Nông trại phổ biến ở Việt Nam cho đến thời điểm hiện tại thường được canh tác giống cả ngàn nămtrước với nhiều nhược điểm như: trồng ngoài trời không có mái che, tường vây (kiểu nhà kính) nên khí hậu hoàn toàn tự nhiên, khó khăn trong việc tạo vi hình tiểu khí hậu cho cây trồng trái vụ, cây cần điều kiện khí hậu đặc thù, không cách li được côn trùng mầm bệnh trong tự nhiên.  

Học hỏi theo kinh nghiệm của các nước có nền nông nghiệp hiện đại như Pháp, Đức, Nhật, Israel đưa ra một số mô hình trang trại và một số loại vật liệu mới được ứng dụng nhằm đạt hiệu quả cao về chất lượng, số lượng sản phẩm, đặc biệt là các sản phẩm trái vụ. 

Tấm nhựa HDPE: Nhờ tấm nhựa HDPE, nên dù vẫn trồng trực tiếp trên nền đất, nhưng vẫn có thể trồng được sản phẩm sạch khi thu hoạch, thu hoạch công nghiệp nhanh chóng giảm công lao động: Nền đất sau khi được xử lý, cày xới bón phân mùn hữu cơ, bón vôi và thuốc sát trùng sạch, đánh luống thì trải lên bề mặt đất tấm nhựa HDPE, khoét thủng lỗ vừa đủ kích thước tại gốc cây (việc này trong thực tế tiến hành rất đơn giản với cả cây một mùa lẫn cây lâu năm). 

Hiện nay vật liệu được chọn để thi công nhà kính trồng cây nhiệt đới tại các nước hàn đới hay ôn đới được chọn là kính và thép với độ bền cao nhưng trong nhiều trường hợp chưa phù hợp với Việt Nam vì chi phí đầu tư ban đầu cao, đòi hỏi địa điểm thi công thuận lợi về giao thông. Ở Việt Nam các chủng loại vật liệu thay thế có thể được sử dụng bao gồm: khung tre lồ ô, mái phủ bằng bạt HDPE trong suốt dày cỡ 0,5 mm nhằm đảm bảo độ bền theo thời gian, nên sử dụng cấu trúc hai mái nhằm giảm khả năng bị cuốn đổ trong gió lớn, bão. 

Hệ thống giàn đèn mặt trời nhân tạo: Một số nông trại đặc biệt là ở thành phố muốn cây trồng phát triển cả ban đêm thì đầu tư thêm hệ thống giàn đèn mặt trời nhân tạo. Hệ thống này có nhiều loại khác nhau. Loại 1 đèn sợi đốt rất tốn điện, hiệu suất ánh sáng thấp (khoảng 5% ánh sáng, còn lại 95% là nhiệt), tuổi thọ thấp chỉ vài nghìn giờ. Loại đèn này ở Việt Nam cũng vẫn sử dụng vừa sưởi ấm, thắp sáng, bảo vệ. Loại hai là đèn halogen lạnh chỉ phát sáng không phát nhiệt. Có một số loại đèn compact tiết kiệm điện không nên sử dụng do dải tần ánh sáng không phù hợp cho sự quang hợp của cây. Nên sử dụng loại đèn chuyên dụng hiệu năng cao có bước sóng ánh sáng phát tương thích với vùng hấp thụ của cây trồng, không phát nhiệt. Để tăng hiệu năng quang hợp lên gấp hai lần (kể cả mặt sau của lá) có thể đầu tư bạt bạc che phủ toàn bộ phía trong của nhà kính, trên nền đất nhà kính, điều này làm tăng chi phí một phần nhưng hiệu quả kinh tế tăng hơn nhiều lần. Quy trình này đã được áp dụng trong các phòng thí nghiệm trồng một số các dược liệu thì thấy các ưu điểm như: sản lượng thu hoạch tăng trên 6 lần, thời gian ngủ của cây xuống không, số lượng và chất lượng hoạt chất trong sản phẩm thu được tăng ít nhất vài lần, không phụ thuộc vào thời gian chiếu sáng trong ngày, đặc biệt là với các nước ôn đới có thời gian và cường độ chiếu sáng tự nhiên yếu nhưng giá điện lại thấp. Trong toàn bộ dải phổ của ánh sáng mặt trời thì cây trồng chỉ có thể sử dụng một khoảng dải tần nhỏ tương ứng với khoảng 6% năng lượng để quang hợp.

Vật liệu mái sử dụng trong các trang trại nuôi và nhà kính trồng cây là một trong những yếu tố then chốt quyết định tới thành công. 

Tấm lợp loại mới được nghiên cứu thành công và bắt đầu đưa vào sử dụng có độ bền nhiệt đới muối ẩm cực tím lớn và đặc biệt có độ thông sáng lớn, khiến hiệu năng quang hợp của cây trồng trong nhà kính được tăng lên hàng chục %, loại này còn có khả năng thay đổi độ thông sáng (dựa trên cơ chế cho một dòng điện một chiều đi qua làm thay đổi độ thông sáng của vật liệu). 

