1. Tình hình ứng dụng công nghệ số trong nông nghiệp trên thế giới

Các quốc gia phát triển và đang phát triển trên thế giới đều đang sử dụng công nghệ số trong nông nghiệp trên quy mô toàn diện để nâng cao hiệu quả canh tác và hạ giá thành.

Israel có tỷ lệ thành lập công ty khởi nghiệp tăng nhanh. Các doanh nhân và nhà công nghệ Israel đã kịp thời nắm bắt nhu cầu toàn cầu, nhanh chóng chuyển giao các công nghệ có liên quan từ các lĩnh vực khác như: khả năng định hướng dữ liệu, robot và cảm biến, các giải pháp sinh học, vật liệu, chất liệu và các thành phần cơ sở hạ tầng. 

Chính phủ Trung Quốc đã xây dựng chiến lược “Internet cộng với nông nghiệp” nhằm tạo ra một hệ sinh thái nông nghiệp thuận lợi. Năm 2015, Chính phủ Trung Quốc đã ban hành chiến lược, nâng cấp chuỗi giá trị nông nghiệp hoàn toàn từ đầu vào, sản xuất, chế biến và tiêu thụ, bằng cách tích hợp nông nghiệp với Internet và các công nghệ thông tin và truyền thông khác (điển hình là tỉnh Hải Nam). Chiến lược này đã tạo ra hàng triệu việc làm và giúp xóa đói giảm nghèo ở các vùng nông thôn nghèo.

Ở Thái Lan, việc canh tác được tiến hành trong nhà với nhiều loại tính năng kiểm soát môi trường khác nhau như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lượng nước và phân bón. Có nhiều loại nhà cung cấp giải pháp canh tác trong nhà, chẳng hạn như hệ thống nhà máy thực vật, hệ thống tưới tiêu, ánh sáng nhân tạo, kiểm soát nhiệt độ và nhà cung cấp giải pháp canh tác trong nhà theo kiểu chìa khóa trao tay. Về vấn đề này, canh tác trong nhà đòi hỏi đầu tư cao hơn so với canh tác truyền thống (đặc biệt là yêu cầu về các hệ thống và công nghệ khác nhau). Do đó, hầu hết nông dân chỉ sử dụng phương pháp canh tác trong nhà để canh tác các loại cây có lợi nhuận cao. Hơn nữa, canh tác trong nhà chỉ thích hợp để trồng một số loại cây và hoa quả.

2. Bối cảnh, tình hình nông nghiệp ở Việt Nam

Ngành nông nghiệp của Việt Nam là một trụ cột quan trọng của nền kinh tế. Nhờ các chính sách đầu tư công thuận lợi, cũng như mở cửa thị trường quốc tế thông qua việc tham gia các hiệp định thương mại khác nhau, ngành nông nghiệp Việt Nam đã đạt được những tiến bộ vượt bậc về năng suất và sản lượng, góp phần quan trọng vào an ninh lương thực quốc gia và xuất khẩu ra thị trường quốc tế.

Nông nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố như: thời tiết; tài nguyên thiên nhiên như đất, nước; sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón; năng suất đất; lao động.

- Về thời tiết, Việt Nam được xếp vào một trong năm quốc gia bị ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu tồi tệ nhất trên thế giới. Mưa bão kéo dài sẽ làm giảm năng suất cây trồng và góp phần gây ra các vấn đề môi trường như cạn kiệt nước ngầm và thoái hóa đất, ảnh hưởng đến hệ thống sản xuất nông nghiệp và thực phẩm.

- Về tài nguyên thiên nhiên, đất nông nghiệp là một nguồn tài nguyên tương đối khan hiếm ở Việt Nam. Do nhu cầu về các tiện ích cảnh quan, du lịch và tăng trưởng đô thị, nguồn cung đất nông nghiệp ngày càng hạn chế. Đặc biệt, đất sản xuất đang bị xâm nhập mặn và xói mòn bờ biển. Việc lạm dụng phân bón thương mại, hóa chất nông nghiệp và việc đổ chất thải công nghiệp cũng đã làm ô nhiễm nguồn nước và đất đai.

- Về việc sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón, Việt Nam là một trong những quốc gia có lượng phân NPK cao nhất trên một hecta. Sản xuất thâm canh và khả năng chống chịu sâu bệnh cũng làm tăng việc sử dụng thuốc trừ sâu. Việc phun thuốc hóa học thường xuyên cho cây trồng cũng góp phần gây ra các nguy cơ và mối lo ngại về sức khỏe, trong một số trường hợp có thể dẫn đến ngộ độc khi chúng ngấm vào thức ăn và nước uống. Thuốc trừ sâu cũng làm tăng chi phí xuất khẩu của nông sản. Việc sử dụng quá nhiều phân bón và thuốc bảo vệ thực vật cũng dẫn đến mất đa dạng sinh học của đất và tăng khả năng chống lại mầm bệnh và sâu bệnh.

