Khoai tây là một trong những cây lương thực, thực phẩm quan trọng trên thế giới, đồng thời là nguyên liệu chủ lực cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, đặc biệt là chế biến snack, chip. Tại Việt Nam, nhu cầu khoai tây chế biến ngày càng tăng, song sản xuất trong nước vẫn đối mặt với nhiều thách thức như phụ thuộc vào giống nhập khẩu, chất lượng giống chưa đồng đều và giá thành giống cao.

Bên cạnh đó, sản xuất khoai tây truyền thống phụ thuộc nhiều vào điều kiện tự nhiên, đất đai và lao động thủ công, khiến chi phí cao, rủi ro lớn và khó đáp ứng yêu cầu sản xuất quy mô lớn, ổn định cho doanh nghiệp chế biến. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp, thời tiết cực đoan ngày càng gia tăng, việc nghiên cứu và phát triển giống khoai tây theo phương thức canh tác tiên tiến, kiểm soát tốt các yếu tố môi trường trở thành hướng đi tất yếu.

Trước yêu cầu đó, Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp đã xác định nghiên cứu tạo giống khoai tây gắn với hệ thống nhà màng, canh tác không đất là một trong những định hướng chiến lược, nhằm nâng cao chất lượng giống, chủ động nguồn cung, đồng thời đáp ứng yêu cầu của sản xuất nông nghiệp công nghệ cao và công nghiệp chế biến.

Hệ thống nhà màng, nền tảng kiểm soát môi trường nghiên cứu và sản xuất giống

Hệ thống nhà màng là giải pháp công nghệ cho phép kiểm soát chặt chẽ các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, gió và sinh vật gây hại. Trong nghiên cứu tạo giống khoai tây, nhà màng đóng vai trò đặc biệt quan trọng, giúp tạo ra điều kiện sinh trưởng ổn định, giảm thiểu tác động bất lợi của thời tiết và hạn chế nguồn lây nhiễm sâu bệnh từ môi trường bên ngoài.

Tại Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp, các khu nhà màng được thiết kế đồng bộ, phù hợp cho từng giai đoạn nghiên cứu và sản xuất giống, từ nuôi cấy mô, tạo cây giống sạch bệnh, sản xuất củ giống siêu nguyên chủng đến đánh giá đặc tính sinh trưởng của các dòng, giống mới. Nhờ đó, quá trình nghiên cứu không bị gián đoạn theo mùa vụ, cho phép rút ngắn thời gian chọn tạo giống và nâng cao độ chính xác trong đánh giá.

Việc ứng dụng nhà màng cũng giúp giảm đáng kể việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, góp phần tạo ra nguồn giống khoai tây an toàn, thân thiện với môi trường, đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe của thị trường trong nước và quốc tế.

Canh tác không đất, bước tiến trong sản xuất giống khoai tây chất lượng cao

Song song với hệ thống nhà màng, canh tác không đất (soilless cultivation) đang được Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp đẩy mạnh áp dụng trong nghiên cứu và sản xuất giống khoai tây. Đây là phương thức canh tác sử dụng giá thể hoặc dung dịch dinh dưỡng thay thế cho đất, cho phép kiểm soát chính xác nguồn dinh dưỡng, độ ẩm và điều kiện sinh trưởng của cây.

Theo PGS, TS. Nguyễn Xuân Trường, Viện trưởng Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp, trong sản xuất giống khoai tây, canh tác không đất mang lại nhiều lợi thế vượt trội. Trước hết, phương thức này giúp hạn chế tối đa các mầm bệnh tồn tại trong đất, nguyên nhân chính gây thoái hóa giống và suy giảm năng suất. Thứ hai, việc kiểm soát dinh dưỡng chính xác giúp cây sinh trưởng đồng đều, củ giống có kích thước, chất lượng ổn định, phù hợp cho sản xuất đại trà.

Đặc biệt, canh tác không đất cho phép tăng mật độ trồng, nâng cao hiệu quả sử dụng không gian, từ đó gia tăng năng suất trên đơn vị diện tích. Đây là yếu tố quan trọng trong bối cảnh quỹ đất nông nghiệp ngày càng thu hẹp, nhất là tại các vùng ven đô và khu vực có điều kiện sản xuất hạn chế.

