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 và về lâu dài khiến cuộc sống của con người bị ảnh hưởng nghiêm trọng.

Nhằm hạn chế những tác động trên, một 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.

Theo đó, từ năm 2018, nhóm nghiên cứu đã bắt tay vào 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.

Để tối ưu hóa việc chiếu sáng giúp thúc đẩy quá trình phát triển mầm cây, nhóm nghiên cứu đã 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 của cây trồng.

Theo nhóm nghiên cứu, 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.

Qua từng thử nghiệm với mỗi giống cây trồng khác nhau, 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, 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. 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 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.

Quỳnh Trang