KHẢO SÁT SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY RAU XÀ LÁCH LOLLO TÍM (Lactuca sativavar. capitala L) TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH TRÊN CÁC MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG KHÁC NHAU

Nội dung thực hiện của đề tài bao gồm:  Khảo sát những chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây rau xà lách lô lô tím trồng bằng phương pháp thuỷ canh trên 3 môi trường dinh dưỡng khá

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 SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA

CÂY RAU XÀ LÁCH LOLLO TÍM (Lactuca sativavar

capitala L) TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH

TRÊN CÁC MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG KHÁC NHAU

Sinh viên thực hiện: LƯU THÁI CHÍ KHA

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 SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA

CÂY RAU XÀ LÁCH LOLLO TÍM (Lactuca sativavar

capitala L) TRỒNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH

TRÊN CÁC MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG KHÁC NHAU

Hướng dẫn khoa học: Sinh viên thực hiện: ThS NGUYỄN NGỌC TRÌ LƯU THÁI CHÍ KHA

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 nghiệm 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 tốt nghiệp tại trường

 Bạn Trần Trung Hiếu đã giúp đỡ, chia sẻ kinh nghiệm trong quá trình

thực tập

 Con cảm ơn bố mẹ đã luôn động viên, khích lệ tinh thần con mỗi khi

con gặp khó khăn, trắc trở

Lưu Thái Chí Kha

TÓM TẮT

Thuỷ canh là một trong những phương pháp trồng cây bằng dung dịnh nhằm tạo ra sản phẩm sạch Đề tài thực hiện việc trồng cây rau xà lách lollo tím trên một số môi trường dinh dưỡng khác nhau để lựa chọn công thức dinh dưỡng phù hợp với cây rau xà lách lollo tím ở điều kiện khí hậu Đà Lạt

Nội dung thực hiện của đề tài bao gồm:

 Khảo sát những chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây rau xà lách

lô lô tím trồng bằng phương pháp thuỷ canh trên 3 môi trường dinh dưỡng khác nhau

 Khảo sát hàm lượng nitrat trong sản phẩm

Thí nghiệm được bố trí gồm có ba nghiệm thức, mỗi nghiệm thức lặp lại ba lần Ba nghiệm thức sử dụng ba công thức dinh dưỡng có nguồn gốc từ Florida, Mexico và New Zealand

Kết quả thu được cho thấy cây trồng trên cả ba công thức dinh dưỡng đều đạt yêu cầu về chỉ tiêu dư lượng nitrat trong sản phẩm Về mặt chất lượng, cây trồng bằng công thức dinh dưỡng Mexico có năng suất, chiều cao cây và trọng lượng cây cao nhất trong ba công thức thí nghiệm; cây trồng bằng công thức dinh dưỡng Florida cho độ xoè của lá cao nhất trong ba công thức thí nghiệm

SUMMARY

Hydroponics is the method use nutrition solution to make clean products The investigation helps to find out the suitable hydroponics nutrition solutions formula for Lollo rossa cultivated in Đà Lạt

The contents of thesis:

 Survey the growth and development of lollo rossa in difference hydroponics nutrition solutions

 Inspect nitrate concentration left in products

The experiment consists of 3 treatments (which original formulas were from Mexico, Florida and New Zealand) and each treatment repeated 3 times

As result, the nitrate concentration left in products has reached permission limit About growth and development, Mexico formula had the best yield, plant height and weight; Florida formula had the best width of leaf canopy

MỤC LỤC

TRANG

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT iv

SUMMARY v

MỤC LỤC vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH ix

DANH SÁCH CÁC BẢNG x

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích – Yêu cầu Error! Bookmark not defined 1.2.1 Mục đích Error! Bookmark not defined 1.2.2 Yêu cầu 2

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tầm quan trọng của rau đối với con người 3

2.2 Đặc điểm thực vật học của cây xà lách 4

2.2.1 Đặc tính sinh vật học cây rau xà lách 5

2.2.2 Các điều kiện ngoại cảnh 5

2.2.3 Kỹ thuật trồng 5

2.3 Ưu điểm của phương pháp thuỷ canh so với phương pháp trồng trên đất thông thường 6

