KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA pH TRONG HỆ THỐNG THỦY CANH KIỂU MAO DẪN TRÊN GIÁ THỂ MỤN DỪA ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CÂY CẢI NGỌT (Brassica chinensis)

Hồ Chí Minh, thực hiện đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của pH trong hệ thống thủy canh kiểu mao dẫn trên giá thể mụn dừa đến sinh trưởng phát triển cây cải ngọt Brassica chinensis” Đề tài

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA pH TRONG HỆ THỐNG THỦY CANH KIỂU MAO DẪN TRÊN GIÁ THỂ MỤN

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA pH TRONG HỆ THỐNG THỦY CANH KIỂU MAO DẪN TRÊN GIÁ THỂ MỤN DỪA ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

CÂY CẢI NGỌT (Brassica chinensis)

Niên khóa: 2004 - 2008 Niên khóa: 2004 - 2008

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 8/2009

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA pH TRONG HỆ THỐNG THỦY CANH KIỂU MAO DẪN TRÊN GIÁ THỂ MỤN DỪA ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN

CÂY CẢI NGỌT (Brassica chinensis)

Hướng dẫn khoa học: Sinh viên thực hiện: ThS NGUYỄN NGỌC TRÌ ĐOÀN VĂN DUY

Thành phố Hồ Chí Minh

Tháng 8/2009

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm tạ:

 Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả Quý Thầy Cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tại trường

 ThS Nguyễn Ngọc Trì đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong thời gian học và thực tập tại trường

 Bạn Võ Văn San, Trần Khánh Nam, Dương Quốc Lâm, Nguyễn Thái Lộc cùng toàn thể bạn bè lớp DH04SH đã giúp đỡ, chia sẻ kinh nghiệm trong quá trình thực tập

 Con cảm ơn ba mẹ đã luôn động viên, khích lệ tinh thần con mỗi khi con gặp khó khăn, trắc trở

Sinh viên thực hiện:

Đoàn Văn Duy

TÓM TẮT

Đoàn Văn Duy, trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh, thực hiện đề

tài “Khảo sát ảnh hưởng của pH trong hệ thống thủy canh kiểu mao dẫn

trên giá thể mụn dừa đến sinh trưởng phát triển cây cải ngọt (Brassica

chinensis)”

Đề tài nhằm tối ưu hóa môi trường dinh dưỡng trong việc trồng cải ngọt

(Brassica chinensis) trên giá thể mụn dừa đã qua xử lý trong hệ thống thủy

canh tự chế Thí nghiệm được bố trí gồm bốn nghiệm thức, mỗi nghiệm thức lập lại 3 lần Các nghiệm thức được thực hiện khác nhau bằng cách trộn vào giá thể mụn dừa những tỉ lệ vôi khác nhau nhằm gia tăng pH trong môi trường nuôi trồng, còn nghiệm thức ĐC không có trộn vôi Qua đó tìm ra mức độ pH thích

hợp cho việc thủy canh cải ngọt (Brassica chinensis) từ đó có sự quản lý môi

trường dinh dưỡng nuôi trồng thích hợp trong thủy canh ở qui mô lớn

Từ kết quả thu được, các nghiệm thức đều cho năng suất tốt hơn đối chứng, cho thấy với môi trường dinh dưỡng ban đầu do có pH thấp và giá thể mụn dừa cũng có pH thấp nên trong khi sử dụng mụn dừa làm giá thể trong nuôi trồng thủy canh cần quan tâm đến sự quản lý môi trường dinh dưỡng thích hợp trong

đó các yếu tố pH cần được khảo sát chặt chẽ

Trong các nghiệm thức thì nghiệm thức 1 với tỉ lệ vôi được trộn là 0,5kg vôi/ m3 mụn dừa (khoảng 12,5g vôi được trộn vào mỗi một ô nghiệm thức) cho năng suất tốt hơn các nghiệm thức còn lại, còn nghiệm thức ĐC cho năng suất thấp hơn các nghiệm thức còn lại

SUMMARY

Doan Van Duy, Department of Bio-Technology, Nong Lam University in

Ho Chi Minh City

Research “Surveying the influence pH on growth and development of

Pakchoi (Brassica chinensis) on the capillary hydroponics system in

coconut coir”

The content of research:

Surveying the influence pH of capillary hydroponics system on the process

grow Pakchoi (Brassica chinensis) in coconut coir

Searching value appropriate of pH for capillary hydroponics system- grown

Pakchoi (Brassica chinensis) in coconut coir

These experiments were laid out in randomized complete design (RCD) with three replications Realize three treatment with these different ratio of mixture powdered lime and coconut coir, control treatment don’t have powdered lime

The results obtained from this study:

Results of the study indicated that the best treatment for growth of Pakchoi

on capillary hydroponics system is the treatment 1 (with 0,5kg powdered lime/

m3 coconut coir)

