Đèn LED mở ra hướng đi mới cho canh tác Cà chua hiệu quả

Ngày cập nhật: 29 tháng 9 2025

Chia sẻ

Lần đầu tiên, các phương pháp nông nghiệp kiểm soát ánh sáng bằng đèn LED không những đạt được hiệu suất tương đương với nhà kính truyền thống trong việc trồng cà chua mà còn có sự ổn định cao hơn. Các nhà nghiên cứu, bao gồm các nhà khoa học từ Đại học Tokyo, đã trồng thành công cà chua quả lớn và cà chua bi, những loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, trong môi trường được kiểm soát nghiêm ngặt với nguồn sáng là đèn LED tiết kiệm năng lượng. Các phương pháp này thường bị hạn chế bởi chủng loại hoặc kích thước của cây trồng có thể phát triển tốt trong những điều kiện đó. Nghiên cứu này cho thấy phương pháp của các nhà nghiên cứu phù hợp với môi trường đô thị, sa mạc, thậm chí là trong không gian và có thể mang lại sự đảm bảo về an ninh lương thực khi đối mặt với biến đổi khí hậu hoặc các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

Trong các món ăn phổ biến như pizza, pasta, súp, salad, cà chua thực sự là một nguyên liệu đa dụng và thơm ngon. Tuy nhiên, bản chất ngon và bổ dưỡng của nó đi kèm với điều kiện rất cao về ánh sáng, cũng như nước tưới. Mặc dù cà chua phát triển tốt ở một số nơi trên thế giới, có nhiều vùng mà khí hậu địa phương không hoàn toàn phù hợp với chúng và với việc biến đổi khí hậu làm trầm trọng thêm các điều kiện thời tiết và môi trường, việc tìm kiếm một phương pháp để cải thiện năng suất đã được tiến hành nghiên cứu từ lâu. Nhà kính là phương pháp chính để tạo ra một môi trường được kiểm soát phù hợp cho việc trồng trọt, bao gồm cả cà chua, nhưng chúng có nhiều nhược điểm và vẫn phụ thuộc vào ánh sáng tự nhiên.

Đã có một số nghiên cứu và thậm chí cả ứng dụng nông nghiệp của các nhà trồng sử dụng ánh sáng nhân tạo (ALPFs), đúng như tên gọi của chúng: Môi trường được kiểm soát hoàn toàn và được điều chỉnh cho từng loại cây trồng cụ thể để tối đa hóa năng suất mà không ảnh hưởng đến các yếu tố khác. Những nhà trồng này đã được chứng minh hiệu quả nhưng đòi hỏi nhiều năng lượng để vận hành, một phần là từ hệ thống chiếu sáng. Một bước đi hợp lý là sử dụng đèn LED tiết kiệm năng lượng, điều này đã thành công đối với một số loại cây trồng nhất định như rau ăn lá. Nhận thấy hạn chế này, Phó giáo sư Wataru Yamori từ Trường Cao học Khoa học Nông nghiệp và Đời sống tại Đại học Tokyo và nhóm của ông đã quyết định nghiên cứu phương pháp này để có thể áp dụng với nhiệu loại cây trồng khác, tiêu biểu là cà chua.

“Các loại thực vật có khả năng chống chịu với các hiện tượng khí hậu cực đoan như hạn hán, lũ lụt và sóng nhiệt, những yếu tố đang ngày càng gây gián đoạn cho nông nghiệp truyền thống. Chúng có thể được xây dựng ở sa mạc, thành phố, hoặc một ngày nào đó ngay cả trong không gian. Bằng cách đưa sản xuất đến gần hơn với nơi tiêu thụ, chúng giúp giảm cả rủi ro khí hậu và nhu cầu vận chuyển thực phẩm”, ông Yamori nói. “Trong nhiều năm, người ta cho rằng các loại cây có thời gian canh tác tương đối dài và đòi hỏi cường độ ánh sáng cao, chẳng hạn như cà chua quả lớn, không thể phát triển mạnh dưới ánh sáng LED. Công trình trước đây của chúng tôi đã chứng minh rằng cà chua bi và ngay cả đậu nành edamame, có thể được trồng trong các hệ thống như vậy. Thử nghiệm với cà chua quả lớn là thách thức tiếp theo, đẩy xa hơn giới hạn của những nhà trồng nhân tạo”.

