Với mối đe dọa khan hiếm nước và thách thức cung cấp thức ăn cho dân số ngày càng tăng, điều cần thiết là phải tối ưu hóa việc tưới tiêu cho cây trồng.
Tưới nước quá nhiều có thể làm cạn kiệt nguồn cung cấp nước và dẫn đến ảnh hưởng dòng chảy ô nhiễm, trong khi tưới quá nhiều có thể dẫn đến năng suất cây trồng kém hơn. Mặc dù vậy, hiện tại nông dân không có nhiều khả năng sử dụng các công cụ dựa trên khoa học và công nghệ để hỗ trợ việc ra quyết định trong việc tưới tiêu chính xác, tối ưu hóa, tiết kiệm cho cây trồng.
Nghiên cứu mới đã xác định những trở ngại và giải pháp để tăng cường thực hiện các công cụ hỗ trợ quyết định tưới tiêu cho cây trồng ở quy mô đồng ruộng.
Jingwen Zhang, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Illinois nhận xét: "Chúng tôi muốn đưa ra quan điểm của mình về cách đạt được hệ thống tưới tiêu chính xác ở quy mô đồng ruộng, bằng các công nghệ tiên tiến và mới nhất về thu thập dữ liệu, kiểm soát áp lực nước của cây trồng, mô hình hóa cây trồng".
Zhang giải thích rằng, hầu hết nông dân phụ thuộc vào quan sát trực quan và lịch trồng trọt truyền thống, còn dữ liệu và công nghệ hiện có không được tận dụng phát huy hết tiềm năng. Ví dụ: một số cánh đồng được trang bị cảm biến độ ẩm của đất hoặc máy ảnh để xác định những thay đổi về diện mạo cây trồng, nhưng không thể đưa ta thông tin chính xác về tình hình tổng quan giữa các cánh đồng. Máy bay không người lái và vệ tinh có thể giám sát thảm thực vật từ trên cao, nhưng độ phân giải và dữ liệu ảnh quá lớn khiến công nghệ này không thể xử lý nổi, từ đó, khó mà có thể đưa ra kết thuật tổng thể.
Kaiyu Guan, giáo sư tại Trung tâm Quốc gia về Ứng dụng Siêu máy tính Mỹ và cũng là trưởng dự án về nghiên cứu này đã thiết lập một phương pháp kết hợp dữ liệu vệ tinh tần số cao và độ phân giải cao thành một sản phẩm, tích hợp độ phân giải cao theo chuẩn không gian-thời gian thực hỗ trợ theo dõi đất đai và điều kiện thực vật.
Ông Kaiyu Guan nói: "Dựa trên công nghệ tổng hợp viễn thám và mô hình tiên tiến, chúng tôi có thể giúp nông dân có được giải pháp có thể mở rộng hoàn toàn từ xa. "Thật là mạnh mẽ. Nó có thể là một công nghệ mang tính cách mạng đối với nông dân, không chỉ ở Mỹ, mà còn cả nông dân sản xuất nhỏ ở các nước đang phát triển trên toàn cầu".
Nhóm nghiên cứu cũng xem xét những khó khăn liên quan đến việc nông dân áp dụng các công cụ công nghệ hỗ trợ ra quyết định hiện tại. Do các sản phẩm công nghệ hiện có tập trung ít hơn các nguồn dữ liệu lý tưởng, đồng thời Guan giải thích rằng, các nhà sản xuất ngần ngại thay đổi từ các phương pháp truyền thống sang các kỹ thuật cao dù có thể mang lại độ tin cậy cao hơn.
Trenton Franz, phó giáo sư tại Đại học Nebraska-Lincoln (UNL) và là đồng tác giả giải thích rằng, nông dân sẽ có nhiều khả năng thực hiện các công cụ quyết định tưới tiêu chính xác hơn, nếu họ biết chính xác đến quy mô đồng ruộng, có thể thích nghi và dễ dàng sử dụng quy trình tưới tiêu vừa đủ, hiệu quả.
Các nhà nghiên cứu hiện đang phát triển công nghệ để đáp ứng nhu cầu này và hiện đang thử nghiệm các công nghệ của họ ở Nebraska.
"Chúng tôi khá thân thiết. Chúng tôi có dữ liệu kiểm soát thoát hơi nước theo thời gian thực và chúng tôi đang phát triển công nghệ kiểm soát thành phần độ ẩm của đất. Có thể trong vòng chưa đầy một năm nữa, nhiều công nghệ kiểm soát này sẽ được đưa ra dưới dạng nguyên mẫu và có thể được thử nghiệm tưới tiêu chính xác, tiết kiệm hơn. Đây cũng được coi là giải pháp nâng cao năng suất cây trồng, hiệu quả sản xuất và góp phần thay đổi cách thức sản xuất nông nghiệp trong cộng đồng nông dân tương lai", ông Guan nói thêm.
Nói về hệ thống tưới tiêu cây trồng, gần đây nhất vào tháng 4/2021, Israel đã khai trương hệ thống tưới nhỏ giọt chạy bằng năng lượng mặt trời dành cho cây hoa tại vườn hoa Bác Cổ như một món quà dành tặng thành phố Hà Nội, nhân dịp Ngày Trái đất quốc tế.
Hệ thống tưới nhỏ giọt chạy bằng năng lượng mặt trời dành cho cây hoa tại vườn hoa Bác Cổ như một món quà dành tặng thành phố Hà Nội. Tưới nhỏ giọt là một phát minh của Israel nhằm tiết kiệm nước tưới cho cây trồng, đem lại hiệu quả cao cho sức khỏe cây và giảm phát thải ô nhiễm môi trường. Hệ thống tưới sử dụng điện từ tấm năng lượng mặt trời và trạm bơm được lập trình trước.
Israel là quốc gia đi đầu thế giới về tiết kiệm nước, tái sử dụng và sử dụng nước thông minh. Việc dành tặng thành phố một hệ thống tưới tiết kiệm khẳng định cam kết của Israel hỗ trợ Hà Nội nói riêng và Việt Nam nói chung trong công tác bảo vệ môi trường, kiến tạo xã hội xanh sạch đẹp.