MỤC LỤC

TRANG

LỜI CẢM TẠ iii

TÓM TẮT iv

SUMMARY v

MỤC LỤC vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG x

Chương 1 1

MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Yêu cầu của đề tài 2

1.4 Giới hạn của đề tài 2

Chương 2 3

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Khái niệm về thủy canh 3

2.2 Lịch sử phát triển 3

2.3 Các phương pháp thủy canh 4

2.3.1 Hệ thống thủy canh hồi lưu 4

2.3.2 Hệ thống thủy canh không hồi lưu 6

2.4 Các loại giá thể dùng trong thủy canh (Srilanka Deparment of Agricuture, 2000) 9

2.4.1 Giá thể phi hữu cơ 10

2.4.2 Giá thể hữu cơ 12

2.5 Chất dinh dưỡng và môi trường nuôi trồng thủy canh 12

2.5.1 Thành phần một số khoáng chất trong nuôi trồng thủy canh 12

2.5.2 Dung dịch dinh dưỡng trong nuôi trồng thủy canh 15

2.6 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng thủy canh 19

2.6.1 Ảnh hưởng của nồng độ CO2 19

2.6.2 Ảnh hưởng của độ thoáng khí đến sự hút chất dinh dưỡng 20

2.6.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hút khoáng 20

2.6.4 Ảnh hưởng của ánh sáng đến sự hút khoáng 21

2.6.5 Ảnh hưởng của nấm bệnh trong dung dịch thủy canh 21

2.6.6 Ảnh hưởng của giá thể mụn dừa trong nuôi trồng thủy canh 22

2.7 Ưu, nhược điểm và yêu cầu của kỹ thuật thủy canh 23

2.7.1 Ưu điểm của kỹ thuật thủy canh 23

2.7.2 Nhược điểm của kỹ thuật thủy canh 24

2.7.3 Yêu cầu của kỹ thuật thủy canh 24

2.8 Tình hình sản xuất thủy canh trên thế giới và ở Việt Nam 25

2.8.1 Trên thế giới 25

2.8.2 Tại Việt Nam 25

Chương 3 28

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện 28

3.2 Vật liệu – môi trường dinh dưỡng – trang thiết bị 28

3.2.1 Vật liệu 28

3.2.2 Môi trường dinh dưỡng 29

3.2.3 Trang thiết bị 29

3.3 Chuẩn bị hệ thống thí nghiệm 29

3.4 Nội dung và phương pháp thí nghiệm 30

3.4.1 Nội dung thí nghệm 30

3.4.2 Phương pháp thí nghiệm 30

3.5 Thu thập số liệu và phương pháp xử lý số liệu 31

3.5.1 Thu thập số liệu 31

3.5.2 Phương pháp xử lý số liệu 32

Chương 4 33

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

4.1 Kết quả sự thay đổi pH của môi trường dinh dưỡng trong quá trình nuôi trồng 33

4.2 Kết quả sự thay đổi EC của môi trường dinh dưỡng trong quá trình nuôi trồng 34

4.3 Kết quả sự thay đổi chiều cao cây, chiều dài lá, chiều rộng lá trong quá trình nuôi trồng 35

4.4 Kết quả của các chỉ tiêu về trọng lượng lá sau thu hoạch (thu hoạch sau 25 ngày) 38

4.5 Kết quả của các chỉ tiêu rễ sau thu hoạch (thu hoạch sau 25 ngày) 39

Chương 5 42

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 42

5.1 Kết luận 42

5.2 Đề nghị 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH

TRANG

Hình 2.1 Hệ thống màng mỏng dinh dưỡng NFT 5

Hình 2.2 Chi tiết cấu trúc kênh và mặt cắt ngang của kênh 6

Hình 2.3 Hệ thống dòng chảy sâu DFT (Pipe System) 6

Hình 2.4 Hệ thống nhúng rễ 7

Hình 2.5 Mô hình kỹ thuật bè nổi 7

Hình 2.6 Mô hình kỹ thuật mao dẫn 8

Hình 2.7 Mô hình kỹ thuật dùng chậu 8

Hình 2.8 Hệ thống khí canh được phát triển bởi Jensen và Collins 9

vào năm 1985 tại trường đại học Arizona 9

Hình 2.9 Rockwool 10

Hình 2.11 Giá thể Perlite được tạo từ đá 11

Hình 2.14 Bảng huớng dẫn hiệu lực của chất dinh dưỡng ở những pH khác 16

nhau (Srilanka Deparment of Agricuture, 2000) 16

Hình 3.1 Khung xốp phế phẩm của các thiết bị 28

Hình 3.2 Mô hình hệ thống thí nghiệm 30

DANH SÁCH CÁC BẢNG

TRANG Bảng 2.1 Một số giới hạn EC và TDS đối với một số loại cây trồng 18Bảng 2.2 Bảng so sánh đặc tính hóa học của xơ dừa và các hỗn hợp của than bùn 23Bảng 3.1 Thành phần và nồng độ từng chất của công thức dinh dưỡng 29Bảng 4.1 Kết quả sự thay đổi pH của môi trường dinh dưỡng trong quá trình nuôi trồng 33Bảng 4.2 Kết quả sự thay đổi EC của môi trường dinh dưỡng trong quá trình nuôi trồng 34Bảng 4.3 Kết quả của sự thay đổi chiều cao cây trong quá trình nuôi trồng 35Bảng 4.4 Kết quả sự thay đổi chiều dài lá trong quá trình nuôi trồng 36Bảng 4.5 Kết quả sự thay đổi chiều rộng lá trong quá trình nuôi trồng 37Bảng 4.6 Kết quả của các chỉ tiêu trọng lượng lá sau thu hoạch 38Bảng 4.7 Kết quả của các chỉ tiêu rễ (chiều dài rễ, trọng lượng tươi, trọng lượng khô) sau thu hoạch 39Bảng 4.8 Chi phí đầu tư mô hình trồng rau cải nhà lưới diện tích 1.000m2 41

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Ngày nay với tình hình dân số thế giới ngày càng đông, thì kèm theo đó là hàng loạt vấn đề đặt ra để giải quyết những nhu cầu ngày càng lớn của con người như về

y tế, sức khỏe, giáo dục, dinh dưỡng Và một trong những vấn đề cần quan tâm đó là việc đáp ứng nhu cầu lương thực, thực phẩm, dinh dưỡng ngày càng cao của con người,điều này càng được chú ý mạnh hơn ở các nước đang phát triển và các nước kém phát triển Bên cạnh đó, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp và quá trình đô thị hóa làm cho diện tích đất nông nghiệp giảm dần Chất thải công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí làm ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp Do đó với phương pháp canh tác truyền thống và quá trình thâm canh quá mức đã làm cho tình hình đất canh tác ngày càng bị xói mòn, bạc màu nên việc gia tăng sản lượng nông nghiệp thực sự gặp nhiều khó khăn

Ngoài ra, tình hình vệ sinh an toàn thực phẩm rau quả đang đi vào báo động, những thông tin hàng ngày về ngộ độc thực phẩm mà một phần lớn sự việc này là có nguồn gốc từ dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng… trên các loại rau, quả,

do đó cần có một phương pháp canh tác mới khác với các phương pháp canh tác truyền thống, nhưng phương pháp này cần thể hiện được những ưu điểm về năng suất, tiết kiệm chi phí, chất lượng dinh dưỡng cao và tránh khỏi những tình huống xấu nhất về ngộ độc thực phẩm Theo đánh giá của các chuyên viên, biện pháp kỹ thuật lý tưởng nhất để có được thực phẩm tươi sạch là ứng dụng thủy canh (Hydroponics) cho việc trồng những loại rau, quả thường dùng Điều này càng tăng tính hấp dẫn cho việc phát triển nông nghiệp có tính thích ứng với đô thị vì những yếu tố kỹ thuật đầy thuyết phục so với các biện pháp kỹ thuật trồng trọt khác

Kỹ thuật thủy canh đã được nghiên cứu nhiều trên thế giới và cả trong nước Ở các nước có nền nông nghiệp tiên tiến như Nhật Bản, Hà Lan, Mỹ… thì thủy canh được ứng dụng trong sản xuất rau sạch và kinh doanh hoa cảnh như cẩm chướng, layơn và một số giống lan (SriLanka Department of Agriculture, 2000) Ở Việt Nam

thì việc nuôi trồng bằng kỹ thuật thủy canh đã biết từ khá lâu nhưng chưa được nghiên cứu có hệ thống, những quy mô sản xuất công nghiệp vẫn còn hạn chế, chưa

có những nghiên cứu sâu đến các yếu tố trong môi trường dinh dưỡng nuôi trồng làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng thủy canh như: nồng

độ CO2, nhiệt độ, pH, độ dẫn điện (EC) Nên tôi chọn đề tài “Khảo sát ảnh hưởng của pH trong hệ thống thủy canh kiểu mao dẫn trên giá thể mụn dừa đến sinh

trưởng phát triển cây cải ngọt (Brassica chinensis)”

1.2 Mục đích của đề tài

Khảo sát ảnh hưởng của pH giá thể đến sự sinh trưởng và phát triển của cải ngọt

(Brassica chinensis)

1.3 Yêu cầu của đề tài

Khảo sát sự thay đổi của pH dung dịch nuôi trồng trong suốt quá trình nuôi trồng thủy canh

Khảo sát sự thay đổi độ dẫn điện EC (Electrical Conductivity) trong suốt quá trình nuôi trồng thủy canh

Tiến hành theo dõi các chỉ tiêu nông học để đánh giá sự sinh trưởng phát triển của cây

1.4 Giới hạn của đề tài

Đề tài chỉ áp dụng thử nghiệm trên giống cải ngọt

Chưa đánh giá hàm lượng nitrat, kiểm tra vi sinh

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Khái niệm về thủy canh

Thủy canh hay Hydroponic có nguồn gốc từ Hy Lạp, được ghép từ hai chữ hydro (nước) và ponos (thực hiện), là một kỹ thuật trồng cây trong những dung dịch dinh dưỡng Dung dịch này cung cấp tất cả những nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng của cây trong giá thể như sỏi, vermiculite, rockwool, than bùn, xơ dừa…Thủy canh là hệ thống cây trồng giúp giảm những quan ngại gặp phải khi

trồng cây theo cách truyền thống (Srilanka Deparment of Agriculture, 2000)