2.4 Các hệ thống hydroponics và cách thức hoạt động 7

2.4.1 Hệ thống dạng bấc (wick system) 7

2.4.2 Hệ thống thủy canh (Water Culture) 8

2.4.3 Hệ thống ngập và rút định kỳ (ebb và flow system) 9

2.4.4 Hệ thống nhỏ giọt (Drip systems – recovery / non-recovery) 10

2.4.5 Kỹ thuật “màng dinh dưỡng” N.F.T (Nutrient Film Technique) 11

2.4.6 Khí canh 12

2.5 Môi trường dinh dưỡng cho thuỷ canh 12

2.5.1 Mức pH 14

2.5.1 Độ dẫn điện của các ion (EC) 15

2.6 Quy định về hàm lượng nitrat trong rau sạch 15

2.7 Tình hình cây trồng thuỷ canh trên thế giới và ở Việt Nam 16

2.7.1 Trên thế giới 16

2.7.2 Việt Nam 17

Chương 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

4.1 Thời gian và địa điểm 19

4.1.1 Địa điểm 19

4.1.2 Thời gian 19

4.2 Vật liệu và phương pháp thực hiện 19

4.2.1 Vật liệu dung làm khung 19

4.2.2 Giống thí nghiệm và vật liệu gieo hạt 20

4.2.3 Khoáng đa lượng và khoáng vi lượng 21

4.2.4 Máy đo EC 21

4.3 Nội dung nghiên cứu 21

4.3.1 Công thức dinh dưỡng 21

4.3.2 Cách bố trí thí nghiệm 23

4.3 Phương pháp xử lý số liệu 25

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

4.1 Kết quả khảo sát sự tăng trưởng chiều cao và chiều rộng tán lá 26

4.1.1 Kết quả khảo sát sự tăng trưởng chiều cao của cây 26

4.1.2 Kết quả khảo sát sự tăng trưởng chiều rộng tán lá của cây 27

4.2 Kết quả khảo sát các chỉ tiêu sinh trưởng 28

4.3 Kết quả đánh giá năng suất của cây 29

4.4 Kết quả đánh giá hàm lượng nitrat 30

4.5 Hiệu quả kinh tế của mô hình trồng rau xà lách thuỷ canh 31

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 33

5.1 Kết luận 33

5.2 Đề nghị 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH

TRANG

Hình 2.1 Hệ thống dạng bấc 7

Hình 2.2 Hệ thống thuỷ canh 8

Hình 2.3 Hệ thống ngập và rút định kì 9

Hình 2.4 Hệ thống nhỏ giọt 10

Hình 2.5 Hệ thống “màng dinh dưỡng” 11

Hình 2.6 Hệ thống khí canh 12

Hình 2.7 Hoạt độ các yếu tố dinh dưỡng trong khoảng pH 4,0 – 10 14

Hình 3.1 Khung xốp 20

Hình 3.2 Vỉ ươm cây 20

Hình 3.3 Cây chuyển vào dung dịch thuỷ canh 23

Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 24

Hình 3.5 Đo chiều rộng tán lá và chiều cao của cây 25

Hình 4.1 Cây rau xà lách lô lô tím trồng bằng công thức dinh dưỡng Mexico ở các ngày thứ 15 (a), ngày thứ 25 (b), ngày thứ 35 (c), ngày thứ 40 (d) sau trồng 32

Hình 4.2 Cây rau xà lách ở ngày thứ 25 sau trồng bằng công thức dinh dưỡng Florida ở các lần lặp lại 32

DANH SÁCH CÁC BẢNG

TRANG Bảng 3.1 Hàm lượng Nitrat cho phép trong một số loại rau quả theo tiêu chuẩn của Tổ chức Y tế thế giới WHO (mg/kg sản phẩm) 16 Bảng 4.1 Chiều cao của cây trên các môi trường dinh dưỡng ở các thời điểm khác nhau 26 Bảng 4.2 Chiều rộng tán lá của cây trên các môi trường dinh dưỡng ở các thời điểm khác nhau 27 Bảng 4.4 Năng suất của cây xà lách trên các môi trường dinh dưỡng 29 Bảng 4.5 Hàm lượng nitrat của cây trên các môi trường dinh dưỡng 30 Bảng 4.6 Chi phí đầu tư mô hình trồng xà lách thuỷ canh trên diện tích 1.000m2 31

Theo thống kê của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn TP.HCM, nhu cầu tiêu thụ rau xanh của người dân thành phố ước khoảng 200 - 250 tấn mỗi ngày Toàn thành phố mới chỉ có 6 hợp tác xã và 14 tổ hợp tác sản xuất rau an toàn với sản lượng khoảng 3,5 - 4,5 tấn/ngày Do vậy, những nơi chuyên kinh doanh rau an toàn đã phải tìm nguồn từ Đà Lạt, Tây Ninh, Long An Ngay cả khi cộng thêm nguồn từ nơi khác, tổng lượng rau an toàn cung cấp cho thành phố vẫn chỉ khoảng 10% nhu cầu 90% người tiêu dùng còn lại vẫn đang phải ăn các loại rau “chưa sạch” Vấn đề quan trọng hơn, gây trở ngại chính cho việc phát triển thói quen tiêu dùng rau an toàn chính là mức giá quá cao Sao Việt - một thương hiệu khá nổi tiếng

