Ngành Nông nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế. Những biến động của của thế giới, khu vực và trong nước trong thời gian vừa qua đã tác động tiêu cực đáng kể tới các ngành công nghiệp và dịch vụ, nhưng ngành Nông nghiệp vẫn trụ vững và đóng vai trò như trụ đỡ của nền kinh tế Việt Nam. Hiện nay, nông nghiệp 4.0 bắt đầu hình thành, với sự ra đời của các doanh nghiệp sản xuất nông nghiệp ứng dụng thành tựu cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư.

1. Khái quát nông nghiệp 4.0

Ở Việt Nam, thuật ngữ Nông nghiệp 4.0 hay còn gọi là Nông nghiệp thông minh hoặc Nông nghiệp số đã dần trở nên quen thuộc.

 “Nông nghiệp 4.0 ở châu Âu được hiểu là các hoạt động trồng trọt và chăn nuôi được kết nối mạng bên trong và bên ngoài đơn vị (có thể hiểu theo nghĩa rộng bao gồm cả lĩnh vực thủy sản, lâm nghiệp). Nghĩa là thông tin ở dạng số hóa dành cho tất cả các đối tác và các quá trình sản xuất, giao dịch với các đối tác bên ngoài đơn vị như các nhà cung cấp và khách hàng tiêu thụ được truyền dữ liệu, xử lý, phân tích dữ liệu phần lớn tự động qua mạng internet. Sử dụng các thiết bị internet có thể tạo điều kiện quản lý lượng lớn dữ liệu và kết nối nội bộ với các đối tác bên ngoài đơn vị. Một số thuật ngữ khác thường được sử dụng như “Nông nghiệp thông minh” và “Canh tác số hóa”, dựa trên sự ra đời của các thiết bị thông minh trong nông nghiệp. Các thiết bị thông minh bao gồm các cảm biến, các bộ điều tiết tự động, công nghệ có thể tính toán như bộ não và giao tiếp kỹ thuật số. Nông nghiệp 4.0 mở đường cho sự tiến hóa tiếp theo, bao gồm những hoạt động không cần có mặt con người trực tiếp và dựa vào hệ thống thiết bị có thể đưa ra những quyết định một cách tự động” [3].

Theo tiến sỹ Phạm S: “Nông nghiệp 4.0 là nông nghiệp mà trong suốt quá trình sản xuất ứng dụng các công nghệ tiên tiến, hiện đại; sử dụng các thiết bị thông minh được kết nối mạng bên trong và bên ngoài của trang trại dựa trên nền tảng công nghệ thông tin để quản lý nông nghiệp an toàn thực phẩm, hiệu quả và bền vững, thích ứng với biến đổi khí hậu và hội nhập quốc tế” [4].

Tóm lại, Nông nghiệp 4.0 là việc ứng dụng các thành tựu hiện đại của công nghiệp 4.0 như Internet, công nghệ nano, công nghệ robot, công nghệ sinh học, công nghệ chiếu sáng,…vào quy trình sao cho giảm thiểu công sức lao động, hạn chế thất thoát, thiệt hại do thiên tai, sâu bệnh xuống mức thấp nhất, đảm bảo an toàn môi trường, kiểm soát và tiết kiệm chi phí trong từng giai đoạn hay toàn bộ tất cả quy trình sản xuất – chế biến- tiêu thụ.

Đặc trưng

Điểm đặc trưng của nông nghiệp 4.0 chính là số hoá các hoạt động sản xuất kinh doanh từ nông trại đến khâu chế biến , chiến lược marketing, tiêu dùng thông qua hệ thống thiết bị và tập trung quản lý dữ liệu tại một ứng dụng quản lý công việc duy nhất.

Kết hợp các hệ thống điều hành và tác nghiệp tập trung, sự tự động hoá và thông minh kết hợp giữa công nghệ vật lý, công nghệ sinh học , và công nghệ điều động vận hành đảm bảo cho quá trình sản xuất kinh doanh được diễn ra liên tục, đạt giá trị hiệu quả và bền vững.

2. Cơ hội và thách thức khi ứng dụng công nghệ 4.0 vào nông nghiệp

Cơ hội

Đổi mới quy trình

Điển hình là việc ứng dụng điện toán đám mây nhằm cung cấp sản phẩm đầu ra chất lượng cao và an toàn vệ sinh thực phẩm. Và ứng dụng công nghệ thông tin vào nông nghiệp làm tăng năng suất sản lượng đáng kể so với cách trồng nông nghiệp kiểu cũ. Điện toán đám mây mang lại nhiều lợi ích to lớn như sự chuẩn hóa sản phẩm và dịch vụ, giảm thiểu chi phí đầu tư, rút ngắn thời gian phát triển sản phẩm, nâng cao chất lượng dịch vụ và linh hoạt trong mô hình kinh doanh, sẵn sàng mở rộng khi cần thiết. Đồng thời những phát minh mới trong lĩnh vực công nghệ thông tin có thể làm tăng khả năng thích ứng của nông dân trước những thay đổi, bằng cách tăng khả năng tiếp cận thông tin thời tiết và thị trường. Các công nghệ kỹ thuật số có thể giúp nông dân đưa ra quyết định sáng suốt hơn về thời gian và cây trồng nào, cũng như thời gian và nơi bán cây trồng.