- Về năng suất đất đai, tăng trưởng năng suất đất đai của Việt Nam đã giảm sau những năm 2000 và khoảng cách năng suất đất đai ngày càng tăng giữa Việt Nam với các nước láng giềng như Trung Quốc. Trong khi khoảng cách về năng suất của các loại cây trồng giữa Việt Nam và các nước hàng đầu ngày càng rộng.

- Về nguồn lao động, các trang trại công nghệ cao rất ít và xa, có xu hướng quy mô nhỏ. Các tiểu nông phải đối mặt với nhiều thách thức như: đất canh tác rải rác, đầu vào tương đối cao nhưng giá trị gia tăng thấp, hạn chế về lực lượng lao động, hạn chế về đầu tư vốn, thiếu động lực để thích ứng và đón nhận sự đổi mới và công nghệ. Điều này càng trở nên trầm trọng hơn bởi thực tế là nguồn lao động đang già đi nhanh chóng khi những người trẻ tuổi thoát ly việc làm nông và chuyển đến các trung tâm thành thị để làm việc.

3. Vai trò của công nghệ số trong phát triển nông nghiệp tại Việt Nam

Để ứng phó với những thách thức đã được xác định và thúc đẩy tăng trưởng nông nghiệp hiện nay, Việt Nam cần chú trọng hơn đến việc thoát khỏi các mô hình canh tác truyền thống và hướng tới một mô hình hiệu quả hơn và bền vững hơn. Một mô hình đang đi trên làn sóng toàn cầu của Nông nghiệp 4.0 là việc sử dụng công nghệ thông minh được coi là động lực và bàn đạp quan trọng cho năng suất nông nghiệp.

Hình 1. Phân loại công nghệ trong nông nghiệp

Các thành phần chính của nông nghiệp 4.0 là:

- Cảm biến IoT: Từ việc ứng dụng để đo độ phì nhiêu của đất đến khả năng kết nối, cảm biến IoT là những phần quan trọng của nền nông nghiệp hiện đại.

- LEDs: Sự gia tăng của trồng trọt trong nhà đang được thúc đẩy bởi những tiến bộ trong công nghệ LED. Canh tác trong nhà đặc biệt đòi hỏi độ chính xác của đèn LED đối với các yêu cầu cung cấp năng suất và tăng trưởng tối ưu.

- Robotics: Một số robot thực hiện những công việc mà người nông dân từng làm trong các trang trại. Robotics cũng bao gồm việc phân tích hệ thống hoặc đóng vai trò là phần mềm hỗ trợ phân tích và tìm ra xu hướng trong các trang trại.

- Pin mặt trời: Hầu hết các thiết bị trong trang trại được cung cấp năng lượng bằng năng lượng mặt trời và các tấm pin mặt trời. Mặc dù chi phí thiết lập ban đầu cao nhưng theo thời gian, chi phí sản xuất có thể được giữ ở mức thấp với việc sử dụng các tấm pin mặt trời. Điều này đặc biệt hữu ích ở các khu vực nhiệt đới.

- Drone và vệ tinh: Được sử dụng để thu thập dữ liệu về thảm thực vật trang trại.

- Canh tác trong nhà/Aquaponics/Thủy canh: Tận dụng nhiều kinh nghiệm và nguồn lực trong lĩnh vực chiếu sáng LED, một số công ty OEM đã cung cấp các giải pháp đầy đủ cho nuôi trồng trong nhà/aquaponics và thủy canh.

- Công nghệ tài chính (FinTech): Ngày càng có nhiều giải pháp tài chính mới được thiết kế cho các trang trại và nông nghiệp. Các giải pháp này được coi là công nghệ tài chính trang trại, bao gồm thanh toán, cho vay, bảo hiểm,... được thực hiện thông qua phương tiện kỹ thuật số cho nông dân/trang trại.

Những tiến bộ của kỹ thuật số và công nghệ số đang chiếm lĩnh ngành nông nghiệp, nâng cao năng suất, nâng cấp chuỗi giá trị thực phẩm và tạo ra toàn bộ hệ sinh thái từ đầu vào, sản xuất, chế biến và tiêu dùng. Người nông dân có thể ứng dụng công nghệ số để giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn nước đầu vào, phân bón và thuốc trừ sâu trên toàn bộ cánh đồng.

- Nông nghiệp chính xác: được thúc đẩy bởi công nghệ nano có thể làm giảm đáng kể việc sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu với các hạt nano được phân phối cho cây trồng và các cảm biến sinh học tiên tiến để canh tác chính xác. Phân bón, thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ thông thường được bao bọc nano sẽ giải phóng các chất dinh dưỡng và hóa chất nông nghiệp chậm và bền vững, dẫn đến chúng ta có thể biết được liều lượng chính xác cho cây trồng.