đã phải ngưng sản xuất rau sạch từ hai năm qua, chuyển sang chuyển giao kỹ thuật sản xuất chỉ vì - theo lời giám đốc công ty: “An toàn vệ sinh thực phẩm là nhu cầu nhưng người tiêu dùng còn nhu cầu lớn hơn là nhìn giá cả để mua sắm”

Ở nhiều nước trên thế giới, người ta đã sử dụng rộng rãi phương pháp thuỷ canh để sản xuất rau sạch Với những hệ thống thuỷ canh chuyên nghiệp và chế độ dinh dưỡng phù hợp thì sản lượng rau sạch của các nước có nền nông nghiệp tiên tiến cung cấp đủ cho nhu cầu rau sạch của người dân

Riêng ở Việt Nam, các mô hình thuỷ canh đã được thí nghiệm trong các trường học và cơ sở sản xuất nhưng còn ở quy mô nhỏ và đơn giản nên năng suất đạt được là không cao Để tăng sản lượng rau sạch nhằm cung cấp ngày càng nhiều

cho nhu cầu của người tiêu dùng, chúng ta cần đưa ra các hệ thống hiệu quả, chi phí phù hợp và một chế độ dinh dưỡng hợp lý cho cây trồng thuỷ canh ở Việt Nam

Vì vậy, đề tài nghiên cứu vấn đề “Khảo sát sự sinh trưởng và phát triển củacây rau xà lách trồng bằng phương pháp thuỷ canh trên các môi trường dinh dưỡng khác nhau” được thực hiện tại nhà lưới đường Khe Sanh, thành phố Đà Lạt từ tháng 11/2008 đến tháng 01/2009

1.2.Yêu cầu

- Khảo sát những chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây rau xà lách trồng bằng phương pháp thuỷ canh trong nhà lưới trên 3 môi trường dinh dưỡng khác nhau

- Khảo sát hàm lượng nitrat trong sản phẩm

1.3 Nội dung

Khảo sát các môi trường dinh dưỡng cho phương pháp trồng thủy canh cây rau xà lách trong nhà kính

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tầm quan trọng của rau đối với con người

Theo Vũ Quốc Trung (2008), rau quả có tầm quan trọng đối với đời sống con người như sau:

- Rau giúp nhuận tràng, lợi tiêu hóa

Qua các nghiên cứu khoa học cho thấy, trong rau xanh có các thành phần dinh dưỡng thiết yếu như: protein, lipit, gluxit, vitamin, chất khoáng, chất vi lượng

Vì thế trong khẩu phần ăn hằng ngày, nếu ăn đầy đủ rau xanh sẽ rất có lợi cho sức khỏe

Hầu hết các loại rau xanh đều chứa nhiều chất xơ (xenlulô) có tác dụng kích thích sự co bóp của dạ dày, ruột và tăng cường tiết dịch tiêu hóa, tăng cường tiết mật, làm giảm nồng độ cholesterol trong máu Nhiều loại rau quả có chứa thành phần đặc biệt là chất tinh dầu thơm và axít hữu cơ như hành, tỏi, gừng, có tác dụng kích thích tiêu hóa, tăng cường tiết dịch, nâng cao khả năng miễn dịch trong cơ thể Vào mỗi buổi sáng, uống một ly nước trái cây sẽ giúp cơ thể tăng cường khả năng trao đổi chất Do có nhiều chất xơ nên hầu như các loại nước rau quả đều có tác dụng lợi đại tiện, thích hợp cho người hay bị táo bón

Trong bữa ăn hằng ngày, chúng ta thường xuyên sử dụng nhiều thực phẩm có nguồn gốc từ động vật như cá, thịt, trứng, nội tạng động vật là những thực phẩm chứa khá nhiều lưu huỳnh và phốt pho nên trong quá trình trao đổi chất, trong cơ thể xuất hiện tình trạng nhiều a-xít, ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe Trong khi đó, rau xanh chứa nhiều nguyên tố vi lượng như kali, natri, canxi, magiê, nên cơ thể xuất hiện nhiều hoạt chất tính kiềm Vì vậy, ăn nhiều rau xanh có thể giúp cân bằng giữa axít và kiềm trong cơ thể, có lợi nhiều cho sức khỏe

- Phòng bệnh ung thư

Trong rau xanh có nhiều chất giúp phòng ngừa ung thư Ví dụ trong củ cải

và cà rốt có hoạt chất giúp cơ thể tăng ba lần khả năng diệt tế bào ung thư Hầu hết các loại rau xanh đều chứa vitamin C, mà vitamin C có tác dụng giúp loại bỏ chất Nitramine độc hại của thực phẩm hình thành trong đường ruột gây ung thư Nếu ăn

nhiều bí đỏ, rau diếp, giá đỗ, đậu Hà Lan hoặc các loại rau dạng củ, có thể giúp phân giải loại chất độc hại dẫn đến ung thư kể trên phát triển trong cơ thể

