Kỹ thuật nuôi trồng thủy canh

Thủy canh đã được thực hiện từ nhiều thế kỉ trước ở vùng Amazon, Babylon, Ai Cập, Trung Quốc và Ấn Độ. Người xưa đã sử dụng phân bón hòa tan để trồng dưa chuột, dưa hấu và nhiều loại rau củ khác ở các lòng sông đầy cát. Sau đó, các nhà sinh lý thực vật bắt đầu trồng các loại cây trên những môi trường dinh dưỡng đặc biệt vì mục đích thí nghiệm, họ gọi đó là ‘nuôi cấy dinh dưỡng’ (nutriculture) 1.

Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân 1.1 Kỹ thuật nuôi trồng thủy canh 1.1.1 Lịch sử phát triển Thủy canh thực từ nhiều kỉ trước vùng Amazon, Babylon, Ai Cập, Trung Quốc Ấn Độ Người xưa sử dụng phân bón hòa tan để trồng dưa chuột, dưa hấu nhiều loại rau củ khác lòng sông đầy cát Sau đó, nhà sinh lý thực vật bắt đầu trồng loại môi trường dinh dưỡng đặc biệt mục đích thí nghiệm, họ gọi ‘nuôi cấy dinh dưỡng’ (nutriculture) [1] Những ứng dụng thực nghiệm ‘nuôi cấy dinh dưỡng’ bắt đầu ý vào năm 1925, kỹ thuật nhà kính đặt nhiều vấn đề cần quan tâm đặc biệt Đất nhà kính phải thay thường xuyên để khắc phục vấn đề cấu trúc đất, phân bón sâu bọ Kết nhà nghiên cứu bắt đầu quan tâm đến ưu ‘nuôi cấy dinh dưỡng’ so với nuôi cấy đất theo kiểu truyền thống Thuật ngữ ‘thủy canh’ (hydroponics) lần Gericke (1937) giới thiệu để mô tả tất phương pháp nuôi trồng thực vật môi trường lỏng cho mục đích thương mại Gericke (1929) người khảo sát, phát triển phương pháp nuôi trồng thực vật nước (dịch dinh dưỡng) khả thi mặt kinh tế cho mục đích thương mại Ngoài Gericke, nhiều nhà khoa học khác đưa nhiều kỹ thuật phương pháp nuôi trồng thực vật không cần đất (soiless culture) qui mô thương mại thập niên 1930 (Lauria, 1931; Eaton, 1936; Withorow Biebel, 1936; Mllard Stoughton, 1939; Amon Hoagland, 1940) Mặc dù tiêu chuẩn khoa học công nghệ thời kỳ đáp ứng với việc trồng trọt không cần đất, song họ thành công tính hiệu kinh tế Tuy kết khảo sát qui mô thương mại chưa khả quan, thủy canh thu hút nhiều quan tâm Ý tưởng trồng loại có sức sống tốt, sản xuất rau quả, trái hoa không cần đất hấp dẫn với nhiều người Do đó, bên cạnh người canh tác chuyên Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân nghiệp, nhiều nhà vườn ‘nghiệp dư’ cố gắng trồng nhiều loại khác hệ thống thủy canh Trong sau chiến thứ II, thủy canh quân đội Hoa kỳ sử dụng rộng rãi để trồng rau số nơi mà đất bị nhiễm độc chiến tranh Trong suốt hai thập niên 1950 1960, diện tích canh tác thủy canh toàn giới chưa có ý nghĩa quan trọng nghiên cứu chúng Tuy nhiên, số tài liệu có liên quan đến thành phần dịch dinh dưỡng cho hệ thống thủy canh xuất từ giai đoạn (Jacobson, 1951; Steiner, 1961; 1966; Hewitt, 1966) Đến cuối thập niên 1960, mối quan tâm áp dụng thủy canh qui mô thương mại tăng lên, thể rõ khối liên hiệp Anh, Hà Lan quốc gia Scandinavie Đến năm 1975, Cooper đưa kỹ thuật màng dinh dưỡng (NFT – nutrient film technique), kỹ thuật thủy canh sử dụng qui mô lớn Trong tương lai, kỹ thuật thủy canh ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất thương mại Mặc dù phương pháp mẻ, áp dụng cho sản xuất thương mại khoảng 40 năm, song thủy canh cho thấy tiềm phát triển to lớn Do không sử dụng đất trồng nên kỹ thuật thủy canh thích hợp với nhiều điều kiện khác nhau, từ vùng hải đảo đến cao nguyên, từ vùng khô hạn đến vùng ẩm ướt Điều cho thấy tính hiệu khả phổ biến kỹ thuật thủy canh cao [1] 1.1.2 Khái niệm Thủy canh thường định nghĩa ‘trồng nước’ Thực việc cung cấp nước dung dịch dinh dưỡng cho tiến hành trực tiếp qua tiếp xúc rễ dung dịch định nghĩa gián tiếp qua giá thể trơ nên mở rộng định nghĩa thủy canh ‘trồng không cần đất’ [2] Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân 1.1.3 Những yêu cầu kỹ thuật thủy canh • Giá thể trơ sử dụng • Dịch dinh dưỡng hỗn hợp phân bón phải chứa tất thành phần vi lượng đa lượng cần thiết cho sinh trưởng phát triển • pH dịch dinh dưỡng phải khoảng phù hợp để hệ thống rễ giá thể trơ không bị ảnh hưởng • Nhiệt độ độ thoáng khí giá thể trơ dịch dinh dưỡng phải phù hợp với hệ thống 1.1.4 Phân loại thủy canh Hiện có nhiều kỹ thuật thủy canh Tuy nhiên, cần xem xét nhân tố sau để chọn kỹ thuật thủy canh [1]: • Năng suất mong muốn • Diện tích canh tác • Môi trường phát triển phù hợp • Chất lượng sản phẩm mong muốn – màu sắc, hình dạng, không sử dụng thuốc trừ sâu… Một số kỹ thuật thủy canh thông dụng nay: • Kỹ thuật thủy canh dịch lỏng • Kỹ thuật thủy canh có sử dụng giá thể rắn • Khí canh 1.1.4.1 Kỹ thuật thủy canh dịch lỏng a Phương pháp hồi lưu (hệ thống đóng) Gồm có kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (NFT – nutrient film technique), kỹ thuật dòng sâu (deep flow technique) - hệ thống ống [2] − Kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (Hình 1) hệ thống thủy canh mà rễ tiếp xúc trực tiếp với chất dinh dưỡng Màng mỏng (0.5 mm) cho dinh Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân dưỡng chảy xuyên qua kênh dẫn Các kênh dẫn làm vật liệu dẻo Hạt giống với môi trường phát triển đặt