Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Ứng dụng công nghệ chiếu sáng LED và công nghệ IoT trongviệc kích thích ra quả trái vụ cho cây Thanh long tại Hải Dương (03/06/2026)

Thanh long là loại cây ăn quả thuộc một số chi của họ xương rồng, như: Thanh long ruột trắng, vỏ màu hồng hoặc đỏ chi Hylocereus.Thanh long có chứa vitamin C, B1, B2 và B3, và khoáng chất thiết yếu bao gồm phốt pho, sắt và canxi,… có nhiều tác dụng tốt cho sức khỏe, là loại thực phẩm giàu chất chống oxy hóa, giúp làm giảm tác dụng của những gốc tự do gây tổn hại tế bào trong cơ thể, ngăn ngừa các dấu hiệu lão hóa, cải thiện sức khỏe tim mạch, kiểm soát và phòng chống bệnh tiểu đường, cải thiện hệ thống tiêu hóa, giảm viêm khớp, tốt cho mắt,…

Tại Hải Dương (nay Tp Hải Phòng) việc ứng dụng khoa học kỹ thuật trong sản xuất nông nghiệp đã bước đầu được áp dụng như: trong chăn nuôi lợn đã ứng dụng kỹ thuật giám sát môi trường trong truồng, trong trồng trọt cũng đã ứng dụng việc tưới tiêu tự động. Song việc ứng dụng công nghệ IoTtrong nông nghiệp vẫy chưa có được một hệ thống hoàn chỉnh.

Việc chưa áp dụng công nghệ như chiếu sáng nhằm điều khiển ra, hoa ra quả trái vụ cho cây Thanh long dẫn đến không có sản lượng vào mùa đông. Do đó, việc ứng dụng công nghệ chiếu sáng LED kích thích ra quả trái vụ sẽ giúp người trồng thanh long nâng cao năng suất. Ngoài ra, việc chưa áp dụng công nghệ IoT vào trồng cây Thanh long dẫn đến việc chưa tối ưu việc chăm sóc cây. Hơn thế nữa, với sự phát triển ngày càng nhanh của khoa học kỹ thuật, cũng như những yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm nông nghiệp, vì vậy việc áp dụng sự tiến bộ khoa học và trong sản xuất nông nghiệp là xu hướng tất yếu. Do đó việc ứng dụng công nghệ IoT vào việc trồng thanh long sẽ giúp việc giám sát môi trường (nhiệt độ, độẩm, gió, mưa, bức xạ ánh sáng) cũng như chất dinh dưỡng trong đất, từ đó sẽ giúp người trồng thanh long hiểu được cách chăm sóc cây thanh long, từ đó năng cao được năng suất và tiết kiệm được chi phí sản xuất. Đứng trước thực trạng trên Đại học Bách khoa Hà Nội triển khai đề tài “Ứng dụng công nghệ chiếu sáng LED và công nghệ IoT trongviệc kích thích ra quả trái vụ cho cây Thanh long tại Hải Dương” do TS Đoàn Quảng Trị làm chủ nhiệm.

Ban chủ nhiệm đã Đã khảo sát với 51 hộ trồng thanh long trên địa bàn Phường Nguyễn Trãi, Tp Hải Phòng (Tp Chí Linh cũ) và đánh giá thực trạng ứng dụng công nghệ chiếu sáng LED và công nghệ IoT trong việc kích thích ra quả trái vụ cho cây thanh long. Và lựa chọn được các hộ ứng dụng công nghệ chiếu sáng LED kích thích ra quả trái vụ cho cây thanh long: Chủ vườn Phạm Thị Hà với diện tích thanh long khoảng 4.000 m² và Chủ vườn Nguyễn Văn Bính với diện tích trồng thanh long khoảng 6.000 m².

Chiếu sáng LED kích thích ra quả trái vụ cho mô hình ứng dụng chiếu sáng LED tại Chí Linh- Hải Dương