• Ảnh bên: Tấm lợp cao cấp sử dụng kết cấu mái nhà kính nông nghiệp 

Tấm lợp loại mới có khả năng điều chỉnh bước sóng ánh sáng thông qua (chức năng lọc sắc) chỉ lựa chọn một số dải tần sóng có lợi với cây trồng, còn các dải tần khác bị chặn lại, thậm chí với công nghệ vật liệu mới có thể chuyển thành dải tần có lợi hoặc chuyển thành điện năng như pin mặt trời. Cho tới thời điểm hiện tại, đây là một hướng nghiên cứu rất mới, triển vọng về công nghệ vật liệu mới ứng dụng trong nông nghiệp. 

Tấm lợp poly cacbonat có độ cứng tính bền cao với nhiệt độ, ánh sáng tử ngoại, hạn sử dụng lâu nên thường được ứng dụng cho các công trình kiên cố như nhà kính và trang trại tường xây, khung thép ngay cả ở nơi có khí hậu khắc nghiệt như ngoài sa mạc, hoang mạc.

Tấm lợp nhựa tổng hợp trong suốt có khả năng bền cực tím và môi trường muối biển kém hơn nên tránh sử dụng ở sa mạc, ven biển do giảm tuổi thọ sử dụng.

Tấm lợp fibro xi măng có giá thành hạ nhưng không xuyên sáng nên chỉ sử dụng trong trang trại chăn nuôi, hiện nay thực tế được sử dụng phổ biến tại Việt Nam do giá thành rất hạ nhưng trên thế giới tại các nước phát triển loại tấm lợp này hiện không được sử dụng vì trong thành phần chế tạo có sử dụng amiang để cách nhiệt và thành phần này lại là nguyên nhân gây nên các bệnh nguy hiểm cho phổi.

Tấm polyme trong suốt (có nhiều loại polymer được lựa chọn như dòng poly ethylene, poly ethylene vinyl axetat…) có độ bền 5 năm (với độ dày lựa chọn khoảng 1 mm) cũng được lựa chọn, với công nghệ vật liệu mới bổ sung một số chất gia cường tăng độ bền thời tiết, nhiệt, muối, ẩm hiện tại có thể hoàn toàn thay thế kính. 

Với một số loại cây trồng phù hợp với ánh sáng không trực tiếp thì màn che sáng là không thể bỏ qua. Loại lưới tán xạ này thường được chế tạo bằng xenlulofan (vật liệu chế tạo băng catxet, video…) nhưng có độ bền không cao, dễ dàng bị nấm mốc đặc biệt trong môi trường có độ ẩm cao (khi tưới phun) nên cần thiết bổ sung hóa chất chống nấm mốc vào vật liệu chế tạo lưới.

Giải pháp làm mát trang trại: Một giải pháp cho quá trình làm mát trong trang trại cũng như những nơi có diện tích lớn, cần độ thông thoáng khí và giảm giá thành (đầu tư cho điều hòa không khí, cách nhiệt, làm kín môi trường điều hòa, thông khí công trình…) đó là sử dụng hệ thống hạ nhiệt độ bằng sol khí, màn nước thông gió cưỡng bức. Hệ thống đơn giản sử dụng lưới tán xạ ở trên dựng thẳng đứng tạo thành vách tường, sau đó cho nước chảy từ trên xuống thành dòng theo các sợi lưới, để tăng tốc độ hạ nhiệt ta có thể thổi gió từ môi trường ngoài vào công trình qua lưới bằng 1 quạt có đường kính lớn nhưng quay với tốc độ chậm. Nghiên cứu này đã được ứng dụng trước đây khoảng 10 năm ở một số phân xưởng nhà máy bánh kẹo, xưởng may rất thành công, trung bình mỗi năm tiết kiệm cả tỷ tiền điện cho hệ thống điều hòa công nghiệp nhưng vẫn hạ được nhiệt độ trong công trình xuống khoảng 7 độ so với môi trường bên ngoài.

Dạng thức canh tác: Đóng một vai trò quyết định trong nông nghiệp đó là sự lựa chọn dạng thức canh tác. Ngoài các dạng truyền thống, hiện có dạng thức canh tác công nghệ cao là trồng sol khí: Đây là phương pháp canh tác mới nhất, hiện đại nhất mới được đưa vào sản xuất mấy năm gần đây. Toàn bộ nhu cầu nước và chất dinh dưỡng của cây được cung cấp dưới dạng sương mù cho toàn bộ rễ thân lá treo ngoài không khí, giá kẹp cây quay tự động hướng theo mặt trời (tương tự hoa hướng dương) khiến lượng ánh sáng cây thu hoạch là hoàn toàn tối đa. Kết hợp với hệ thống đèn mặt trời nhân tạo, bạt bạc phản quang khiến năng suất tăng lên trên 24 lần so với phương pháp truyền thống, hàm lượng dược chất có trong các ây dược liệu cũng lớn hơn, cũng có nghĩa là rau hoa củ quả trồng bằng phương pháp này cũng to lớn thơm ngon hơn và đặc biệt sử dụng diện tích đất rất hạn chế và có thể tạo thành vườn treo nhiều tầng có tổng độ cao hàng chục mét với nhiều lớp thực vật khác nhau. Phương pháp này được ứng dụng để xây dựng một số vườn bách thảo nhiệt đới trong các viện dược liệu, trường đại học y dược, bảo tàng thực vật sống. 

ThS.Khương Việt Hà, Phạm Văn Ân