Đổi mới kỹ thuật nông nghiệp

Đầu tiên phải nói đến sự phát triển của công nghệ sinh học cho phép chọn, tạo ra những giống cây trồng, vật nuôi mới phù hợp với mục đích sử dụng. Điều này tác động mạnh mẽ đến năng suất cũng như chất lượng cây trồng vật nuôi, từ đó tăng giá trị gia tăng trong mỗi sản phẩm nông nghiệp. Tiếp đó là ứng dụng công nghệ Internet vạn vật (IOT) cho phép nhiều thiết bị chuyên dùng, di động kết nối và giao diện hiệu quả với nhau dưới sự điều hành của trung tâm điều khiển. Thêm nữa là sự kết hợp với công nghệ mô phỏng giúp xây dựng, thiết kế dựa trên nền tảng số liệu thực và một thế giới thực trong mô hình ảo để dự tính, dự báo thị trường sự biến đổi khí hậu, thời tiết, tính toán các phương án sản xuất, chế tạo...

Thay đổi phương thức tổ chức sản xuất

Việc tiếp cận công nghệ giúp ngành Nông nghiệp thay đổi phương thức tổ chức sản xuất manh mún, nhỏ lẻ, mang nặng tính tự cung tự cấp. 

Thách thức

Để ứng dụng CN 4.0 hiệu quả trong SXNN phải dựa trên nền tảng các thông số kỹ thuật có liên quan, từ đó chuyển hóa dữ liệu thành các quyết định sản xuất, kinh doanh tối ưu. Tuy nhiên, Việt Nam đang thiếu một hệ thống cơ sở dữ liệu khoa học đầy đủ, đồng bộ và cập nhật về sản xuất, vùng sản xuất (như các điều kiện và đáp ứng sinh trưởng, phát triển của cây trồng với sự thay đổi của các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, các chất dinh dưỡng, các thuốc phòng trừ sâu bệnh,...); về ngành hàng (với các thông tin thị trường cung - cầu, tiêu chuẩn sản xuất - tiêu dùng, biến động giá cả,..); về thị trường công nghệ (như các loại CN, nhà tư vấn, nhà cung cấp, mức độ cung cấp, dịch vụ bảo hành CN,...).  

Quy mô SXNN nhỏ, manh mún, phân tán cùng với chi phí đầu tư ban đầu cho việc áp dụng CN 4.0 vào SXNN thường cao hơn nhiều so với chi phí sản xuất thông thường, dẫn đến mức lợi ích thu được không đạt hiệu quả; đặc biệt ở các vùng có điều kiện kinh tế - xã hội khó khăn, địa hình phức tạp, chi phí đầu tư ban đầu càng lớn, do vậy khó thu hút đầu tư vào ứng dụng CN 4.0 trong SXNN.

Quản lý thị trường sản phẩm lỏng lẻo, thực thi các quy định về kiểm soát chất lượng, chứng nhận, dán nhãn sản phẩm và vệ sinh an toàn thực phẩm (VSATTP) trong nước hiện nay vẫn yếu kém. Điều này đã gây ra sự cạnh tranh không công bằng cho các sản phẩm ứng dụng CN cao khi đánh đồng sản phẩm có chất lượng, đảm bảo VSATTP với các sản phẩm kém chất lượng hơn. Trong khi đó, giá thành sản phẩm nông nghiệp ứng dụng CN 4.0 thường cao hơn, dẫn tới giá bán cao hơn, bởi vậy khó cạnh tranh so với các sản phẩm thông thường.

Thị trường CN 4.0 trong nước nhìn chung chưa phát triển. Mặc dù, ngày càng có nhiều Tập đoàn, công ty tham gia vào cung cấp các giải pháp phần mềm CN 4.0, nhưng về cơ bản cơ khí trong nước chưa đáp ứng được nhu cầu của phần cứng CN, như các loại máy móc, thiết bị phục vụ SXNN về chủng loại, số lượng cũng như chất lượng,.... Điều này làm hạn chế nguồn cung CN cùng với chi phí lắp đặt CN 4.0 trở nên đắt đỏ hơn, các dịch vụ vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa và thay thế CN chưa thuận tiện, đặc biệt ở các địa bàn khó khăn.