Chất xơ trong rau xanh cũng có tác dụng ngừa ung thư Khi trong cơ thể không đủ chất xơ sẽ dẫn đến táo bón, kéo dài thời gian thải chất cặn bã ra ngoài cơ thể Nếu bữa ăn hằng ngày chủ yếu là thực phẩm chứa nhiều protein và lipit, thì hàm lượng cholesterol trong những thực phẩm đó cũng khá cao, dễ dẫn đến hình thành chất gây ung thư dạ dày, ruột Việc ăn nhiều rau xanh có thể giúp giảm bớt thời gian cặn bã tích tụ trong đường tiêu hóa, làm giảm khả năng gây ung thư

- Chống lão hóa

Trong rau xanh có nhiều hợp chất chống ôxy hóa, có tác dụng chống lão hóa, giúp cơ thể trẻ lâu, da mặt mịn màng Đồng thời còn giúp giải độc, thải độc - cơ thể chúng ta ít nhiều đều tích tụ những độc tố chưa được tiêu hóa và phân giải, rau xanh

sẽ có tác dụng phân giải độc tố tích tụ trong cơ thể ấy và thải ra ngoài

Tuy nhiên, trong một số trường hợp cần lưu ý: khi bị tiêu chảy, hạn chế ăn rau xanh, do trong rau xanh có thành phần nitrat - bình thường thành phần này không độc, nhưng khi bị rối loạn tiêu hóa, chất toan trong dạ dày tiết ra ít, nitrat làm cho vi khuẩn trong đường ruột phát triển nhanh nên ăn rau xanh sẽ dễ bị ngộ độc; không nên chỉ ăn riêng rau xanh khi bụng đang đói - tuy ăn rau xanh có lợi cho sức khỏe, nhưng mỗi loại rau có những đặc tính riêng nên không thể ăn tùy thích mà cần

ăn kết hợp với các thực phẩm khác Một số loại rau phải ăn sau khi đã ăn cơm chứ không được ăn riêng lúc đang đói để tránh gây bất lợi cho sức khỏe như: cà chua - là loại rau có chứa nhiều chất pectin (nhựa quả) và thành phần dễ hấp thụ, nếu ăn cà chua vào lúc đói, những chất trên sẽ có phản ứng hóa học với chất toan trong dạ dày, hình thành loại hợp chất tính rắn khó hòa tan, dễ gây đau bụng; tỏi - nhiều thành phần trong tỏi sẽ gây kích thích đến niêm mạc thành ruột và dạ dày, vì vậy không nên ăn quá nhiều tỏi sống, nhất là lúc đói

2.2 Đặc điểm thực vật học của cây xà lách

Tên tiếng anh: Salad

Tên khoa học: Lactuca sativavar capitala L

Thuộc họ cúc: Asteraceae

Xà lách là loại rau rất giàu vitamin A và các khoáng chất như Ca, Fe Ở Việt Nam, xà lách được dùng để ăn sống Tính chất của xà lách là giải nhiệt, lọc máu, khai vị, cung cấp khoáng chất, giảm đau, gây ngủ, trị ho, trị tiểu đường

2.2.1 Đặc tính sinh vật học cây rau xà lách

- Rau xà lách có nhiều giống khác nhau, loại xà lách cuốn và không cuốn

- Thân thuộc loại thân thảo

- Có dịch trắng như sữa trong cây

- Bộ rễ rất phát triển và phát triển nhanh

2.2.2 Các điều kiện ngoại cảnh

- Nhiệt độ: Thích hợp cho cây sinh trưởng và phát triển từ 15 – 250C

- Ánh sáng: Ánh sáng trung bình trong ngày khoảng 10 – 12 giờ/ngày rất thuận lợi để cây phát triển

- Độ ẩm đất khoảng 70 – 80%

- Đất: Xà lách không kén đất Đất thoát nước tốt, pH khoảng 5.8 – 6.6

2.2.3 Kỹ thuật trồng (Lê Thị Nghiêm, 2005)

 Giống:

Ở nước ta sử dụng 2 nhóm giống chủ yếu sau:

- Xà lách trứng: Lá trắng, chịu được mưa nắng, cuộn chắc

- Xà lách li ti: Lá xanh nhạt, tán lớn, ít cuộn, xốp, chịu úng

Xà lách được gieo qua liếp, gieo hạt xong cần phủ một lớp đất rất mỏng hoặc rơm Sau đó chuyển cây con ra ruộng trồng, cây con khoảng 20 ngày tuổi

- Đất phải được cày bừa nhỏ, tơi

- Chiều cao mặt liếp khoảng 7 – 10 cm, chiều rộng liếp khoảng 1 – 1.2 m

Chăm sóc:

