Trong nông nghiệp truyền thống, người trồng thường sử dụng bón phân hoặc phun chất kích thích sinh trưởng để cây trồng phát triển. Các phương pháp này dẫn đến tồn dư hóa chất trong cây, đất và nước gây ô nhiễm môi trường.
Nhóm nghiên cứu do TS Bùi Đình Tú, Phó Chủ nhiệm Khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ nano đứng đầu, đã tìm giải pháp thay thế. Từ năm 2018, nhóm phát triển hệ thống tự động chiếu sáng bằng đèn LED cho cây rau mầm. Hệ thống đèn LED được nhóm thiết kế dựa trên tính toán cho phép chiếu các dải ánh sáng phổ hẹp và bước sóng tối ưu cho cây trồng hấp thụ.
Nhóm đã phát triển một thiết bị 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...
Nhóm nghiên cứu chọn cây rau mầm bởi theo ông Tú "cây có hàm lượng dinh dưỡng cao và cho kết quả nghiên cứu nhanh, thường chỉ trong vòng 1 tuần".
Nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm. Ảnh: NVCC
Ban đầu, hạt mầm được ngâm và gieo vào khay đã được chuẩn bị sẵn giá thể trồng. 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.
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.
Hệ thống đèn thông minh chiếu với các bước sóng khác nhau cho từng loại rau. Ảnh: Nhóm nghiên cứu
TS 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.
Nghiên cứu trên các loại rau trồng: đậu xanh, đậu tương, đậu đen và rau mầm họ cải như củ cải trắng, củ cải đỏ, củ cải ngọt, mầm rau muống và mầm hướng dương. Sau 4 năm nghiên cứu, hệ thống chiếu sáng thông minh được hoàn thiện. Hệ thống có thể nhận biết nhu cầu chiếu sáng của từng cây, điều chỉnh bước sóng và cường độ chiếu sáng phù hợp.
Hệ thống được thử nghiệm chiếu sáng với cây dưa lưới. Ảnh: Nhóm nghiên cứu
Hệ thống chiếu sáng bằng đèn LED cho cây rau mầm của nhóm nghiên cứu được Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ) cấp Bằng độc quyền giải pháp hữu ích năm 2022.
Bích Thảo