trung tâm ống mép hạt giống kẹp vào màng mỏng để ngăn cản bốc ngăn không cho ánh sáng lọt qua Môi trường cần cho phát triển hấp thu chất dinh dưỡng cung cấp cho Khi sinh trưởng phát triển, rễ vươn khỏi giá thể để lấy chất dinh dưỡng từ kênh dẫn để cung cấp cho Chiều dài tối đa kênh dẫn từ – 10 m đặt nghiêng 3.81 cm đến 4.5 cm so với mặt phẳng nằm ngang Dung dịch dinh dưỡng bơm lên cao kênh dẫn chảy xuồng trọng lực đồng thời làm ướt chân rễ Kênh dẫn nước làm vật liệu dẻo Ống PVC Giá đỡ gỗ Máng nước Bể chứa Môi trường dinh dưỡng Bơm Đồng hồ canh Hình Kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (NFT) Ở phía thấp kênh dẫn, dinh dưỡng thu thập chảy vào bể chứa dinh dưỡng Dung dịch kiểm tra nồng độ muối trước tái sử dụng Để phát triển tốt hơn, cần thay dung dịch dinh dưỡng hàng tuần để có dung dịch sạch, đảm bảo tiêu chuẩn cho phát triển Tốc độ dòng chảy dung dịch dinh dưỡng khoảng – lít/phút chảy dọc suốt chiều dài kênh dẫn Yêu cầu cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cho phát triển chiều cao vấn đề cần ý kỹ thuật Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân Việc khó khăn kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng màng mỏng Do đó, dễ bị ảnh hưởng tác nhân khác − Kỹ thuật dòng sâu (Hình 2) hệ thống thủy canh Ở độ sâu – cm, dung dịch dinh dưỡng chảy xuyên qua ống nhựa PVC có đường kính 10 cm đến túi lưới nhựa có chứa gắn vào ống nhựa Túi nhựa chứa vật liệu trồng phần chúng tiếp xúc với dịch dinh dưỡng chảy vào ống nhựa Ống nhựa PVC xếp mặt phẳng theo dạng zigzag, điều tùy thuộc vào phát triển trồng ống nhựa [2] Ống PVC có đường kính 100 mm Ống dung Ống cấpcấp dung Ống cấp dung dịch dịch dịch Bơm Bơm Bơm Ống nước đưa môi trường qua sử dụng vào bể chứa Bể chứa môi trường dinh dưỡng Kỹ Hình thuật Kỹ dòng thuật sâudòng DFTsâu DFT Hệ thống zigzag (Hình 3) có khả tận dụng không gian cho suất thấp Hệ thống mặt phẳng vừa cho phát triển chiều cao vừa rút ngắn thời gian canh tác [2] Cây trồng thiết lập túi nhựa có lưới đặt tập trung vào lỗ ống nhựa PVC Xơ dừa mùn bã cellulose trộn chung hai Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân thứ lại sử dụng vật liệu trồng để làm đầy túi lưới Những chỗ trống nhỏ miếng lưới xem lớp trung gian túi để ngăn ngừa vật liệu trồng bị rơi vào dung dịch dinh dưỡng Những hủ nhựa nhỏ có lỗ nhỏ phía đáy bên hông sử dụng thay cho túi lưới nhựa Khi dung dịch tái sử dụng chảy vào bể chứa dung dịch dinh dưỡng thông khí Ống nhựa PVC buộc phải có độ dốc khoảng 3.3 cm đến 3.5 cm để thuận lợi cho dòng dinh dưỡng chảy Lớp sơn ống nhựa PVC có màu trắng giúp làm giảm độ nóng dung dịch dinh dưỡng Hệ thống thiết kế không gian mở bảo vệ cấu trúc phần CEA Ống dẫn dinh dưỡng Ống PVC Bơm Ống dẫn dung dịch đổ vào máng hứng Bể chứa Hình Kỹ thuật dòng sâu (DFT) theo kiểu zigzag b Phương pháp không hồi lưu Gồm có kỹ thuật ngâm rễ (root deeping technique), kỹ thuật (floating technique), kỹ thuật mao dẫn (cappillary action technique) [2] Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân Phương pháp không tuần hoàn dung dịch dinh dưỡng không tuần hoàn để tái sử dụng mà sử dụng lần Khi nồng độ dinh dưỡng giảm pH Ec thay đổi, thay dung dịch − Kỹ thuật ngâm rễ hay gọi nuôi cấy tĩnh (Hình 4): trồng phát triển túi nhựa lấp đầy môi trường phát triển Túi nhựa đặt vị trí mà khoảng – cm phần đáy túi nhựa ngập dung dịch dinh dưỡng Một số rễ ngâm dung dịch dinh dưỡng số rễ treo khoảng không khí phía dung dịch dinh dưỡng có độ hút ẩm tương ứng Kỹ thuật dễ thực sử dụng vật liệu đơn giản để nuôi trồng, không đắt cần dinh dưỡng Điều quan trọng kỹ thuật không đòi hỏi thành phần đắt đỏ điện, bơm nước, hệ thống kênh dẫn cho phát triển rễ Tuy nhiên cần môi trường cố định sử dụng Chậu Khe hở Giá thể Rễ hấp thu khí Tấm chắn làm xốp Rễ ngâm dinh dưỡng Bể chứa Môi trường dinh dưỡng Hình Kỹ thuật ngâm rễ − Kỹ thuật (Hình 5): thùng chứa có độ sâu khoảng 20 – 30 cm lót mặt với kính polytheme màu đen dinh dưỡng làm đầy 2/3 thùng Cây trồng thiết lập túi nhựa nhỏ gắn lên Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân styrofoam dĩa mỏng cho phép dung dịch dinh dưỡng làm đầy thùng chứa Dung dịch thông khí ống sục khí [2] Làm thoáng khí Chậu Tấm chắn làm xốp Môi trường dinh dưỡng Bể chứa Hình Kỹ thuật − Kỹ thuật mao dẫn (Hình 6): túi trồng có kich cỡ khác phần đáy có lổ nhỏ Làm đầy túi môi trường cố định trồng hạt giống lên Những túi đặt thùng chứa cạn chứa đầy dung dịch dinh dưỡng Dung dịch dinh dưỡng đến môi trường cố định kỹ thuật mao dẫn Chậu có đáy đục lỗ Môi trường giá thể thoáng khí Môi trường dinh dưỡng Hình Kỹ thuật mao dẫn Sự thoáng khí quan trọng Do đó, môi trường giá thể sử dụng phải có độ thoáng khí Vì vậy, xơ dừa trộn với đá sỏi sử dụng Kỹ thuật dùng cho trang trí cảnh nhà Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân 1.1.4.2 Kỹ thuật thủy canh có sử dụng giá thể rắn Gồm có kỹ thuật túi treo (hanging bag technique), kỹ thuật túi tăng trưởng (growing bag technique), kỹ thuật rãnh (trench or trough technique) kỹ thuật chậu môi trường (post technique) [2] − Kỹ thuật túi treo (Hình 7): chiều dài túi khoảng m, dạng hình trụ, màu trắng, nhựa polytheme mỏng, sử lý qua tia UV Túi làm đầy xơ dừa tiệt trùng Những túi này: phần có móc sắt để treo túi vào dàn sắt đồng thời tiếp xúc với ống dẫn dinh dưỡng Dinh dưỡng thấm qua xơ dừa kỹ thuật mao dẫn, phía đáy túi có máng hứng dịch dinh dưỡng chảy từ túi nhựa Máng cho dinh dưỡng chảy vào bể chứa môi trường dinh dưỡng Trong bể chứa có bơm để bơm dinh dưỡng lên ống dẫn dinh dưỡng lên phía túi nhựa Các Cácống ốngdẫn dẫnmôi môitrường dinh dưỡng trường dinh dưỡng treo Các túitúitreo Hình Kỹ thuật túi Các treo chứa xơ dừa chứa xơ dừa − Kỹ thuật Môi Môitrường trườngdinh dinhdưỡng dưỡng túi tăng trưởng (Hình sau sử dụng sau sử dụng 8): túi có chiều dài – 1.5 m, bên màu trắng Bể Bểchứa chứamôi môitrường trườngdinh dinhdưỡng dưỡng sử lý tia UV, bên Bơm Bơm màu đen, bên chứa xơ dừa khử trùng Những túi có chiều cao cm chiều rộng 18 cm Những túi đặt mặt phẳng nằm ngang Trên bề mặt có khoét lổ nhỏ để gieo hạt trồng Khoảng – trồng cho phần túi Vậy túi trồng khoảng Kỹ thuật gồm có hai túi đặt song song nhau, có ống dẫn môi trường dinh dưỡng Từ Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 10 CBHD: TS Lê Quang Luân ống có ống nhỏ cung cấp môi trường dinh dưỡng cho lô gieo hạt trồng [2] Trong suốt giai đoạn phát triển có nhiều điều kiện bất lợi môi trường Đặc biệt lượng nước thấm vào Vì vậy, cần làm môi trường phát triển không bị thấm đẫm nước dung dịch dinh dưỡng, đảm bảo cho lượng oxy đủ để cung cấp cho rễ phát triển Các túi chứa mùn dừa Các ống cấp môi trường dinh dưỡng Ống dẫn môi trường dinh dưỡng Hình Kỹ thuật túi tăng trưởng − Kỹ thuật rãnh (Hình 9): hệ thống mở (không tuần hoàn) Cây trồng trồng khe chứa giá thể Khe có độ sâu khoảng 30 cm Giá thể xơ dừa vật liệu làm giá thể cho Giữa khe chứa giá thể với khe nhỏ cho đường ống cung cấp môi trường dinh dưỡng Các ống cho dinh dưỡng vào vị trí có trồng Dinh dưỡng thấm qua giá thể mặt đáy khe chứa giá thể, có ống xả để xả môi trường [2] Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 23 CBHD: TS Lê Quang Luân Các hydrogel tạo từ polymer tự nhiên copolymer với polymer tổng hợp Dạng ete cellulose, dựa vào nét đặc trưng lạ khả hình thành gel dễ bị phân hủy sinh học, xem vật liệu tuyệt vời Nhiều nghiên cứu gần chọn ete cellulose kiểm tra xạ ion hóa Đó Carboxymethylcellulose (CMC), hydroxypropylcellulose (HPC) hydroxyethylcellulose (HEC), dạng hydrogel tự phân hủy sinh học chiếu xạ 1.2.2 Các phương pháp chế tạo hydrogel Hydrogel tổng hợp phương pháp hóa học phương pháp xạ Tùy vào chất polymer mà sử dụng phương pháp [7] 1.2.2.1 Chế tạo hydrogel phương pháp hóa học Hydrogel tổng hợp phương pháp hóa học từ monome ưa nước acrylamide/acrylic acid dẫn xuất Một phương pháp phổ biến khác khâu mạch chiều dài tự nhiên tổng hợp polymer hợp chất đa hóa trị Trong phương pháp tổng hợp này, sử dụng tác nhân khâu mạch, mật độ khâu mạch kiểm soát nồng độ chất phản ứng đa hóa trị chất phản ứng sinh học, thời gian phản ứng, nhiệt độ Trong phương pháp chiếu xạ, định liều xạ Ngoài khâu mạch phương pháp hóa học thực trạng thái lỏng, mà khác biệt tương phản với thành phẩm sau 1.2.2.2 Chế tạo hydrogel phương pháp xạ Sử dụng xạ ion hóa tia gamma Do bắt đầu phản ứng hóa học chất lỏng hay trạng thái rắn Hydrogel dễ dàng chuẩn bị từ polymer hòa tan - nước poly vinylalcohol, poly vinyl pyrrolidone xạ khâu mạch Các hydrogel tổng hợp dễ bị phân hủy sinh học ảnh hưởng xạ Thêm vào đó, gần đây, người Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 24 CBHD: TS Lê Quang Luân ta số hỗn hợp nước chất hòa tan, dẫn xuất polysaccharide dẫn đến xạ khâu mạch nồng độ dung dịch cao Bức xạ ion hóa phù hợp cho việc chế tạo hydrogel Qui trình dễ kiểm soát, khả tham gia tạo hydrogel tiệt trùng bước công nghệ, không cần thiết phải thêm chất dẫn dụ, tác nhân khâu mạch …dẫn đến hạ giá thành sản phẩm Đó lý lựa chọn phương pháp chiếu xạ việc tổng hợp hydrogel Đặc biệt có ý nghĩa lĩnh vực y khoa (mặc dù, chắn, kỹ thuật có số giới hàn loại hydrogel tổng hợp theo đường này) Tất nhiên từ quan điểm xạ hóa học, khâu mạch polymer, bao gồm việc hình thành hydrogel, úng dụng thành công lĩnh vực khoa học 1.2.2.3 Kỹ thuật xạ a Khái niệm Kỹ thuật xạ sử dụng xạ làm nguồn lượng trình công nghiệp Kỹ thuật xạ chủ yếu sử dụng nguồn xạ gamma (γ) phát đồng vị Co – 60 xạ điện tử phát máy gia tốc điện tử (electron beam – EB) Theo số liệu năm 1996, toàn giới có 180 nguồn chiếu xạ gamma Co – 60 khoảng 700 – 800 máy gia tốc điện từ hoạt động phục vụ cho mục đích ứng dụng công nghiệp, bao gồm ứng dụng lĩnh vực sinh học [8] b Ưu điểm − Tiết kiệm lượng, không gian nguyên liệu − Độ tin cậy cao (quá trình kiểm tra hữu hiệu) − Sản phẩm có chất lượng cao, chế tạo sản phẩm − Đáp ứng nhu cầu bảo vệ môi trường − Hiệu kinh tế cao c Hiệu ứng khâu mạch Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan CBHD: TS Lê Quang