng đứng là phương pháp trồng trọt trên các công trình như các tòa nhà chọc trời hoặc các nhà kho, thay vì dưới đất, giúp tiết kiệm nước, loại bỏ nhu cầu sử dụng đất (Bailey, 1915). Các yếu tố tự nhiên hoặc thời tiết không ảnh hưởng đến quá trình trồng trọt hoặc chăn nuôi. Các loài thực vật đạt tốc độ tăng trưởng tối ưu quan năm. Nhiệt độ, ảnh sáng, độ ẩm và khí có thể được kiểm soát thông qua công nghệ cao. Phương pháp canh tác đạt được mục đích tăng tỷ lệ hiểu quả trong sản xuất nông nghiệp (Benke & Tomkins, 2017).
Năm 2010, Dickson Despommier xuất bản tựa sách “Nông trại thẳng đứng: Nuôi sống thế giới trong thế kỷ 21”, ông đề cập rõ ràng hơn thuật ngữ trang trại thẳng đứng dựa trên cách tác theo chiều dọc. Ông đề xuất giải pháp để nuôi sống người dân bằng cách thiết kế trang trại thẳng đứng có kết hợp công nghệ cao (Despommier, 2010). Đây cũng chính là lý do Dickson Despommier được xem là cha đẻ của Nông nghiệp thẳng đứng (Mir,và các tác giả, 2022). Muller và các tác giả (2017), Trang trại thẳng đứng là trang trại có cấu trúc cao với nhiều tầng trồng trọt, thường được chiếu sáng nhân tạo.
Theo Despommier, Trang trại thẳng đứng đã được nhiều nơi trên thế giới áp dụng với 3 hình thức như:
(1)Tận dụng các khoảng không bỏ trống trên các mái nhà của các tòa nhà như tại các công trình thương mại và dân cư, cũng như các nhà hàng và siêu thị.
(2)Tận dụng các tòa nhà mới và cũ, các nhà kho bị bỏ trống để chuyển đổi sang sử dụng cho mục đích nông nghiệp.
(3)Xây dựng mới các tòa nhà nhằm mục đích phát triển trang trại thẳng đứng.
Như vậy, trang trại thẳng đứng được phát triển dựa trên phương pháp canh tác thẳng đứng, trang trại có cấu trúc cao với nhiều tầng trồng trọt hoặc chăn nuôi với ánh sáng nhân tạo, giúp tiết kiệm nước, loại bỏ nhu cầu sử dụng đất, giảm thiếu tối đa nhất các tác động của thời tiết và các yếu tố tự nhiên.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu này sử dụng phương pháp nghiên cứu định tính thông qua sử dụng dữ liệu thứ cấp về thống kê về mức độ phát triển của ngành nông nghiệp, dữ liệu xuất khẩu của ngành, sử phát triển của nông nghiệp công nghệ cao. Sử dụng phương pháp nghiên cứu tài liệu để tổng hợp các lý thuyết, khái niệm về nông nghiệp công nghệ cao, trang trại thẳng đứng. Đồng thời, thông qua nghiên cứu tại bàn để tìm hiểu và tổng hợp các mô hình trang trại thẳng đứng đang được ứng dụng trên thế giới.
Mô hình trang trại thẳng đứng
Đặc điểm của mô hình trang trại thẳng đứng
Reddy và các tác giả (2020), cho rằng mô hình trang trại thẳng đứng nên đạt được các yêu cầu về các đặc điểm như sau:
Cấu trúc: trang trại thẳng đứng thường có độ cao để xếp được nhiều tầng;
Vật liệu: chọn vật liệu trong suốt cho phép 95% ánh sáng mặt trờ chiếu vào trang trại;
Nước: yêu cầu sử dụng các kỹ thuật hiện đại nhằm sử dụng lượng nước tối thiểu, tránh thoát hơi nước và ô nhiễm nguồn nước.
Tái chế: có thể ưu tiên sử dungj lượng nước mưa hoặc nước thải sinh hoạt để tái chế nguồn nước hoặc chất dinh dưỡng cho trang trại thẳng đứng. Nước có thể được xử lý một lần nữa để có thể uống.
Hút ẩm: sử dụng phương pháp hiện đại để hút ẩm và khử ẩm, có thể sử dụng nước của quá trình này cho mục đích uống.
Hệ thống canh tác: trừ cây thân gỗ, các loại cây trồng đều có thể canh tác thẳng đứng, do vậy, cung cấp các điều kiền thiết cho cây trồng và lựa chọn giống cây ưa thích sống nhà nhà.
