ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ DUNG DỊCH DINH DƯỠNG ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT CÂY CÀ CHUA ĐEN THỦY CANH

Cà chua (Solanum lycopersicum) được biết đến là một loại quả đem lại nhiều lợi ích về mặt sức khỏe cho con người do thành phần của chúng giàu carotenoid, lycopen, kali, các vitamin (vitamin E, vitamin C, vitamin B, vitamin K) và các khoáng chất khác 14, 17. Trong đó cả hai vitamin E và vitamin C cùng với sắc tố anthocyanin có ở cà chua đen thường được biết đến với hoạt tính chống oxy hóa mạnh 23, 31. Gần đây, bằng nhiều phương pháp khác nhau, người ta đã lai tạo được một số giống cà chua đen giàu anthocyanin. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng việc sử dụng cà chua đen thường xuyên tỷ lệ thuận với sự giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và ung thư. Anthocyanin có trong cà chua đen có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của ung thư, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, làm bền thành mạch, giảm tỷ lệ mắc bệnh tim mạch, ung thư và các bệnh mãn tính khác… 22. Các nghiên cứu dịch tễ học cũng cho thấy việc bổ sung anthocyanin làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, tiểu đường, viêm khớp và ung thư, chống lão hóa và chống viêm 27. Ở Việt Nam, cà chua đen rất được ưa chuộng trên thị trường, tuy nhiên số lượng sản phẩm cung ứng chưa đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng. Hiện nay ngoài biện pháp canh tác thông thường, thủy canh cũng được áp dụng khá phổ biến. Thủy canh là kĩ thuật trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng, nó đang trở thành biện pháp hữu hiệu khi diện tích đất trồng trọt đang bị ô nhiễm và thoái hóa nhanh. Đây là kĩ thuật hiện đại với nhiều ưu điểm như tạo ra nguồn nông sản sạch không chứa kim loại nặng, có thể trồng nhiều vụ và trái vụ, không gây ô nhiễm môi trường 9. Bên cạnh đó phương pháp thủy canh còn giúp hạn chế sâu, bệnh trong hệ rễ và không có cỏ dại phát triển, giúp kiểm soát tốt chế độ dinh dưỡng, thuận lợi cho quá trình chăm sóc, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm diện tích và công sức trồng rau sạch. Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng thủy canh cho một số giống cây cà chua, tuy nhiên chưa có nghiên cứu tương tự về dung dịch dinh dưỡng cho riêng đối tượng cây cà chua đen thủy canh. Từ những lí do trên, tôi đề xuất đề tài: “Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng và năng suất cây cà chua đen thủy canh” làm đề tài nghiên cứu. Kết quả của đề tài là cơ sở cho việc sử dụng dung dịch dinh dưỡng trong nâng cao sinh trưởng và năng suất cà chua đen thủy canh, góp phần sản xuất cây cà chua giá trị theo hướng nông nghiệp công nghệ cao.

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN -

LÝ PHƯƠNG THẢO

ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ DUNG DỊCH DINH DƯỠNG

ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT CÂY CÀ CHUA ĐEN THỦY CANH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Ngành: Sư phạm Sinh học

PHÚ THỌ, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN -

LÝ PHƯƠNG THẢO

ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ DUNG DỊCH DINH DƯỠNG

ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT CÂY CÀ CHUA ĐEN THỦY CANH

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành khóa luận, em xin gửi lời cảm

ơn sâu sắc nhất tới người thầy hướng dẫn Th.S Lê Thị Mận đã hướng dẫn tận tình, quan tâm và động viên em hoàn thành khóa luận

Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến các thầy (cô) trong Trung tâm Công nghệ sinh học trường Đại học Hùng Vương cùng toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Hùng Vương đã tạo điều kiện giúp đỡ để em thực hiện và hoàn thành khóa luận này

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn!

Phú Thọ, ngày… tháng… năm 2019

Sinh viên thực hiện

Lý Phương Thảo

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là của tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong khóa luận là trung thực Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong khóa luận đã được chỉ rõ nguồn gốc và được phép công bố

Phú Thọ, ngày tháng năm 2019

Sinh viên thực hiện

Lý Phương Thảo

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Chiều cao của cây cà chua đen thủy canh trồng trong các dung dịch dinh dưỡng……… 25 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến năng suất cà chua đen thủy canh……… 29

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 Chiều cao của cây cà chua đen thủy canh trồng trong các dung dịch dinh dưỡng……… 26 Biểu đồ 3.2 Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến số chùm

hoa/cây và số hoa/cây……… 30 Biểu đồ 3.3 Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến số lượng

quả và tỷ lệ đậu quả……… 31 Biểu đồ 3.4 Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến chỉ tiêu

đường kính quả và khối lượng quả tươi……… 32

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 3.1 Cây cà chua đen thủy canh trồng trong các dung dịch dinh dưỡng

ở thời điểm sau 8 tuần……… 27 Hình 3.2 Rễ cây cà chua đen thủy canh trong các dung dịch dinh dưỡng… 28 Hình 3.3 Quả cà chua đen thủy canh trồng trong các dung dịch dinh dưỡng 32