2.2 Lịch sử phát triển

Kỹ thuật thủy canh đã được sử dụng từ nhiều thế kỉ trước ở Amazon, Babylon,

Ai Cập, Trung Quốc và Ấn Độ Những người cổ xưa đã sử dụng phân bón hòa tan

để trồng dưa chuột, dưa hấu và những loại rau khác Vườn treo Babylon và cánh đồng nổi của người Aztec thật sự là những hệ thống tiền thân của thủy canh Sau này, khi những nhà sinh lý thực vật bắt đầu trồng cây trong những dung dịch dinh dưỡng chuyên biệt nhằm mục đích thử nghiệm, họ đã đặt tên là “nutriculture” (nuôi trồng trong dinh dưỡng) Những ứng dụng thực tế của nuôi trồng trong dinh dưỡng được phát triển từ năm 1925 khi công nghiệp nhà kính bắt đầu để mắt đến những ứng dụng này Đất nhà lưới phải được thay thế để tránh những vướng mắc về cấu trúc đất, sự màu mỡ của đất và mầm bệnh Kết quả là những nhà nghiên cứu ngày càng quan tâm đến tính ứng dụng tiềm tàng của nuôi cấy trong dinh dưỡng để thay thế cách nuôi trồng trên đất truyền thống (Srilanka Deparment of Agriculture,

2000)

Năm 1929, Tiến sĩ William F Gericke thuộc trường đại học California đã thành công trong việc nuôi trồng dây cà chua cao 7,5m trong dung dịch dinh dưỡng Ông đặt tên hệ thống sản xuất mới này là “Hydroponics” (thủy canh) Từ “Hydroponics”

có nguồn gốc tiếng Hy Lạp nhằm phản ánh sự quan trọng của “Hydros” (nước) và

“Ponos” (thực hiện) Từ đó, phương pháp thủy canh đã vượt qua khuôn khổ phòng

thí nghiệm và đi vào nền nông nghiệp thực tiễn Ban đầu thuật ngữ thủy canh nghĩa

là nuôi trồng trong dung dịch dinh dưỡng Tuy nhiên, cây trồng trên những giá thể rắn trơ có sử dụng dung dịch dinh dưỡng trong thủy canh cũng có ý nghĩa rộng lớn

Từ 1950 đến 1960, ngoài hệ thống thủy canh có giá thể chủ yếu là mùn cưa thì đến bây giờ người ta đã mở rộng dùng các loại giá thể khác như than bùn, rơm rạ, cát, và rockwool là một dạng giá thể tương tự sợi thủy tinh Từ 1980 đến 1990 có sự gia tăng nhanh chóng diện tích canh tác bằng hình thức thủy canh cũng như những hỗ trợ cho nghiên cứu và phát triển thủy canh, giá thể mới là perlite đã được phát triển

ở Scotland Vào đầu những năm 1970, người Úc đã trồng xà lách và cà chua với qui

mô nhỏ bằng biện pháp thủy canh với kỹ thuật màng dinh dưỡng (NFT), đến đầu

1980 các nhà khoa học châu Âu đã thiết kế thêm hệ thống điều khiển cho hệ thống thủy canh Trong khoảng 1960 – 1970, Những nông trại thủy canh thương mại đã được xây dựng và phát triển ở Abu Dhabi, Arizona, Bỉ, California, Đan Mạch, Đức,

Hà Lan, Iran, Ý, Nhật Bản, Nga và nhiều nước khác Trong thập niên 80, nhiều nông trại thủy canh được vi tính hóa và tự động hóa, đã được thành lập trên toàn thế giới Mô hình thủy canh tại nhà trở nên phổ biến trong những năm 90 (Srilanka

Deparment of Agricuture, 2000)

2.3 Các phương pháp thủy canh (Srilanka Deparment of Agricuture, 2000)

Thuật ngữ thủy canh ban đầu để chỉ cách nuôi trồng trong dung dịch dinh dưỡng, không dùng giá thể Tuy nhiên sự sinh trưởng trong giá thể rắn sử dụng dung dịch dinh dưỡng cũng được gọi là thủy canh, kỹ thuật này gọi là hệ thống kết hợp Hiện nay có rất nhiều hệ thống thủy canh và theo Srilanka Deparment of Agriculture (2000), hệ thống thủy canh được phân làm 2 dạng chính: mô hình hồi lưu và mô hình không hồi lưu

2.3.1 Hệ thống thủy canh hồi lưu

Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng được bơm tuần hoàn từ một bình chứa có lắp đặt các thiết bị điều chỉnh tự động các thông số của dung dịch dinh dưỡng để đưa tới các bộ rễ nuôi cây, sau đó dung dịch được đưa trở lại bình chứa để điều chỉnh lại các thông số

Hệ thống này có hiệu quả kinh tế cao hơn các hệ thống thủy canh không hồi lưu,

hệ thống có cơ chế tự điều chỉnh các thông số trong dung dịch dinh dưỡng như: độ

pH và độ dẫn điện (EC)… nhằm đưa các thông số đến giá trị thích hợp cho cây trồng phát triển Hệ thống này thích hợp với qui mô sản xuất lớn, tuy nhiên giá thành sản xuất cao Hiện nay hệ thống thủy canh hồi lưu gồm có 2 hệ thống chính sau:

2.3.1.1 Kỹ thuật thủy canh màng mỏng dinh dưỡng NFT (Nutrient Film

Technique)

NFT được Doctor Allen Cooper phát triển vào giữa năm 1960 ở Anh Một lớp mỏng dinh dưỡng dày khoảng 0,5 mm chảy qua các kênh cho phép rễ cây tiếp xúc

ổn định với chất dinh dưỡng và lớp khí phía trên

Các kênh được chế tạo từ những tấm dẻo, chiều dài tối đa của các kênh là 5 – 10m Các cây con cùng với giá thể được đặt ở giữa 2 cạnh của kênh, và 2 cạnh được bấm lại với nhau theo hình tam giác nhằm tránh sự thoát hơi nước Giá thể hấp thu dung dịch dinh dưỡng cung cấp cho cây con và khi cây lớn lên, rễ cây còn dính lại trong các kênh

Dung dịch dinh dưỡng đuợc bơm tới đầu cao hơn của mỗi kênh và được chảy xuống theo chiều nghiêng của kênh và làm ướt rễ Tại đầu thấp hơn của kênh, dung dịch dinh dưỡng được tập trung và chảy vào thùng dinh dưỡng để tái sử dụng

Rãnh/ống chứa

dinh dưỡng

Ống dẫn PVC

Van

Cái rây lọc Thùng chứa Dinh dưỡng Đồng hồ

chỉnh giờ

Dunh dịch Dinh dưỡng Bơm lặn

Hình 2.1 Hệ thống màng mỏng dinh dưỡng NFT (Nutrient Film Technique)

theo Srilanka Deparment of Agriculture, 2000

Hình 2.2 Chi tiết cấu trúc kênh và mặt cắt ngang của kênh

2.3.1.2 Kỹ thuật dòng chảy sâu DFT (Deep Flow Technique)

Là kỹ thuật thủy canh có nguyên tắc hoạt động tương tự như kỹ thuật NFT Chất dinh dưỡng được bơm từ thùng chứa dinh dưỡng lên các ống nhựa (đường kính 10 cm) và cây trồng được tiếp xúc với dòng dinh dưỡng trong các ống nhựa PVC Tuy nhiên mực dinh dưỡng trong các ống PVC sâu khoảng 2 - 3 cm

dinh dưỡng Ống dẫn

Hình 2.3 Hệ thống dòng chảy sâu DFT (Pipe System) theo Srilanka Deparment of Agricuture, 2000