Luân 25 Thông thường, kỹ thuật xạ tạo hiệu ứng: ghép mạch, cắt mạch khâu mạch Ghép mạch ghép polymer với polymer khác Cắt mạch làm ngắn mạch đi, tạo nhiều đoạn mạch nhỏ Khâu mạch gắn kết radican tự lại với Phương pháp ghép mạch (polymer hóa) khâu mạch sử dụng để tổng hợp nhiều loại polymer khác nhau, có hydrogel Quá trình polymer hóa xạ xảy theo chế gốc tự bao gồm ba giai đoạn khơi mào, phát triển ngắt mạch Mô tả trình sau: Ro M hay S Ro + RMo (tạo gốc tự do) RMo M (khơi mào) RM 2o + M RM 2o + M RM 3o RM mn-1o + M (phát triển mạch) Rmno Rmno + Rmno P Trong đó: M monome, S dung môi Tốc độ trình phụ hàm mũ vào suất liều xạ Vp~K.I x, số tốc độ trình phụ thuộc nồng độ gốc tự tạo monome (tác động trực tiếp) dung môi (tác động gián tiếp) [8] d Khâu mạch xạ dung dịch polymer tan nước Có hai cách hình thành gốc polyme tạo khâu mạch sau: - Tác động trực tiếp: Po P (tạo thành gốc tự đại phân tử) Po + Po - P-P (tái kết hợp, khâu mạch) Tác động gián tiếp: OHo H 2O OHo + Po + H2O (tách H, tạo gốc tự polymer) P P o + Po Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH (tạo gốc tự do) P-P Phần tổng quan 26 CBHD: TS Lê Quang Luân Như hình thành hydrogel phương pháp xạ ion hóa kết trình tái kết hợp gốc đại phân tử Khi tia xạ tương tác với hệ phản ứng hình thành gốc tự Những gốc tự sau tương tác với hàng loạt phân tử khác có mặt môi trường tái kết hợp với Kết hình thành liên kết cộng hóa trị chuỗi polymer Khi hệ xuất liên kết ngang đầu tiên, tức hệ bắt đầu tạo gel Nếu hệ tiếp tục chiếu xạ phần gel hệ tăng lên, đồng thời mật độ khâu mạch phần gel tăng lên [8] e Copolymer hóa ghép xạ Một copolymer ghép polymer mà phân tử chứa hai hay nhiều thành phần polymer có cấu trúc hóa học khác Như xem copolymer ghép kết hợp hóa học hai phân tử polymer có cấu trúc hóa học khác A–A–A–A–A–A–A–A B–B–B–B–B–B Copolymer ghép Polymer ghép đóng vai trò khoa học polymer tương tự hợp kim luyện kim Phương pháp copolymer hóa ghép xạ nghiên cứu phát triển chủ yếu dựa polymer hóa vinyl monome B từ tâm phản ứng A p kết hợp hai gốc đại phân tử Ap Bq Người ta cho copolymer hóa ghép xạ thường tiến hành dễ dàng kĩ thuật hóa học thông thường phân loại bốn kiểu sau: − Ghép chiếu xạ trực tiếp − Ghép sau chiếu xạ khơi mào nhóm peroxit Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 27 CBHD: TS Lê Quang Luân − Ghép sau chiếu xạ khơi mào gốc tự bị bẫy − Liên kết không gian hai polymer khác Vật liệu hydrogel chế tạo từ monome ưa nước khâu mạch dung dịch polymer thường không bền vững, tính chất lí phải tiến hành ghép monome ưa nước lên vật liệu polymer bền Nhiều chế phẩm có hoạt tính sinh học enzyme, kháng nguyên, kháng thể… chế tạo sở gắn lên giá thể polymer hóa ghép xạ monome ưa nước Mức độ ghép thường tính theo phần trăm trọng lượng (%) tính theo diện tích bề mặt (g/cm2) Giá thể polymer chế tạo kỹ thuật xạ nghiên cứu ứng dụng nhiều để làm giá thể cố định chất có hoạt tính sinh học tế bào vsv, enzyme, loại dược phẩm điều trị ung thư… Những lợi ích chế phẩm cố định là: − Ồn định hoạt tính để sử dụng thời gian dài sử dụng lại (repeated use) − Tạo dạng vật liệu theo yêu cầu − Gia tăng độ bền sinh học chế phẩm nhiệt tác nhân hóa học − Kiểm soát tốc độ thải chậm d Ứng dụng Kỹ thuật xạ chế tạo nhiều loại vật liệu giá thể khác cấu trúc hình dạng theo yêu cầu sử dụng Những vật liệu khối hay màng gel xốp, khối hay màng hydrogel đồng nhất, màng siêu mỏng hay dạng hạt có độ phân tán cao Nhiều loại chất có hoạt tính sinh học khác cố định vật liệu enzyme, protein, hocmon, dược phẩm, tế bào vi sinh vật… Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 28 CBHD: TS Lê Quang Luân Trong công nghệ sinh học y tế, kỹ thuật xạ dự đoán phát triển hữu hiệu thời gian tới sở yêu cầu cao chất lượng, hiệu an toàn môi sinh môi trường [8] 1.2.3 Các loại hydrogel chế tạo Polysaccharide dẫn xuất cellulose Khả polysaccharide hình thành dạng cấu trúc mạng lưới gel, nồng độ thấp, tạo thành thuộc tính chức quan trọng Sự hình thành cấu trúc mạng lưới không gian ba chiều cho hiệu trung gian làm gia tăng hệ thống cấu trúc hóa học ổn định hóa học Sự hòa trộn polysaccharide xảy thường xuyên, gel bậc sử dụng mô hình cho phức hệ cấu trúc tế bào Nhiều thành phần tự nhiên polysaccharide vi khuẩn hình thành mạng lưới không gian ba chiều điều kiện đặc biệt Những gel này, ổn định tương tác trao đổi qua lại, có so sánh thuộc tính cấu trúc tổ chức chúng với khâu mạch gel hóa học Mặc dù, gel dạng vật lý, chúng chuyển thành dung dịch bị phân hủy mạch Ví dụ gel methylcellulose xảy nhiệt độ cao e.g xảy nhiệt độ phòng, gel vật lý chuyển thành dung dịch [7] Các polymer tự nhiên alginate, carrageenan, dẫn xuất cellulose chitin/chitosan chuyển thành dạng hydrogel vật lý có mặt ion kim loại Hydrogel bao gồm polymer tổng hợp với đại phân tử tự nhiên gel, amylose, chitosan dextran tổng hợp Việc giới thiệu polymer tự nhiên mạng lưới polymer xâm nhập qua lại liên kết hóa học mà cách vướng mắc vào khuôn áp dụng dựa theo qui tắc chấp nhận