Hệ thống kiểm soát môi trường: thiết kế hệ thống có thể điều hòa không khí, hệ thống thông gió và nhiệt độ, tiết kiệm năng lượng, ổn định độ ẩm,…
Quản lý chất thải: sử dụng các phương pháp công nghệ phù hợp để tái sử dụng các chất thải.
Một số phương pháp công nghệ trong trang trại thẳng đứng
Theo nghiên cứu của Mir và các tác giả (2022), phổ biến nhất có 3 phương pháp công nghệ cao được ứng dụng trong Trang trại thẳng đứng, bao gồm:
(1)Phương pháp thủy canh (Hydroponics): Đây là phương pháp được xác định bởi các nhà nghiên cứu NASA như một lựa chọn khả thi để trồng thực phẩm ngoài vũ trụ. Al-Kodmany (2016) cho rằng đây là phương pháp trồng cây trong môi trường nước giàu chất dinh dưỡng, có hoặc không có sự hỗ trợ cơ học của môi trường trơ như cát hoặc sỏi. Phương pháp này đã được thương mại hóa bởi đã làm giảm hoặc loại bỏ các vấn đề cách tác từ đất như côn trùng, nấm và vi khuẩn phát triển mạnh trong đất; hoặc loại bỏ các chi phí làm cỏ, làm đất, ít tốn lao động. Điều quan trọng, các chất dinh dưỡng được hòa toan trong nước và phân bổ đều cho tất cả các cây trồng, do vậy, chất lượng giữa mỗi cá thể cây trồng được đồng bộ hóa.
(2)Phương pháp khí canh (Aeroponics) là một bước tiến quan trọng trong công nghệ thủy canh. Đây là hệ sinh thái không khí và nước/chất dinh dưỡng khép kín giúp cây trồng phát triển nhanh chóng. Khí canh không cần thùng hoặc khay để giữ nước vì nó sử dụng sương mù hoặc dung dịch dinh dưỡng. Đặc biệt, đây là phương pháp tiết kiệm nước nhất, hơn nữa, không yêu cầu sử dụng phân bón hoặc thuốc trừ sâu.
(3)Phương pháp kết hợp (Aquaponics) phối hợp giữa nuôi trong thủy sản và thủy canh thực vật. Sử dụng thủy canh để tái tuần hoàn hệ thống nuôi trồng thủy sản. Thông thường 70% chất dinh dưỡng từ thủy sản được thực vật hấp thụ.
Kiến nghị
Những năm gần đây, số lượng nhà kính được sử dụng trong ngành nông nghiệp đang có xu hướng gia tăng. Đặc biệt, Đà Lạt – Lâm Đồng đã phát triển một cách rầm rộ. Ước tính thành phố đang có 4.400ha đất canh tác trong nhà kính, 1.200ha nhà lưới, tăng gấp 5 lần trong vòng 5 năm và xu hướng này không hệ suy giảm. Để tận dụng không gian và gia tăng công suất của nhà kính hiện tại và giảm thiểu việc phát triển thêm các nhà kính trong nông nghiệp. Sử dụng mô hình Trang trại thẳng đứng với 3 phương pháp công nghệ như thủy canh, khí canh và kết hợp trong các nhà kính hiện có trong ngành nông nghiệp được xem là một giải pháp cần quan tâm.
Với việc áp dụng trang trại thẳng đứng tại các nhà kính hiện có tại Đà Lạt – Lâm Đồng và các tỉnh thành khác sẽ giúp các hộ nông dân, doanh nghiệp đạt được những lợi ích như:
(1)Tận dụng được không gian hiện có, không phát sinh thêm nhu cầu sử dụng đất nông nghiệp hoặc đất rừng. Từ đó, giảm thiểu được các ảnh hưởng xấu đến môi trường do nhà kính gây ra.
(2)Tăng năng suất, Đa dạng được sản phầm đầu ra cho mội trang trại: với trang trai thẳng đứng tăng năng suất nhiều lần so với các trang trại hiện tại bởi diện tích canh tác đã tăng lên nhiều lần. Có thể đa dạng chủng loại sản phẩm khi sử dụng phương pháp kết hợp để vừa nuôi thủy sản và nhiều loại cây trồng khác nhau.
(3)Tiết kiệm được lượng nước: với 3 phương pháp công nghệ được áp dụng trong trang trại thẳng đứng cho phép nước được tái sử dụng và tiết kiệm lượng nước lớn hơn so với trang trại hiện tại.