2.3.2 Hệ thống thủy canh không hồi lưu

Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng đặt trong các thùng, hộp xốp hoặc các vật liệu cách nhiệt khác được gọi là các thùng thủy canh Dung dịch dinh dưỡng được

sử dụng một lần và nằm nguyên trong các thùng thủy canh từ lúc trồng cây cho đến lúc thu hoạch Hệ thống tương đối đơn giản, chi phí sản xuất không cao, thích hợp ở các nước kém phát triển, và hiện nay kỹ thuật này đang triển khai ở nước ta Tuy nhiên độ pH và độ dẫn điện EC trong dung dịch dưỡng sẽ giảm dần Do đó trong kỹ thuật này đòi hỏi phải có chất dinh dưỡng điều chỉnh được pH và EC một cách thích

hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây Hệ thống không hồi lưu gồm một số

kỹ thuật sau đây:

2.3.2.1 Kỹ thuật nhúng rễ (Root dipping technique)

Trong kĩ thuật này cây trồng được đặt trong những chậu nhỏ lấp đầy với một ít giá thể Chậu có thể được dìm xuống dung dịch dinh dưỡng 2 – 3cm Một số rễ được nhúng trong dinh dưỡng, số khác lơ lửng trong không khí phía trên, làm nhiệm

Hình 2.4 Hệ thống nhúng rễ (Srilanka Deparment of Agricuture, 2000)

2.3.2.2 Kỹ thuật bè nổi (Root deeping technique)

Cây được trồng trong chậu chứa các giá thể trơ có đục lỗ để rễ phát triển ra bên ngoài chậu Dung dịch dinh dưỡng được chứa trong các thùng chứa sâu khoảng 10

cm, các thùng này được lót mặt bên trong bằng các tấm nhựa màu đen Chậu giá thể chứa cây ngập trong dung dịch khoảng 2 – 3 cm, một số rễ của cây được ngâm trong dung dịch

Dung dịch dinh dưỡng

Tấm Styrofoam nổi trên dd dinh dưỡng Ống sục khí

Hình 2.5 Mô hình kỹ thuật bè nổi (Srilanka Deparment of Agricuture, 2000)

2.3.2.3 Kỹ thuật mao dẫn (Capillary action technique)

Mô hình sử dụng 2 loại chậu, một chậu dùng để trồng cây vào giá thể trơ, chậu còn lại chứa dung dịch dinh dưỡng Dung dịch dinh dưỡng được thấm vào các chậu chứa giá thể thông qua hiện tượng mao dẫn Để tăng khả năng mao dẫn thì giá thể

sử dụng các loại giá thể có tính mao dẫn cao như: bông gòn, tim đèn…

2.3.2.4 Kỹ thuật dùng chậu (Pot technique)

Cây được trồng vào các chậu bằng đất hay plastic chứa giá thể, thể tích chậu và giá thể tùy thuộc vào từng loại cây Dung dịch dinh dưỡng được cung cấp cho cây bằng hệ thống vòi tưới

Hình 2.7 Mô hình kỹ thuật dùng chậu (Srilanka Deparment of Agricuture, 2000)

2.3.2.5 Khí canh (Aeroponic technique)

Khí canh là một hệ thống thủy canh cải tiến khi rễ cây không được nhúng trực tiếp vào dung dịch dinh dưỡng mà phải qua hệ thống bơm phun định kỳ Trong kỹ thuật này các cây trồng được trồng trong thùng cách nhiệt, chúng được treo lơ lửng

trong thùng và dung dịch dinh dưỡng được phun định kỳ dưới dạng sương mù vào những thời gian nhất định trong suốt quá trình trồng cây Dung dịch dinh dưỡng thừa sau khi sử dụng được thu lại, lọc, bổ sung thêm khoáng chất để tiếp tục sử dụng Do không cần có một lớp nước nên trọng lượng của hệ thống tương đối nhẹ Ngoài ra do cây được treo lơ lửng, không sử dụng đất hay các loại giá thể nên môi trường có độ sạch cao, ít có mầm bệnh và chúng được duy trì trong điều kiện sống độc lập nên nếu một cây nhiễm bệnh thì có thể chuyển nó ra hệ thống mà không gây ảnh hưởng đến các cây khác

Styrofoam pannel

Hình 2.8 Hệ thống khí canh được phát triển bởi Jensen và Collins

vào năm 1985 tại trường đại học Arizona

2.4 Các loại giá thể dùng trong thủy canh (Srilanka Deparment of Agricuture, 2000)

Giá thể để trồng cây phải có nhiều tính chất giống đất, phải là chỗ dựa cho hệ thống rễ, phải tạo điều kiện cho rễ mọc dài ra để tìm nước và chất dinh dưỡng và phải là phương tiện cung cấp O2, nước và dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây Mỗi giá thể có một đặc điểm riêng như: khả năng giữ nước, độ thông thoáng, khối lượng riêng, thời gian sử dụng, có hoặc không có khả năng tái sử dụng Tùy đặc điểm, điều kiện tự nhiên của từng vùng, vốn, kỹ thuật, đặc điểm loại cây muốn trồng mà ta có thể chọn các loại giá thể thích hợp cho sản xuất Hiện nay có nhiều giá thể dùng trong thủy canh nhưng có phân thành 2 nhóm chính: giá thể hữu

cơ và giá thể phi hữu cơ

2.4.1 Giá thể phi hữu cơ

2.4.1.1 Rockwool

Là giá thể được dùng phổ biến trong các hệ thống thủy canh hiện nay Theo Greenhouse Production News (2004), Rockwool

làm từ đá nóng chảy được xe thành những khối sợi

và phiến mỏng Rockwool có cấu trúc đặc biệt, khi

thấm nước thì có sự cân bằng nước và oxi bên

trong, thích hợp cho rễ phát triển Rockwool phù

hợp với cây trồng đủ mọi kích cỡ, nhỏ như hạt

giống hoặc lớn như cây trưởng thành

Hình 2.9 Rockwool

2.4.1.2 Đất sét nung

Là những viên đất sét có kích thước trong

khoảng 1 – 18 mm, được nung nóng ở nhiệt độ

cao, có tính trơ Là giá thể nhân tạo rất tốt cho sự

phát triển của cây Trên mỗi hạt đất sét có rất

nhiều các lỗ khí nhỏ, nên giá thể này rất thoáng

Nó thích hợp với những hệ thống tưới thường

xuyên Bởi trên hạt đất sét nung không có nhiều

không gian giữ nước và muối, nên nếu hệ thống

không phù hợp thì nó rất dễ bị khô Hình 2.10 Đất sét nung Mặc dù có giá thành cao, nhưng chúng là một trong những loại giá thể có thể tái

sử dụng nhiều lần Sau khi thu hoạch, loại bỏ rễ cũ và dinh dưỡng bằng cách rửa, nung hoặc dùng H2O2.