Ban chủ nhiệm đã chế tạo thử nghiệm sinh học đèn LED kích thích ra quả trái vụ cho cây thanh long tại Hải Dương kết quả như sau: Chế tạo thử nghiệm thành công đèn LED kích thích ra hoa quả trái vụ cho cây thanh long. Các thông số của đèn LED phù hợp với các mục tiêu đề ra của đề tài; công suất danh định (≈ 8,5-9W), điện áp làm việc (150-230V), dòng điện tiêu thụ ( <80 mA), độ bảo vệ IP 65,… Kết quả thử nghiệm sinh học ban đầu đã cho thấy đèn LED chế tạo đã kích thích đã bắt đầu ra nụ sau 14 ngày chiếu sáng với thời gian chiếu sáng từ 18h-23h (khoảng 5h chiếu sáng LED kích thích) hàng ngày; Điều này có thể giải thích là do dạng quang phổ trải rộng trên cả vùng tím đỏ và đỏ xa và tỷ lệ V/R/Fr của đèn LED phù hợp hơn trong việc kích thích ra hoa so với các loại đèn khác. Ánh sáng vùng tím có vai trò trong việc kích thích ra hoa trái vụ ở cây Thanh long; Kết quả này bước đầu đã đáp ứng được mục tiêu đề ra của đề tài. Sau khi có kết quả thử nghiệm đèn LED được chế tạo với số lượng khoảng 2000 bóng LED cho diện tích khoảng 1ha theo yêu cầu đặt ra của đề tài.

Ban chủ nhiệm xây dựng mô hình ứng dụng công nghệ chiếu sáng led kích thích ra  quả trái vụ cho cây thanh long: Để kích thích ra quả mùa trái vụ hiệu quả, chỉ nên thực hiện việc thắp đèn xử lý ra hoa đối với cây trên 2 năm tuổi và chỉ nên áp dụng tối đa 2 lần chong đèn/trụ/năm và số giờ thắp đèn/đêm là 8 - 10 giờ. Sử dụng loại bóng đèn chuyên dụng đã được công nhận tiến bộ kỹ thuật áp dụng trên cây Thanh Long hoặc các loại đèn có quang phổ ánh sáng đỏ có bước sóng (λ) = 660nm và ánh sáng đỏ xa (hồng ngoại) có bước sóng (λ) = 730nm phù hợp để kích thích cây Thanh Long ra hoa trái vụ. Lựa chọn đèn Led để tăng hiệu suất chiếu sáng, giảm chi phí điện năng, nâng cao hiệu quả kinh tế. Có thể sử dụng các loại bóng compact ánh sáng vàng hoặc compact ánh sáng đỏ 20 - 23 Watt, hoặc bóng đèn Led, bóng đèn tròn để thắp sáng xử lý ra hoa tùy theo giai đoạn chong đèn xử lý ra hoa trong năm. au khi ngưng thắp đèn 3 - 5 ngày, nụ hoa sẽ bắt đầu xuất hiện và cần khoảng 20 - 21 ngày để hoa phát triển và 3 ngày để hoa nở và thụ phấn, sau đó cần từ 25 - 28 ngày để quả phát triển và chín. Như vậy tính từ ngày xuất hiện nụ, cần khoảng 50 - 52 ngày để thu hoạch và khoảng thời gian này là dài hay ngắn phụ thuộc vào điều kiện thời tiết nơi trồng.

Việc ứng dụng công nghệ chiếu sáng LED kích thích ra quả trái vụ cho cây thanh long trên địa bàn phường Nguyễn Trãi, thành phố Hải Phòng đã đạt được kết quả rất tốt trong năm đầu. Cụ thể đã tăng năng suất thanh long thêm khoảng 13 tấn/ha: Tỷ lệ bóng LED hư hỏng/ năm 1: 0,5%92; Từ bảng tổng kết kết quả ứng dụng công nghệ chiếu sáng LED kích thích ra quả trái vụ cho cây thanh long, chúng ta có thể thấy rằng người trồng thanh long có thể thu lại vốn đầu tư ban đâu sau 1 năm; Điều kiện khí hậu khá thuận lợi; Điều kiện khí hậu không được thuận lợi mưa nhiều dẫn đến bệnh thối quả. bệnh này thường xuyên xuất hiện ở giai đoạn cây ra nụ, sau khi hoa nở (2 - 3 ngày sau khi phát hoa héo) và ở giai đoạn quả non. Bệnh phát triển và lây lan nhanh chóng trong điều kiện ẩm độ cao và mưa thường xuyên. Triệu chứng ban đầu là nụ hoặc quả có vết bị thối nhũn, có bọt khí nổi trên bề mặt vết bệnh, bên trên vết bệnh có xuất hiện lớp tơ nấm màu đen và lan rộng rất nhanh làm thối cả quả (sau khoảng 12 - 24 giờ), có mùi hôi (mùi lên men rượu) và có dịch nhựa màu nâu vàng chảy ra; Cách khắc phục bệnh thối quả: Vệ sinh đồng ruộng và phòng trừ sinh học tương tự như với bệnh đốm nâu; phun ngừa bằng chất khử trùng bề mặt bằng thuốc trừ nấm gốc đồng, Streptomycin sulfate hoặc thuốc sinh học gốc Chitosan,… Phun phủ toàn bộ trụ thanh long sau khi cắt tỉa và trước khi xử lý ra hoa giai đoạn ra hoa, phun xen kẽ theo định kỳ 5 – 7 ngày/lần bằng thuốc sinh học Chitosan hoặc các loại thuốc trừ nấm gốc Kasugamycin, Streptomycin sulfate, Oxolinic acid.