Cũng theo PGS, TS. Nguyễn Xuân Trường, canh tác không đất trong hệ thống nhà màng không chỉ là giải pháp kỹ thuật nhằm thay thế đất trồng, mà là một nền tảng công nghệ quan trọng để nâng cao chất lượng nghiên cứu và hiệu quả tạo giống khoai tây. Ông nhấn mạnh rằng, trong điều kiện canh tác truyền thống, chất lượng giống khoai tây chịu ảnh hưởng lớn của đất đai, thời tiết và mầm bệnh trong môi trường, dẫn đến sự biến động lớn về năng suất và chất lượng qua các vụ sản xuất. Canh tác không đất cho phép kiểm soát chặt chẽ các yếu tố sinh trưởng ngay từ giai đoạn sớm, qua đó tạo ra nguồn vật liệu giống đồng đều, sạch bệnh và có tính ổn định cao.

“Các kết quả nghiên cứu bước đầu tại Viện cho thấy, sản xuất củ giống khoai tây trong hệ thống canh tác không đất giúp tăng hệ số nhân giống, rút ngắn chu kỳ sản xuất và nâng cao tỷ lệ củ đạt tiêu chuẩn so với phương thức truyền thống. Nhờ kiểm soát chính xác dinh dưỡng, nước tưới và vi khí hậu, cây sinh trưởng cân đối, củ hình thành tập trung, kích thước đồng đều, rất thuận lợi cho việc đánh giá đặc tính giống cũng như cho sản xuất giống quy mô lớn. Đây là yếu tố then chốt để nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế trong toàn bộ chuỗi giá trị khoai tây”, PGS, TS. Nguyễn Xuân Trường nhấn mạnh .

Cũng theo Viện trưởng Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp, hiệu quả của canh tác không đất không chỉ thể hiện ở năng suất sinh học, mà còn sử dụng tài nguyên và lao động. Việc giảm phụ thuộc vào đất canh tác, hạn chế sâu bệnh và giảm sử dụng thuốc bảo vệ thực vật góp phần hạ chi phí sản xuất, đồng thời nâng cao tính bền vững của hệ thống. Khi được tích hợp với IoT và AI, mô hình này cho phép tự động hóa nhiều khâu quản lý, giảm lao động thủ công và nâng cao độ chính xác trong nghiên cứu, từ đó tạo ra lợi thế rõ rệt so với các phương thức sản xuất giống truyền thống.

PGS, TS. Nguyễn Xuân Trường khẳng định rằng, trong bối cảnh nhu cầu khoai tây chế biến ngày càng tăng và yêu cầu về chất lượng giống ngày càng khắt khe, nghiên cứu và tạo giống khoai tây gắn với canh tác không đất là hướng đi tất yếu. Cách tiếp cận này không chỉ giúp Viện chủ động về công nghệ và nguồn giống, mà còn tạo cơ sở khoa học vững chắc để hợp tác với doanh nghiệp, phát triển các vùng nguyên liệu tập trung, nâng cao năng suất, hiệu quả và khả năng cạnh tranh của khoai tây Việt Nam trên thị trường trong nước và quốc tế.

Ứng dụng IoT và AI trong quản lý, tối ưu hóa quá trình nghiên cứu

Một điểm nhấn trong định hướng phát triển của Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp là việc tích hợp các công nghệ số hiện đại như Internet vạn vật (IoT) và trí tuệ nhân tạo (AI) vào hệ thống nhà màng và canh tác không đất.

Các cảm biến IoT được lắp đặt trong nhà màng giúp thu thập liên tục dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, nồng độ dinh dưỡng, độ pH, độ dẫn điện (EC)… Những dữ liệu này được truyền về hệ thống trung tâm để phân tích, giám sát và điều chỉnh tự động, giúp duy trì điều kiện sinh trưởng tối ưu cho cây khoai tây trong từng giai đoạn phát triển.

Trên cơ sở dữ liệu lớn được tích lũy, các thuật toán AI được ứng dụng để phân tích xu hướng sinh trưởng, dự báo nguy cơ sâu bệnh, tối ưu hóa chế độ dinh dưỡng và tưới tiêu. Điều này không chỉ giúp giảm đáng kể lao động thủ công mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, giảm chi phí sản xuất và hạn chế rủi ro trong nghiên cứu và sản xuất giống.

Việc ứng dụng IoT và AI cũng mở ra khả năng tiêu chuẩn hóa quy trình nghiên cứu và sản xuất giống khoai tây ở quy mô công nghiệp – công nghiệp sinh học, tạo tiền đề cho việc nhân rộng mô hình ra các địa phương và vùng sản xuất khác nhau.