dung môi hydrogel Những polymer tự nhiên hydrogel, với việc trộn lẫn polysaccharide dẫn xuất nó, chế tạo kỹ thuật chiếu xạ dựa khả phân hủy sinh học làm giảm nhiều giá thành góp phần bảo vệ môi trường Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 29 CBHD: TS Lê Quang Luân Hydrogel từ loại ete cellulose tổng hợp xạ ion hóa mà không cần thêm tác nhân khác Nó tìm thấy nồng độ cao dung dịch có chứa nước nhiều dạng thay mạch nhánh chuỗi vòng glucozamine polymer thuận lợi cho trình khâu mạch Những đoạn gel dựa vào chiếu xạ dung dịch máy gia tốc điện từ Carboxymethylcellulose (CMC) tạo gel xạ gamma phụ thuộc vào liều xạ Sự có mặt oxi suốt trình chiếu xạ nguyên nhân làm giảm bớt hàm lượng chứa tối đa gel Hydrogel tạo thành có độ trương đáng kể hấp thụ nước, trương khác dựa vào nồng độ mà polymer chiếu xạ liều xạ áp dụng Hydrogel có khả tự phân hủy sinh học Tóm lại, polysaccharide thành phần hydrogel tự nhiên với đặc tính: tự phân hủy sinh học, tự đổi mới, không độc dung tích chứa cao Polysaccharide hòa tan nước có mặt nhóm ưa nước, chủ yếu OH, COOH NH2 Khâu mạch polysaccharide hiệu đạt định từ vật liệu hydrogel Có nhiều phương pháp khác để khâu mạch cho việc chuẩn bị vật liệu hydrogel Có nhiều nhân tố nồng độ, pH, nhóm chức ảnh hưởng đến độ trương polymer [10] 1.2.3.1 Carboxymethylcellulose (CMC) Cấu trúc phân tử Cellulose polymer tự nhiên phong phú nguyên liệu thô quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp Dẫn xuất cellulose có nhiều ứng dụng đặc biệt thuộc tính khả hòa tan tốt nước Gần đây, số polymer tự nhiên, tác dụng xạ gamma cho vật liệu hydrogel: vật liệu sinh học với ưu điểm không ảnh hưởng đến sức khỏe người sinh vật, khả tự phân hủy vật liệu sinh học có tính tương thích tốt CMC dẫn xuất polymer có khả tan nước, sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực thuốc làm vết thương, đầu do, thực phẩm, giấy công nghiệp dệt có độ nhớt cao Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 30 CBHD: TS Lê Quang Luân CMC giống polymer tự nhiên khác có khả phân hủy polymer xạ bị khâu mạch tạo thành vật liệu hydrogel điều kiện thuận lợi [11] Cách không lâu, khả khâu mạch CMC nghiên cứu [12] tìm thấy nhiều điều thú vị khoa học ứng dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp khác dựa vào khả trương tốt khả tự phân hủy sinh học Nông nghiệp sử dụng để cải tiến mùa vụ Đồng thời dùng để làm giảm hàm lượng nguyên tố phóng xạ mà không ảnh hưởng đến khả tăng sản lượng CMC loại ete cellulose phổ biến nhất, dẫn xuất cellulose có chứa nhóm carboxyl Gel CMC có độ trương tốt góc độ môi trường mang đặc tính cellulose khả tự phân hủy sinh học [11] Sự khâu mạch CMC độ trương Sự thành công khâu mạch chỗ cạnh tranh với phân chia liên kết glycoside nồng độ polymer dung dịch vượt qua giá trị tới hạn, sau xuất gel không hòa tan Đơn vị liều chiếu xạ cellulose điều kiện chiếu xạ CMC với độ thay cao tạo gel cách dễ dàng hiệu liều xạ thấp chiếu xạ khoảng 20% dung dịch CMC tạo gel cao ba liều tương ứng, khoảng 80%, nữa, CMC liều xạ sản xuất 35 – 60 % gel Do đó, bao gồm việc gắn kết phân tử hình thành ete có chức hiệu Liều xạ polymer nồng độ 50 -60 % xạ gamma máy gia tốc điện từ, hiệu tạo gel cao 90 – 95 % Nồng độ dung dịch môi trường hình thành không phân đoạn gel cao tăng cường chấp nhận lượng nước tối đa CMC chế tạo máy gia tốc điện từ biểu thuộc tính khác độ trương liên quan đến nồng độ bắt đầu polymer liều xạ chiếu Độ trương tối đa hydrogel đạt liều xạ thấp bị giảm trầm trọng với việc gia tăng liều xạ Sau vượt liều xạ Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 31 CBHD: TS Lê Quang Luân gọi ‘liều tạo gel’ gel hình thành, thống kê độ khâu mạch chuỗi cần thiết Mạng lưới yếu dễ bị gãy nhưng, liên quan đến việc giảm số lượng liên kết lượng dung môi lớn khoảng trống Với việc gia tăng mật độ khâu mạch dựa vào việc chiếu xạ làm giảm khả hấp thụ nước gel Cấu trúc hydrogel trở nên dãi nối tiếp chặt chẽ cứng cáp Độ trương lại mức Ca.20, hydrogel chiếu xạ liều cao 100kGy Việc liệt kê hình thành gel khoảng 10% chất hòa tan CMC 100kGy, hấp thu 220g nước cho 1g gel sấy khô 1.2.3.2 Sodium alginate/ Carboxymethylcellulose (CMC) CMC sodium alginate (Na – Alg) hai polymer tự nhiên quang trọng dễ tìm Na – Alg ion polysaccharid chứa œ- L,glutamic acid ß – D manuronic acid phân tử CMC dạng ete cellulose dẫn xuất polysaccharid có chứa nhóm ưa nước ( - COO- ) mạch carbon Nhân tố ảnh hưởng trương hydrogel dung dịch muối mật độ nhóm ion Chính lí mà chọn CMC polysaccharide với việc làm giảm mật độ nhóm – COO-, độ dài gel CMC khâu mạch giảm Vì vậy, chọn gel CMC trộn với Na – Alg để tạo vật liệu hydrogel Ảnh hưởng tác nhân khâu mạch [MBA] [APS] tỉ lệ trọng lượng Na – Alg/CMC mối liên quan nhiệt độ ảnh hưởng đến khả trương Khả trương khác nồng độ muối dung dịch, pH, tác nhân khâu mạch, kích thước đoạn gel lên động lực trương hydrogel [10] Vật liệu hydrogel siêu hấp thụ nước gồm CMC Na – Alg chuẩn bị MBA (methylenebisacrylamide) tác nhân khâu