Bên cạnh đó, Ban chủ nhiệm xây dựng mô hình ứng dụng công nghệ IOT trong trồng cây thanh long, kết quả như sau:

Xây dựng 01 mô hình ứng dụng công nghệ IoT cho cây Thanh long tại Xóm Trại, Phường Nguyễn Trãi, Tp Hải Phòng (Phường Bếm Tắm, Tp Chí Linh cũ) với diện tích 2000 m2 tại vườn nhà ông Nguyễn Văn Tám. Hệ thống có thể theo dõi điều kiện khí hậu như: nhiệt độ, độ ẩm môi trường, lượng mưa, ánh sáng, hướng gió tốc độ gió, dinh dưỡng đất NPK, nhiệt độ, độ ẩm đất- với độ chính xác lên đến ± 3% và Các thông số đo được lưu dữ trên server có thể quan sát ở mọi nơi.

- Mô hình ứng dụng công nghệ IoT đã được lặp đặt tại vường trồng thanh long với 02 trạm đo, 01 hệ thống đo điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, gió, mưa, ánh sáng) và 02 hệ thống cảm biến đo điều kiện môi trường đất (nhiệt độ, độ ẩm, dinh dưỡng NPK).

- Mô hình cũng đã lắp đặt 01 hệ thống điều khiển tự động hệ thống chiếu sáng LED và tưới tiêu với các chế độ điều khiển tự động trên điện thoại và hẹn giờ tự động trên tử điều khiển cũng như chế độ điều khiển bằng tay trên tủ điều khiển. Hệ thống đã hoạt động đúng theo yêu cầu đề ra.

- Hệ thống sử dụng năng lượng tái tạo mặt trời.

Hệ thống IoT đã đo được các thông số của môi trường và đất. Các số liệu được truyền về và lưu trữ trên server và có thể quan sát trên máy tính và điện thoại di động (có kết nối mạng). Hệ thống cũng điều khiển hệ thống chiếu sáng LED và tưới tiêu hoàn toàn tự động cũng như bằng tay.

Hệ thống IoT đã quan sát được các thông số chính trong việc trồng cây thanh long như: nhiệt độ và độ ẩm đất – các thông số này giúp chúng ta biết được sự thiếu hụt của nước; NPK- đây là những thông số rất quan trọng trong trồng trọt, đạm (N) thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của thân, cành, lá, giúp cây xanh tốt và tăng cường quá trình quang hợp, tạo năng lượng cho cây, thiếu đạm cây còi cọc; thừa đạm cây yếu, dễ bị sâu bệnh và hạn chế ra hoa. Lân (P) kích thích bộ rễ phát triển mạnh, rễ cắm sâu giúp cây vững chắc, thúc đẩy quá trình phân hóa mầm hoa, ra hoa đồng loạt và tăng tỷ lệ đậu trái và thiếu lân cây ra hoa kém, rễ yếu. Kali (K) Cải thiện khả năng chống chịu sâu bệnh và thời tiết khắc nghiệt, hỗ trợ quá trình vận chuyển dinh dưỡng, tăng trọng lượng trái, màu sắc đẹp và tăng độ ngọt. Thiếu kali trái nhỏ, dễ rụng, màu sắc không đẹp; Cường độ chiếu sáng – điều này sẽ giúp người trông thanh long có cơ sở để thay độ thời gian chiếu sáng cho cây thanh long.

Việc ứng dụng chiếu sáng LED kích thích ra quả trái vụ cho cây thanh long đã giúp nông dân tăng năng suất, từ đó nâng cao kinh tế cho người nông dân (gần 300 triệu/năm).

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu dự án tại Trung tâm Công nghệ thông tin và Truyền thông Hải Phòng./.