Nhật Bản và hành trình nông nghiệp xanh - Bài 2: Đưa công nghệ xuống đồng

Từ robot sử dụng năng lượng Mặt Trời để kiểm soát cỏ dại đến thiết bị bay không người lái, cảm biến và phần mềm phân tích dữ liệu, các sáng kiến đang tập trung giải quyết đồng thời ba vấn đề: thiếu lao động, biến đổi khí hậu và yêu cầu duy trì năng suất.

* Từ khó khăn của người trồng lúa đến robot làm cỏ 

Một trong những công nghệ đáng chú ý là Aigamo Robo, robot tự hành do Công ty NEWGREEN Inc. phát triển. Thiết bị được lấy cảm hứng từ phương pháp canh tác aigamo truyền thống của Nhật Bản, trong đó người nông dân thả vịt lai xuống ruộng để chúng ăn cỏ dại và một số loại sâu hại. 

Nhà phát triển robot Aigamo, Phó Chủ tịch Công ty NEWGREEN Inc, ông Tetsuya Nakamura và anh Takatoshi Inoue, đang trao đổi về hiệu quả của robot Aigamo. Ảnh: Nguyễn Tuyến - Pv TTXVN tại Nhật Bản

Thay vì sử dụng vịt, robot Aigamo di chuyển trên mặt ruộng và quay các trục vít để khuấy lớp bùn dưới đáy, làm nước trở nên đục, hạn chế ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống đất, qua đó ngăn cản hạt cỏ nảy mầm và phát triển. Robot vận hành bằng năng lượng Mặt Trời, có thể hoạt động tự động trong nhiều giờ và không cần người điều khiển liên tục. 

Ông Tetsuya Nakamura, nhà phát triển Aigamo Robo và Phó Chủ tịch NEWGREEN, vốn là một kỹ sư ô tô. Sau thảm họa động đất Đông Nhật Bản năm 2011, tình trạng thiếu lương thực xảy ra ngay tại Tokyo khiến ông nhận ra tầm quan trọng của khả năng tự sản xuất lương thực. Ông bắt đầu học trồng lúa vào những ngày cuối tuần, với mong muốn sản xuất mà không phụ thuộc quá nhiều vào thuốc bảo vệ thực vật và phân bón hóa học. 

Tuy nhiên, khi trực tiếp làm ruộng, ông nhận thấy kiểm soát cỏ dại bằng phương pháp thủ công là công việc đặc biệt nặng nhọc. Từ gợi ý của những người nông dân, ông bắt đầu nghiên cứu một robot có thể thay con người thực hiện công đoạn này. 

Trong khoảng bảy năm, ông Nakamura vừa trồng lúa, vừa thử nghiệm và liên tục cải tiến thiết bị. Sau khi robot chứng minh được hiệu quả, ông thành lập doanh nghiệp để sản xuất và thương mại hóa sản phẩm. 

NEWGREEN sau đó phối hợp với Tổ chức Nghiên cứu Nông nghiệp và Thực phẩm quốc gia Nhật Bản (NARO) tiến hành thử nghiệm thực địa. Kết quả trung bình tại 36 địa điểm trên toàn Nhật Bản cho thấy robot giúp giảm khoảng 60% khối lượng lao động dành cho việc làm cỏ, trong khi năng suất lúa tăng khoảng 10%. Khoảng 70% số nông dân tham gia thử nghiệm ghi nhận thiết bị mang lại hiệu quả. 

Giá trị của Aigamo không chỉ nằm ở việc tự động hóa. Robot chủ yếu được sử dụng trên những cánh đồng vốn đã không dùng thuốc diệt cỏ, đặc biệt trong canh tác hữu cơ. Trước đây, để duy trì phương thức sản xuất này, nông dân phải dành nhiều thời gian và nhân lực làm cỏ bằng tay. Robot giúp thay thế phần lớn công việc nặng nhọc đó, làm cho canh tác hữu cơ trở nên khả thi hơn về mặt lao động và chi phí. 

Các cuộc thử nghiệm còn cho thấy hoạt động khuấy bùn của robot có thể hỗ trợ hạn chế thiệt hại do ốc bươu vàng và góp phần giảm khoảng một nửa lượng khí methane phát sinh từ ruộng lúa. Đây là lợi ích đáng chú ý bởi methane là một trong những nguồn phát thải khí nhà kính chủ yếu trong sản xuất lúa nước. 

Nhà phát triển robot Aigamo, Phó Chủ tịch Công ty NEWGREEN Inc, ông Tetsuya Nakamura, giới thiệu Aigamo Robo. Ảnh: Nguyễn Tuyến - Pv TTXVN tại Nhật Bản

Hiệu quả thực tế được thể hiện tại trang trại của ông Takatoshi Inoue, người đang canh tác khoảng 70 ha lúa hữu cơ. Trang trại hiện sử dụng ba robot Aigamo. Sau khi cấy, các robot hoạt động trong ruộng khoảng một tháng để kiểm soát cỏ dại. Khi lúa bắt đầu trổ bông, thiết bị bay không người lái được sử dụng để phun chế phẩm xua đuổi côn trùng có nguồn gốc tự nhiên. 