- Tưới nước: sau khi gieo hạt xong cần tưới ngay để tạo độ ẩm cho hạt nẩy mầm

- Sau đó mỗi ngày tưới 1 lần

- Khi cây còn nhỏ kết hợp xới xáo đất với làm cỏ

- Các loại bệnh hại xà lách quan trọng hơn sâu hại Bệnh phổ biến như thối nhũng, thối gốc Xử lý bằng cách nhổ bỏ cây bệnh hoặc dùng thuốc trừ nấm như Validacin, Kasumin…

 Thu hoạch:

Trồng được 20 – 25 ngày thì chúng ta có thể thu hoạch được

2.3 Ưu điểm của phương pháp thuỷ canh so với phương pháp trồng trên đất thông thường

Theo Diễn đàn rau sạch (2007), việc trồng thủy canh có một số ưu điểm sau:

- Có khả năng thích nghi dễ dàng với các điều kiện trồng khác nhau Do đặc

tính không cần đất, chỉ cần không gian để đặt hệ thống trồng (ví dụ như các hộp xốp đựng trái cây) Do đó ta có thể tiến hành trồng ở nhiều vị trí, địa hình khác nhau như hải đảo, vùng núi xa xôi, hay trên tầng thượng, balcon, sau nhà, dưới hầm,…

- Giải phóng một lượng lớn sức lao động Ưu điểm này có được do không phải làm đất, cày bừa, nhổ cỏ, tưới nước,…; việc chuẩn bị cho hệ thống trồng thủy canh không đòi hỏi lao động nặng nhọc; người già, trẻ em, người khuyết tật đều có thể tham gia hiệu quả

- Năng suất cao Vì có thể trồng nhiều vụ trong năm, ít bị ảnh hưởng bởi hiện tượng trái mùa như phương pháp trồng thông thường Ngoài ra thủy canh còn cho phép trồng liên tục, trồng gối đầu (có thể chuẩn bị cây giống cho vụ trồng tiếp theo

ngay từ khi đang trồng vụ hiện tại), nên năng suất tổng cộng trong năm cao gấp nhiều lần so với trồng ngoài đất Hệ thống nhà lưới giúp hạn chế gần như tối đa sâu bệnh gây hại thông thường trong mùa trái vụ

- Sản phẩm hoàn toàn sạch, phẩm chất cao Do chủ động hoàn toàn về chất dinh dưỡng cung cấp cho cây nên chất lượng rau đạt mức gần như tối ưu, cho phẩm chất rau tươi ngon, nhiều dinh dưỡng Ngòai ra phương pháp thủy canh đựơc trồng chủ yếu trong hệ thống nhà lưới, nhà kính nên tránh đựơc các tác nhân sâu bệnh gây

ra bởi côn trùng sâu bọ Vì vậy, ở đây hầu như rất ít sử dụng thuốc trừ sâu và hóa chất độc hại khác, không tích lũy chất độc, không gây ô nhiễm môi trường Một khuynh hướng khác đang được các nhà vườn chuyên trồng thủy canh rau ưu ái lựa chọn, là việc sử dụng các loại thuốc trừ bệnh cây có nguồn gốc thảo mộc, sinh học,

vi sinh,… Đây là các loại thuốc có tính thân thiện với môi trường, ít gây độc với con người, đặc biệt là khả năng phân hủy khá nhanh, nên ít để lại dư lượng trong sản phẩm

2.4 Các hệ thống hydroponics và cách thức hoạt động (Simply Hydro, 2008)

Có 6 hệ thống hydroponic cơ bản, bao gồm hệ thống dạng bấc (Wick), Thủy canh (Water Culture), Ngập & Rút định kỳ (Ebb and Flow), Nhỏ giọt (Drip), Kỹ thuật “Màng dinh dưỡng” (N.F.T - Nutrient Film Technique) và Khí canh (Aeroponic) Từ 6 hệ thống cơ bản này, có hàng trăm kiểu khác nhau nhưng nhìn chung, tất cả các hệ thống hydroponic đều là biến thể (hay kết hợp) của 6 loại này

2.4.1 Hệ thống dạng bấc (wick system)

Hình 2.1 Hệ thống dạng bấc.

Hệ thống dạng Bấc cho đến nay là dạng hệ thống hydroponic đơn giản nhất Đây là hệ thống bị động Dung dịch dinh dưỡng được hút vào môi trường trồng thông qua cái bấc hút và dẫn nước

Hệ thống này có thể sử dụng với nhiều loại giá thể trồng khác nhau Trong

đó, Perlite, Vermiculite, Pro-Mix và sợi xơ dừa là những loại phổ biến nhất

Vấn đề lớn nhất của hệ thống này là các cây lớn thường sử dụng lượng lớn nước có thể sẽ sử dụng hết dung dịch dinh dưỡng nhanh hơn những bấc cung cấp nước cho chúng

2.4.2 Hệ thống thủy canh (Water Culture)

Hình 2.2 Hệ thống thuỷ canh.

