Trong bối cảnh kinh tế thế giới đang đi vào xu hướng hòa nhập và toàn cầu hóa, Việt Nam gia nhập Tổ chức thương mại thế giới WTO, sự canh tranh ngày càng khốc liệt, trong đó có lĩnh vực nông nghiệp. Việc chuyển dịch cơ cấu nông nghiệp, phát triển nên nông nghiệp bền vững, năng suất hiệu quả chất lượng với hàm lượng công nghệ cao. Đó chính là xu hướng phát triển của nông nghiệp Việt Nam khi hội nhập với thế giới.
Nông nghiệp công nghệ cao (NNCNC) được xem như tính tất yếu của sự
phát triển trình độ sản xuất và lực lượng sản xuất. Do vậy, tuỳ theo điều kiện của từng quốc gia mà thời điểm hình thành các khu công nghiệp công nghệ cao có khác nhau.
Sản xuất nông nghiệp công nghệ cao, đặc biệt là sản xuất rau và hoa đã được nhiều nước trên thế giới triển khai trên quy mô công nghiệp như Hà Lan, Mỹ, Isaren, Nhật Bản, Italia, tây Ban Nha, Pháp, Anh , Đức, Đài Loan, Trung Quốc cho năng suất cao, chất lượng tốt đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu
đạt hiệu quả kinh tế cao, ví dụ như sản xuất cà chua đạt trên 300 tấn/ha/năm; hoa hồng 1- 2 triệu bông chất lượng/ha, dưa chuột 250 tấn/ha ... (Theo Đào Xuân Thảng, 2012).
Tính đến giữa thập kỷ 80, Israel đã xây dựng 10 khu NNCNC đầu tiên, yêu cầu xuất phát điểm cao về tựđộng hóa và tri thức hóa. Tại Châu Á, tiêu biểu như các nước thuộc khu vực Đông Á và Đông Nam Á như Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan… Đặc biệt, từ những năm 1990, Trung Quốc đã rất chú trọng
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 23 phát triển các khu NNCNC, đến nay đã hình thành hơn 405 khu NNCNC, trong
đó có 1 khu NNCNC cấp quốc gia, 42 khu cấp tỉnh và 362 khu cấp thành phố. Ngoài ra, còn hàng ngàn cơ sở ứng dụng công nghệ cao trên khắp đất nước. Những khu này đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển nền nông nghiệp hiện đại của Trung Quốc.
Sản xuất tại các khu NNCNC đạt năng suất kỷ lục. Ví dụ như Israel năng suất cà chua đạt 250 - 300 tấn/ha, bưởi đạt 100 -150 tấn/ha, hoa cắt nhánh 1,5 triệu nhánh/ha… đã tạo ra giá trị sản lượng bình quân 120.000 - 150.000 USD/ha/năm. Riêng ở Trung Quốc đạt giá trị sản lượng bình quân 40.000 - 50.000 USD/ha/năm gấp 40 - 50 lần so với các mô hình trước đó. Chính vì vậy, sản xuất nông nghiệp theo hướng ứng dụng công nghệ cao và sự phát triển các khu NNCNC đã và đang trở thành mẫu hình cho nền nông nghiệp tri thức thế kỷ XXI (Theo Dương Hoa Xô, Phạm Hữu Nhượng, 2006).
Năm 1989 ở Ashby Massachuchet (Mỹ) có cơ sở Hydrohavert sản xuất rau quanh năm với diện tích 3.400 m2, trong đó có 69% diện tích trồng rau diếp, 13% trồng cải xoong. Năm 1994 ở Mỹ có khảng 220 ha rau trồng trong nhà kính trong đó có 75% trồng không dùng đất và trong dung dịch. Các loại rau trồng chủ yếu là cà chua, dưa chuột, ớt, rau diếp (Dẫn theo Dương Hoa Xô, Phạm Hữu Nhượng, 2006).
Canada đã phát triển và mở rộng diện tích tích trồng rau thủy canh từ 100 ha (năm 1987) đến 2.000 ha (năm 2001) với công nghệ Rockwool, perlite và NFT cho sản xuất cà chua, dưa chuột và ớt. Hơn 50% sản lượng cà chua và ớt, 25% dưa chuột được sản xuất bằng công nghệ thủy canh và xuất khẩu sang Mỹ.
Tại Anh người ra xây dựng hệ thống trồng cây trên màng mỏng dinh dưỡng (NFT) chuyên sản xuất cà chua với diện tích 8,1 ha (Dẫn theo Dương Hoa Xô, Phạm Hữu Nhượng, 2006).