Mô hình này cho thấy nhiều công nghệ có thể được kết hợp trong cùng một quy trình: robot đảm nhiệm công việc làm cỏ, thiết bị bay không người lái phục vụ phòng trừ sâu bệnh, còn ứng dụng bản đồ trên điện thoại hỗ trợ quản lý đồng ruộng. 

*“Khám bệnh” cho cánh đồng 

Bên cạnh tự động hóa máy móc, Nhật Bản còn chú trọng nâng cao năng lực sử dụng dữ liệu của người sản xuất. Một mô hình tiêu biểu là Trường Nông nghiệp Sakata Mokkeda tại thành phố Sakata, tỉnh Yamagata, do Công ty Farm Frontier Inc. vận hành. 

Học viên đang thực hiện thao tác điều khiển thiết bị bay không người lái trên cánh đồng. Ảnh: Nguyễn Tuyến - Pv TTXVN tại Nhật Bản

Cơ sở này đào tạo người mới bước vào nghề nông theo phương pháp kết hợp kiến thức canh tác truyền thống với phân tích dữ liệu. Học viên được theo dõi sự sinh trưởng, sản lượng và chất lượng cây lúa tại ruộng thực nghiệm; sử dụng hình ảnh do thiết bị bay không người lái ghi lại để đánh giá tình trạng đồng ruộng; đồng thời học cách chuyển kết quả phân tích thành biện pháp canh tác cụ thể. 

Theo Tiến sĩ Hiroshi Fujii, Chủ tịch Farm Frontier, công nghệ nông nghiệp thông minh có thể chia thành hai nhóm chính: phân tích hình ảnh và phân tích dữ liệu khí tượng. Hình ảnh từ thiết bị bay không người lái và cảm biến giúp xác định khu vực cây lúa sinh trưởng tốt hoặc kém trong cùng một thửa ruộng. Trước đây, nông dân thường áp dụng một chế độ chăm sóc đồng đều trên toàn bộ diện tích, mặc dù điều kiện đất và tình trạng cây trồng ở mỗi vị trí khác nhau. Cách làm này có thể gây lãng phí phân bón, nhân lực và chi phí, trong khi khu vực có vấn đề lại không được xử lý đúng mức. 

Ông Fujii ví hình ảnh đồng ruộng như phim chụp X-quang. Việc thu thập hình ảnh không phải là mục tiêu cuối cùng; điều quan trọng là phải đọc được dữ liệu, xác định nguyên nhân cây phát triển kém và lựa chọn giải pháp phù hợp. Trên cơ sở đó, Farm Frontier xây dựng quy trình gồm bốn bước: thu thập hình ảnh, chẩn đoán, đề xuất giải pháp và thực hiện biện pháp cải thiện. 

Với những nông dân không có điều kiện sử dụng thiết bị bay không người lái, trường hướng dẫn họ tự vẽ sơ đồ ruộng, đánh dấu những nơi cây phát triển không tốt và hình thành một “bản đồ hình ảnh”. Phương pháp đơn giản này giúp người sản xuất duy trì thói quen quan sát có hệ thống và tập trung nguồn lực vào đúng khu vực. 

Dữ liệu khí tượng như nhiệt độ, lượng mưa, độ ẩm và số giờ nắng cũng được sử dụng để theo dõi sự phát triển của cây theo thời gian. Khi kết hợp dữ liệu khí tượng với hình ảnh thể hiện sự khác biệt theo không gian, phần mềm có thể giúp người sản xuất nhanh chóng xác định thửa ruộng nào đang phát triển tốt và khu vực nào cần được ưu tiên kiểm tra. 

Tiến sĩ Hiroshi Fujii hướng dẫn cho học viên cách thức xác định mức độ sinh trưởng của từng khu vực trên cánh đồng. Ảnh: Nguyễn Tuyến - Pv TTXVN tại Nhật Bản

Cách tiếp cận này đặc biệt hữu ích đối với những trang trại quản lý nhiều thửa ruộng nằm ở các vị trí khác nhau. Thay vì phải thường xuyên kiểm tra toàn bộ diện tích, nông dân có thể dựa vào các chỉ số khách quan để sắp xếp công việc và đưa ra quyết định chính xác hơn. 

Các mô hình Aigamo và Sakata Mokkeda cho thấy nông nghiệp bền vững tại Nhật Bản không chỉ gắn với những máy móc hiện đại. Công nghệ được phát triển từ nhu cầu thực tế, trải qua thử nghiệm khoa học, liên tục cải tiến để giảm giá thành và được kết hợp với đào tạo người sử dụng. 

Robot, thiết bị bay không người lái và dữ liệu không thay thế hoàn toàn người nông dân. Những công cụ này đảm nhận phần việc nặng nhọc, cung cấp thông tin chính xác và hỗ trợ quá trình ra quyết định. Kinh nghiệm, khả năng quan sát và hiểu biết về đất đai, cây trồng của con người vẫn giữ vai trò trung tâm. Đây chính là nền tảng để Nhật Bản từng bước xây dựng nền nông nghiệp tiết kiệm lao động, giảm hóa chất, thích ứng với biến đổi khí hậu và duy trì năng suất lâu dài.

>>Nhật Bản và hành trình nông nghiệp xanh - Bài cuối: Hướng đi mới cho hạt gạo

Nguyễn Tuyến/vnanet.vn