Triển vọng mới cho sản xuất lúa gạo của Việt Nam

Mô hình hóa nhằm dự đoán khả năng lây lan của mầm bệnh trên đồng ruộng. Từ đó trí tuệ nhân tạo sẽ dễ dàng đề xuất được thời điểm, nồng độ nông dược cần áp dụng nhằm phòng ngừa kịp thời, an toàn; đem lại hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường. Đó là kết quả của công trình nghiên cứu khoa học “Thiết bị di động cầm tay phát hiện sớm mầm bệnh gây hại cây lúa ngoài đồng” của Tiến sĩ La Hoàng Châu và nhóm nghiên cứu, thuộc Công ty TNHH Khoa học công nghệ Atrem. Cơ quan chủ quản: Sở Khoa học và Công nghệ (KH–CN) TP.Cần Thơ.

Tiến sĩ Ngô Anh Tín – Giám đốc Sở KH–CN Cần Thơ cam kết sẽ đồng hành cùng nhóm thực hiện trong quá trình hoàn thiện sản phẩm

Với ý nghĩa nhiều mặt của công trình nghiên cứu, ngày 10-5-2024, Hội đồng Khoa học TP.Cần Thơ do Sở KH-CN TP.Cần Thơ chủ trì, đã tổ chức họp xét duyệt nhằm tạo điều kiện đưa mô hình này ứng dụng vào thực tiễn, mang lợi ích đến nông dân nói riêng, ngành sản xuất lúa gạo Việt Nam nói chung.

Quang cảnh buổi họp xét duyệt

Thực tế canh tác nông nghiệp Việt Nam, cán bộ khuyến nông và nông dân đều dự đoán khả năng phát bệnh và chọn phương thức phòng ngừa tác nhân gây hại cây lúa dựa trên kinh nghiệm, đặc biệt là qua biểu hiện của cây lúa. Từ đó nông dược phòng trị mầm bệnh gây hại sẽ áp dụng đại trà trên toàn cánh đồng, không chỉ gây lãng phí vật tư nông nghiệp, mà còn giảm hiệu quả đầu tư sản xuất cho người trồng lúa. Các hệ thống kỹ thuật cao xác định mầm bệnh phổ biến hiện nay trong nước bao gồm: Trạm dự báo bệnh dựa trên thời tiết và thiết bị bay thăm dò không người lái. Trạm dự báo tình hình dịch bệnh căn cứ vào biến chuyển thời tiết và kinh nghiệm quản lý nông nghiệp. Phương thức dự báo này gặp hạn chế trong việc chỉ ra chính xác nguồn bệnh, điểm bùng dịch bệnh và hướng phát tán, lây lan của bệnh. Từ đó việc áp dụng nông dược phòng trừ bệnh không được thực hiện trúng đích, mà sử dụng đại trà trên diện rộng, dẫn đến hao phí nông dược, gây ô nhiễm nông sản và môi trường, không an toàn với người canh tác, tăng chi phí đầu tư sản xuất… Với kỹ thuật không ảnh và thiết bị bay thăm dò không người lái, các điểm bùng dịch được ghi nhận kịp thời, hỗ trợ đắc lực cho công tác khoanh vùng, xử lý nông dược được thực hiện trúng đích, hiệu quả cao. Song, phương thức này cũng không thể phát hiện điểm ủ bệnh sớm, chỉ có thể phát hiện điểm bùng bệnh khi dấu hiệu gây hại rõ ràng trên một phạm vi đủ lớn, và cũng không thể dự đoán hướng phát tán bệnh. Riêng đối với thủy sản, các hệ thống dự báo – cảnh báo trên không đáp ứng được yêu cầu kiểm định do giới hạn gây ra từ môi trường nước; thông tin khí tượng nhưng không thể cho biết vị trí nguồn bệnh, và mặt nước phản quang còn gây sai lệch không ảnh.