Ở Nhật Bản kỹ thuật trồng cây trong dung dịch được sử dụng chủ yếu để
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 24 tấn/ha/năm. Ngoài hệ thống thủy canh để trồng cà chua, dưa leo, dâu tây họ còn trồng nhiều loại rau ăn lá và rau cao cấp trên màng mỏng dinh dưỡng.
Tại Đài Loan kỹ thuật trồng cây trong dung dịch được sử dụng rộng rãi để
trồng các loại rau, chủ yếu là sử dụng hệ thống trồng cây không tuần hoàn của AVRDC.
Tại Canada, cà chua là loại quả được trồng trong nhà kính quan trọng nhất. Chúng được trồng trong điều kiện vụ xuân hoặc vụ hè thu là thích hợp nhất. Vụ xuân thường được gieo trồng vào đầu tháng mười một, và được đưa vào nhà kính đầu tháng giêng, và được thu hoạch từ giữa tháng ba đến tháng bảy, với một số diện tích được kéo dài đến vụ hè thu.
Vì trong điều kiện ngày ngắn và âm u của mùa đông nên cây sinh trưởng chậm và yêu cầu người trồng phải đảm bảo sử dụng tối đa ánh sáng và chất thải tối thiểu trong điều kiện nhà kính (Theo A.P. Papadopoulos, 1991).
Ở đây, cà chua trồng cần tỉa để lại 1 thân chính. Loại bỏ tất cả các chồi bên hoặc nhánh hàng tuần. Hỗ trợ cây trồng bằng các sợi Plastic. Buộc 1 đầu dây ở phía gốc cây vào các cặp nhựa và buộc đầu còn lại của cây vào sợi dây trên không, dọc theo hàng cây, dây này dài 1.8 -2.0 m. Dây được quấn xung quanh cây 1-2 vòng cách mỗi chùm quả.
Theo Clarita Aganon và cộng sự (2004), sản xuất cà chua ở Philippines trong những tháng nóng ẩm là rất hạn chế vì lũ lụt, nhiệt độ cao và sự xuất hiện của sâu bệnh. Ghép cà chua lên gốc ghép kháng bệnh là một công nghệ tiềm năng để vượt qua những điều kiện bất lợi vô sinh và các vấn đề sinh học. Cây gốc ghép là giống cà tím EG203, cây lấy mắt ghép là giống cà chua Apollo và CL 5915, thực hiện trong điều kiện nhà mái che.
Fresno County là vùng sản xuất cà chua quả nhỏ lớn nhất ở
California. Năm 1996 vùng này trồng 144 ha cà chua quả nhỏ. Giống BR124
được sản xuất lớn nhất trong vùng. Nó đạt năng suất rất tốt trong 4-5 năm liên tiếp và thời gian thu quả dài. Tuy nhiên giống này bị tuyến trùng hại trên đất bị
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 25 nhiễm khuẩn nên sản lượng giảm (Richard Molinar, 1999).
Một nghiên cứu được thực hiện để đánh giá 20 giống cà chua quả nhỏ
tại Trung tâm Nghiên cứu và Giáo dục Kearney (Theo California Annual Report, 2013) BR124, Juliet, RFT9970, BHN151, B7410, RFT6704, B7411, Gardeners Delight, FA 819, Koko, BHA268, RFT8206, Cascada, Sugar Snack, Pepe, Sun Gold, Mini Charm, Santa, Sun Cherry, PS112. Trong đó giống BR124 vẫn cho năng suất cao nhất. Juliet và RFT 9970 cho năng suất cao tiếp theo. Một số giống cho khối lượng quả lớn: BHN 151, 268 BHN, Juliet, FA 819, và 724 PS (26, 25.7, 23.4, 20, 20 gram tương ứng). Một số
loại nhỏ: Minicharm, Pepe, Sugar Snack, Gardeners Delight, Sun Gold, và Santa (4.5, 5.7, 6.6, 7.2, 7.3, 8 gram).
Ở Florida, cà chua là một loại rau rất phổ biến cho sản xuất trong nhà kính. Trồng cà chua dễ trồng trọt hơn so với dưa chuột và rau diếp, và sản lượng rất cao. Nhu cầu cà chua ở đây tương đối mạnh vì nó cung cấp năng lượng lớn (Hochmuth and R. C. Hochmuth, 2012).