Phát triển nông nghiệp 4.0 đòi hỏi phải có nguồn lao động chất lượng cao. Trong khi thực tế ở Việt Nam, nguồn lao động chất lượng cao, am hiểu về khoa học - kỹ thuật trong nông nghiệp còn thiếu và yếu, làm ảnh hưởng lớn đến việc tiếp cận với khoa học và CN hiện đại. Đây là một trong những yếu tố quan trọng tạo ra thách thức lớn khi thực hiện các chương trình nông nghiệp ứng dụng CN cao, đặc biệt ở những vùng, miền có điều kiện kinh tế - xã hội khó khăn.

Vấn đề biến đổi khí hậu đang diễn ra nhanh và mạnh, dịch bệnh diễn biến ngày càng phức tạp và khó lường đã tác động lớn đến công tác phân tích, dự báo để đạt được độ chính xác tuyệt đối. Vấn đề này khiến CN phân tích, dự báo các yếu tố tự nhiên khó vận hành một cách tối ưu và có những thay đổi theo kịp với cường độ, diễn biến khó lường của thời tiết, dịch bệnh. Mặt khác, nếu áp dụng những CN, mô hình phân tích, đánh giá tác động đã lỗi thời, công tác phân tích, dự báo sẽ kém hiệu quả và gia tăng chi phí duy trì CN.

3. Một số mô hình thành công

Hiện nay, Việt Nam mới chỉ ứng dụng một số công nghệ 4.0, chưa thực hiện được hệ thống nông nghiệp 4.0 đầy đủ như các nước phát triển. Chúng ta có một số mô hình đang ứng dụng giải pháp thông minh, một số mô hình áp dụng cả giải pháp và thiết bị thông minh. Một số mô hình còn đơn độc, chưa kết nối xuyên suốt chuỗi giá trị nông sản, mới chỉ là những điển hình về nông nghiệp công nghệ cao chứ chưa phải là nền nông nghiệp số. Người nông dân Việt đã bắt đầu tham gia vào quá trình xây dựng ngành Nông nghiệp 4.0 dựa trên kinh nghiệm và sự tiếp thu công nghệ. 

Nhiều vùng canh tác lúa ở đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long đã ứng dụng quy trình 3 giảm - 3 tăng, 1 phải - 5 giảm, tưới tiết kiệm nước, bón phân viên, phân nhả chậm thông minh, bón 1 lần đủ dinh dưỡng cả vụ cho cây trồng, hay các mô hình tưới tiết kiệm nước gắn các cảm biến điều khiển tự động. Tại Châu Thành (Trà Vinh), Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp miền Nam đã hợp tác và chuyển giao công nghệ sản xuất lúa gạo 100% hữu cơ với Công ty Cọp Sinh Thái. Sản phẩm đạt tiêu chuẩn để vào các thị trường khó tính như Mỹ, EU và Nhật Bản. Viện còn phối hợp với Công ty Nông nghiệp Việt Nam triển khai hàng trăm hecta mô hình ứng dụng phân bón nano sinh học trong canh tác lúa gạo sạch, rau an toàn, cây ăn trái an toàn, giảm lượng phân bón và thuốc trừ sâu hóa học. Tại Bà Rịa - Vũng Tàu và Lâm Đồng, công ty VIFARM đã ứng dụng công nghệ thủy canh hồi lưu - Hydroponic trong sản xuất rau sạch. Đó là các công nghệ tưới tiêu nhỏ giọt, công nghệ đèn LED; thiết bị kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, thông số môi trường. Nhờ đó, năng suất rau gấp 3 lần và
giá thành bằng nửa so với sản xuất truyền thống. Tại Đà Lạt (Lâm Đồng), Hợp tác xã Anh Đào đang ứng dụng những công nghệ thông minh trồng rau quả theo tiêu chuẩn VietGAP, sản lượng tiêu thụ nội địa bình quân 50.000 tấn/năm và 4.000 tấn xuất khẩu; doanh thu hơn 10 triệu USD/năm. Công ty cổ phần Cầu Đất Đà Lạt (Cầu Đất Farm) khởi đầu từ sản xuất nông sản sạch bằng phương pháp thủy canh. Đến nay, Công ty đã sở hữu nông trại có quy mô lớn, kết nối hệ thống phát triển rau sạch bằng các giải pháp nông nghiệp thông minh, ứng dụng IOT trong nhiều khâu của quy trình trồng trọt và tiêu thụ. Hệ thống giám sát và điều khiển qua internet có thể tự động kiểm soát độ ẩm, tưới nước, bón phân, giúp chủ nông trại giám sát canh tác từ xa. 

