Khắc phục những hạn chế về thời tiết với canh tác trong nhà kính

Đối mặt với thời tiết ngày càng khó lường, nhiều người trồng trọt đang dựng lên các cấu trúc nhà kính để trồng trọt và thậm chí chăn nuôi. Khi được kết hợp với phần mềm quản lý trang trại để vận hành hiệu quả cao, công nghệ mới trong cấu trúc nhà kính và kỹ thuật trồng trọt trong môi trường được kiểm soát là một giải pháp có thể mở rộng để sản xuất lương thực bền vững. Cần làm gì đề khắc phục những hạn chế về thời tiết với canh tác trong nhà kính?

Hướng dẫn này nhằm hỗ trợ các doanh nghiệp trang trại giảm thiểu các hạn chế về thời tiết cũng như quản lý và mở rộng quy mô sản xuất nông nghiệp của họ bằng cách sử dụng cấu trúc nhà kính có mái che.

Thời tiết ảnh hưởng đến việc canh tác như thế nào?

Các hiện tượng thời tiết cực đoan và thậm chí điều kiện khí hậu thay đổi nhẹ cũng ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp.

Điều kiện thời tiết bất lợi và thảm họa khí hậu vào năm 2021 đã khiến những người nông dân trồng trọt và chăn nuôi ở Hoa Kỳ lao đao vì thiệt hại sản xuất hơn 21,5 tỷ USD. Nhiệt độ tăng cao từ năm 1991 đến năm 2017 đã khiến khoản thanh toán tổn thất bảo hiểm trang trại tăng thêm 27 tỷ đô la.

Lũ lụt và hạn hán là những hiện tượng thời tiết có tác động trực tiếp nhất, thường gây ra thiệt hại trực tiếp cho sản xuất.

Tuy nhiên, điều kiện thời tiết bình thường ảnh hưởng đến nông nghiệp theo nhiều cách ít rõ ràng hơn.

Ví dụ: Một mùa xuân ẩm ướt và mát mẻ kéo dài có thể không gây ra lũ lụt nhưng vẫn khiến người nông dân không thể trồng trọt khi họ thường làm vào mùa xuân. Hoặc, điều kiện ẩm ướt có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển quan trọng ban đầu của cây và gây căng thẳng cho cây non, khiến chúng dễ bị bùng phát dịch bệnh và sâu bệnh. Những đợt rét đậm vào đầu mùa thu có thể giết chết cây trồng trước khi nó trưởng thành, trong khi nhiệt độ quá nóng trong mùa sinh trưởng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển của cây trồng.

Và nó không chỉ là cây trồng. Sản xuất chăn nuôi cũng bị ảnh hưởng bởi các hiện tượng thời tiết cực đoan; hạn hán đặc biệt khó khăn đối với ngành chăn nuôi gia súc vì nó hạn chế nghiêm trọng sự phát triển của cỏ và thức ăn thô xanh cho đồng cỏ chăn thả. Nhưng ngay cả những vật nuôi nhỏ, như gà để sản xuất trứng và thịt, cũng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ khắc nghiệt.

Ưu điểm đáng kể nhất của canh tác nhà kính là khả năng kiểm soát môi trường nhà kính và nhiệt độ nhà kính để hỗ trợ sự phát triển của cây trồng chất lượng cao, thậm chí theo chu kỳ quanh năm.

Biến đổi khí hậu, tính bền vững và canh tác nhà kính

Mặc dù các điều kiện thời tiết khắc nghiệt luôn là một phần của hoạt động nông nghiệp, nhưng sự nóng lên toàn cầu do khí nhà kính ngày càng tăng trong bầu khí quyển của chúng ta đang góp phần gây ra các hiện tượng thời tiết bất lợi thường xuyên hơn và cực đoan hơn, đồng thời đe dọa an ninh lương thực toàn cầu.

Theo Liên hợp quốc, nhiệt độ trái đất đang cao hơn nhiệt độ trung bình 1,1 độ C so với thời kỳ tiền công nghiệp. Mặc dù điều đó có vẻ không nhiều, nhưng nhiệt độ không khí tăng lên làm thay đổi các kiểu thời tiết truyền thống, gây ra nhiều đợt nắng nóng thảm khốc hơn, các hiện tượng mưa cực đoan và các sự kiện do thời tiết khác gây ra, như mực nước biển dâng cao do sông băng tan chảy. Tất cả những sự kiện này khiến nông dân khó trồng trọt theo cách truyền thống hơn.