Nhóm nghiên cứu không phải chỉ thay vài bóng đèn bằng đèn LED. Đầu tiên, họ trang bị cho một không gian nhà trồng khép kín với các vật liệu tiêu chuẩn cần thiết để trồng cà chua và sử dụng các hệ thống chiếu sáng khác nhau, cả hai đều sử dụng đèn LED hiệu suất cao, tùy thuộc vào giống cà chua. Trong suốt một năm, nhóm nghiên cứu tiến hành chiếu sáng cho các cây cà chua quả lớn từ phía trên, thúc đẩy chúng mọc thẳng lên như mong đợi. Còn hệ thống thứ hai được thiết lập để chiếu sáng cho các cây cà chua bi từ phía trên và từ hai bên, kết hợp định hướng cho chúng mọc uốn lượn theo tầng.

Kết quả là các cây cà chua lớn hơn phát triển tốt nhưng chưa tương đương về năng suất hoặc hàm lượng đường khi so sánh với cây trồng trong nhà kính, mặc dù chúng có nhiều vitamin C hơn. Đối với cà chua bi, chúng đã vượt quá mong đợi, với năng suất tương đương nhà kính nhưng chất lượng cao hơn đáng kể. Ngoài ra, các cây cà chua bi mọc theo tầng có xu hướng ra quả sớm hơn, giúp tăng thêm năng suất.

“Nghiên cứu của chúng tôi chứng minh rằng cà chua quả lớn, vốn từng được coi là không thể trồng dưới ánh sáng nhân tạo, giờ đây có thể được canh tác ổn định trong một nhà trồng với đèn LED hoàn toàn khép kín. Điều này đánh dấu một bước ngoặt vì các nhà trồng với đèn LED, vốn thường được cho là chỉ phù hợp với rau ăn lá, cũng có thể hỗ trợ các loại rau ăn quả đòi hỏi cao như cà chua”, ông Yamori nói. “Hiện tại, cà chua trồng trong nhà kính vẫn có xu hướng lớn hơn và ngọt hơn. Nhưng cà chua trồng bằng đèn LED lại mang lại sự ổn định đáng kể. Chúng duy trì chất lượng ổn định quanh năm và thường giàu dinh dưỡng hơn, ví dụ như vitamin C. Với những cải tiến liên tục, chúng tôi kỳ vọng cà chua trong nhà trồng nhân tạo sẽ sánh ngang, hoặc thậm chí vượt qua, cà chua nhà kính về mặt hương vị”.

Cà chua trồng bằng đèn LED có màu sắc đậm hơn, tương ứng với hàm lượng dinh dưỡng của chúng. So với cà chua trồng trong nhà kính, cà chua trồng bằng đèn LED có lượng đường cao hơn 15%, vitamin C nhiều hơn 7% và lycopene nhiều hơn 7%. ©2025 Yamori et al. CC-BY-ND.

Tất nhiên, bất kỳ ai đã từng thử (và đặc biệt là những người đã thất bại) trồng các loại cây yêu cầu cao như cà chua đều biết rõ rằng có rất nhiều yếu tố cần kiểm soát để canh tác chúng. “Có lẽ trở ngại lớn nhất là tối ưu hóa môi trường ánh sáng. Cà chua lớn cần rất nhiều năng lượng cho cả thời kỳ sinh trưởng và quá trình quả chín và chưa rõ liệu đèn LED có thể cung cấp đủ hay không. Nhưng việc cân bằng giữa ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm và dinh dưỡng trong một không gian khép kín đòi hỏi rất nhiều thử nghiệm”, ông Yamori nói. “Cà chua trồng bằng đèn LED có khả năng sẽ bắt đầu phát triển ở những vùng mà nông nghiệp truyền thống gặp khó khăn, hoặc nơi chi phí vận chuyển cao. Chúng cũng phù hợp với ý tưởng ‘sản xuất tại chỗ để tiêu thụ tại chỗ’, một phương pháp giúp cây trồng có thể được thu hoạch trong thành phố và ăn tươi, không cần chuỗi cung ứng từ xa. Chi phí vẫn còn hơi cao, nhưng khi công nghệ phát triển và năng lượng tái tạo được tích hợp, giá cả sẽ trở nên phải chăng hơn”.

“Các trang trại cà chua thẳng đứng trong các tòa nhà chọc trời không còn là khoa học viễn tưởng nữa. Các dự án thí điểm đã tồn tại trên khắp thế giới, mặc dù chủ yếu là cho rau ăn lá”, ông Yamori nói. “Với kết quả của chúng tôi, việc cà chua được trồng trong các tòa nhà chọc trời trong vòng 10 đến 20 năm tới là thực tế, và thậm chí trong các hệ thống thử nghiệm để trồng nông sản tươi trên Mặt trăng hoặc Sao Hỏa”.

Nguyễn Ngọc Hùng theo Đại học Tokyo.

Số lần xem: 27