2.4.1.3 Perlite

Là nham thạch ở các núi lửa khi bị nung ở nhiệt độ rất cao làm chúng nở xốp, có trọng lượng nhẹ, tạo độ thoáng khí cao Thường được dùng trộn chung với đất và các giá thể khác để tăng độ xốp

Hình 2.11 Giá thể Perlite được tạo từ đá

2.4.1.4 Vermiculite

Vermiculite sử dụng tương tự với perlite,

vermiculite được tạo thành tự sự nở phồng khi

nung nóng của một loại đá khoáng Vì

vermiculite giữ nước cao và có tính mao dẫn

tốt trong hệ thống thủy canh nên độ thoáng

khí không cao, nên người ta thường trộn

chung vermiculite và perlite khi sử dụng

Hình 2.12 Vermiculite

2.4.1.5 Cát

Cát là loại giá thể thủy canh sử dụng sớm nhất, là vật liệu làm giá thể thủy canh

rẻ tiền sẳn có ở nước ta đặc biệt là vùng duyên hải ven biển, thuận lợi cho phát triển thủy canh không hồi lưu dịch dinh dưỡng Nhưng ngày nay người ta ít dùng do nặng

và giữ nước kém Cát sử dụng lâu ngày có xu hướng nén chặt, làm giảm lượng oxi tiếp xúc với rễ Do vậy, tốt nhất là dùng cát hạt lớn Mặt khác có thể trộn cát với các loại giá thể khác để giữ nước tốt hơn và nhẹ hơn

2.4.1.6 Sỏi

Sỏi là loại giá thể tương đối rẻ tiền, dễ làm sạch, giữ nước kém, thoát nước tốt Tuy nhiên nó rất nặng, trước khi sử dụng phải rửa sạch, nếu hệ thống cung cấp nước không liên tục thì rễ có thể bị khô Thích hợp trong các hệ thống thủy canh tưới nhỏ giọt liên tục hay hệ thống NFT

2.4.2 Giá thể hữu cơ

2.4.2.1 Rêu

Rêu là giá thể tự nhiên, và là thành phần chính trong hỗn hợp giá thể thủy canh Rêu có dạng sợi dài, có khả năng giữ nước tốt và thoáng khí Chính những đặc tính như vậy nên rêu là thành phần chính trong hầu hết các hỗn hợp giá thể thủy canh và rất dễ kiếm Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của giá thể rêu là nó phân hủy liên tục

và rơi bụi, có thể làm nghẽn máy bơm hoặc hệ thống tưới nhỏ giọt

2.4.2.2 Mùn cưa

Là phế phẩm của các quá trình chế biến gỗ, loại

giá thể này rẻ, dễ kiếm, khả năng giữ nước tốt, tạo

độ ẩm, độ thông thoáng cao Thích hợp cho kỹ thuật

rãnh, kỹ thuật túi treo Nhược điểm của mùn cưa là

rất dễ phân hủy, nên có thể sinh ra một số chất

không mong muốn Ngoài ra, mùn cưa có tính giữ

ẩm cao nên tránh tình trạng tưới nhiều nước

Hình 2.13 Mùn cưa

2.4.2.3 Mụn dừa

Là phế phẩm từ chế biến xơ dừa, khi vỏ dừa được đập nát làm mất đi cấu trúc ban đầu và tách ra thành sợi nhỏ, những bột mịn phế liệu được dùng làm giá thể Giá thể loại này có đặc điểm là giữ nước tốt, độ thoáng cao, rẻ, phổ biến Tuy nhiên, khi

sử dụng trong các hệ thống có hồi lưu dòng dinh dưỡng thì hạn chế vì chúng giữ nước nhiều, nhưng sử dụng trong các hệ thống không hồi lưu thì rất tốt vì không cần phải tưới nước liên tục

2.5 Chất dinh dưỡng và môi trường nuôi trồng thủy canh

2.5.1 Thành phần một số khoáng chất trong nuôi trồng thủy canh

Carbon (C), hydro (H), oxy (O), nitơ (N), phospho (P), kali (K), canxi (Ca), manhê (Mg), sulphur (S), sắt (Fe), clo (Cl), boron (B), mangan (Mn), đồng (Cu), kẽm (Zn), mo (Mo), và niken (Ni) (Srilanka Deparment of Agricuture, 2000) Một

số nguyên tố thì chỉ cần với một số lượng rất ít, tuy nhiên khi sử dụng cần chú ý dến

nồng độ thích hợp của các nguyên tố trong thành phần của dung dịch dinh dưỡng, vì khi sử dụng không đúng nồng dộ thích hợp thì một số nguyên tố sẽ có thể trở thành nhân tố giới hạn đối với sự phát triển của cây trồng thủy canh

Mỗi một khoáng chất đều đóng vai trò quan trọng trong sự sinh trưởng và phát triển của cây Một số chất có thể đóng vai trò là nhân tố điều chỉnh các hoạt động sinh hóa, trong khi những chất khác thì quan trọng đối với sự tích lũy thức ăn Sự thiếu hụt bất kỳ một nguyên tố nào đều thể hiện ra những triệu chứng và đặc thù riêng có thể cho ta biết là cây thiếu loại nguyên tố nào (Võ Thị Bạch Mai, 2003) Dựa vào hàm lượng hiện diện trong cây có thể chia các nguyên tố thành 2 loại như sau:

2.5.1.1 Nguyên tố đa lượng

Hiện diện vài phần nghìn cho đến vài phần trăm (10-3-10-2 g/gr trọng lượng khô) Bao gồm: N: 1 – 3 %; K: 2 – 4 %; Ca: 1 – 2 %; Mg: 0,1 - 0,7 %; S: 0,1 - 0,6 %; P: 0,1 - 0,5 %

Các nguyên tố C, H, O hầu hết được cung cấp bởi không khí, nên ít được xem xét đến Còn các nguyên tố đa lượng khác được cung cấp từ môi trường dinh dưỡng nên cần chú ý đến hàm lượng cần thiết bổ sung cho cây Các nguyên tố đa lượng có vai trò quan trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, các nguyên tố

đa lượng tham gia hầu hết vào chức năng sinh trưởng, phát triển của thực vật ngoài

ra các nguyên tố đa lượng là thành phần cấu tạo của sự sống như:

+ Nitơ là thành phần bắt buộc của protit, có trong thành phần các men, trong diệp lục tố Nitơ còn là thành phần của nhiều vitamin B1, B2… được cung cấp ở dạng urê, (NH4)2SO4, NH4NO3

+ Photpho (P) là thành phần quan trọng trong sự sinh trưởng, cần thiết cho sự phân chia tế bào, sự tạo hoa và trái, sự phát triển của rễ… được cung cấp ở dạng

KH2PO4…

+ Kali (K) có vai trò làm tăng quá trình quang hợp và thúc đẩy sự vận chuyển gluxit từ phiến lá đến các cơ quan Kali còn tác động đến trao đổi protit, lipit, đến sự hình thành các vitamin và có vai trò trong việc duy trì chất lượng quả Được sử dụng dưới dạng KCl, KHCO3, KNO3

+ Canxi (Ca) là thành phần muối pectat của tế bào có ảnh hưởng đến tính thấm của màng, Ca cần cho sự thâm nhập của NH4+ và NO3- vào rễ, sử dụng Ca2+ dưới dạng Ca(NO3)2, CaCl2, CaSO4

+ Manhê (Mg) là thành phần cấu trúc của diệp lục tố, có tác dụng nhiều mặt đến quá trình quang hợp, phụ trợ cho nhiều enzyme Được sử dụng dưới dạng MgSO4