Sản xuất nông nghiệp và thực hành trang trại góp phần vào vấn đề biến đổi khí hậu.

Các phương thức canh tác truyền thống giải phóng khí carbon dioxide và các loại khí nhà kính mạnh khác như oxit nitơ và khí mê-tan vào khí quyển. Khoảng một phần ba đến một phần tư lượng khí nhà kính hàng năm của hành tinh được đóng góp vào chuỗi cung ứng thực phẩm. Người tiêu dùng và các công ty cung cấp thực phẩm không bắt đầu yêu cầu một chuỗi cung ứng thực phẩm bền vững hơn hỗ trợ môi trường và hệ sinh thái lành mạnh.

Về cơ bản, nông dân và người trồng trọt đều bị ảnh hưởng bất lợi bởi các vấn đề do biến đổi khí hậu gây ra đồng thời cũng là một phần nguyên nhân khiến biến đổi khí hậu xảy ra ngay từ đầu.

Nông nghiệp nhà kính được coi là một giải pháp cho vấn đề biến đổi khí hậu.

Cấu trúc nhà kính có thể giảm thiểu nhiệt độ cao và thấp trong khi trồng lương thực ở những vùng mà trước đây không thể sản xuất lương thực, do đó giảm lượng khí thải carbon do vận chuyển, giảm tác động của cú sốc chuỗi cung ứng và bảo tồn sử dụng nước và chất dinh dưỡng so với sản xuất nông nghiệp truyền thống .

Ngoài ra, người trồng trọt có thể sản xuất khối lượng lương thực lớn hơn trong không gian nhà kính nhỏ hơn so với các mô hình sản xuất ngoài trời. Giảm áp lực chuyển đổi rừng và thảo nguyên thành đất nông nghiệp và duy trì các hệ sinh thái đó như các bể chứa carbon quan trọng.

Môi trường được kiểm soát Nông nghiệp so với Canh tác trong nhà kính

Nông nghiệp môi trường có kiểm soát (CEA) và nông nghiệp nhà kính là những thuật ngữ có thể hoán đổi cho nhau. Tuy nhiên, họ có một số khác biệt chính.

CEA kiểm soát tất cả các khía cạnh của quá trình trồng trọt, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng mặt trời, nước, dinh dưỡng và thậm chí cả vật liệu trồng trọt (còn gọi là đất). CEA được trồng hoàn toàn trong nhà, chẳng hạn như trong nhà kho, sử dụng phương pháp trồng trọt không cần đất (thường là thủy canh) và sử dụng ánh sáng LED để mô phỏng ánh sáng mặt trời và tạo ra quá trình quang hợp. Nhưng nhược điểm lớn của CEA là chi phí điện cao để vận hành hệ thống chiếu sáng LED.

Nhà kính là một loại CEA

Nhưng cũng tận dụng ánh sáng mặt trời tự nhiên bằng cách che phủ cấu trúc bằng một số vật liệu trong suốt, chẳng hạn như nhựa vinyl polyetylen, polycacbonat, sợi thủy tinh hoặc thủy tinh. Tùy thuộc vào kiểu nhà kính, tất cả các thành phần được thấy trong quá trình phát triển CEA cũng có thể được kết hợp vào hoạt động canh tác nhà kính. Thậm chí có những nông dân thủy canh hoạt động ngoài cấu trúc nhà kính.

Ưu điểm lớn của nhà kính là khả năng bù đắp chi phí điện bằng cách sử dụng ánh sáng mặt trời tự nhiên làm nguồn sáng chính trong môi trường nhà kính. Mặc dù vậy, một số cấu trúc nhà kính cũng có đèn LED đi kèm để cung cấp thêm ánh sáng ngoài ánh sáng mặt trời tự nhiên vào những thời điểm trong năm khi ánh sáng mặt trời tự nhiên bị hạn chế.

Các loại canh tác nhà kính

Canh tác trong nhà kính có thể được thực hiện bằng nhiều loại cấu trúc, tùy thuộc vào mục tiêu và nhu cầu của các hoạt động canh tác. Chúng khác nhau tùy thuộc vào hệ thống, vật liệu được sử dụng để che phủ chúng và kỹ thuật xây dựng.