Tại Đồng Tháp, mô hình “Canh tác lúa tốt nhất” của HTX Mỹ Đông, phối hợp với Công ty Rynan Smart Fertilizers, trồng giống Jasmine ứng dụng Canh tác thông minh (bón phân tan chậm và phun chế phẩm sinh học một lần, sử dụng thiết bị cảm ứng năng lượng mặt trời điều tiết mực nước) đã giúp đạt năng suất 7 tấn lúa/ha, trong khi giảm giống từ 20 kg/công, còn 6 – 8 kg, giảm phân bón, giảm số lần phun từ 5 lần còn 3 lần, sâu bệnh giảm hẳn và tiết kiệm được công lao động. Chỉ trong vài năm gần đây đã có nhiều nông hộ ứng dụng tốt các hợp phần của NN 4.0. Nông hộ Vương Đình Phi (ấp Thành Mâu, TP.Đà Lạt làm vườn bằng... smartphone; ông Phạm Văn Hát gieo hạt bằng robot tự động; ông Đoàn Huỳnh Thông (Giám đốc Cty Chánh Phong) xử lý hạt giống bằng chiếc máy bọc hạt giống của Hà Lan. Các trang trại ở Khoái Châu (Hưng Yên) và Đức Huệ (Long An) đã áp dụng thành công công nghệ trồng chuối cấy mô có hệ thống tưới tự động trong phục vụ xuất khẩu, với quy mô lên đến gần 1000 ha. 

Công nghệ tự hóa, công nghệ thông minh đang dần được áp dụng trong lĩnh vực chăn nuôi, ưu điểm của các công nghệ này là tự động cấp thức ăn, tùy theo độ tuổi của gia súc, gia cầm, thủy - hải sản mà lập trình số lần cho ăn trong ngày cũng như định lượng thức ăn cho mỗi lần ăn; tự động mở đèn thắp sáng trang trại, thắp sáng khi cho ăn Chăn nuôi bò sữa là lĩnh vực mà các công nghệ này được áp dụng sớm nhất, tiêu biểu là Công ty TNHH Huy Long An (Long An), Trung tâm Giống vật nuôi TP. Hồ Chí Minh, đặc biệt là Tập đoàn TH True Milk đã đầu tư xây dựng ở Nghĩa Đàn (Nghệ An) trang trại bò sữa ứng dụng công nghệ chăn nuôi thông minh lớn nhất châu Á với quy mô lên đến 37.000 ha, hơn 45.000 con bò, sản lượng đạt 500 triệu lít sữa tươi sạch trong một năm. Tại Tam Nông (Phú Thọ), Nhà máy sản xuất trứng gà sạch ĐTK Phú Thọ có diện tích hơn 42ha với công suất 500.000 quả trứng mỗi ngày. Đây là nhà máy có khả năng kiểm soát an toàn sinh học đối với toàn bộ quy trình sản xuất trứng gà sạch. Gà được nuôi trong hệ thống nhà tiền chế cách nhiệt tích hợp hệ thống lồng nuôi; thiết bị cảm biến tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng gió; hệ thống làm sạch nước; thời gian cung ứng sản phẩm từ khi gà đẻ tới hệ thống cửa hàng, siêu thị chỉ trong 24 giờ. Công ty cổ phần Đông trùng hạ thảo Hima (TP. Hồ Chí Minh) đã xây dựng quy trình sản xuất, chế biến các sản phẩm đông trùng hạ thảo thành một chuỗi khép kín, từ nuôi cấy đến chế biến, tiêu thụ. Các phòng nuôi cấy được ứng dụng công nghệ tự động hóa hoàn toàn trong điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng theo thời gian mà không cần đến sự can thiệp của con người, giúp sản phẩm bảo đảm được chất lượng và tính ổn định. Hiện nay doanh nghiệp này đang tiếp tục triển khai dự án nông nghiệp công nghệ cao với quy mô 213 ha tại huyện Xuyên Mộc (Bà Rịa - Vũng Tàu) sử dụng thiết bị bay không người lái, chụp ảnh quang tuyến cắt lớp, thu thập toàn bộ dữ liệu một cách chi tiết nhất theo từng phút. Nhờ đó, việc bổ sung dưỡng chất cho cây trồng, khoanh vùng diệt trừ sâu bệnh, thu hoạch trang trại đều được tự động hóa.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Đức Bách (2018), Nông nghiệp 4.0 – Thực trạng và Định hướng,  Khoa Công nghệ Sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
2. Vương Minh Hoài (2019), Phát triển nông nghiệp 4.0 ở Việt Nam: một số mô hình thành công và những bất cập, Tạp chí Khoa học và Công nghệ.
3. Lê Quý Kha (2017), Tổng quan nông nghiệp 4.0 trên thế giới và khả năng
   áp dụng tại Việt Nam, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
4. Phạm S (2017), Nông nghiệp thông minh 4.0: Xu hướng tất yếu và cách tiếp
   cận, Báo Nhân dân điện tử.

       5. Nguyễn Đình Tuấn (2018), Nông nghiệp Việt Nam bước vào cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.