Nguồn: Pixabay/CC0.

Khoai tây là loại cây rau củ hàng đầu ở Canada, với doanh thu trị giá 1,5 tỷ USD trên toàn quốc vào năm 2021. Cây khoai tây có ý nghĩa nông nghiệp đặc biệt quan trọng ở các tỉnh như New Brunswick, trụ sở của công ty McCain Foods Limited, nhà chế biến khoai tây lớn nhất thế giới.

Thông tin chi tiết từ Báo cáo Diện tích Khoai tây Canada năm 2022 do Hội nông dân trồng khoai tây Canada (United Potato Growers of Canada) thực hiện cho thấy những thay đổi đáng kể về cách thức và địa điểm trồng khoai tây ở Canada.

Ở các tỉnh phía đông, báo cáo cho thấy diện tích gieo trồng khoai tây đã giảm, chủ yếu là do chi phí nhiên liệu và phân bón cao hơn. Kết quả là người trồng khoai tây đang tìm kiếm các biện pháp quản lý dinh dưỡng nhằm tối ưu hóa năng suất và chất lượng cây trồng.

Chất dinh dưỡng và năng suất

Việc lập kế hoạch quản lý dinh dưỡng có tầm quan trọng đặc biệt đối với những người trồng khoai tây. Sự thiếu hụt chất dinh dưỡng có thể hạn chế năng suất cây trồng và việc đáp ứng các mục tiêu sản xuất đòi hỏi phải có biện pháp quản lý môi trường.

Việc sử dụng phân bón và các biện pháp cải tạo đất khác cần được cân bằng với việc giảm thiểu các ảnh hưởng đến môi trường. Trong bối cảnh khoai tây Canada tiếp tục phát triển, sự cân bằng mong manh giữa tham vọng sản lượng và bảo vệ môi trường vẫn được đặt lên hàng đầu trong việc xem xét đánh giá của ngành khoai tây.

Cung cấp dinh dưỡng

Trong sản xuất khoai tây, thông thường việc sử dụng chất dinh dưỡng đạt được chủ yếu thông qua xử lý đất bằng cách cung cấp một số chất dinh dưỡng nhất định qua lá, bao gồm việc phun phân bón trực tiếp lên lá.

Các biện pháp công nghiệp phổ biến thường liên quan đến việc bón phân tập trung trong giai đoạn trồng hoặc làm đất, đặc biệt là ở vùng Atlantic Canada. Mặc dù phương pháp này có thể phù hợp với một số chất dinh dưỡng nhất định nhưng nó đặt ra những thách thức đối với các chất dinh dưỡng cần thiết ở giai đoạn phát triển sau của khoai tây.

Do đó, việc áp dụng phân bón theo mùa đã trở nên lôi cuốn đối với người trồng khoai tây, giúp đảm bảo nguồn cung cấp bền vững các chất dinh dưỡng quan trọng cho cây trồng hấp thu hiệu quả. Biện pháp phân tích mô cây là một công cụ có giá trị để đánh giá tình trạng dinh dưỡng cây trong giai đoạn sinh trưởng.

Bằng cách phân tích thành phần hóa học của mô cây trong giai đoạn sinh trưởng, người trồng khoai tây có thể nắm được cách bón phân đúng liều, đúng thời điểm và đúng vị trí.

Quá trình lấy mẫu mô cây để phân tích hóa học được xác định đặc điểm rõ ràng bằng sự lựa chọn cẩn thận các mô cây cụ thể. Cuống lá của chiếc lá thứ tư - phần cuống gắn nó với thân cây – tính từ trên xuống được xác định là lý tưởng. Để đánh giá chính xác, cần khoảng 40 đến 50 cuống lá được thu thập từ vùng lấy mẫu được yêu cầu để thực hiện báo cáo kết quả phân tích hóa học.

Những thách thức cho phân tích mô cây

Một thách thức khi tiến hành phân tích mô cây nằm ở việc lựa chọn chính xác cuống lá thích hợp để lấy mẫu. Chọn sai cuống lá có thể dẫn đến kết quả sai lệch, che khuất tình trạng dinh dưỡng thực tế của cây.

Ngoài ra, độ chính xác của kết quả phân tích mô cây phụ thuộc nhiều vào khoảng thời gian giữa việc lấy mẫu đến lúc phân tích kế tiếp. Khả năng giảm chất lượng mẫu qua thời gian dài có thể khiến kết quả ít đại diện hơn cho tình trạng dinh dưỡng thực sự tại thời điểm lấy mẫu.

Ngoài ra còn có yêu cầu nhiều lao động liên quan đến việc thu thập các mẫu cuống lá - loại phân tích mô cây này đòi hỏi nhân sự được đào tạo. Vì vậy, việc áp dụng các kỹ thuật nhanh chóng và hiệu quả khác để phân tích thường quy nhằm xác định tình trạng dinh dưỡng là cần thiết.

Đánh giá quang phổ

Những tiến bộ công nghệ trong cảm biến quang học và phạm vi bước sóng của chúng đã dẫn đến các ứng dụng quang phổ trên phạm vi rộng để đánh giá thành phần dinh dưỡng của cây bằng kỹ thuật học máy.

Công cụ quang phổ đã được nghiên cứu rộng rãi để đánh giá chất dinh dưỡng trong cây dựa trên hàm lượng hóa học trong lá như trong cây phật thủ (fingered citron). Một cách sử dụng khác là đánh giá dinh dưỡng trong thảm thực vật bị suy thoái bằng sử dụng quang phổ cận hồng ngoại.

Tuy nhiên, việc triển khai các thiết bị quang phổ trên cuống lá là không thực tế do dạng hình lá mỏng của chúng. Điều đó có nghĩa là cần phải nghiên cứu để tìm ra mối tương quan giữa hàm lượng hóa học ở cuống lá và quang phổ của lá.

Đo lường thời gian thực tế

Dự án nghiên cứu của chúng tôi sử dụng máy quang phổ cầm tay để xác định nhanh giá trị dinh dưỡng ở cuống lá trên ruộng khoai tây.

Dữ liệu quang phổ lá cảm nhận được phân tích bằng thuật toán học máy-được huấn luyện dựa trên lịch sử của dữ liệu- để ước tính hàm lượng chất dinh dưỡng ở cuống lá với kết quả gần giống như thực tế. Quá trình này được hỗ trợ bởi điện toán đám mây và Internet vạn vật (Internet of Things).

Cách tiếp cận mới này hứa hẹn sẽ là một công cụ có giá trị cho người nông dân, cho phép họ áp dụng hiệu quả các loại phân bón cần thiết một cách đúng thời điểm, từ đó cuối cùng sẽ cân bằng giữa tham vọng sản lượng và bảo vệ môi trường.

Nguyễn Tiến Hải theo Phys.org