- Quản lý rủi ro: Các công nghệ canh tác mới có thể quản lý tốt hơn các rủi ro hạn chế về nước và đất do biến đổi khí hậu cũng như rủi ro về sâu bệnh và mầm bệnh. Những công nghệ này cũng hứa hẹn năng suất ổn định mang lại sản xuất nông nghiệp và thực phẩm hiệu quả hơn cho người tiêu dùng.

- Canh tác dọc: là cách để cung cấp sản phẩm chất lượng cao một cách bền vững. Canh tác theo phương thẳng đứng là quá trình trồng thực phẩm trong các lớp xếp chồng lên nhau theo chiều dọc, sản xuất thực phẩm mà không cần sử dụng đến đất (thủy canh hoặc khí canh). Phương thức canh tác này sử dụng ít hơn 95% nước; ít phân bón và chất bổ sung dinh dưỡng; và không có thuốc trừ sâu. Phương thức canh tác dọc có thể diễn ra quanh năm, cho phép sản xuất các cây trồng gấp hàng trăm lần so với canh tác truyền thống.

- Hệ thống quản lý sản xuất nông nghiệp: được chuyển đổi hiệu quả và năng suất sẽ được tăng lên trong những năm tới khi các công nghệ như IoT và Chatbots làm cho các trang trại dễ kết nối với nhau hơn.

- Công nghệ máy bay không người lái: không phải là công nghệ mới, tuy nhiên nó chỉ mới trở nên dễ tiếp cận hơn gần đây khi các quy định được nới lỏng và đầu tư vào công nghệ tăng lên. Có 6 cách mà công nghệ bay không người lái có thể được sử dụng trong suốt chu kỳ cây trồng là: Phân tích đất và đồng ruộng; Trồng trọt; Phun thuốc cho cây trồng; Giám sát cây trồng; Tưới tiêu; Đánh giá sức khỏe.

- Blockchain: giúp tăng cường khả năng truy xuất nguồn gốc từ trang trại đến đầu mối, cũng như giúp nông dân sản xuất nhỏ thu được một phần lớn giá trị cây trồng của họ bằng cách tăng cường tính cởi mở, ngăn chặn việc tống tiền hoặc chậm thanh toán, đồng thời loại bỏ các trung gian và giảm phí giao dịch.

Ngoài các công nghệ tiên tiến nêu trên, các công nghệ thường thấy cũng có thể đóng góp vào chu kỳ nông nghiệp. Ví dụ:

- Mã QR có thể tăng khả năng truy xuất nguồn gốc của sản phẩm;

- Ảnh vệ tinh có thể theo dõi sự thay đổi khí hậu/thời tiết;

- Chất dinh dưỡng của đất và sức khỏe cây trồng giúp tăng khả năng quản lý sản xuất dễ dàng và giảm thiểu rủi ro;

- Các nền tảng truyền thông xã hội và mạng lưới nông nghiệp có thể giúp nông dân kết nối, thông tin và giáo dục nhiều hơn, đồng thời giúp xây dựng thương hiệu và tiếp thị sản phẩm.

Kết luận

Trong thời gian tới, Việt Nam đặt mục tiêu phát triển ngành nông nghiệp với tốc độ tăng trưởng nông nghiệp sẽ không còn suy giảm trong 10 năm và trở lại tốc độ đã có trong những năm ngay sau khi bước sang thiên niên kỷ ở mức trung bình hàng năm từ 3% đến 3,5%. Việt Nam phấn đấu gia nhập nhóm 15 quốc gia nông nghiệp lớn nhất thế giới.

Tuy nhiên, Việt Nam gặp phải một số những thách thức đang hiện hữu trong ngành nông nghiệp như hạn chế về tài nguyên thiên nhiên do canh tác không bền vững cũng như biến đổi khí hậu; cơ sở hạ tầng không đạt yêu cầu như hệ thống thủy lợi và độ phủ Internet; hạn chế đối với lực lượng lao động nông nghiệp. Ngoài ra, có nhiều thách thức như diện tích canh tác nhỏ; hiệu quả quản lý nguồn nước và đầu vào sản xuất thấp và thiếu khả năng đối phó với biến động thời tiết.

Theo xu hướng công nghệ trên toàn cầu hiện nay, ngành nông nghiệp Việt Nam cần áp dụng các giải pháp và phương pháp mới trên nền tảng các công nghệ số để đạt được năng suất cao hơn và tăng trưởng bền vững, đáp ứng mục tiêu nâng cao sinh kế của nông dân và đóng góp vào sự phát triển kinh tế của đất nước nói chung.

Lê Thị Thùy Trang

Tài liệu tham khảo

Word Bank: Enhancing Agriculture Productivity in Vietnam Through the Use of Smart Agriculture 2020