Trồng rau mầm bằng hệ thống đèn LED

Với mong muốn hạn chế sự tồn dư của hóa chất và chất kích thích sinh trưởng trong đất trồng, nhóm nghiên cứu Trường Đại học Công nghệ (Đại học Quốc gia Hà Nội) đã phát triển một hệ thống chiếu sáng kích thích rau mầm lớn nhanh.

Tránh tồn dư hóa chất trong rau mầm

Trong kỹ thuật nuôi trồng truyền thống, để cây trồng phát triển nhanh, nông dân thường sử dụng phân bón hoặc phun hóa chất kích thích sinh trưởng nhằm thúc đẩy quá trình lớn của cây. Các phương pháp này đã dẫn đến tình trạng tồn dư hóa chất trong cây, đất và nước từ đó gây ô nhiễm môi trường, về lâu dài khiến cuộc sống của con người bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Nhằm hạn chế những tác động trên, nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Công nghệ (Đại học Quốc gia Hà Nội) do TS Bùi Đình Tú, Phó Chủ nhiệm Khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ nano đứng đầu, đã phát triển hệ thống có thể nhận biết nhu cầu chiếu sáng giúp kích thích rau mầm lớn nhanh hơn.

TS Bùi Đình Tú cho biết, hiện nay trong nông nghiệp, để kích thích sự phát triển của cây trồng thường áp dụng kỹ thuật bón phân hoặc phun các chất kích thích sinh trưởng. Tuy nhiên, các phương pháp này gây ô nhiễm môi trường do tồn dư hóa chất trong cây trồng, đất và nước. Vì vậy, nhóm tác giả đã triển khai nghiên cứu và thực nghiệm phương pháp chiếu sáng bằng đèn khác nhau như đèn sợi đốt, đèn compact hay đèn LED.

Phương pháp này nhằm cung cấp ánh sáng giúp cây trồng có thể quang hợp để phát triển. Trong đó, hệ thống sử dụng đèn sợi đốt chi phí đầu tư thấp, nhưng hiệu suất phát quang thấp và 95% phát ra nhiệt năng nên thường tốn điện, tuổi thọ rất thấp. Còn đèn huỳnh quang có ưu điểm hơn đèn sợi đốt nhưng tiêu hao điện năng, dễ cháy nổ và chứa hơi thủy ngân, ánh sáng phát không đều…

Nhóm nghiên cứu quyết định cải tiến đối với hệ thống đèn chiếu sáng trong nông nghiệp với những loại đèn LED chuyên dụng. Hệ thống này cho phép chiếu sáng với các dải ánh sáng phổ hẹp, các bước sóng giúp cây trồng quang hợp một cách tốt nhất. Nhóm tích hợp các module cảm biến cường độ ánh sáng, độ ẩm không khí, nhiệt độ, độ pH, có khả năng hiển thị, điều khiển từ xa thông qua kết nối Internet, mạng GSM...

Quá trình thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chọn cây rau mầm để xác định hiệu quả của hệ thống chiếu sáng đối với sự phát triển. Theo nhóm nghiên cứu, ban đầu, hạt mầm được ngâm và gieo vào khay đã được chuẩn bị sẵn giá thể.

Đối với một số loại hạt, có thể đến ngày thứ 4 - 6 sau khi gieo hạt mới tiến hành chiếu sáng cho đến lúc thu hoạch. Do đó, thiết bị sẽ được hẹn giờ chiếu sáng dựa trên phần mềm do nhóm nghiên cứu thiết kế đã tích hợp các thông số của từng loại cây.

Hệ thống đèn thông minh chiếu với các bước sóng khác nhau cho từng loại rau.

Vitamin C trong rau cao hơn, sản lượng tốt hơn

Thử nghiệm với hạt giống cây rau mầm củ cải trắng, sau 7 ngày cây phát triển tốt với chiều cao trung bình khoảng 13,5 cm, thân mập, lá xanh to và hàm lượng nước cao ở mức 94,77%. So sánh sản lượng ở mẫu thí nghiệm thu được 910 gram rau/100 gram hạt giống ở ngày thứ 5.

Con số này cao hơn gần gấp đôi so với mẫu rau được gieo hạt và chiếu sáng bằng phương pháp truyền thống ở ngày thứ 7. Cây rau mầm hấp thụ ánh sáng từ hệ thống chiếu sáng có thể sản sinh hàm lượng vitamin C cao hơn khoảng 1,63 lần so với điều kiện chiếu sáng tự nhiên.

TS Bùi Đình Tú cho biết, với giống củ cải trắng, lá cây hấp thụ ánh sáng tốt nhất khi các chip LED xanh có dải bước sóng từ 460 - 480 nm, chip LED đỏ có dải bước sóng từ 642 - 670 nm và chip LED UV gần có bước sóng trong khoảng 405 - 417 nm. Từ những thông số trên, nhóm tích hợp dữ liệu vào hệ thống chiếu sáng để đưa ra công thức chiếu sáng phù hợp cho từng loại cây khác nhau.

Sau 4 năm nghiên cứu, hệ thống chiếu sáng thông minh được hoàn thiện. Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục cải tiến về mặt kỹ thuật và giao diện của hệ thống để sẵn sàng cho việc chuyển giao công nghệ, cũng như tư vấn về cách lắp đặt tốt nhất đối với mỗi hộ gia đình.