H2O, MgO…

Tóm lại các nguyên tố đa lượng tham gia hầu hết vào chức năng sinh trưởng và phát triển của thực vật và là thành phần cấu tạo của sự sống Trong quá trình sinh trưởng và phát triển cây hút thu dinh dưỡng nên việc bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng thủy canh là điều cần chú ý đến khi trồng cây với kỹ thuật thủy canh

2.5.1.2 Nguyên tố vi lượng

Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng trong đời sống thực vật Hàm lượng các nguyên tố trong mô thực vật biến động trong khoảng một phần nghìn đến một trăm phần nghìn Các nguyên tố vi lượng tham gia vào quá trình oxy hóa khử, quang hợp, trao đổi nitơ và gluxit của thực vật, tham gia vào các trung tâm hoạt tính của enzyme và vitamin, tăng tính chống chịu của cơ thể thực vật đối với các điều kiện môi trường bất lợi Sự thiếu hụt các nguyên tố vi lượng có thể gây ra nhiều bệnh và thường làm cho cây chết ở tuổi còn non

Các nguyên tố như Cu, B, Zn, và Mo cần thiết nhưng chỉ cần với lượng khá nhỏ Những nguyên tố này có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây như: + Zn tham gia vào quá trình tổng hợp Auxin, là chất hoạt hóa nhiều enzyme dehydrogenaza có thể có vai trò trong sự tổng hợp protein, liên quan đến tổng hợp protein… được sử dụng dưới dạng ZnSO4 7H2O

+ Fe có vai trò quan trọng trong phản ứng oxy hóa khử, Fe tham gia trong quá trình vận chuyển điện tử ở quang hợp…được sử dụng dưới dạng FeSO4 7H2O hay Fe- EDTA…

Ngoài ra còn nhiều nguyên tố vi lượng khác tham gia vào quá trình sinh trưởng

và phát triển của cây trồng Nhất là cây trồng thủy canh thì việc pha chế và bổ sung vào môi trường dinh dưỡng cần chú ý đến thành phần dung dịch và nồng độ dung dịch Trong thời gian sinh trưởng và phát triển của cây, cây sẽ sử dụng các chất dinh

dưỡng theo nhu cầu đòi hỏi của chúng Đặc biệt đối với các loại cây có thời gian sinh trưởng tương đối dài thì việc bổ sung dinh dưỡng là rất cần thiết

2.5.2 Dung dịch dinh dưỡng trong nuôi trồng thủy canh

2.5.2.1 Sự pha chế dung dịch dinh dưỡng

Trong thủy canh tất cả các chất cần thiết cung cấp cho cây đều được sử dụng dưới dạng các muối khoáng vô cơ được hòa tan trong dung môi là nước Bản thân nước cung cấp cho cây cũng có chứa một vài chất khoáng hòa tan có ích cho cây Các chất khoáng được sử dụng trong môi trường bắt buộc phải được hòa tan hoàn toàn trong nước, nếu thêm bất kỳ chất nào mà không tan được trong nước thì không

có tác dụng đối với cây

Điều đáng chú ý là nếu sử dụng các môi trường dinh dưỡng với dạng nước thì phải nắm rõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm mất tác dụng của hóa chất Ví dụ: Ca và P nằm gần nhau thì kết tủa, Fe thì phải được pha riêng Trong thủy canh, các muối khoáng sử dụng phải có độ hòa tan cao, tránh lẫn tạp chất Môi trường dinh dưỡng đạt yêu cầu cao về sự cân bằng nồng độ ion khoáng sử dụng trong môi trường để đảm bảo độ pH ổn định và thích hợp cho cây trồng sinh truởng

và phát triển tốt

Sự thành công hay thất bại cùa thủy canh phụ thuộc vào xử lý chất dinh dưỡng, điều này có thể đạt được tùy thuộc vào độ pH, nhiệt độ và độ dẫn điện (EC) của môi trường Nhiều công thức dinh dưỡng được công bố và sử dụng thành công cho nhiều đối tượng cây trồng như cải xà lách, cải ngọt, nhovà các loại hoa

2.5.2.2 Độ pH

Độ pH được hiểu theo nghĩa đơn giản là một số đo chỉ số axit hoặc bazơ trong khoảng từ 1 – 14 Môi trường trung tính có pH = 7, môi trường axit có pH < 7, môi trường bazơ có pH > 7 Trong môi trường dinh dưỡng thì độ pH rất quan trọng cho

sự sinh trưởng và phát triển của cây Việc xác định pH trong môi trường dinh dưỡng

có thể bằng giấy đo pH hoặc pH kế

Độ pH được tính dựa trên mức hoạt động của các nguyên tố khác nhau với cây trồng Dưới 5,5 thì khả năng hoạt động của P, K, Ca, Mg, và Mo giảm đi rất nhanh, trên 6,5 thì Fe và Mn trở nên bất hoạt

Acid rất yếu

Kiềm rất yếu

yếu

Kiềm yếu

Nitrogen Phospho Kali Lưu huỳnh

Canxi Magiê Sắt

Mangan

Bo Đồng & Kẽm

Hình 2.14 Bảng huớng dẫn hiệu lực của chất dinh dưỡng ở những pH khác

nhau (Srilanka Deparment of Agricuture, 2000)

Việc điều khiển pH của dung dịch rất quan trọng để ngăn chặn pH tăng lên quá cao, sẽ gây tình trạng kết tủa của Ca3(PO4)2 gây nghẹt ống dẫn dung dịch và bám quanh bộ rễ của cây Nếu pH xuống dưới 5,5 thì ta sử dụng KOH hay một vài chất thích hợp khác có thể thêm vào dung dịch để tăng pH lên Nếu pH quá cao, thì

H3PO4 hay HNO3 có thể sử dụng H3PO4 thường được sử dụng nhiều hơn, vì nó bổ sung thêm PO4- vào quá trình trồng trọt và tăng thêm lượng khoáng chất cần thiết cho cây trồng Tuy nhiên khi sử dụng H3PO4 cần chú ý sự hình thành kết tủa

Ca3(PO4)2 sẽ được hình thành do đó có thể sử dụng HNO3

Trong thủy canh, đa số các cây trồng thích hợp với môi trường hơi axit đến gần trung tính pH tối ưu từ 5,8 đến 6,5 Nếu pH trên 7 thì Fe, Mn, Cu, Zn, Bo, trở nên

kém hiệu quả đối với cây Thông thường người ta sử dụng một số hóa chất có tính đệm là có khả năng duy trì nồng độ ion H+ trong một khoảng cho trước

Trong nuôi trồng thủy canh pH được cân bằng bởi hoạt động của cây Nếu pH tăng (môi trường trở nên quá kiềm) khi đó cây sẽ thải ra các muối axit vào môi trường đó có thể là nguyên nhân làm chất độc trong môi trường tăng lên và làm hạn chế sự dẫn nước Nếu pH giảm xuống (môi trường trở nên quá axit) thì cây sẽ thải ra các thành phần ion bazơ có thể làm giới hạn việc hấp thu các muối gốc axit

Nhìn chung pH của môi trường nên kiểm tra thường xuyên khi nuôi trồng thủy canh, có thể kiểm tra 2 – 3 lần / tuần Nên thực hiện các hình thức kiểm tra này vào thời điểm nhiệt độ giống nhau bởi vì pH của môi trường có thể dao động theo ánh sáng và nhiệt độ vào các thời điểm khác nhau trong ngày Hoạt động quang hợp ban ngày là nguyên nhân làm pH tăng, và khi trời tối hoạt động hô hấp tăng là nguyên nhân làm pH hạ xuống