(4)Giảm sâu bệnh: với 3 phướng pháp công nghệ như thủy canh, khí canh, kết hợp giúp giảm được sâu bệnh và hạn chế không sử dụng thuốc trừ sâu và hóa chất độc hại.
(5)Dễ dàng quản lý và tiết kiệm nhân công: trang trại thẳng đứng có thể quản lý và giám sát dễ dàng hơn với các công nghệ hiện đại, tận dụng được nguồn nhân lực hiện có.
(6)Cung cấp nguồn thực phẩm sạch với giá trị cao: trang trại có thể sản xuất các loại rau củ quả, thảo mộc, thủy sản không chứa thuốc trừ sâu và các chất độc hại đáp ứng nhu cầu về thực phẩm an toàn và tốt cho sức khỏe của người tiêu dùng.
Đồng thời, chính phủ và người dân địa phương cũng sẽ đạt được các loại ích như:
(1) Đảm bảo môi trường sống, thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương và nâng cao đời sống của người dân;
(2) Tạo cơ hội việc làm và thu nhập cho người dân trong khu vực;
(3) Cung cấp thực phẩm sạch, an toàn, tươi sống, giúp cải thiện sức khỏe, giảm nguy cơ bị các bệnh liên quan;
(4) Tiết kiệm được các tài nguyên đất đai, nước, giúp bảo vệ môi trường;
(5) Tạo ra sự đa dạng trong sản xuất nông nghiệp và tăng cường sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp
Hướng nghiên cứu tiếp theo
Nghiên cứu tập trung xem xét các mô hình trang trại thẳng đứng đang được áp dụng trên thế giới từ đó đề xuất một số mô hình có thể ứng dụng tại Việt Nam. Để đánh giá hiệu quả và tính khả thi, các nghiên cứu trong tương lai có thể thực nghiệm với quy mô nhỏ các mô hình này. Đồng thời, các nghiên cứu trong tương lại cũng có thể xem xet các kỹ thuật và ứng dụng cụ thể cho các loại trang trại đang sử dụng các công nghệ khác nhau trong tương lai. Nghiên cứu này cũng chỉ dừng lại với nghiên cứu định tính, các nghiên cứu trong tương lại cũng có thể đánh giá thông qua nghiên cứu định lượng để xem xét nhu cầu xây dựng mô hình trang trại thẳng đứng, các loại mô hình trang trại thẳng đứng đang được quan tâm./.
TS.Lê Thị Kiều Anh; TS. Văn Hữu Quang Nhật/Đại học Thái Bình Dương
TS.Bùi Nghĩa/ Học viện Chính trị khu vực II
Tài liệu tham khảo
Al-Kodmany, K. (2016). Sustainable tall buildings: cases from the global south. Archnet-IJAR: International Journal of Architectural Research, 10(2), 52.
Bailey, G. E. (1915). Vertical farming. Lord Baltimore Press.
Benke, K., & Tomkins, B. (2017). Future food-production systems: vertical farming and controlled-environment agriculture. Sustainability: Science, Practice and Policy, 13(1), 13-26.
Despommier, D. (2010). The vertical farm: feeding the world in the 21st century. Macmillan.
Mir, M. S., Naikoo, N. B., Kanth, R. H., Bahar, F. A., Bhat, M. A., Nazir, A., … & Ahngar, T. A. (2022). Vertical farming: The future of agriculture: A review. Pharma Innov. J, 11, 1175-1195.
Muller, A., Ferré, M., Engel, S., Gattinger, A., Holzkämper, A., Huber, R., … & Six, J. (2017). Can soil-less crop production be a sustainable option for soil conservation and future agriculture?. Land Use Policy, 69, 102-105.
Thông tấn xã Việt Nam (2021). 9 tháng năm 2021: Khu vực nông, lâm nghiệp và thủy sản là bệ đỡ nền kinh tế trong đại dịch. https://infographics.vn/9-thang-nam-2021-khu-vuc-nong-lam-nghiep-va-thuy-san-la-be-do-nen-kinh-te-trong-dai-dich/41727.vna
Xô, D. H., & Nhượng, P. H. (2006). Phát triển nông nghiệp theo hướng công nghệ cao tại Việt Nam. Diễn đàn Khuyến nông@ Công nghệ, Đà Lạt, Lâm Đồng.
Srivastava, V. C. (2008). History of Agriculture in India, up to c. 1200 AD (Vol. 5). Concept Publishing Company.
Rainer, R. K., Kelly, R. R., & Prince, B. (2022). Introduction to information systems. John Wiley & Sons.