mạch Ammonium persulsate (APS) sử dụng nhân tố ban đầu Độ trương bị ảnh hưởng nhiệt độ, tỉ trọng Na – Alg/CMC nồng độ MBA APS, gia tăng nồng độ MBA APS làm cho khả hấp thụ nước hydrogel bị giảm Khả hấp thụ Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 32 CBHD: TS Lê Quang Luân nước hydrogel gia tăng với việc gia tăng nhiệt độ tỉ trọng Na – Alg/CMC pH, độ dài phần tử nhỏ nồng độ MBA động lực trương Sự trương phụ thuộc vào nồng độ muối dung dịch Na + > Ca2+ > Al3+ cho NaCl, CaCl2 AlCl3 dung môi có nước Hiệu bảng hóa trị ion Li > NaCl > KCl Khả khâu mạch Na – Alg/CMC nhạy cảm với pH [10] 1.2.3.3 Polyacrylamide (PAM) Acrylamide dạng khối polymer, polyacrylamide, vật liệu dùng kỹ thuật sinh học phân tử kỹ thuật gen chất cho acid nucleic tách rời thành phần suốt trình phân tích trình tự gen (DNA) suốt trình giám định protein Trên giới lượng lớn polyacrylamide dùng lọc nước để tách vật chất hữu dạng huyền phù, dạng nước tưới để cải thiện kết cấu đất công thức thuốc trừ sâu để giảm, hạn chế phân tán thuốc môi trường [13] PAM polymer tổng hợp không gây ảnh hưởng đến sức khỏe người có tác dụng bảo vệ môi trường giới hạn 500 ppm sử dụng nông nghiệp xử lý nước Polymer xử lý nước polymer ghép kết hợp với acrylic polymer dẻo khác để trở nên ổn định Trong đất, PAM bị phân hủy theo tỉ lệ 10% / năm hiệu vật lý, hóa học, sinh học chuyển hóa Theo Kay – shoemake etal (1998a.b), PAM bị thủy phân vi sinh vật [14] Sản phẩm phân hủy PAM acrylic amoniac Ngay từ đầu thập niên 1990, PAM triển khai sử dụng thành công việc xử lý đất nước Hai lĩnh vực linh hoạt chống xói mòn vận động tham gia nước trình thấm vào đất Hiệu hẳn phương pháp xử lý trước Polyacrylamide hoạt động dựa vào trạng thái cấu trúc đất thời gian có mặt PAM đất PAM kiểm soát chống xói mòn đất làm gia tăng khả lọc nước cấu hình đất PAM cho hiệu xử lý đất cát có silit Nguyên nhân làm tăng tỉ lệ lọc nước Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 33 CBHD: TS Lê Quang Luân có mặt PAM theo thời gian PAM có nước tưới, tưới xuống đất PAM gắn kết từ từ lên bề mặt đất Trong Idaha, PAM làm tăng lọc trung bình khoảng 15% môi trường để làm tốt cấu trúc đất, có hiệu tương tự tỉ lệ đất, bao gồm đất sét trộn cát, đất sét, đất sét trộn silit đất sét – bùn – silit Xử lý với PAM làm không hiệu hình dạng lớp vỏ đất Khi hòa tan nước, PAM có lớp mỏng dung dịch tạo nên độ sền sệt nhiều Ở nồng độ PAM cao hơn, việc xử lý nước chảy thấm sâu vào đất bị hạn chế lớn việc gia tăng độ nhớt Tỉ lệ giới thiệu nhãn hiệu cung cấp cho đất bề mặt ổn định mà không ngăn cản lượng nước vào Xử lý PAM tỷ lệ 10ppm thuận lợi nước trắc nghiệm hiệu lượng nước thải đến 3.5% [15] Ứng dụng PAM để lọc nước xem xét dạng PAM,đáp ứng cho người nông dân (vật liệu khô, nồng độ vật liệu trước pha trộn stock dung dịch), quan trọng để cung cấp hỗn hợp xáo trộn điểm việc áp dụng PAM để xử lý nguồn nước Yêu cầu gây kích động gia tăng dung dịch stock gia tăng nồng độ lớn cho việc sử dụng trực tiếp PAM sấy khô Sự gây kích động cung cấp cho việc sử dụng hoạt động sản xuất vụ mùa nhiều dòng cản trở cạnh điểm tham gia Với ưu dòng xoáy 25 – 50 ft kênh rãnh cho phép việc trộn hỗn hợp trước dạng phun với drawn or gate PAM sấy khô cần dòng kênh rãnh dài cho việc hòa trộn tương xứng Nước nóng dung dịch dạng stock có thuận lợi lớn việc hòa tan trộn hỗn hợp với PAM [15] 1.2.3.4 CMC – PAM Được chuẩn bị ghép khâu mạch polyacrylamide vào CMC vị trí gốc tự phương pháp trùng hợp tác nhân xạ gamma AM liều xạ ảnh hưởng trực tiếp đến việc gia tăng hàm lượng gel ngược lại với độ trương Độ trương phụ thuộc vào hợp phần hydrogel, pH độ dài ion môi trường ngâm gel Hiệu thể qua hình thái học hydrogel cách sử dụng SEM Động Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 34 CBHD: TS Lê Quang Luân lực việc chuyển đổi nhóm chức tạo tốc độ trương Nồng độ muối giảm, nồng độ AM giảm, liều xạ giảm làm độ trương tăng [12] 1.2.3.4 CMC – AAc (acrylic acid) Hydrogel CMC – AAc tạo thành cách gắn AAc vào nhóm hydroxyl CMC liên kết hydro Quá trình gồm bước: CMC – AAc ứng dụng phổ biến lĩnh vực y học Bước 1: Các đoạn CMC – g – AAc chuỗi AAc tạo thành tác dụng máy gia tốc điện từ Bước 2: Bắt đầu xảy trình khâu mạch đoạn với chuỗi AAc liều xạ bắt đầu tạo gel 50 kGy Bước 3: AAc gắn vào mạch bên mạng lưới cấu trúc CMC mà không thay nhóm hydroxyl Do hydrogel CMC – AAc có đặc tính hấp thụ nước tốt Hydrogel ngâm nước dung môi bị solvat hóa trương phồng CMC – AAc ứng dụng phổ biến lĩnh vực y học 1.2.3.5 Hydrogel hydroxyl propylcellulose hydroxylethylcellulose Khâu mạch HPC (hydroxyl propylcellulose) HEC (hydroxylethylcellulose) khác dựa vào chiếu xạ Đoạn gel có ý nghĩa cao polymer chiếu xạ với liều xạ tỉ lệ cao HPC2 20% dung dịch có nước Hiệu máy gia tốc điện từ chiếu xạ tạo gel cao tới 85% Sự chuyển hóa xạ gamma với tỉ lệ liều xạ 10 kGy/h đem lại lượng gel lớn 60 30 tương ứng Nồng độ gốc tự hệ thống định tỉ lệ chiếu xạ, nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến vật