Hệ thống thủy canh là hệ thống đơn giản nhất trong các hệ thống hydroponic hoạt động Phần bệ giữ các cây thường làm bằng Styrofoam và đặt nổi ngay trên dung dịch dinh dưỡng Có 1 máy bơm cung cấp khí vào khối sủi bọt (air stone) dung dịch dinh dưỡng và cung cấp oxygen cho rễ của cây

Thủy canh là hệ thống được lựa chọn cho nuôi cấy rau diếp, loại cây phát triển mạnh khi gặp nước Rất ít loại cây khác phát triển tốt trên hệ thống này Hệ thống hydroponic dạng này thường dùng phổ biến trong dạy học Hệ thống ít tốn kém, có thể tận dụng bể chứa nước hay những bình chứa không rỉ khác Vấn đề lớn nhất của hệ thống này là nó không hoạt động tốt đối với những cây lớn hay cây có đời sống dài

2.4.3 Hệ thống ngập và rút định kỳ (ebb và flow system)

Hình 2.3 Hệ thống ngập và rút định kì.

Hệ thống ngập và rút định kỳ hoạt động bằng cách làm khay trồng ngập tạm thời trong dung dịch dinh dưỡng sau đó rút ngược trở lại dung dịch này vào bồn chứa Hoạt động này được thực hiện với 1 cái bơm chìm trong bể có nối với timer

Khi timer bật bơm chạy, dung dịch dinh dưỡng được bơm vào khay trồng Khi timer tắt máy bơm, dung dịch dinh dưỡng rút ngược lại vào bồn chứa Timer được lập chu kỳ vài lần / ngày, tùy theo kích cỡ và loại cây trồng, nhiệt độ và độ ẩm cũng như loại chất trồng được sử dụng

Ebb and Flow là một hệ thống linh hoạt có thể sử dụng với nhiều loại chất trồng khác nhau Toàn bộ khay trồng có thể dùng Grow Rocks, sỏi hay Rockwool có hột Nhiều người thích sử dụng các chậu riêng rẽ có chứa chất trồng, giúp dễ dàng di chuyển cây trồng xung quanh, trong hay thậm chí ngoài hệ thống Bất lợi lớn của hệ thống này là với một số loại chất trồng (sỏi, Growrocks, Perlite), có khả năng dễ hư khi ngừng điện cũng như hư bơm và timer Rễ có thể khô nhanh khi chu kỳ nước bị ngưng Vấn đề này có thể giảm bớt phần nào khi sử dụng chất trồng giữ nhiều nước hơn (Rockwool, Vermiculite, xơ dừa hay hỗn hợp không phải đất tốt như Pro-mix hay Faffard's)

2.4.4 Hệ thống nhỏ giọt (Drip systems – recovery / non-recovery)

Hình 2.4 Hệ thống nhỏ giọt.

Hệ thống nhỏ giọt có thể là loại hệ thống hydroponic được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới Thực hiện đơn giản, timer điều khiển bơm ngập chìm Timer bật máy bơm lên và dung dịch dinh dưỡng được nhỏ trực tiếp lên gốc của mỗi cây bởi những đường ống nhỏ giọt nhỏ Trong hệ thống nhỏ giọt hồi lưu, dung dịch dinh dưỡng dư chảy xuống sẽ được thu hồi trong bể tái sử dụng Hệ thống không hồi lưu không thu lại những nước dư chảy xuống

Hệ thống hồi lưu sử dụng dung dịch dinh dưỡng khá hiệu quả, nước dư ra được tái sử dụng, cho phép sử dụng timer ít tốn kém hơn do hệ thống hồi lưu không yêu cầu việc kiểm soát chính xác chu kỳ nước Hệ thống không hồi lưu cần timer chính xác hơn sao cho chu kỳ nước có thể điều chỉnh nhằm đảm bảo cây có đủ chất dinh dưỡng và nước dư xuống ở mức thấp nhất

Hệ thống không hồi lưu yêu cầu ít sự bảo dưỡng do dung dịch dinh dưỡng dùng dư không tái sử dụng vào bồn chứa, do đó nồng độ dinh dưỡng và pH của bồn dung dịch dinh dưỡng không thay đổi Điều này có nghĩa rằng bạn có thể đổ đầy bồn bằng dung dịch dinh dưỡng đã chỉnh pH và quên nó đi cho đến khi cần thêm

Hệ thống hồi lưu có thể có những thay đổi lớn về pH và nồng độ dinh dưỡng đòi hỏi phải kiểm tra và điều chỉnh định kỳ

2.4.5 Kỹ thuật “màng dinh dưỡng” N.F.T (Nutrient Film Technique)

Hình 2.5 Hệ thống “màng dinh dưỡng”

