Ứng dụng công nghệ AI trong sản xuất lúa phát thải thấp, tạo tín chỉ Carbon

Nông nghiệp là một trong những lĩnh vực chịu ảnh hưởng trực tiếp và nặng nề nhất của biến đổi khí hậu. Trong đó, đối với ngành trồng trọt, canh tác lúa, tác động của biến đổi khí hậu thể hiện rõ khi diện tích đất canh tác suy giảm, tình trạng hạn hán và sâu bệnh, vấn nạn xâm nhập mặn,… Theo đánh giá của các chuyên gia, nông nghiệp không chỉ là ngành chịu tác động của biến đổi khí hậu mà còn gây ra phát thải nhà kính rất lớn, chỉ xếp sau ngành năng lượng và giao thông vận tải về lượng phát thải khí nhà kính ra môi trường, góp phần gia tăng tốc độ biến đổi khí hậu.

Trong nông nghiệp sản xuất lúa gạo chiếm tới 48% lượng phát thải, tiếp theo là chăn nuôi (15,3%), bón phân (12,9%), quản lý phân xanh (9,5%) và các hoạt động khác. Một đặc điểm đặc thù của khí thải nông nghiệp là hơn 70% lượng khí thải là khí Mê-tan và khí Nitơ oxit.

Sản xuất trồng trọt theo hướng xanh, tuần hoàn, giảm phát thải, tạo tín chỉ các bon hiện nay đang là xu hướng tất yếu của sự phát triển, cùng với đó việc ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật, công nghệ cao vào hoạt động sản xuất nông nghiệp là bước đệm tạo tiền đề phát triển nền nông nghiệp xanh bền vững.

Thực hiện Nghị quyết số 57-NQ/TW ngày 22/12/2024 của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia; Nghị định 06/2022/NĐ-CP ngày 07/01/2022 của Chính phủ quy định giảm nhẹ phát thải khí nhà kính và bảo vệ tầng ô-dôn. Ngành nông nghiệp của tỉnh Thanh Hóa đang tích cực chuyển đổi mô hình sản xuất trồng trọt đáp ứng xu thế tăng trưởng xanh, tiêu dùng xanh và giảm tác động tiêu cực đến môi trường, trong đó chú trọng việc ứng dụng chuyển đổi số và trí tuệ nhân tạo trong sản xuất nông nghiệp bền vững. Theo đó:

Năm 2023 Sở Nông nghiệp và PTNT (nay là Sở NN&MT) đồng ý tham gia, hỗ trợ thực hiện dự án "Nông nghiệp bền vững tại tỉnh Thanh Hóa ứng dụng công nghệ Trí tuệ nhân tạo và Bản sao số trong nông nghiệp các-bon chủ động" do Đại học Bách khoa Hà Nội phối hợp với Đại học Griffith (Australia). Dự án được tài trợ bởi quỹ doAus4Innovation (Úc). Tháng 2 năm 2025, Sở Nông nghiệp và PTNT (nay là Sở NN&MT) cùng với trường Đại học Bách Khoa đã tiến hành lắp đặt hệ thống trí tuệ nhân tạo (AI) để đo đạc, thu thập dữ liệu phát thải khí nhà kính (KNK) trong sản xuất lúa tại xã Hoằng Lộc, huyện Hoằng Hóa (cũ) và xã Hà Long huyện Hà Trung (cũ) với quy mô 2ha.

Với mục tiêu triển khai nền tảng Bản sao số và Trí tuệ nhân tạo để quản lý hoạt động nông nghiệp các-bon tại tỉnh Thanh Hóa. Thông qua công nghệ Trí tuệ nhân tạo, nông dân sẽ có khả năng theo dõi mức độ các-bon và tối ưu hóa các biện pháp canh tác nhằm giảm lượng khí nhà kính và tối đa hóa lợi nhuận từ tín chỉ các-bon.