liệu tạo gel Để nối liên kết phân tử cần yêu cầu tồn mạch nhánh bên cạnh thời gian Khả vật nối cao cao tỉ lệ với nồng độ chiếu xạ Dưới có mặt điều kiện chiếu xạ, nồng độ gốc tự hệ thống khác 500 lần Điều thật dựa vào máy gia tốc điện từ, máy gia tốc Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 35 CBHD: TS Lê Quang Luân điện từ cung cấp nhiều 500 lần tỉ lệ chiếu xạ cao hơn, so sánh với 10kGy/h chiếu xạ gamma Sự có mặt không khí nguyên nhân làm phân hủy, làm tăng số lượng phân hóa Như xạ gamma HPC2 tách dễ dàng liên kết glycoside thật chiếm ưu khâu mạch hình thành mạng lưới gel lần trước hòa tan Suốt trình chiếu xạ, có mặt oxy hệ thống làm giảm bớt đoạn gel tối đa cho việc kiểm tra tất polymer Nó dựa vào phản ứng oxy với gốc đại phân tử, bị biến đổi thành dạng peroxy – macroradical, sau phân hủy bẽ gãy mạch cacbon đại phân tử Tất nhiên, HEC CMC có khả chịu đựng phân hủy chiếu xạ không khí Chiều dài mạch polymer ảnh hưởng đến hiệu chiếu xạ Trọng lượng phân tử trung bình ban đầu polymer tăng theo liều tạo gel Đoạn gel lớn nghiên cứu mức 50, 53 gần 60% cho việc gia tăng trọng lượng phân tử Ngoài ra, dung dịch phát triển phần tạo gel giai đoạn đầu, giảm theo liều tạo gel nhanh cho đại phân tử lớn Vì vậy, mức lượng tận dụng để sản xuất 50% gel HEC9 phù hợp 25 kGy, HEC8 HEC7 80 200kGy tương ứng So sánh mặt hiệu quả, với phụ thuộc mạnh mẽ vào trọng lượng phân tử ban đầu điều kiện chiếu xạ dựa vào việc đầu tư polymer, chấp nhận tỉ lệ hiệu CMC [9] 1.2.4 Khả tự phân hủy sinh học hydrogel Theo nhiều nghiên cứu, polymer xuất tia gamma trạng thái paste dung dịch lỏng có nước áp suất khí tốt cho trải qua khoảng trống mức độ phân hủy Độ nhớt có ý nghĩa quan trọng giai đoạn sớm chiếu xạ, liều xạ thấp Tỉ lệ độ nhớt làm giảm việc chiếu xạ polymer chất rắn chiếu xạ chất lỏng Nó chứng tỏ có mặt nước làm xạ tăng nhanh lôi kéo phản ứng hiệu trực tiếp, xạ xuyên qua sản phẩm tức khắc Ở đó, mạch bị bẽ gãy Việc làm giảm độ nhớt dung dịch cách trực tiếp liên quan đến trọng lượng phân tử với tầm quan trọng mạch Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 36 CBHD: TS Lê Quang Luân dài Sự phân hủy polymer hình thành dạng hợp chất phân tử thấp, oligo mono saccharide Sự bẽ gảy liên kết chuỗi mạch thông thường xảy cách ngẫu nhiên Vì vậy, mạch dài cho phép bị bẽ gãy nhiều Điều thừa nhận cellulose dẫn xuất bị phân hủy cắt đứt liên kết glycoside, làm yếu điểm nối đại phân tử Khi chiếu xạ CMC trạng thái rắn có nước, tốc độ phân hủy dạng dung dịch kiềm tia gamma Hydrogel bị phân hủy enzyme hay tác dụng vi sinh vật [9] a CMC bị phân hủy enzyme Hydrogel khâu mạch bị phân hủy enzyme cellulose acid acetic kiềm, pH 5.0 Liều xạ thấp có khả phân hủy hydrogel nhanh việc khâu mạch chúng cách chặt chẽ liều xạ cao dựa vào viêc gia tăng số lượng liên kết phân tử Giống hình thành thể ba mức lượng liều xạ 20kGy sau 95 giờ, hình thành liều xạ 10kGy biến sau giờ, sau xử lý enzyme Mặc dù, chúng chuyển hóa đoạn gel cao, 40% Như gel chiếu xạ liều xạ 40kGy phía mức độ phân hủy không 60% sau 96 ủ với enzyme Đặc điểm vật liệu khả trương phồng khổng lồ - đề nghị / yêu cầu lớn từ quan điểm nhìn thấy việc áp dụng xa _ chiếu xạ liều thấp, bị phân hủy sinh học nhanh so với enzyme b CMC bị phân hủy vi sinh vật Sự phân hủy sinh học đánh giá đơn vị cacbon sản phẩm làm vật liệu polymer Hầu hết dạng giống cellulose sử dụng làm vật liệu tham khảo, sử dụng làm thí nghiệm Kết quả, cellulose bị phân hủy nhanh nhất, khoảng 80% sau tháng CMC bị phân hủy chậm nhiều tỉ lệ CO sản phẩm có ý nghĩa Sau tháng, CMC 22 bị phân hủy khoảng 3.8% - không chiếu xạ 8.4% - chiếu xạ CMC 1.29 bị phân hủy khoảng 12.3 % - không chiếu xạ Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 37 CBHD: TS Lê Quang Luân 18.7% chiếu xạ Sự thay cao tương tự tốc độ phân hủy chậm Mạch nhánh bảo vệ, ngăn cản hình thành việc phân tách sườn mạch cacbon tham gia vi sinh vật hữu đến vùng lân cận liên kết glycoside khác dựa vào cấu hình không gian nguyên tử Sự chuyển hóa polymer sau chiếu xạ làm cải thiện việc tiêu hóa vi khuẩn Polymer chiếu xạ 20% dung dịch có nước liều xạ thấp 10 20 kGy CMC 2.2 CMC 1.29 tương ứng, tăng nhanh suất phân hủy, mặc kệ số tác nhân khâu mạch giới thiệu Đoạn gel hydrogel nghiên cứu 15% CMC 2.2 47% CMC1.29 Có thể giải thích theo cách này, phẳng khâu mạch hydrogel, mạch polymer trở nên ngắn so với vật liệu ban đầu Trong suốt trình chiếu xạ phân hóa polysaccharide phản ứng bật Nhưng với gia tăng trình hóa ete trình khâu mạch tăng đa phần Sự phân cắt ngẫu nhiên nguyên nhân làm giảm bớt / thu nhỏ trọng lượng phân tử trung bình vậy, tốc độ phân hủy tốt mạch không phân hủy bị khâu mạch Vì vậy, sau chiếu xạ không liên kết đại phân tử tồn bên cạnh mạng lưới gel việc làm cho chúng tăng khả tự phân hủy nhanh Vật liệu khâu mạch theo kinh nghiệm, bị chuyển hóa phân hủy Hydrogel chứa đựng nhiều chuỗi mạch, mà đa số mạch bị cắt thành phân đoạn nhỏ chúng liên kết lẫn Sự tồn phân tử trung gian bị khâu mạch chuỗi ban đầu số lượng không hạn chế lớn hoàn toàn có khả phân hủy Vì vậy, nguyên lý làm gia tăng tỉ lệ tự phân hủy sinh học hydrogel chiếu xạ [9] Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH [...]