Loại này là hệ thống hydroponic mà mọi người thường nghĩ tới khi nghĩ đến

hệ thống hydroponic Các hệ thống N.F.T có 1 dòng chảy liên tục dung dịch dinh dưỡng vì vậy không cần timer cho máy bơm ngập chìm Dung dịch dinh dưỡng được bơm vào khay trồng (thường dạng ống) và chảy qua rễ của cây, sau đó chúng chảy về bồn chứa

Thường thì không cần chất trồng nào ngoài không khí, giúp tiết kiệm chi phí thay chất trồng sau mỗi vụ mùa Thường thì cây được đặt trong các chậu rổ nhỏ bằng nhựa với rễ phơi trong dung dịch dinh dưỡng

Hệ thống N.F.T rất dễ bị ảnh hưởng khi mất điện hay bơm hư Rễ sẽ khô rất nhanh chóng khi dòng chảy chất dinh dưỡng bị ngưng

2.4.6 Khí canh

Hình 2.6 Hệ thống khí canh.

Khí canh có thể là hệ thống hydroponic dạng high-tech nhất Giống như hệ thống N.F.T, chất trồng chủ yếu là không khí Rễ phơi trong không khí và được phun sương bằng dung dịch dinh dưỡng Việc phun sương thường được thực hiện mỗi vài phút Do rễ phơi ra không khí giống như hệ thống N.F.T, nên rễ sẽ khô nhanh chóng nếu chu kỳ phun sương bị gián đoạn

Timer điều khiển bơm dinh dưỡng cũng giống như những loại bơm của hệ thống hydroponic khác, ngoại trừ việc khí canh cần 1 timer chu kỳ ngắn giúp chạy máy bơm vài giây trong mỗi chu kỳ vài phút

2.5 Môi trường dinh dưỡng cho thuỷ canh (Keith Roberto, 2003)

Cây trồng cần 17 nguyên tố hoá học thiết yếu cho sự sinh trưởng và phát triển Không có dinh dưỡng thì cây trồng không thể hoàn thành vòng đời của chúng

và vai trò của những nguyên tố hoá học thiết yếu trong cây không thể được thay thế bằng nguyên tố nào khác Những nguyên tố hoá học thiết yếu đó được chia ra làm nguyên tố đa lượng và nguyên tố vi lượng Những nguyên tố đa lượng gồm cacbon (C), hydro (H), oxy (O), nitơ (N), phốtpho (P), kali (K), canxi (Ca), magiê (Mg) và lưu huỳnh (S) Những nguyên tố vi lượng gồm sắt (Fe), clo (Cl), bo (B), mangan (Mn), đồng (Cu), kẽm (Zn), molypden (Mo) và niken (Ni) Tất cả những dinh dưỡng

cần thiết được đưa vào cây trồng thuỷ canh ở dạng dung dịch dinh dưỡng, nó gồm

có muối khoáng hoà tan với nước

Phương pháp thuỷ canh có thể điều khiển được sự có mặt của các nguyên tố hoá học thiết yếu bằng cách điều chỉnh hay thay đổi môi trường dinh dưỡng để thích hợp với các giai đoạn sinh trưởng của cây trồng và cung cấp cho chúng 1 lượng vừa

đủ Dinh dưỡng thì hiện diện ở dạng ion ở trong môi trường dinh dưỡng và không cần phải tìm kiếm hay cạnh tranh dinh dưỡng như ở trong đất, cây trồng thuỷ canh luôn luôn hút được đầy đủ dinh dưỡng trước tiên Điều kiện dinh dưỡng tốt nhất thì

dễ dàng đạt được ở cây trồng thuỷ canh

Trong khi điều kiện tốt nhất của dinh dưỡng dễ dàng đạt được ở cây trồng thuỷ canh, sự điều khiển môi trường dinh dưỡng không đúng sẽ gây hại cho cây trồng và vấn đề đầu tiên không thể hoàn thành Sự thành công hay thất bại của việc làm vườn bằng phương pháp thuỷ canh phụ thuộc chủ yếu vào sự chặt chẽ của chương trình điều khiển dinh dưỡng Điều khiển bằng tay một cách cẩn thận môi trường dinh dưỡng về mức độ pH, nhiệt độ và độ dẫn điện của các ion (EC) và thay thế môi trường dinh dưỡng mới khi cần thiết, điều này sẽ mang lại những thành công đầu tiên cho vườn thuỷ canh

2.5.1 Mức pH

Hình 2.7 Hoạt độ các yếu tố dinh dưỡng trong khoảng pH 4,0 – 10

pH là đơn vị đo của tính axit hay tính kiềm trên phạm vi 1 đến 14 Trong một môi trường dinh dưỡng, pH quyết định những nguyên tố thiết yếu mà cây trồng có thể hút được Môi trường được coi là trung tính khi pH là 7, có tính kiềm khi cao hơn và có tính axit khi thấp hơn