Các cấu trúc nhà kính đơn giản có thể được xây dựng với chi phí tương đối nhỏ, giúp nông dân nhỏ, mới bắt đầu và trang trại sản xuất nhỏ ở các quốc gia đang phát triển kéo dài mùa vụ và sản xuất nhiều lương thực hơn. Cấu trúc nhà kính đơn giản có thể được xây dựng chỉ với vài nghìn đô la tùy thuộc vào kích thước và vật liệu cần thiết.

Ở một thái cực khác là các cấu trúc nhà kính được kiểm soát bằng công nghệ cao được nhân rộng và quản lý trên quy mô lớn trên nhiều địa điểm bằng phần mềm quản lý trang trại.

Nhà kính thương mại có thể tốn hàng triệu đô la để xây dựng và thường được lắp đặt với hệ thống quản lý công nghệ cao, bao gồm: kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, chiếu sáng, tưới nhỏ giọt và tưới tiêu, hệ thống phun sương và hệ thống băng ghế tự động để di chuyển cây trồng trong chậu.

Nhà vòng và Đường hầm Poly

Nhà vòng, còn được gọi là polytunnel, là nhà kính được xây dựng trên một cái vòng.

Khung hoop có thể được làm bằng bất kỳ vật liệu thích hợp nào. Theo truyền thống, tre được sử dụng trong các ngôi nhà vòng được xây dựng ở các vùng trên thế giới nơi tre mọc nhiều. Ống nhựa PVC hoặc ống kim loại cũng thường được sử dụng.

Do có khung vòng nên nhà có khung phải được bao bọc bằng vật liệu dẻo, điển hình là nhựa polyetylen 6 mil chống lại sự xuống cấp của tia cực tím. Nhựa cuối cùng sẽ cần phải được thay thế, mặc dù nó có thể tồn tại trong nhiều năm.

Nhà vòng tương đối rẻ để xây dựng và có thể được dựng lên như những cấu trúc tạm thời, theo mùa hoặc thậm chí được thiết kế để di động. Nhiều ngôi nhà vòng được xây dựng để các bức tường bên có thể được hạ xuống và nâng lên, cho phép luồng không khí tự nhiên làm giảm nhiệt độ và giảm độ ẩm.

Do chi phí thấp, linh hoạt và dễ xây dựng, nhà vòng là cấu trúc phổ biến cho ngân sách thấp hơn và mục tiêu quản lý đơn giản hơn. Tuy nhiên, cấu trúc nhà vòng có thể được điều chỉnh phù hợp với những đổi mới công nghệ cao,

Chẳng hạn như hệ thống HVAC phức hợp, hệ thống tưới tiêu và quản lý dinh dưỡng, để đáp ứng nhu cầu của doanh nghiệp thương mại.

Polycarbonate và nhà kính

Do tính chất rắn chắc của polycarbonate và thủy tinh, các nhà kính được xây dựng bằng các vật liệu này được xây dựng trên các cấu trúc có mái bằng hoặc góc cạnh, không phải khung vòng.

Polycarbonate và kính lắp đặt đắt hơn nhưng bền hơn so với nhà vòng có mái che bằng nhựa. Chúng thường thấy hơn trong các doanh nghiệp nhà kính thương mại.

Các cấu hình khung cho một ngôi nhà bằng polycarbonate hoặc kính có nhiều dạng, bao gồm kiểu đầu hồi, vòm phẳng và phong cách gothic. Đôi khi, một nhà kính có thể được lắp đặt với các bức tường bên bằng polycarbonate nhưng mái bằng polyetylen.

Cấu trúc bóng râm và nhà màn hình

Cấu trúc bóng râm được sử dụng để làm mát nhiệt độ và hạn chế ánh sáng mặt trời mà cây trồng nhận được. Các cấu trúc che bóng có lợi cho các loại rau xanh phát triển nhanh. Chẳng hạn như rau diếp hoặc rau xà lách non, dễ bị ảnh hưởng bởi thời tiết oi bức.

Cấu trúc bóng râm được bao phủ bởi một vật liệu dệt cản ánh sáng mặt trời. Bởi vì vật liệu này không bị rách như nhựa nên nó có thể được chế tạo trên khung vòng hoặc khung có nhiều cạnh góc cạnh hơn. Trong một số trường hợp, những người vận hành nhà kính sẽ che phủ (và mở ra) một cấu trúc nhà kính đã có sẵn bằng vải che nắng, do đó biến nhà kính của họ từ một khu vực hấp thụ ánh sáng mặt trời để tăng nhiệt độ trong thời tiết lạnh thành một khu vực che nắng và giảm nhiệt độ khi thời tiết nóng.

