Từ góc nhìn của TS. Nguyễn Thanh Mỹ – Chủ tịch HĐQT RYNAN Technologies và Mỹ Lan Group, muốn phát triển nông nghiệp, cần phải thay đổi tư duy, nhìn ra bên ngoài “chiếc hộp” cũ của nông nghiệp hiện nay – một nền nông nghiệp chuyên canh, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, thuốc kháng sinh, phân bón vô cơ. KH&PT đã có buổi trò chuyện với TS. Nguyễn Thanh Mỹ về chủ đề này.
Việc thay đổi tư duy trong phát triển nông nghiệp có nghĩa là như thế nào, thưa ông?
Chúng ta đã nói nhiều về nông nghiệp công nghệ cao nhưng bạn đã nghe nói về nông nghiệp công nghệ khác chưa?
Từ lớp 6 khi học về sinh học, tôi và bạn đã được dạy rằng, sinh vật có sáu giới là vi khuẩn, vi khuẩn cổ đại, vi khuẩn nguyên sinh, nấm, động vật và thực vật. Trong đó, động vật là sinh vật có khả năng di chuyển tự tìm thức ăn, và phù hợp nhanh chóng vào môi trường xung quanh. Thực vật – nền tảng của nông nghiệp – là những sinh vật không có khả năng di chuyển chủ động, thường phải quang hợp để tạo thức ăn. Nói đúng hơn thì đó là một cái khung, cái hộp mà từ lớp 6 mình đã được “đặt” vào trong đó. Tư duy này là nền tảng của nông nghiệp chuyên canh, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, thuốc kháng sinh, phân bón vô cơ. Nếu ở trong chiếc hộp này thì chúng ta sẽ rất khó để làm khác và tốt hơn được.
Hãy thử nghĩ theo một cách khác và đặt câu hỏi: cái cây có biết đi không? Nếu nhìn theo cái khung cũ, câu trả lời sẽ là không. Nhưng nếu nhìn ra ngoài khung, câu trả lời sẽ là có. Chẳng hạn như cây cọ tên Socratea Exorrhiza ở bên Nam Mỹ, cái rễ nó nằm cao trên mặt đất, một năm có thể đi 20 mét theo ánh sáng. Hay cái cây có biết nói không? Có, nó nói một ngôn ngữ khác mình. Chẳng hạn như khi con sâu ăn lá cây, lá cây nó thông báo xuống dưới bộ rễ và tiết ra những chất hóa học, thông báo cho đám vi khuẩn, vi khuẩn giao tiếp với nhau và thông báo cho cây bên cạnh là “tôi đang bị con sâu gì đó ăn lá đây, bạn hãy phòng thủ đi”. Và cây phòng thủ bằng cách nào, đó là sinh ra những chất hóa học, truyền lên để làm lá cây đắng hơn, độc hại hơn để sâu không ăn hoặc ăn thì chết. Đồng thời, nó tiết ra một số chất hóa học khác (methyl jasmonate và methyl salicilate) để báo cho cây bên cạnh là con sâu này đang tấn công tôi. Ngoài ra, cây cũng tiết ra một số chất khác nữa để gọi ong ký sinh hoặc chim chóc lại để tấn công và ăn thịt con sâu. Như vậy, ngôn ngữ mà cây nói là những chất hóa học, những chất truyền tin, chất dẫn dụ. Hiện nay những người làm nghiên cứu đã phân tích, xác định được hơn 1.700 chất VOC (volatile organic compounds) – những chất hóa học mà nhiều loại cây dùng để “nói” với nhau (pheromone) và “nói” với khác loài (semiochemical).
Ở châu Phi, họ dựa vào những hiểu biết đó và Liên Hợp Quốc đã tài trợ để thực hiện canh tác xen canh, đẩy – kéo (push and pull). Họ trồng bắp là chính, trồng đậu cô ve ở dưới, bên ngoài xung quanh họ trồng cỏ voi. Thông thường, bắp bị bướm sâu keo mùa thu ký sinh lên và đẻ ra trứng. Trứng đó trở thành những con đuông ăn thân cây bắp. Cỏ voi tiết ra những chất VOC dẫn dụ con bướm sâu keo mùa thu tới đẻ trứng, còn đậu cô ve tiết ra những chất đuổi những con bướm sâu keo mùa thu ra khỏi cây bắp, đồng thời tiết ra những chất để dẫn dụ những con ong mắt đỏ, ong mắt to lại ký sinh lên trứng.
Với cách canh tác bắp như vậy ở châu Phi, năng suất tăng hơn 60%, lợi nhuận tăng gần 40%. Họ không cần thuốc bảo vệ thực vật mà sử dụng thiên địch, cây đồng hành, vì họ hiểu cái cây biết “nói” với nhau và biết nói với thiên địch.