Tiến sĩ La Hoàng Châu trình bày hướng nghiên cứu và các công nghệ mà thiết bị áp dụng

Công trình nghiên cứu khoa học “Thiết bị di động cầm tay phát hiện sớm mầm bệnh gây hại cây lúa ngoài đồng” sử dụng kỹ thuật Lamp để giúp xác định mầm bệnh, kết hợp ứng dụng công nghệ sinh học. Mô hình hóa dự đoán tình hình lây lan của dịch bệnh theo thời gian dựa trên mật số mầm bệnh chẩn đoán được và điều kiện môi trường (ẩm độ, nhiệt độ, tốc độ gió) đo đạc được ngoài đồng. Từ dự đoán mức độ lây lan, thông tin cho người sử dụng tình hình và nguy cơ dịch bệnh sẽ xảy ra trên lúa, đề xuất các biện pháp phòng trừ bệnh thích hợp, an toàn cho người trồng lúa, để kịp thời phòng trị, trong đó 2 bệnh chính là đạo ôn và cháy bìa lá lúa.

Thành viên Hội đồng Khoa học Công nghệ tư vấn tuyển chọn tổ chức, cá nhân chủ trì nhiệm vụ khoa học và công nghệ Cần Thơ, đóng góp ý kiến

Đi sâu vào cơ chế hoạt động của thiết bị, TS. La Hoàng Châu cho biết: Nhóm thực hiện công trình khoa học đã hoàn thiện lõi chip sinh học thực hiện liên tục các tác vụ phức tạp của một phòng thí nghiệm sinh học công nghệ cao chỉ trong 2 giờ: Phân lập mầm bệnh, khuyếch đại DNA đặc trưng của mầm bệnh và hiển thị sản phẩm khuếch đại DNA dưới dạng màu sắc nhìn thấy được bằng mắt thường. Các chip sinh học này có cấu tạo rất nhỏ gọn và dễ thao tác. Dựa vào kết quả từ các công bố trên, độ đậm nhạt của màu sắc thu được có mối tương quan thuận với hàm lượng DNA được khuyếch đại, là tiền đề cho việc xây dựng mô hình dự đoán mật số mầm bệnh tại thời điểm thu mẫu. Kết quả này áp dụng cho bước tiếp theo: Mô hình hóa nhằm dự đoán khả năng lây lan của mầm bệnh trên đồng ruộng.

Theo Tiến sĩ La Hoàng Châu: Khi ứng dụng vào thực tiễn, thiết bị được kỳ vọng sử dụng bởi mạng lưới cộng tác viên gồm nông dân, các hợp tác xã, đội ngũ khuyến nông cộng đồng, các trung tâm khuyến nông… Hàng ngày, lực lượng này ra thăm đồng và sử dụng thiết bị để kiểm tra đồng ruộng. Tại đây máy sẽ thu thập ADN của mầm bệnh trên cây lúa, sau đó dùng các xét nghiệm công nghệ sinh học và công nghệ nhận diện hình ảnh được tích hợp trong thiết bị để xác định chính xác mầm bệnh, mật số mầm bệnh hiện hữu ngoài đồng tại vị trí được kiểm tra. Từ kết quả của nhiều thiết bị được gởi về hệ thống dữ liệu của Công ty TNHH Khoa học công nghệ Atrem, một mô hình dự báo thường xuyên về tình hình bùng bệnh sẽ được thông tin qua điện thoại của mạng lưới cộng tác viên, đồng thời đưa lên website của Công ty TNHH KHCN Atrem để cộng đồng cùng theo dõi và phòng trị bệnh chính xác, kịp thời, đạt hiệu quả kinh tế cao.

Với những ưu thế trên, đề tài nghiên cứu được Hội đồng Khoa học Công nghệ tư vấn tuyển chọn tổ chức, cá nhân chủ trì nhiệm vụ Khoa học và Công nghệ cấp TP. Cần Thơ đánh giá cao, thống nhất hỗ trợ kinh phí để nhóm thực hiện tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm nhằm đạt kết quả tối ưu trước khi đến với thị trường; trong đó TS. Ngô Anh Tín – Giám đốc Sở KH-CN Cần Thơ cam kết sẽ đồng hành cùng nhóm thực hiện trong quá trình hoàn thiện thiết bị.

Đan Phượng