Cấu trúc bóng râm cũng hữu ích trong chăn nuôi gia súc nhỏ vì chúng bảo vệ gia súc giống như khái niệm nhà che nắng; chỉ có điều chúng được bao phủ bởi một màn hình lưới dệt chặt chẽ được thiết kế để tránh sâu bệnh. Nhà lưới rất hữu ích ở những khu vực có vấn đề sâu bệnh nghiêm trọng hoặc các loại cây trồng có giá trị cao dễ bị sâu bệnh tấn công (như cần sa).

Canh tác trong nhà kính: Ưu và nhược điểm?

Giống như bất kỳ doanh nghiệp nông nghiệp mới nào, có những ưu và nhược điểm đối với canh tác nhà kính cần xem xét.

Ưu điểm của canh tác nhà kính

• Các điều kiện thời tiết khắc nghiệt như gió bão, hạn hán, rét đậm và sóng nhiệt được giảm nhẹ.
• Kéo dài thời vụ sản xuất cây trồng.
• Cây trồng có năng suất cao hơn và sản lượng cây trồng ổn định.
• Quản lý dịch hại dễ dàng hơn và bảo vệ tốt khỏi các loài động vật phá hoại như hươu hoặc thỏ.
• Hỗ trợ trồng các loại cây trồng có giá trị kinh tế cao và các loài cây trồng khó tìm.
• Có thể giảm lượng nước tiêu thụ, thuốc trừ sâu và phân bón.
• Lợi nhuận tối đa trong một không gian nhỏ.

Nhược điểm của canh tác nhà kính

• Chi phí sản xuất đắt đỏ.
• Chi phí trả trước cao để xây dựng cấu trúc.
• Không thụ phấn tự nhiên.
• Có thể cần sự cho phép đặc biệt.
• Áp lực bệnh tật có thể cao.
• Cần có trình độ kiến thức đáng kể.
• Sản xuất chỉ giới hạn ở các loại cây trồng có giá trị cao.

Trồng trọt trong nhà kính liên quan đến những yếu tố nào?

Trước khi mạo hiểm đi theo con đường canh tác trong nhà kính, điều quan trọng là phải xem xét các mục tiêu kinh doanh của bạn và tất cả các yếu tố tiềm năng liên quan đến việc xây dựng, duy trì và điều hành một doanh nghiệp canh tác trong nhà kính có lợi nhuận.

Đầu tiên, hãy xem xét tất cả các yếu tố thiết yếu của canh tác nhà kính và cách chúng liên quan đến mục tiêu kinh doanh của bạn. Những yếu tố đó bao gồm:

• Hình dáng kết cấu
• Tuổi thọ và vòng đời của kết cấu
• Chất liệu ngoài
• Quy mô trang trại
• Trình độ công nghệ quản lý trang trại

Sau khi bạn có các mục tiêu kinh doanh chính cho hoạt động canh tác trong nhà kính của mình, hãy xem lại các yếu tố sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc nhà kính của bạn. Các biến này bao gồm:

• Lượng ánh sáng mặt trời
• Mức độ thông gió tự nhiên
• Quy mô trang trại
• Nước ngưng tụ
• Hiệu quả sử dụng nguyên vật liệu
• Chi phí

Phần mềm quản lý trang trại và canh tác nhà kính

Phần mềm quản lý trang trại (FMS) đi đôi với các hoạt động nhà kính thương mại, đặc biệt đối với các doanh nghiệp trang trại quản lý nhiều hoạt động nhà kính ở các địa điểm khác nhau.

Hệ thống quản lý trang trại của AGRIVI cùng quản lý các trang trại bị phân tán, kết nối hàng tồn kho từ nhà kho và đơn đặt hàng của nhân viên, đồng thời kết nối phần còn lại của chuỗi cung ứng nông sản với trung tâm sản xuất nhà kính. AGRIVI cũng hỗ trợ tự động hóa các chức năng của nhà kính, như tưới tiêu, hệ thống HVAC và điều khiển ánh sáng.