Lắng nghe âm thanh của côn trùng ẩn nấp có thể giúp nông dân phát hiện sớm các loài gây hại cây trồng

Việc phải bò qua những cánh đồng đậu nành lầy lội để kiểm tra các micrô gắn trên cây không phải là điều Emily Sur từng hình dung khi theo học cao học, nhưng cô hoàn toàn vui vẻ với công việc này. Nghiên cứu của cô mang lại cơ hội độc đáo để làm việc tại điểm giao thoa giữa côn trùng học, nông nghiệp và các công nghệ mới nổi, đồng thời vẫn được theo đuổi đam mê của mình.

"Tôi luôn thích các hoạt động ngoài trời, đó là một trong những lý do khiến tôi bị thu hút bởi dự án này – cơ hội được làm việc trực tiếp trên đồng ruộng", Sur – một sinh viên cao học ngành côn trùng học tại Đại học Bang Kansas – chia sẻ. Sur dẫn dắt một nhóm sinh viên đại học thực hiện dự án đòi hỏi nhiều công tác thực địa để thu thập một loại dữ liệu đặc biệt: âm thanh của côn trùng. Kết quả nghiên cứu có thể thay đổi hoàn toàn phương thức giám sát sức khỏe cây trồng trong ngành nông nghiệp.

Sur cùng các sinh viên của mình lắp đặt micrô lên cây đậu tương và ghi âm liên tục trong nhiều ngày, sau đó thu hồi thiết bị và kiểm tra kỹ lưỡng cây trồng để tìm dấu vết hoạt động của côn trùng. Nghiên cứu của cô là một phần trong quá trình phát triển "Insect Eavesdropper" (tạm dịch: Thiết bị nghe lén côn trùng) – một dự án hợp tác liên bang sử dụng âm thanh, trí tuệ nhân tạo và các công cụ phân tích tiên tiến để phát hiện côn trùng ẩn nấp trong cây trồng. Dự án này do Emily Bick, giáo sư côn trùng học tại Đại học Wisconsin–Madison, chủ trì.

Bick là người phát minh ra "Insect Eavesdropper", một thiết bị khoa học được thiết kế để phát hiện, định danh và định lượng hoạt động của côn trùng thông qua việc ghi lại những rung động rất nhỏ của cây mà tai người bình thường không thể nghe thấy. Mục tiêu của công nghệ này là giúp việc giám sát dịch hại trở nên chính xác và liên tục hơn, từ đó cho phép phát hiện sớm các vấn đề. "Nhiều loài côn trùng gây thiệt hại kinh tế rất khó quan sát vì chúng ăn từ bên trong thân cây, dưới lòng đất hoặc hoạt động vào những thời điểm mà việc kiểm tra thực địa không khả thi", Bick cho biết.

"Bằng cách 'nghe lén' những rung động do côn trùng tạo ra khi chúng kiếm ăn và tương tác với cây trồng, chúng ta có thể phát hiện hoạt động của chúng mà không cần phá hủy cây; từ đó, giúp người trồng đưa ra các quyết định quản lý đúng thời điểm và có trọng tâm hơn". Việc phát triển một công cụ hữu ích đòi hỏi chuyên môn đa dạng từ các lĩnh vực côn trùng học, kỹ thuật, trí tuệ nhân tạo và thực tiễn canh tác; phòng thí nghiệm của Bick đã cung cấp công cụ này miễn phí cho các nhà nghiên cứu khác nhằm thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng liên ngành. Tại K-State, Sur đang hợp tác với người hướng dẫn của mình là Brian McCornack – Trưởng khoa kiêm giáo sư Côn trùng học tại Đại học Bang Kansas – cũng như các nhà nghiên cứu khác trong trường để thử nghiệm công nghệ này trên các cánh đồng đậu tương và nhà kính trồng bông, đối chiếu với những vấn đề và điều kiện thực tế mà người nông dân gặp phải. Phòng thí nghiệm Quản lý Dịch hại Tổng hợp trên Cây trồng của McCornack (thường được gọi là "McLab") là một trong những đơn vị đầu tiên ứng dụng dự án này, đồng thời cung cấp những phản hồi quan trọng cho Phòng thí nghiệm Bick trong quá trình phát triển công nghệ.

Công tác triển khai công nghệ của K-State trong mùa hè này tập trung vào loài Dectes texanus – hay còn gọi là sâu đục thân đậu tương; loài này thường đục vào thân cây và rất khó phát hiện nếu không cắt xẻ thân cây đang sống. "Nhờ công cụ mới này, chúng ta có thể phát hiện những kẻ xâm nhập âm thầm này mà không cần phải hy sinh cây trồng", McCornack cho biết. Dự án này chứng minh rằng, với sự phối hợp nhịp nhàng, nghiên cứu liên ngành có thể đẩy nhanh quá trình chuyển đổi từ một công nghệ đầy triển vọng thành các công cụ nông nghiệp hữu ích trong thực tế.

Võ Như Cầm theo Phys.org