Một nghiên cứu về sáu giống cà chua quả nhỏ của Trung tâm Nghiên cứu và phát triển rau Châu Á (AVRDC) (William và cs, 1997): CHT 104, CHT 241, CHT 264, 20-19-12-5, 20-19-5-0, và 20-6-0-0 và hai giống của công ty Mỹ: Burpee Super Sweet 100 và Park Thống Carol đỏ đã được thử nghiệm trên bờ
biển đảo Hawaii theo dõi sinh trưởng và năng suất quả sử dụng phân bón hữu cơ
và không sử dụng thuốc trừ sâu. Trong khoảng thời gian thu hoạch 10 tuần giống CHT 104 sản xuất cho khối lượng quả cao nhất - 3.7kg trên 1 cây. Giống CHT261 và CHT264 sản xuất cho 2.6kg trên 1 cây, trong khi các giống còn lại sản xuất cho 1,5 đến 1,9 kg cho 1 cây. Trong bốn tuần thu hoạch cao điểm giống CHT104 có trọng lượng quả cao nhất: 2,1 kg trên 1 cây, các giống CHT 264 1,9, CHT 261 thu được 1,6 kg trên 1 cây và các giống còn lại cho 1,0 đến 1.2 kg trên 1 cây. Với lịch trình thu hoạch ba lần một tuần gây tổn thất lớn vì trái cây ế ẩm nên để chín quá hoặc trái cây bị hư hỏng trong quá trình thu hoạch với tỷ lệ cao
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 26 nhất 23,7% với giống 20-6-0-0 và tỷ lệ thấp nhất là 12,7% với giống Super 100.
Theo Kenneth Hood và cs, 2013, Ở Mississippi nhu cầu về cà chua là rất cao, vì vậy cà chua là loại rau tốt nhất phát triển trong nhà kính phục vụ cho doanh nghiệp. Chủ sở hữu công ty với trên 20 mẫu cà chua sản xuất trong nhà kính quản lý hầu hết các nhà kính trồng cà chua của Hoa Kỳ. Tuy vậy hầu hết diện tích trồng cà chua trong nhà kính khoảng trên dưới 1 mẫu. Cà chua nhà kính được thu hoạch khi đã chín, vì vậy chúng mang hương vị đặc trưng. Giống cà chua trồng trong nhà kính gần như cùng kích cỡ, hình dạng, màu sắc và khả
năng kháng bệnh tốt hơn cà chua trồng ngoài ruộng. Ở đây, người tiêu dùng không quan tâm về giá cả của cà chua trồng trong nhà kính mà họ quan tâm đến chất lượng và giá trị dinh dưỡng.
Ở Việt Nam, kỹ thuật trồng rau bằng phương pháp thủy canh mới được
đưa vào nghiên cứu và ứng dụng từ năm 1993 chủ yếu thực hiện ở các trường
đại học, các Viện nghiên cứu. Từ năm 1995 phương pháp thủy canh tĩnh của AVRDC được du nhập vào Việt Nam để sản xuất rau an toàn, nhiều nghiên cứu
đã được triển khai và khẳng định trồng rau thủy canh cho năng suất, chất lượng cao hơn. Tuy nhiên phạm vi ứng dụng còn hẹp, chủ yếu trong các hộ gia đình.
Tham gia tổ chức WTO, Việt Nam đã phải phê chuẩn nhiều công ước có liên quan đến sản xuất sạch. Ngày 22/9/1999 Bộ trưởng Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường đã ký vào Tuyên ngôn Quốc tế về sản xuất sạch, thể hiện sự
cam kết của Chính phủ về phát triển đất nước theo chiến lược bền vững. Một trong những vấn đề quan tâm trong nông nghiệp là tạo ra được các sản phẩm an toàn, trong đó vấn đề sản xuất rau sạch được đặt lên hàng đầu.
Trong những năm vừa qua, nhiều cơ quan, nhiều vùng sản xuất đã nghiên cứu và xây dựng nhiều mô hình sản xuất rau an toàn. Diện tích trồng rau an toàn cả nước hiện có 19.937 ha, tăng 2,54 lần so với năm 2003, tăng trên 10 lần so với năm 2001; (chiếm 4,49% tổng diện tích rau trồng trong cả nước). Tuy nhiên, các vùng sản xuất rau an toàn chỉ đáp ứng được một phần nhỏ nhu cầu trong
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 27 nước, còn nhiều hạn chế như nguồn đất, nước ô nhiễm, chưa áp dụng đồng bộ
các biện pháp kỹ thuật về kiểm tra đánh giá chất lượng sản phẩm. Theo số liệu
điều tra phân tích của Cục Bảo vệ thực vật, tại Hà Nội có 4/18 mẫu rau thường có tồn dư thuốc BVTV. Tại Hà Tây (nay là Hà Nội) và Vĩnh Phúc, các mẫu rau
đều nhiễm coliform và Ecoli vượt mức tiêu chuẩn cho phép. Trong báo cáo kết quả phân tích về hiện trạng kim loại nặng trong đất, nước và rau ở khu vực
Đông Anh - Hà Nội cho thấy: với 39 mẫu phân tích có tới 12 mẫu đất và 27 mẫu nước bị nhiễm Pb, đã có 13 mẫu rau bị ô nhiễm Pb. Còn khi phân tích Cd có 24/145 mẫu vượt ngưỡng cho phép. Điều đó chứng tỏ, sản xuất nông nghiệp an toàn của Việt Nam chưa thực sự an toàn (Dẫn theo Cao Kỳ Sơn, 2009).
