ThS. Nguyễn Thị Thanh Tuyền
Trung tâm NC&PT Hoa, Cây cảnh
Hàm lượng nitơ thực vật (N) có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng nói chung và cây hoa nói riêng. Sự thiếu hụt N làm cho cây bị còi cọc, lá biến vàng (hình 1). Bên cạnh đó, việc dư thừa N cũng dẫn đến tình trạng sinh trưởng của chồi cây không như mong muốn và tăng tính mẫn cảm với sâu bệnh gây hại.
Hình 1. Cây trạng nguyên bị thiếu nitơ (trái) và đủ (phải)
Hiện nay, đối với những người trồng hoa quy mô nhỏ, để phát hiện cây đang trồng có thiếu hay thừa đạm hay không thì họ thường sử dụng phương pháp đánh giá trực quan (quan sát trực tiếp trên cây, chủ yếu là ở lá). Tuy nhiên, việc làm này thường tiến hành sau khi cây đã xuất hiện các triệu chứng bất thường và lúc đó thì đã quá muộn để khắc phục.
Đối với những người trồng hoa ở quy mô lớn hơn, bên cạnh việc giám sát trực quan, họ còn sử dụng cảm biến (ví dụ độ dẫn điện của giá thể) hoặc lấy mẫu phân tích trong phòng thí nghiệm để đảm bảo rằng cây hoa được cung cấp đủ lượng N trong quá trình sản xuất. Tuy vậy, người trồng gần như cũng không thể theo dõi trực quan tất cả các cây trồng hay thu thập các mẫu từ số lượng lớn cây trồng để phân tích trong phòng thí nghiệm hoặc kiểm tra giá thể bằng cảm biến khi một vài mẫu đất hoặc hàng ngàn cây trồng bị bệnh do chúng tốn nhiều công sức, thời gian và tiền của. Trong khi đó, nếu không theo dõi thường xuyên và chính xác mức N của cây thì tăng trưởng và chất lượng của cây hoa có thể gặp rủi ro dẫn đến làm giảm lợi nhuận.
Các công nghệ mới như sử dụng vệ tinh và máy bay không người lái để giám sát tình trạng N của cây trồng đang được phát triển và sử dụng trong nông nghiệp ngoài trời (hình 2). Tuy nhiên, các công nghệ như vậy lại chỉ áp dụng đối với cây hoa màu mà hiếm khi được sử dụng trong ngành công nghiệp trồng hoa. Lý do là chi phí đầu tư công nghệ cho việc sản xuất hoa cao, nền tảng phức tạp và phần lớn cây hoa được trồng trong nhà kính.
Hình 2. Sử dụng máy bay không người lái trong giám sát cây trồng
Xuất phát từ thực tiễn trên, các nhà khoa học tại Đại học Purdue (Mỹ) đã phát triển một 'Cảm biến N thông minh' cho cây hoa, sử dụng công nghệ dựa trên hình ảnh để theo dõi trạng thái N của cây mà không cần lấy mẫu xét nghiệm (hình 3). Cảm biến này đáng tin cậy, dễ sử dụng (trên điện thoại thông minh, máy tính) và chi phí thấp (vài trăm đô la). Người trồng hoa có thể sử dụng cảm biến để định lượng trạng thái thừa-thiếu N của cây, từ đó tối ưu hóa việc bón phân trong nhà kính.
Hình 3. Cảm biến N thông minh chi phí thấp được phát triển tại Đại học Purdue
Các nhà khoa học đã sử dụng thuật toán đặc trưng cho loài để ước tính chính xác hàm lượng N của cây trồng bằng cảm biến N thông minh. Hiện tại, cảm biến N thông minh có thể được sử dụng để ước tính hàm lượng nitơ thực vật ở cây trạng nguyên, cúc vạn thọ, dừa cạn, xô thơm, cúc gỗ và cây bóng nước.
Một minh họa về các bước khác nhau liên quan đến việc ước tính hàm lượng N của cây trạng nguyên được thể hiện trong hình 4. Cảm biến N thông minh có thể ước tính trạng thái N của cây một cách nhanh chóng trong vài giây với độ chính xác trung bình của các phép đo cảm biến là gần 75% so với phương pháp đo trong phòng thí nghiệm. Cảm biến N thông minh có thể cho phép người trồng hoa thực hiện các phép đo khi cần thiết và quản lý hàm lượng N của cây ở mức tối ưu.
Hình 3. Ước tính trạng thái nitơ cây trồng bằng cảm biến thông minh
Trong các hoạt động quy mô nhỏ, người trồng có thể kết nối cảm biến với điện thoại thông minh và sử dụng như một thiết bị cầm tay. Với chi phí thấp, một số cảm biến N thông minh có thể được gắn vào một hệ thống tưới ‘cần cáp treo’ (irrigation boom) để giám sát các cây trồng ở khu vực rộng lớn (hình 4). Hệ thống tưới này có thể được lập trình để dừng lại ở những khoảng thời gian nhất định dọc theo con đường và các cảm biến có thể chụp được hình ảnh của cây trồng bên dưới chúng. Các cảm biến có thể được kết nối từ xa với máy tính để phân tích dữ liệu, trực quan hóa và lưu trữ.
Hình 4. Hệ thống tưới ‘cần cáp treo’ sử dụng trong nhà kính
Trong tương lai, các nhà khoa học sẽ xây dựng cảm biến N tại Purdue và cung cấp chúng cho những người trồng quan tâm với giá cả phải chăng. Người trồng sẽ được sử dụng nền tảng miễn phí của nhà trường để phân tích hình ảnh và nhận dữ liệu nồng độ N thực vật trên điện thoại thông minh và máy tính của họ bằng internet (hình 5).
Hình 5. Minh họa giao tiếp từ xa giữa người trồng và nền tảng máy chủ web để trực quan hóa dữ liệu từ cảm biến thông minh
Theo Tạp chí VNHS
Tin tức khác