Nếu làm nông nghiệp công nghệ cao, nông nghiệp công nghệ mới mà nằm trong cái khung cũ thì liệu có thay đổi được không? Tôi cho rằng là không.
Nhà nước đã có những quyết định rất tuyệt vời, ví dụ như Nghị quyết số 120/NQ – CP của Chính phủ: Về phát triển bền vững đồng bằng sông Cửu Long thích ứng với biến đổi khí hậu, gọi là Nghị định thuận thiên; hay Quyết định số 79/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ: Về việc ban hành Kế hoạch hành động quốc gia phát triển ngành tôm Việt Nam đến năm 2025; hay Quyết định số 749/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ: Phê duyệt “Chương trình Chuyển đổi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030”. Các quyết định này đặt sẵn những mục tiêu, lộ trình cụ thể. Nhưng việc thực hiện như thế nào lại là một vấn đề.
Muốn phát triển nông nghiệp, đã đến lúc phải nghĩ khác thì mới làm bền vững được. Không cần phải có những cánh đồng lớn, chỉ cần có những cánh đồng nhỏ nhưng thông minh, xen canh, đẩy – kéo, phải có những cây đồng hành, phải có những con thiên địch, phải có những tư duy khác – như cây biết nói, biết đi, biết đau, biết nghe. Một khi mình có tư duy khác như vậy thì mình mới thay đổi và phù hợp hơn được nền nông nghiệp của đất nước mình.
Xin ông cho biết một số công nghệ cụ thể mà RYNAN đã nghiên cứu và phát triển theo tư duy mới như vậy?
Những người nuôi tôm thường gặp một vấn đề là vi khuẩn vibrio tấn công vào đường tiêu hóa của con tôm. Những con vi khuẩn này cũng giống như cây, chúng biết “giao tiếp” với nhau qua những chất truyền tin (autoinducer). Khi khuẩn ở mật độ thấp thì chúng không gây hại, nhưng khi khuẩn ở mật độ cao – khoảng nửa triệu tế bào trong một mililit – thì chúng thể hiện hành vi nhóm và tiết ra những độc tố.
Hiện nay khi thấy nhiều khuẩn vibrio, người nuôi tôm thường lấy kháng sinh để diệt. Nhưng vi khuẩn khôn lắm, tế bào của chúng đổi dạng lập thể và kháng lại kháng sinh. Hiện giờ ở Đồng bằng Sông Cửu Long, hầu như đi chỗ nuôi tôm nào cũng có vi khuẩn kháng kháng sinh, nhất là vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus gây bệnh gan, tụy cho tôm. Nghiên cứu gần đây ở trường ĐH Cần Thơ lấy mẫu 12 ao tôm ở bốn tỉnh Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau cho thấy 100% các ao này chứa vi khuẩn kháng kháng sinh, trong đó có những loại kháng rất nhiều loại kháng sinh.
Trong khi đó, vi khuẩn tiết ra những chất truyền tin, khi đủ tín hiệu mật độ vi khuẩn (quorum sensing), chúng rủ nhau tấn công tôm. Những chất truyền tin của vi khuẩn vibrio thì đã có các nghiên cứu và biết cấu trúc hóa học rồi. Như vậy, giờ cách diệt mấy con khuẩn này không phải là giết chúng bằng cách sử dụng thuốc kháng sinh nữa, mà người ta tìm cách ức chế và phân hủy những chất truyền tin này. Cho dù có mật độ cao, vi khuẩn cũng không giao tiếp được và rủ nhau gây hại. Nói cách khác, cách để người ta trị khuẩn để nuôi tôm, để trồng cây là dùng những chất ức chế hoặc phân hủy những tín hiệu mật độ quần thể thay vì diệt con vi khuẩn.
Có nhiều cách để ức chế, chẳng hạn như dùng những dược liệu để tấn công protein tiết ra hoặc những protein nhận những chất truyền tin. Hiện giờ việc diệt chất truyền tin này tương đối dễ, nhưng vấn đề ở đây là làm sao để người nông dân và người buôn dược liệu hiểu. Trong thời gian qua, công ty chúng tôi đã trích những chất hóa học từ những cây dược liệu của Việt Nam để ức chế sự gây hại của khuẩn Vibrio trong nuôi tôm.