Hệ thống lắp đặt trong mô hình gồm hệ thống Giám sát Carbon với Chi phí thấp: Sử dụng một loạt các cảm biến và hình ảnh viễn thám để giám sát tỉ mỉ sức khỏe cây trồng, chất lượng đất và quá trình hấp thụ carbon. Các cảm biến này sẽ đo các chỉ số dinh dưỡng (N,P,K) trong đất, độ PH đất, mực nước trên đồng ruộng… số liệu đo đạc được cập nhật vào phần mềm quản lý đồng thời cung cấp các khuyến nghị có giá trị về cải thiện đất, chẳng hạn như bổ sung phân hữu cơ hoặc trồng cây che phủ… Nông dân có thể truy cập dữ liệu và thông tin chi tiết theo thời gian thực về các dự án nông nghiệp carbon của họ từ bất kỳ vị trí nào; hệ thống hỗ trợ quyết định Dựa trên AI: Đây là cốt lõi của nền tảng, bao gồm các mô hình dự đoán cho nhiều khía cạnh quan trọng của nông nghiệp carbon như: Lựa chọn loài cây và vị trí trồng để tối đa hóa khả năng hấp thụ carbon dựa trên phân tích thời gian thực về chất lượng đất và điều kiện khí hậu; giám sát và phân tích khí thải từ thiết bị, với các bản sao kỹ thuật số từ đó đề xuất các chiến lược để giảm thiểu phát thải carbon dựa trên dự đoán của AI; tận dụng dữ liệu vệ tinh và cảm biến để dự đoán khả năng hấp thụ carbon trong tương lai, đánh giá các tác động môi trường và cung cấp thông tin cập nhật theo thời gian thực, cho phép nông dân tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên như nước và phân bón và thích ứng linh hoạt với các điều kiện môi trường thay đổi.

Hệ thống cung cấp bản sao kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong quá trình cung cấp dữ liệu để định lượng chính xác quá trình hấp thụ, phát thải cacbon trong quá trình canh tác, cung cấp dữ liệu phong phú, chính xác để đảm bảo các tính toán về khí thải carbon, nâng cao độ tin cậy và khả năng sinh lợi của các dự án nông nghiệp carbon. Nguồn điện cung cấp cho hệ thống hoạt động được sử dụng từ pin năng lượng mặt trời (có thể duy trì điện cho hệ thống hoạt động 72h liên tục trong trường hợp mưa bão kéo dài), hệ thống cũng được tích hợp tính năng liên kết dữ liệu với các hệ thống xung quanh trong trường hợp gặp sự cố, nhằm đảm bảo giũ liệu được cập nhật liên tục, không bị gián đoạn.

Chế độ canh tác trong mô hình được tính toán kỹ lượng theo dữ liệu được đo đạc từ các thiết bị cảm biến, do vậy lượng dinh dưỡng, nước tưới được sử dụng phù hợp theo nhu cầu của cây lúa qua từng giai đoạn sinh trưởng. Kết quả bước đầu cho thấy cây lúa sản xuất trong mô hình sinh trưởng phát triển khỏe mạnh, chống chịu với điều kiện ngoại cảnh tốt, ít sâu bệnh hại, năng suất tăng 7,2% so với canh tác truyền thống và lượng phát thải thấp (giảm được 4-5 tín chỉ carbon/ha).

Việc thí điểm mô hình "Ứng dụng công nghệ AI trong sản xuất lúa phát thải thấp, tạo tín chỉ Carbon" giúp Thanh Hóa là tỉnh đầu tiên có bước đột phá mới về công nghệ số, sử dụng trí tuệ nhân tạo trong sản xuất nông nghiệp bền vững, công nghệ này cho số liệu đo đếm, phân tích các yếu tố môi trường, dinh dưỡng đất, nước cũng như hấp thụ và phát thải carbon trong quá trình canh tác một cách chính xác và hoàn toàn tự động , thay thế hoạt động thủ công trong các mô hình sản xuất lúa giảm phát thải trước đây, góp phần quan trọng cải thiện hệ thống quản lý phát thải cacbon chính xác, số liệu hoá số liệu nông nghiệp, tạo điều kiện cho nông dân tiếp cận công nghệ tiên tiến, nền tảng nâng cao năng suất, giảm chi phí, thúc đẩy sản xuất nông nghiệp xanh.

Thành công bước đầu trong mô hình "Ứng dụng công nghệ AI trong sản xuất lúa phát thải thấp, tạo tín chỉ Carbon" cho thấy ứng dụng công nghệ số cho sản xuất nông nghiệp theo hướng xanh, tuần hoàn, giảm phát thải, tạo tín chỉ các bon không những là sự chuyển mình quan trọng cho ngành Nông nghiệp tỉnh nhà mà nó còn giúp nông dân kiểm soát chủ động phương thức canh tác, giảm chi phí đầu vào, tăng năng suất cây trồng, tạo ra sản phẩm nông nghiệp xanh có giá trị trên thị trường, nhằm tái tạo môi trường, giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ tài nguyên đất và nước. Ngoài ra, đây còn là cơ hội để nông dân tham gia vào thị trường tín chỉ carbon quốc tế, mở ra nguồn thu nhập mới cho người nông dân và doanh nghiệp hoạt động trong sản xuất nông nghiệp bền vững.