Nghiên cứu hỗ trợ nông dân đô thị tạo ra “công thức ánh sáng” nhằm tăng năng suất cây trồng

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một công thức mới cho phép nông dân đô thị tự thiết kế “công thức ánh sáng” của riêng mình, tức là sự kết hợp giữa các màu ánh sáng khác nhau giúp tăng năng suất cây trồng trong các nông trại thẳng đứng.

Ánh sáng trong các trang trại thẳng đứng có thể được kiểm soát chặt chẽ

Nghiên cứu được thực hiện tại Grow It York, một trang trại cộng đồng trong nhà nằm trong container vận chuyển tại SPARK, thành phố York. Nhóm nghiên cứu đã xây dựng một mô hình toán học giúp người trồng hiểu rõ sự phân bố ánh sáng trong các khu vực khác nhau của không gian hẹp, từ đó tối ưu hóa hệ thống chiếu sáng.

Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học York và công ty Vertically Urban (một nhà sản xuất hệ thống chiếu sáng nông nghiệp có trụ sở tại Vương quốc Anh) đã phân tích cách mà cây trồng trong các khu vực khác nhau của một trang trại khép kín cảm nhận ánh sáng. Ví dụ, cây trồng gần tường có thể nhận được ánh sáng mạnh hơn do hiệu ứng phản chiếu từ bề mặt. Sau đó, họ đã khảo sát tác động của các khác biệt này đến sự sinh trưởng của cải xoăn, củ cải và mầm hướng dương.

Trái cây và rau củ tươi sống

Tiến sỹ Daphne Ezer, từ Khoa Sinh học của Đại học York, cho biết: “Đến năm 2050, hơn 6 tỷ người sẽ sinh sống tại các khu đô thị. Vì vậy, nhu cầu tiếp cận nguồn trái cây và rau củ tươi trở nên cấp thiết, đặc biệt khi biến đổi khí hậu đang đe dọa đến năng suất cây trồng.

Một giải pháp khả thi là xây dựng các trang trại đô thị trong nhà với các kệ trồng dày đặc, hay còn gọi là trang trại thẳng đứng. Ánh sáng trong những trang trại này có thể được điều chỉnh chính xác, cho phép người trồng thiết kế điều kiện canh tác tối ưu nhằm tăng năng suất.

Tuy nhiên, do số lượng đèn trong các trang trại thẳng đứng khá lớn nên tiêu tốn nhiều năng lượng. Đồng thời, nhiều trang trại nhỏ không có khả năng thử nghiệm các tổ hợp ánh sáng khác nhau để cải thiện năng suất mà vẫn giảm được lượng khí thải carbon”.

Kiểm soát chặt chẽ

Ánh sáng trong các nông trại thẳng đứng có thể được kiểm soát chặt chẽ, cho phép nông dân thiết kế chính xác các điều kiện canh tác nhằm tối đa hóa năng suất. Tuy nhiên, nhiều nông trại thẳng đứng có quy mô nhỏ, được lắp đặt trong không gian đô thị chật hẹp, nên việc “tạm ngừng sản xuất” để nghiên cứu các phương pháp chiếu sáng khác nhau nhằm tăng năng suất là không khả thi về mặt thương mại.

Will Claydon, trưởng nhóm nghiên cứu, nhận định: “Các nông trại thẳng đứng hiện nay có thể đang sử dụng công thức chiếu sáng được xem là ‘đủ tốt’, nhưng việc thử nghiệm các phương án chiếu sáng mới lại tiềm ẩn nhiều rủi ro, bởi điều đó có thể ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất thương mại của họ.

“Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã phát triển một chiến lược mô hình toán học sáng tạo. Phát hiện quan trọng là ngay cả trong một trang trại thẳng đứng nhỏ, sự phân bố màu sắc và cường độ ánh sáng cũng rất khác nhau giữa các vị trí. Chúng tôi có thể xác định được yếu tố chất lượng ánh sáng nào là quan trọng nhất đối với từng loài cây và hy vọng hiểu biết này sẽ giúp các trang trại thẳng đứng khác tối ưu hóa ánh sáng mà không cần phải tạm ngưng sản xuất”.

Grow It York

Các nhà nghiên cứu tin rằng mô hình “công thức ánh sáng” mới này có thể giúp nhiều trang trại thẳng đứng tăng năng suất và hiệu quả sử dụng năng lượng, qua đó sản xuất thêm nhiều rau xanh tươi sống tại các trung tâm đô thị.

Grow It York, được thành lập năm 2021, cung cấp sản phẩm địa phương cho các doanh nghiệp và cư dân xung quanh. Trang trại container này trồng các loại rau ăn lá như giá đỗ, cải xoong, rau mầm và thảo mộc, có thể chế biến và thưởng thức ngay tại các nhà hàng trong khu Spark:York.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Quantitative Plant Biology.

Thành Nhân theo York.ac.uk