Đại học nông nghiệp I Hà Nội, PGS.TS. Hồ Hữu An đã có công trình nghiên cứu khoa học cấp nhà nước “Sản xuất rau an toàn bằng công nghệ cao không dùng đất ” (Hồ Hữu An 2005), đề tài đã được nghiệm thu và đang được chuyển giao công nghệ ra thực tế. Rau được gieo trồng không dùng đất mà được gieo trồng trong các thùng xốp hoặc trên các giá thể có sẵn trong nước, nên không bị ô nhiễm các kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật, vi sinh vật có hại....tồn dư
trong đất (các kim loại này rất khó xử lý, thường phải mất từ 10-20 năm mới phân giải) cho phép tiết kiệm được một khoản chi phí để xử lý các kim loại này. Bên cạnh đó ngăn chặn được các vi sinh vật có hại từ các nguồn phân chuồng, phân bắc, từđất và nguồn nước ô nhiễm giải quyết tận gốc các nguyên nhân nhiễm bẩn rau,
đảm bảo rau sạch. Cây được cung cấp đầy đủ các nguyên tốđa, vi lượng trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển nên các giống phát huy được tiềm năng về năng suất và chất lượng. Rau được trồng trong nhà có mái che, được tưới bằng hệ thống nhỏ giọt tựđộng hoặc bán tựđộng, vừa đảm bảo độ đồng đều vừa tiết kiệm nước, giảm bớt công việc nặng nhọc của người trồng rau. Ngoài ra, với công nghệ này, người trồng rau còn có khả năng trồng ổn định quanh năm (cả trong điều kiện trái vụ), tăng vụ gieo trồng lên 4-11 vụ/năm.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 28 Với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm ở nước ta, tìm hiểu bệnh hại rau trong nhà lưới cũng như ngoài nhà lưới là một vấn đề cần thiết phải được quan tâm xem xét thường xuyên. Trồng rau (cà chua, dưa chuột, sulơ và xà lách) trong nhà có mái che theo công nghệ cao không dùng đất bước đầu thu được kết quảđáng khích lệ. Phạm vi nghiên cứu này đề cập tới tình hình sản xuất cà chua trong và ngoài.
Có 16 loại bệnh gây hại cà chua trồng trong nhà lưới cách ly và 19 loại bệnh xuất hiện ngoài nhà lưới. Trong nhà lưới cách ly cao, cà chua ít bị nhiễm bệnh hơn so với trong nhà lưới (Ngô Thị Xuyên, Nguyễn Văn Đĩnh, 2005).
Một trong những biện pháp canh tác rau an toàn được triển khai là trồng rau trong nhà lưới. Các mô hình nhà lưới trồng rau ở ngoại thành TP. Hồ Chí Minh được bắt đầu thực hiện từ năm 2001. Cho đến nay hàng trăm mô hình nhà lưới đã được triển khai, một phần là các mô hình trình diễn khuyến nông do Trung Tâm Khuyến Nông của một số quận huyện đầu tư hỗ trợ, phần còn lại là do người trồng rau tựđầu tư (Phạm Ngọc Tuấn, 2008).
Đối với vùng khí hậu quanh năm nóng ẩm, chỉ có hai mùa mưa và nắng, mô hình trồng rau trong nhà lưới ở ngoại thành TP. Hồ Chí Minh cũng đã góp phần giúp cho một số hộ trồng rau ăn lá làm ăn có hiệu quả, tăng được vòng quay của thời vụ trồng rau.
Theo Cao Kỳ Sơn (2009), cà chua là cây ưa ánh sáng ngắn ngày, trong vụ
thu đông, thời gian chiếu sáng khoảng 10 đến 12 giờ/ngày trong nhà plastic với cường độ ánh sáng trung bình đạt 25647 - 26115 lux là thích hợp. Nhiệt độ trung bình từ 27,4 – 29,7 oC phù hợp cho cây sinh trưởng và phát triển. Độẩm không khí trong nhà plastic ở ngưỡng 59,5 – 68,7% là thuận lợi cho cây. Với những
điều kiện thụân lợi trong nhà plastic như vậy, cây sẽ ra hoa cái sớm, nhiều và tỷ
lệđậu quả cao nên cho năng suất thu hoạch cao.