Hay trong nuôi tôm, chúng tôi đã xây dựng một “mô thức” mới nuôi tôm thẻ siêu thâm canh giàu oxy công nghệ số TOMGOXY™ (viết tắt cho chữ Tôm Giàu Oxy) dựa trên sự tích hợp các công nghệ vật lý, hóa học, sinh học và kỹ thuật số. Để có thể sử dụng hiệu quả được lượng lớn thức ăn trong nuôi tôm siêu thâm canh với mật độ dầy, nồng độ oxy hòa tan trong nước phải luôn ổn định và cao hơn mức 5 mg/L. Trong đó 75% oxy cung cấp cho lợi khuẩn và tảo, 25% oxy còn lại cho tôm trong ao nuôi. Hiện nay, người nuôi tôm có thể nâng được mật độ tôm ở trong một diện tích lên là nhờ phương pháp sục không khí và quạt tạo dòng để tạo oxy hòa tan. Nhưng vấn đề nằm ở chỗ, nồng độ oxy hòa tan trong nước không thể cao hơn nồng độ oxy hòa tan bão hòa. Ở Đồng bằng sông Cửu Long, nồng độ oxy hòa tan bão hòa trong nước lợ thường thấp hơn 7,6 mg/L tùy thuộc vào độ mặn của nước, độ cao của ao nuôi tôm so với mặt nước biển, nhiệt độ của nước và những điều kiện thời tiết khác trong ngày. Như vậy đó là nồng độ oxy hòa tan cao nhất mà không có cách nào để công nghệ sục khí này có thể vượt qua và tăng mật độ nuôi trên diện tích canh tác. Do sử dụng hệ thống sục không khí, đáy ao nuôi tôm được thiết kế và xây dựng gần như phẵng gây khó khăn để thu gom chất thải hữu cơ không tan trong nước qua hố siphon ở giữa đáy ao nuôi.
Khác biệt đầu tiên là sự thay đổi hệ thống tuần hoàn nước, thay dòng chảy rối thành dòng chảy tầng để giảm sự thất thoát oxy hòa tan. Đồng thời, những chiếc máy sục khí quen thuộc được thay thế bằng máy tạo oxy (đưa oxy tinh khiết vào nước để oxy tan ở nồng độ cao hơn bão hòa). Nhờ đó, nếu từ trước tới giờ người ta không thể nuôi tôm được ở môi trường oxy quá 7,6 mg/L thì với công nghệ này, chúng tôi có thể nuôi tôm ở nồng độ 12,13,14 thậm chí 20 mg/L, muốn nồng độ oxy hòa tan cao hơn cũng được. Và thông thường chỉ cần nuôi tôm ở nồng độ oxy 5 đến 10 mg/L là tôm đã rất khỏe, ít bị bệnh rồi. Thêm vào đó, do không dùng công nghệ sục khí, thay vì phải sử dụng đến 5.500 kWh/tấn tôm, lượng điện tiêu thụ sẽ khoảng 2.000 kWh/tấn tôm trở xuống. Hơn nữa, việc sử dụng hệ thống tuần hoàn nước chảy tầng không đánh vỡ bể ra phân tôm và thức ăn thừa thành những hạt rắn rất nhỏ lơ lửng trong nước nên rất dễ thu gom vào hệ thống xi phông ra khỏi ao nuôi, từ đó tiết kiệm được rất nhiều nước.
Mô thức này còn có những đổi mới để phù hợp hơn với tập tính của con tôm và mục đích của từng giai đoạn. Thay vì hoàn toàn dùng ánh sáng tự nhiên, ao nuôi tôm kết hợp giữa ánh sáng thiên nhiên và ánh sáng nhân tạo, trong đó thời gian “ban ngày” sẽ kéo dài 18 tiếng và thời gian buổi tối là 6 tiếng. Con tôm bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nắng trời. Dưới ánh sáng, chúng sẽ đi theo từng đàn để tìm thức ăn, chiếm khoảng 30% diện tích ao nuôi và chỉ ăn thức ăn công nghiệp. Vào ban đêm, chúng là những kẻ đi săn đơn độc và chỉ ăn tảo và động vật phù du thôi. Nếu tôm ăn nhiều thức ăn tự nhiên thì kháng bệnh tốt hơn, chất lượng tôm tốt hơn, ăn ngon hơn, còn nếu ăn nhiều thức ăn công nghiệp thì chúng sẽ mau lớn hơn. Nguồn ánh sáng nhân tạo và màu sắc sẽ không cố định mà có thể được lập trình tự động thay đổi tùy tuổi và sự phát triển của tôm. Ánh sáng màu “xanh lam” kích thích tôm lột vỏ và ánh sáng màu “xanh lục” kích thích tôm ăn nhiều thức ăn công nghiệp. Ngoài ra, với mô thức này, ao nuôi tôm cũng sẽ được kiểm soát bằng công nghệ số để tự động hóa và báo cáo trực tiếp cho người nuôi tôm các thông số quan trọng như độ pH, độ mặn, nồng độ oxy hòa tan, nhiệt độ nước…
Được biết RYNAN còn có một hệ thống giám sát côn trùng thông minh để giảm thiểu việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, ông có thể chia sẻ thêm về công nghệ này?