Tuy nhiên cần lưu ý:

- Sự thay đổi pH của môi trường dinh dưỡng trong thủy canh có thể chính là

do các vi sinh vật gây ra

- pH nội bào không chỉ phụ thuộc vào môi trường chung quanh mà vi sinh vật có thể kiểm soát được một phần nhờ tiết các ion

- pH trong tế bào không giống như môi trường ngoài, ngay trong nội tế bào

2.5.2.4 Độ dẫn điện EC (Electrical Conductivity)

Độ dẫn điện EC để chỉ tính chất của một môi trường có thể truyền tải được dòng điện Độ dẫn điện của một dung dịch là sự dẫn của dung dịch này được đo giữa

những điện cực có bề mặt là 1cm2 ở khoảng cách 1cm, đơn vị tính là mS/cm: hoặc được thể hiện đơn vị ppm đối với những máy đo TDS (Total dissolved salt)

Chỉ số EC chỉ diễn tả tổng nồng độ ion hòa tan trong dung dịch, chứ không thể hiện được nồng độ của từng thành phần riêng biệt Trong quá trình tăng trưởng, cây hấp thu khoáng chất mà chúng cần, do vậy duy trì EC ở một mức độ ổn định là rất quan trọng

Nếu dung dịch có chỉ số EC cao thì sự hấp thu nước của cây diễn ra nhanh hơn

sự hấp thu khoáng chất, làm nồng độ dung dịch sẽ rất cao và gây độc cho cây Khi

đó ta phải bổ sung thêm nước vào môi trường Ngược lại nếu EC thấp cây sẽ hấp thu khoáng chất và khi đó ta phải bổ sung thêm khoáng chất vào dung dịch

Trong nghiên cứu người ta có thể dựa vào giá trị của EC; sự hòa tan các muối khoáng (TDS: Total dissolved salts) của các máy đo để điều chỉnh bổ sung chất dinh dưỡng vào môi trường nuôi trồng thủy canh Và môi trường nuôi trồng thủy canh thì chỉ số EC thích hợp thường là khoảng 1,5 – 2,5 dS/m

Bảng 2.1 Một số giới hạn EC và TDS đối với một số loại cây trồng

2.5.2.5 Sự vận chuyển của dinh dưỡng khoáng trong dung dịch (Võ Thị Bạch Mai, 2003)

Các dinh dưỡng khoáng thiết yếu có thể được đặt theo 3 nhóm thiết yếu sau đây dựa trên cách mà chúng bị loại ra khỏi môi trường:

- Nhóm 1: NO3, NH4, P, K, Mn các chất này được hấp thu một cách chủ động nhờ rễ và bị loại ra khỏi môi trường trong vài giờ

- Nhóm 2: Mg, S, Fe, Zn, Cu, Mo, C, các chất này được hấp thu ở mức trung bình và bị loại ra khỏi môi trường nhanh hơn nước

- Nhóm 3: Ca, B các chất này được hấp thu một cách thụ động và thường tích lũy trong dung dịch

Nếu nồng độ chất dinh dưỡng cao thì điều này cho biết là cần thêm nước, do đó nước được thêm vào là rất cần thiết Khi nồng độ chất dinh dưỡng giảm hơn mức cho phép thì cần bổ sung dưỡng chất nhiều hơn nước

Điều đáng chú ý là việc bổ sung muối khoáng nhiều hay nước còn phụ thuộc vào

vụ mùa gieo trồng Vào những tháng mưa nhiều, ít nắng thì việc bổ sung nước vào

là ít cần thiết, vì nhu cầu nước cần thiết cho sự quang hợp và lượng nước bốc hơi không quan trọng

Tùy thuộc vào giai đoạn tăng trưởng và phát triển của cây, nên việc thêm vào dung dịch bổ sung theo một tần số nhất định là điều cần thiết Các chất dinh dưỡng được hấp thu nhanh chóng sẽ dễ dàng được biến đổi trong mô thực vật, có nghĩa là cây có khả năng dự trữ chất dinh dưỡng trong rễ, thân, lá và sẽ nhanh chóng biến đổi cho nhu cầu cần thiết của cây Tuy nhiên việc duy trì dinh dưỡng khoáng quá ở nồng độ cao trong dung dịch có thể dẫn đến tình trạng mất cân bằng dinh dưỡng do cây đã hấp thu các chất quá nhiều

2.6 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng thủy canh (Võ Thị Bạch Mai, 2003)

2.6.1 Ảnh hưởng của nồng độ CO 2

CO2 và H2O tham gia tổng hợp chất hữu cơ, thành phần CO2 trong khí quyển tương đối ổn định (khoảng 0,03 % thể tích) CO2 trong nước dạng hòa tan ở O0C là 0,5 cm3/l, ở 240C là 0,2 cm3/l CO2 tác dụng với nước cho H2CO3, khi nồng độ CO2

trong nước giảm thì bicarbonate hòa tan trong nước sẽ phân giải thành carbonat kết tủa, CO2 và H2O

Khi hàm lượng CO2 cao hơn ngưỡng thì một phần CO2 trở thành hoạt hóa và kết hợp với carbonat chuyển thành dạng bicarbonate hòa tan làm cho độ cứng của nước tăng lên Khi hàm lượng CO2 trong nước tăng lên một ít thì làm tăng cường độ quang hợp, quá trình phát triển của bộ phận trên không thuận lợi nhưng khi CO2

trong nước tăng lên thì ảnh hưởng lớn đến hô hấp của hệ rễ

Hệ thống carbonat không chỉ là nguồn dinh dưỡng mà còn là chất đệm để giữ ion hydro trong môi trường nước ở gần với giá trị trung bình

2.6.2 Ảnh hưởng của độ thoáng khí đến sự hút chất dinh dưỡng (Võ Thị Bạch Mai, 2003)

Trừ nhóm sinh vật kị khí bắt buộc, còn lại các sinh vật khác đều cần tới oxy để

hô hấp Khi hô hấp hiếu khí 50 % vật chất oxy hóa được chuyển thành năng luợng, trong khi đó hô hấp kỵ khí chỉ 3 % vật chất chuyển thành năng lượng

Trong thành phần khí quyển oxy chiếm khoảng 21 % thể tích trong không khí và oxy có khối lượng lớn dễ được sinh vật hấp thu Trong khi đó trong đất và trong nước việc hấp thu O2 khó hơn, nó phụ thuộc vào cấu trúc của đất, chế độ canh tác,

hệ vi sinh vật… nguồn O2 trong nước là do O2 khuếch tán từ không khí, nhưng bằng cách này O2 khuếch tán vào nước rất chậm vì hòa tan chậm trong nước là thuộc tính của O2

Các nghiên cứu đã thấy sự hút các khoáng chất đạt mức cao nhất ở môi trường

có nồng độ O2 từ 2 – 3 % Khi nồng độ O2 dưới 2 % tốc độ hút khoáng giảm, nhưng nếu tăng nồng độ O2 từ 3 – 100 % thì tốc độ hút khoáng cũng không thay đổi