... nước sạch Những hệ thống thủy canh này được đặt gần biển và cây trồng có thể phát triển trên nền đất cát hiện hữu 1.1.9 Tình hình và nhu cầu nuôi trồng thủy canh ở nước ta hiện nay Hiện nay ở nước ta kỹ thuật nuôi trồng thủy canh chưa phổ biến, chỉ mới dừng lại ở qui mô thí nghiệm là chủ yếu PGS TS Hồ Hữu An Kỹ thuật mới nhất của thủy canh nói chung và nông nghiệp nói riêng là hydrogel 1.2 Hydrogel... tan 1.1.7 Những thiết bị cần cho kỹ thuật nuôi trồng thủy canh − Máy bơm nước − Máy cài đặt thời gian và cảm biến oxy − Các ống PVC − Máy đo pH và Ec Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 20 CBHD: TS Lê Quang Luân − Quạt gió − Máy gieo phấn − Máy đo hàm lượng dinh dưỡng 1.1.8 Một số thành tựu của việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh trên thế giới Hiện nay, kỹ thuật thủy canh đã được áp dụng trong sản... dinh dưỡng được thông khí tốt Cây trồng hấp thụ dinh dưỡng và nước từ dạng dung dịch được phun dính lên rễ [2] Kỹ thuật khí canh có hai dạng: kỹ thuật tạo sương rễ và kỹ thuật nuôi sương Các kỹ thuật này được sử dụng đối với các cây rau có lá thấp như rau diếp, rau bina… Thuận lợi chủ yếu của kỹ thuật này là tận dụng tối đa không gian, cho năng suất tốt gấp 2 lần cây trồng cùng một diện tích Các tấm... giới Kỹ thuật này được áp dụng trên nhiều loại cây trồng Các phức hợp nhà kính thủy canh đã được thiết lập tại Tucson, Arizona (11ha), Phoenix, Arizona (khoảng 15ha) và Abu Dhabi (5 ha, hiện nay mở rộng lên đến 20 ha) Ở quần đảo Canary, hàng trăm ha đất được dùng để trồng khoai tây bằng kỹ thuật thủy canh Hầu hết các tiểu bang của Mỹ đều có hệ thống nhà kính thủy canh công nghiệp Canađa cũng sử dụng kỹ. .. dụng kỹ thuật này để tăng năng suất rau quả Khoảng 90% các nhà kính công nghiệp ở British Columbia (Canađa) sử dụng kỹ thuật thủy canh để giải quyết vấn đề thái hóa đất phòng trừ sâu bệnh Ở những vùng có khí hậu khô như Mêxico và Trung Đông, nơi mà nguồn cung ứng nước sạch bị giới hạn, thì kỹ thuật thủy canh được áp dụng nhằm sử dụng nước biển như là một nguồn nước sạch Những hệ thống thủy canh này... 1.1.5.2 Hạn chế − Chi phí ban đầu cao − Cần kỹ năng kiểm soát cao đối với việc chuẩn bị dịch dinh dưỡng, duy trì pH và Ec, điều chỉnh dinh dưỡng, sự thông khí… − Hệ thống thủy canh xem như giới hạn đối với các loại cây trồng cần nhiều diện tích − Cần có năng lượng để hệ thống hoạt động [2] 1.1.6 Dung dịch dinh dưỡng thủy canh Nuôi trồng thủy canh với cây được trồng trong chậu hoặc dòng chảy với hàm lượng... dụng tối đa không gian, cho năng suất tốt gấp 2 lần cây trồng cùng một diện tích Các tấm xốp Lớp phủ bằng plastic Môi trường dinh dưỡng ở dạng sương mù Hình 11 Kỹ thuật khí canh 1.1.5 Những thuận lợi và hạn chế của kỹ thuật nuôi trồng thủy canh 1.1.5.1 Thuận lợi − Không cần đất, giảm thiểu được các căn bệnh từ đất Nguyễn Thị Ánh Vi, 45 CNSH Phần tổng quan 13 CBHD: TS Lê Quang Luân − Tiết kiệm diện... Hình 9 Kỹ thuật rãnh − Kỹ thuật chậu môi trường (Hình 10): cũng tương tự như kỹ thuật rãnh Ở đây môi trường làm giá thể được đựng trong các chậu nhựa có lổ ở đáy Có một đường ống lớn cung cấp dinh dưỡng, từ các ống này có các ống nhỏ sẽ cung cấp dinh dưỡng cho từng chậu Ống cung cấp dung dịch dinh dưỡng Chậu chứa giá thể Ống cung cấp dung dịch dinh dưỡng Hình 10 Kỹ thuật chậu môi trường 1.3.4.3 Khí canh. .. kỹ thuật này có một số giới hàn và không phải loại hydrogel nào cũng có thể tổng hợp theo con đường này) Tất nhiên từ những quan điểm của bức xạ hóa học, khâu mạch của polymer, bao gồm việc hình thành của hydrogel, là những úng dụng thành công nhất trong lĩnh vực khoa học này 1.2.2.3 Kỹ thuật bức xạ a Khái niệm Kỹ thuật bức xạ là sử dụng bức xạ làm nguồn năng lượng trong các quá trình công nghiệp Kỹ. .. vào trong cây dưới dạng ion và thoát ra ngoài qua lá dưới dạng hơi nước, làm mát lá và giúp cho việc vận chuyển nước lên trên Chất lượng nước thì rất quan trọng trong thủy canh Một cách lý tưởng, nước cất có thể được sử dụng trong thủy canh cơ bản Nếu nước tốt hoặc nước ở thành phố, sự phân tích nước sẽ được thực hiện bởi công ty cấp thoát nước đô thị địa phương bạn hoặc tại một phòng riêng Nếu nước ... dụng thuốc trừ sâu… Một số kỹ thuật thủy canh thông dụng nay: • Kỹ thuật thủy canh dịch lỏng • Kỹ thuật thủy canh có sử dụng giá thể rắn • Khí canh 1.1.4.1 Kỹ thuật thủy canh dịch lỏng a Phương... tựu việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh giới Hiện nay, kỹ thuật thủy canh áp dụng sản xuất nông nghiệp nhiều nước giới Kỹ thuật áp dụng nhiều loại trồng Các phức hợp nhà kính thủy canh thiết lập Tucson,... nguồn nước Những hệ thống thủy canh đặt gần biển trồng phát triển đất cát hữu 1.1.9 Tình hình nhu cầu nuôi trồng thủy canh nước ta Hiện nước ta kỹ thuật nuôi trồng thủy canh chưa phổ biến, dừng