Một trong những định hướng xuyên suốt của Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp là tăng cường gắn kết nghiên cứu với nhu cầu thực tiễn của doanh nghiệp và thị trường. Trong lĩnh vực khoai tây, Viện xác định rõ rằng giống không chỉ cần đạt năng suất cao, chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện bất lợi, mà còn phải đáp ứng các tiêu chí riêng của công nghiệp chế biến như độ sâu mắt củ, hình dạng củ, màu sắc ruột củ, đặc biệt là hàm lượng chất khô và đường khử…

Thông qua hợp tác chặt chẽ với doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp chế biến lớn, Viện triển khai các chương trình nghiên cứu theo hình thức “đặt hàng”, trong đó doanh nghiệp tham gia ngay từ khâu xác định mục tiêu giống, đánh giá chất lượng sản phẩm đến thử nghiệm sản xuất và tiêu thụ. Mô hình này giúp rút ngắn khoảng cách giữa nghiên cứu và ứng dụng, giảm rủi ro thương mại hóa và nâng cao hiệu quả đầu tư cho khoa học công nghệ.

Việc nghiên cứu tạo giống khoai tây trong hệ thống nhà màng, canh tác không đất cũng giúp Viện chủ động cung cấp nguồn giống sạch bệnh, chất lượng cao, ổn định cho doanh nghiệp, góp phần hình thành các vùng nguyên liệu bền vững, đáp ứng yêu cầu sản xuất quy mô lớn và lâu dài.

Hình thành chuỗi giá trị nông nghiệp bền vững từ nghiên cứu đến sản xuất

Từ góc độ chiến lược, Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp không chỉ dừng lại ở nghiên cứu tạo giống, mà hướng tới xây dựng chuỗi giá trị nông nghiệp bền vững, trong đó khoa học công nghệ đóng vai trò trung tâm. Chuỗi giá trị này bắt đầu từ nghiên cứu chọn tạo giống trong phòng thí nghiệm và nhà màng, tiếp nối bằng sản xuất giống trong hệ thống canh tác không đất, mở rộng ra các vùng sản xuất nguyên liệu và kết thúc ở khâu chế biến, tiêu thụ sản phẩm.

Trong chuỗi giá trị đó, sự tham gia của doanh nghiệp giữ vai trò then chốt, không chỉ với tư cách là đơn vị tiêu thụ sản phẩm mà còn là đối tác đồng hành trong đầu tư, chuyển giao công nghệ và đào tạo nguồn nhân lực. Mô hình hợp tác Nhà khoa học – Nhà nông – Nhà doanh nghiệp được Viện kiên trì theo đuổi, coi đây là chìa khóa để đưa các thành tựu khoa học công nghệ đi vào thực tiễn một cách hiệu quả và bền vững.

Bên cạnh nghiên cứu, Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp đặc biệt chú trọng công tác đào tạo, coi đây là nền tảng để phát triển nông nghiệp công nghệ cao trong dài hạn. Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh được tham gia trực tiếp vào các mô hình nhà màng, canh tác không đất, tiếp cận các công nghệ IoT, AI ngay trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Thông qua các chương trình hợp tác với doanh nghiệp, người học có cơ hội thực tập, nghiên cứu và trải nghiệm thực tế tại các vùng sản xuất và nhà máy chế biến, từ đó hình thành tư duy sản xuất hiện đại, gắn nghiên cứu khoa học với nhu cầu của thị trường.

Việc lan tỏa các mô hình nghiên cứu và sản xuất giống khoai tây công nghệ cao cũng được Viện đẩy mạnh thông qua chuyển giao kỹ thuật cho địa phương, doanh nghiệp và hợp tác xã, góp phần nâng cao năng lực sản xuất, tăng thu nhập cho nông dân và phát triển nông nghiệp bền vững.

“Nghiên cứu tạo giống khoai tây trong hệ thống nhà màng, canh tác không đất, kết hợp IoT và AI là hướng đi chiến lược của Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp trong bối cảnh nông nghiệp Việt Nam đang chuyển mình mạnh mẽ theo hướng hiện đại, bền vững và hội nhập. Cách tiếp cận này không chỉ giải quyết những thách thức về giống, năng suất và chất lượng, mà còn tạo nền tảng cho việc hình thành chuỗi giá trị nông nghiệp bền vững, gắn kết chặt chẽ giữa khoa học và doanh nghiệp. Đặc biệt, việc ứng dụng khoa học công nghệ trong nghiên cứu, công nghệ số trong vận hành quản lý gần như là hướng đi bắt buộc của đơn vị”, PGS, TS. Nguyễn Xuân Trường khẳng định.

Với quyết tâm đổi mới, tinh thần đồng hành cùng doanh nghiệp và định hướng lấy khoa học công nghệ làm động lực phát triển, Viện Sinh học và Công nghệ Nông nghiệp đang từng bước khẳng định vai trò là trung tâm nghiên cứu, đào tạo và chuyển giao công nghệ hàng đầu trong lĩnh vực khoai tây và nông nghiệp công nghệ cao tại Việt Nam.