Khi pH cao hơn 7,5 thì cây hấp thu sắt (Fe), mangan (Mn), đồng (Cu), kẽm (Zn) và bo (B) kém Không nên để pH của môi trường dinh dưỡng xuống thấp hơn

6, bởi vì tính tan của axit phosphoris, canxi và mangan bị yếu đi Khoảng pH thuận

lợi cho môi trường dinh dưỡng sử dụng trong thủy canh là 5,8 đến 6,5 (Keith Roberto, 2003)

2.5.1 Độ dẫn điện của các ion (EC)

Độ dẫn điện cho biết nồng độ của môi trường dinh dưỡng, được đo bằng máy

đo EC Đơn vị đo của EC là dS/m Sự hạn chế của EC là chỉ cho biết được tổng số các dinh dưỡng của môi trường mà không thể cho biết từng thành phần dinh dưỡng riêng lẻ Phạm vi lý tưởng của EC trong thuỷ canh là giữa khoảng 1,5 đến 2,5 ds/m

EC cao hơn thì sự hút dinh dưỡng nhờ áp suất thẩm thấu của cây sẽ bị ngăn cản và

EC thấp hơn thì gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ và năng suất của cây trồng Khi cây trồng hút dinh dưỡng và nước từ môi trường dinh dưỡng thì tổng lượng muối và

EC trong môi trường sẽ thay đổi Nếu EC cao hơn phạm vi cho phép, thêm nước sạch vào để giảm EC xuống Nếu EC thấp hơn, ta thêm dinh dưỡng vào để tăng EC lên (Keith Roberto, 2003)

2.6 Quy định về hàm lượng nitrat trong rau sạch

Theo quy định chung của thế giới, để được gọi là rau sạch, rau tươi phải có lượng nitrat (NO3) thấp vừa phải Nitrat khi vào cơ thể ở mức bình thường không gây hại cho cơ thể, nhưng trong hệ tiêu hóa nitrat được khử thành nitric (NO2) là chất chuyển oxyhaemoglobin (chất vận chuyển oxy trong máu) thành chất không hoạt động được là methaemoglobin Nếu lượng nitrat vượt quá mức cho phép, lượng nitric sẽ nhiều lên và làm giảm hô hấp của tế bào, ảnh hưởng đến hoạt động của tuyến giáp, gây đột biến và phát triển khối u dẫn đến bệnh ung thư

Việc tuân thủ quy định hàm lượng nitrat có trong rau sạch là rất quan trọng

và cần thiết Nếu không kiểm soát được hàm lượng nitrat trong rau sẽ gây hại đến sức khỏe của người tiêu dùng và của cả cộng đồng nói chung

Trong hoạt động thương mại quốc tế, các nước nhập khẩu rau tươi đều phải kiểm tra lượng nitrat trước khi cho nhập Tổ chức Y tế thế giới (WHO) và cộng đồng kinh tế châu Âu (EC) giới hạn hàm lượng nitrat trong nước uống là 50 mg/l, hàm lượng nitrat trong rau không quá 300 mg/kg rau tươi Dưới đây là bảng Hàm lượng Nitrat (mg/kg sản phẩm) theo tiêu chuẩn của WTO

Bảng 3.1 Hàm lượng Nitrat cho phép trong một số loại rau quả theo tiêu chuẩn của

Tổ chức Y tế thế giới WHO (mg/kg sản phẩm) (Rau Hoa Quả Việt Nam, 2006)

Ở nhiều nước phát triển như Hoa Kỳ, quy định hàm lượng nitrat phụ thuộc

vào từng loại rau Ví dụ măng tây không được vượt quá 50 mg/kg, cải củ được phép

tới 3600 mg/kg Ở Nga lại quy định hàm lượng Nitrat trong cải bắp phải dưới 500

mg/kg, cà rốt dưới 250 mg/kg, dưa chuột dưới 150 mg/kg… Trong khi đó, lượng tồn

dư nitrat ở Việt Nam là quá cao so với các quy định trên Đây là một vấn đề cần

được quan tâm và giải quyết một cách hợp lý để rau sạch Việt Nam có chỗ đứng

trên thị trường quốc tế

2.7 Tình hình cây trồng thuỷ canh trên thế giới và ở Việt Nam

2.7.1 Trên thế giới

Theo Hassall (2001), ở các nước nông nghiệp phát triển, diện tích đất người

làm thương mại dùng để sản xuất cây trồng hydroponic là 10.000 ha ở Hà Lan, 4.000 ha ở Tây Ban Nha, 1.000 ha ở Nhật Bản, 550 ha ở New Zealand, 460 ha ở

Liên Hiệp Anh (UK), 400 ha ở Hoa Kỳ và 400 ha ở Ý Các cây loại được trồng thuỷ

canh chủ yếu là cà chua, ớt, rau xanh, dâu tây và hoa cắt cành