2.6.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hút khoáng

Tất cả mọi quá trình sống đều có sự phụ thuộc vào nhiệt độ cho nên không thể tách riêng tác dụng của nhiệt độ lên quá trình hút khoáng chất ở hệ rễ Theo Wall (1931) thì nhiệt độ ảnh hưởng đến quang chu kỳ, nếu nhiệt độ tăng từ 15,5 – 21,10C thì độ dài quang chu kỳ cũng tăng lên, như sự nảy mầm của hạt cà chua cũng chịu nhiều tác động của nhiệt độ Hạt cà chua nảy mầm ở nhiệt độ 15 0C - 18 0C, thích hợp nhất là 25 0C – 35 0C

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật trong quang hợp, hô hấp, các phản ứng biến dưỡng xảy ra thông qua sự dinh dưỡng nước, khoáng, sự thoát hơi nước và chuyển nhựa

Một số nghiên cứu cho thấy khi tăng nhiệt độ ở một giới hạn hẹp đã làm tăng sự hút các chất dinh dưỡng Chẳng hạn rễ cây đại mạch non sau 10 giờ đã tích lũy K+,

NO-3 và Cl- nhiều hơn từ 5 đến 10 lần so với ở 6 0C Về cơ chế ảnh hưởng của nhiệt

độ lên sự hút khoáng nhiều tác giả cho thấy nhiệt độ đã làm ảnh hưởng chủ yếu lên quá trình trao đổi chất, lên quá trình liên kết giữa các phân tử trong chất nguyên sinh với các nguyên tố khoáng

2.6.4 Ảnh hưởng của ánh sáng đến sự hút khoáng

Ánh sáng ảnh hưởng mạnh đến sự hút khoáng, nếu để cây bắp trong tối 4 ngày thì khả năng hấp thu P không xảy ra, và khả năng này sẽ hồi phục dần khi đưa cây bắp ra ngoài ánh sáng

Ánh sáng có ảnh hưởng mạnh đến khả năng hấp thu NH4-, SO2-4 tăng mạnh trong khi đó sự hấp thu Ca và Mg ít thay đổi Nhìn chung tác động của ánh sáng liên quan đến quá trình quang hợp, trao đổi nước và tính thẩm thấu của chất nguyên sinh

2.6.5 Ảnh hưởng của nấm bệnh trong dung dịch thủy canh

Nấm là loại bệnh nghiêm trọng mà chúng ta gặp phải trong hệ thống này, rất hiếm khi thấy bệnh khi tất cả các phần trong hệ thống các phần trong hệ thống đã được giữ gìn sạch sẽ Các nhà nghiên cứu bệnh lý học thực vật cho rằng điều kiện

vệ sinh như là một phương pháp điều khiển tốt nhất

Nhiều tác giả cũng nhận thấy nếu lượng Mn bị thiếu hụt sẽ làm cây bị nhiễm nấm Một thí nghiệm ngẫu nhiên đã sử dụng MnCl2 thay cho MgCl2 trong dung dịch

vi lượng Trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm có một vài hệ thống bị nhiễm nấm nhưng các hệ thống tương tự không bị nhiễm khi có đủ Mn Do đó để giảm thiểu sự phát triển của nấm bệnh cần tăng lượng Mn cao hơn mức tối thiếu cần cho cây phát triển nhưng cần chú ý đến khả năng gây độc cho cây khi nồng độ của Mn quá cao

2.6.6 Ảnh hưởng của giá thể mụn dừa trong nuôi trồng thủy canh

Giá thể để trồng cây phải có nhiều tính chất giống đất, phải là chỗ dựa cho hệ thống rễ, phải tạo điều kiện cho rễ mọc dài ra để tìm nước và chất dinh dưỡng và phải là phương tiện cung cấp O2, nước và dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây

Khả năng hút nhiệt cũng là một tính chất quan trọng, giá thể có màu đen bị nóng nhanh hơn khi phơi ngoài ánh sáng làm cho nhiệt độ tăng lên ở xung quanh rễ Giá thể như Perlite, Vermicullite và đất sét là những vật liệu cách nhiệt, tăng và giảm nhiệt độ chậm hơn sỏi

Người ta đã sử dụng nhiều cơ chất khác nhau trong nuôi trồng thủy canh Tuy nhiên một trong số những đòi hỏi duy nhất của việc nghiên cứu đó là rễ cây phải dễ dàng tách ra khỏi môi trường Than bùn, Perlite và Vermiculite là những cơ chất tốt nhưng rễ thường đâm sâu vào trong môi trường nên sẽ gặp khó khăn trong việc nghiên cứu kích thước, hình thái của rễ Đối với cát ta dễ dàng lấy rễ ra nhưng rễ phát triển trong cát thường ngắn và ốm hơn trong môi trường thủy canh vì cát chặt hơn

Có nhiều vật liệu thích hợp có thể sử dụng làm giá thể trong thủy canh Việc lựa chọn một giá thể nào đó phụ thuộc vào ảnh hưởng của các yếu tố bao gồm giá thành, hiệu quả, cân nặng, tỉ lệ xốp, khả năng chống lại sự phân hủy, tính trơ, khả năng giữ nước, tính đồng đều và bền vững, có độ vô trùng cao và có khả năng tái sử dụng được Ngoài ra giá thể phải không chứa các vật liệu gây độc có thể ảnh hưởng độc hại tới môi trường dinh dưỡng, và cả độ pH của môi trường

Giá thể mụn dừa là vật liệu tương đối rẻ tiền, khả năng bịphân hủy bởi vi khuẩn cao Phần lớn trong các nghiên cứu thủy canh đều dùng vỏ cây và mụn dừa làm vật liệu nghiên cứu Xơ dừa được sử dụng hầu hết trong môi trường thủy canh sản xuất hoa và rau thay thế hiệu quả cho rockwool, perlite, and sawdust (Cresswell, 1992) Mụn dừa giữ nước tốt và được sử dụng để khắc phục các tính chất vật lý và hóa học của đất (Savithri, P and H Hameedkhan, 1994) Khi được bổ sung vào đất canh tác, mụn dừa tăng sức giữ ẩm, lượng dinh dưỡng, độ thoáng khí và tính dẫn nước của đất đó (Savithri, P and H Hameedkhan, 1994) Theo Teo, C.K.H và Tan Ewe Hoe (1993), hỗn hợp mụn dừa và muội than với tỉ lệ tương ứng 2:1 cho kết quả

tốt nhất khi trồng cà chua (chiều cao cây, số lượng trái, tổng trọng lượng trái mỗi

cây, trọng lượng và đường kính trái lớn nhất)

Đặc tính hóa học của xơ dừa: Mụn dừa gồm 45,4% lignin và 43,44% cellulose;

ngoài ra giàu K, Na và các nguyên tố vi lượng như Fe, Mn, Zn và Cu (C.S Vavrina

(dS/m)

N (%DWt)

P (%DWt)

Thông qua sự so sánh của Cresswell thì mụn dừa có tính acid thấp hơn các hỗn

hợp còn lại, tuy nhiên độ pH của mụn dừa còn thấp chưa thích hợp cho sự sinh

trưởng và phát triển của cây trồng thủy canh Do đó việc điều chỉnh pH trong việc

sử dụng mụn dừa làm giá thể là điều cần chú ý đến, một trong những phương pháp

làm tăng độ pH là tiến hành trộn vôi khử chua vào mụn dừa, vì với tính tan chậm

của vôi thì pH của mụn dừa sẽ được gia tăng từ từ

2.7 Ưu, nhược điểm và yêu cầu của kỹ thuật thủy canh (Võ Thị Bạch Mai,

2003)

2.7.1 Ưu điểm của kỹ thuật thủy canh

- Không phụ thuộc đất