Trong 10 năm vừa qua, lượng côn trùng trên toàn cầu giảm hơn 41% do biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường, đô thị hóa, công nghiệp hóa và cả việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Trong canh tác lúa, khi người nông dân của mình thấy những con rầy nâu là dùng thuốc bảo vệ thực vật để diệt, cùng lúc giết luôn mấy con thiên dịch có lợi như bọ xít mù xanh rồi.
Do đó, RYNAN nghĩ theo một cách khác, xây dựng các trạm giám sát côn trùng để giám sát cả những con có hại và con có lợi. Nào giờ người ta nói giám sát sâu rầy có hại thôi chứ không ai nói giám sát con có lợi. Còn bây giờ tư duy là phải giám sát con thiên địch có lợi cái đã. Khi tỉ lệ con có lợi và có hại ở mức phù hợp thì người dân sẽ biết khi nào không cần phải xịt thuốc.
Trước đây, để giám sát sâu bệnh trên cây lúa, nhân viên của phòng nông nghiệp địa phương thường sử dụng bẫy đèn truyền thống để dẫn dụ côn trùng. Tuy nhiên, bẫy đèn phải làm thủ công, đốt đèn vào chiều tối, đến sáng thì lấy vô để…đếm từng con và xác định từng loại một. Sau đó phải vào sổ, làm thông báo khuyến cáo gửi đi các nơi nên rất mất thời gian và tốn công.
Chúng tôi nghĩ đến việc phải có một hệ thống có khả năng giám sát tự động và chính xác. Và một trong những điểm đầu tiên mà RYNAN cải thiện so với bẫy đèn truyền thống đó là ánh sáng để thu hút côn trùng. Nhận thấy các bẫy đèn trước đây chỉ sử dụng các bóng đèn thông thường dẫn đến khả năng thu hút côn trùng thấp, nhóm nghiên cứu ở RYNAN quyết định sử dụng một hệ thống đèn LED gồm ánh sáng UV, ánh sáng xanh dương, ánh sáng xanh lá, ánh sáng trắng có khả năng thay đổi theo thời gian và tập tính của từng loại côn trùng để dẫn dụ chúng vào trạm giám sát.
Sau khi côn trùng đã bị “hút” vào thiết bị và được giữ lại bởi lưới cản, nhóm nghiên cứu ở RYNAN đã kết hợp các nền tảng đang là xu hướng hiện nay gồm thị giác máy tính, kết hợp với trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (machine learning), điện toán biên (edge computing) và internet vạn vật để nhận dạng và phân tích dữ liệu trực tuyến. Cụ thể, các camera chuyên dụng đã được lắp đặt trong trạm sẽ tự động và định kỳ chụp lại hình ảnh của côn trùng bay vào trạm. Sau đó, hệ thống giám sát sẽ sử dụng thuật toán trí tuệ nhân tạo để tự động xác định, thống kê số lượng, mật độ và phân loại các chủng sâu rầy cũng như xem loại côn trùng nào có lợi hay có hại. Hiện nay, hệ thống giám sát côn trùng thông minh của RYNAN đã có khả năng nhận diện được hơn 120 loại côn trùng khác nhau như rầy nâu, rầy xanh đuôi đen, rầy lưng trắng, bướm sâu cuốn lá, bướm sâu đục thân, bướm sâu keo mùa thu, bọ xít, kiến ba khoang,…
Kết quả phân tích cuối cùng sẽ được trả về dưới dạng biểu đồ trực quan, thể hiện rõ tương quan giữa sâu rầy gây hại và thiên địch có lợi, từ đó giúp người nông dân có cái nhìn tổng quát và nhanh chóng về mức độ cân bằng của hệ sinh thái ngay trên điện thoại thông minh mà không phải ra tận cánh đồng. Đồng thời, hệ thống cũng đưa ra các cảnh báo, dự báo về tình hình sâu rầy trên cánh đồng để người dân xác định có cần phun thuốc hay không và lựa chọn phương thức xử lý kịp thời thông qua phần mềm quản lý trung tâm SaaS.
Hiện nay, chúng tôi đang xây dựng mạng lưới những trạm giám sát côn trùng thông mình này để lập nên bản đồ côn trùng, bao gồm cả con xấu, con tốt, nhưng phải chính xác hơn, cập nhật thường xuyên hơn, để mình giảm sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, thực phẩm của mình an toàn hơn, chất lượng hơn, người nông dân thì không phải tốn tiền nhiều mua thuốc bảo vệ thực vật, cuộc sống của họ cũng khá giả và khỏe mạnh hơn.
Mỹ Hạnh – Kim Dung
(Bài đăng ở Báo KH&PT số 44)