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU……… ……….…1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu đề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU……….……… 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 3

1.1 Giới thiệu chung về cây cà chua 3

1.1.1 Vị trí phân loại và phân bố 3

1.1.2 Đặc điểm hình thái 4

1.2 Cây cà chua đen 5

1.3 Kỹ thuật trồng cây thủy canh 7

1.3.1 Khái niệm 7

1.3.2 Lịch sử phát triển của kỹ thuật thủy canh 8

1.3.3 Các loại hình thủy canh 9

1.3.4 Chất dinh dưỡng thủy canh 11

1.3.5 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường 13

1.4 Tình hình nghiên cứu 18

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 18

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 19

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 22

2.2 Nội dung nghiên cứu 22

2.3 Phương pháp nghiên cứu 22

2.3.1 Phương pháp luận 22

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 22

2.3.3 Phương pháp thu thập số liệu 24

2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 24

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 25

3.1 Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng của cây cà

chua đen thủy canh 25

3.2 Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến năng suất của cây cà chua đen thủy canh. 29

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 34

1 Kết luận 34

2 Kiến nghị 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

PHỤ LỤC 39

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cà chua (Solanum lycopersicum) được biết đến là một loại quả đem lại

nhiều lợi ích về mặt sức khỏe cho con người do thành phần của chúng giàu carotenoid, lycopen, kali, các vitamin (vitamin E, vitamin C, vitamin B, vitamin K) và các khoáng chất khác [14, 17] Trong đó cả hai vitamin E và vitamin C cùng với sắc tố anthocyanin có ở cà chua đen thường được biết đến với hoạt tính chống oxy hóa mạnh [23, 31]

Gần đây, bằng nhiều phương pháp khác nhau, người ta đã lai tạo được một

số giống cà chua đen giàu anthocyanin Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng việc

sử dụng cà chua đen thường xuyên tỷ lệ thuận với sự giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch và ung thư Anthocyanin có trong cà chua đen có tác dụng ngăn chặn

sự phát triển của ung thư, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, làm bền thành mạch, giảm tỷ lệ mắc bệnh tim mạch, ung thư và các bệnh mãn tính khác… [22]

Các nghiên cứu dịch tễ học cũng cho thấy việc bổ sung anthocyanin làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, tiểu đường, viêm khớp và ung thư, chống lão hóa và chống viêm [27] Ở Việt Nam, cà chua đen rất được ưa chuộng trên thị trường, tuy nhiên số lượng sản phẩm cung ứng chưa đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng

Hiện nay ngoài biện pháp canh tác thông thường, thủy canh cũng được áp dụng khá phổ biến Thủy canh là kĩ thuật trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng,

nó đang trở thành biện pháp hữu hiệu khi diện tích đất trồng trọt đang bị ô nhiễm

và thoái hóa nhanh Đây là kĩ thuật hiện đại với nhiều ưu điểm như tạo ra nguồn nông sản sạch không chứa kim loại nặng, có thể trồng nhiều vụ và trái vụ, không gây ô nhiễm môi trường [9] Bên cạnh đó phương pháp thủy canh còn giúp hạn chế sâu, bệnh trong hệ rễ và không có cỏ dại phát triển, giúp kiểm soát tốt chế

độ dinh dưỡng, thuận lợi cho quá trình chăm sóc, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm diện tích và công sức trồng rau sạch

Trong phương pháp này, dung dịch dinh dưỡng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của cây trồng

thủy canh [5, 14] Dung dịch dinh dưỡng bao gồm các nguyên tố khoáng cần cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng Cà chua nói chung và cà chua đen nói riêng là nguồn thực phẩm khá phổ biến trên thế giới và Việt Nam, ngoài

ra chúng còn được sử dụng làm dược phẩm do vậy nhu cầu về cải thiện khả năng sinh trưởng và phát triển để hướng tới mục đích tạo ra năng suất và chất lượng cao càng được quan tâm

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng thủy canh cho một số giống cây cà chua, tuy nhiên chưa có nghiên cứu tương tự về dung dịch dinh dưỡng cho riêng đối tượng cây cà chua đen thủy canh Từ những lí do trên,

tôi đề xuất đề tài: “Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng và năng suất cây cà chua đen thủy canh” làm đề tài nghiên cứu Kết

quả của đề tài là cơ sở cho việc sử dụng dung dịch dinh dưỡng trong nâng cao sinh trưởng và năng suất cà chua đen thủy canh, góp phần sản xuất cây cà chua giá trị theo hướng nông nghiệp công nghệ cao

2 Mục tiêu đề tài

- Đánh giá được ảnh hưởng của các loại dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng của cây cà chua đen thủy canh

- Đánh giá được ảnh hưởng của các loại dung dịch dinh dưỡng đến năng suất của cây cà chua đen thủy canh

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu cung cấp dẫn liệu khoa học có ý

nghĩa về ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đối với cây cà chua đen trồng thủy canh Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng như nguồn tham khảo

về nguồn dinh dưỡng trên đối tượng cây nông nghiệp có giá trị kinh tế này

- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu được ứng dụng trong sản xuất cà

chua đen góp phần phát triển phương thức trồng thủy canh cà chua nói chung, cà chua đen thủy canh nói riêng; nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, góp phần tăng hiệu quả kinh tế sản xuất

PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Giới thiệu chung về cây cà chua

1.1.1 Vị trí phân loại và phân bố

Loài: Solanum lycopersicum

Cà chua có nguồn gốc từ Nam Mỹ, bằng chứng di truyền cho thấy cà chua được tiến hóa từ loài cây nhỏ quả màu xanh phổ biến ở vùng cao nguyên Peru

Sự đề cập về cà chua sớm nhất trong văn học châu Âu được tìm thấy trong một

số loại thảo dược được viết bởi Matthiolus vào năm 1544 [21] Hiện có khoảng

7500 giống cà chua được trồng phục vụ cho những mục đích khác nhau

Một số ý kiến cho rằng sau khi thực dân Tây Ban Nha thuộc địa hóa châu Mỹ, người Tây Ban Nha đã đem giống cà chua đi đến khắp các thuộc địa của họ trong vùng biển Caribbean Họ cũng mang đến Philippines, từ đó phát tán sang Đông Nam Á và toàn bộ lục địa Á châu Người Tây Ban Nha đem cà chua đến châu Âu, nó sinh trưởng một cách dễ dàng ở vùng khí hậu Địa Trung Hải, việc trồng trọt ở đây bắt đầu trong năm 1540 Cà chua được sử dụng làm thực phẩm ngay sau khi nó được giới thiệu Sách dạy nấu ăn đầu tiên với công thức có cà chua xuất bản ở Naples vào năm 1692 [30]

Cà chua được phát triển trên toàn Thế giới do sự tăng trưởng tối ưu của nó trong nhiều điều kiện phát triển khác nhau Các loại cà chua được trồng trọt phổ biến nhất là loại quả đường kính khoảng 5–6 cm Hầu hết các giống được trồng

đề cho ra trái cây màu đỏ, nhưng một số giống cho quả vàng, cam, hồng, tím, xanh lá cây, đen hoặc màu trắng Đặc biệt có loại cà chua nhiều màu và có sọc

Quả cà chua (Solanum lycopersicum) là loại thực phẩm tốt cho sức khỏe,

trong quả cà chua có nhiều nước, giàu các loại vitamin và khoáng, đặc biệt là kali, giàu carotenoid và lycopen [17] Vì vậy cây cà chua được trồng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới, với khoảng 122 triệu tấn tiêu thụ trên toàn thế giới

1.1.2 Đặc điểm hình thái

Cà chua là cây ngắn ngày, thân bụi mang một số đặc điểm sau:

- Rễ: Rễ chùm, ăn sâu và phân nhánh mạnh, khả năng phát triển rễ phụ lớn Trong điều kiện tối ưu những giống tăng trưởng mạnh có rễ ăn sâu 1-1,5m

và rộng 1,5 - 2,5m vì vậy cà chua chịu hạn tốt Khi cấy rễ chính bị đứt, bộ rễ phụ phát triển và phân bố rộng nên cây cũng chịu đựng được điều kiện khô hạn Bộ

rễ ăn sâu, cạn, mạnh hay yếu đều có liên quan đến mức độ phân cành và phát triển của bộ phận trên mặt đất, do đó khi trồng cà chua tỉa cành, bấm ngọn, bộ rễ thường ăn nông và hẹp hơn so với điều kiện trồng tự nhiên

- Thân: Thân tròn, thẳng đứng, mọng nước, phủ nhiều lông, khi cây lớn gốc thân dần dần hóa gỗ Thân mang lá và hoa Ở nách lá là chồi nách, chồi nách ở các vị trí khác nhau có tốc độ sinh trưởng và phát dục khác nhau, thường chồi nách ở ngay dưới chùm hoa thứ nhất có khả năng tăng trưởng mạnh và phát dục sớm so với các chồi nách gần gốc [12]

Tùy khả năng sinh trưởng và phân nhánh các giống cà chua được chia làm

4 dạng hình:

Dạng sinh trưởng hữu hạn (determinate)

Dạng sinh trưởng vô hạn (indeterminate)

Dạng sinh trưởng bán hữu hạn (semideterminate)

Dạng lùn (dwart)

- Lá: Lá thuộc lá kép lông chim lẻ, mỗi lá có 3 - 4 đôi lá chét, ngọn lá có

1 lá riêng gọi là lá đỉnh Rìa lá chét đều có răng cưa nông hay sâu tùy giống Phiến lá thường phủ lông tơ

- Hoa: Hoa mọc thành chùm, lưỡng tính, tự thụ phấn là chính Sự thụ phấn chéo ở cà chua khó xảy ra vì hoa cà chua tiết nhiều tiết tố chứa các alkaloid

độc nên không hấp dẫn côn trùng và hạt phấn nặng không bay xa được Số lượng hoa trên chùm thay đổi tùy giống và thời tiết, thường từ 5 - 20 hoa

- Trái: Trái thuộc loại mọng nước, có hình dạng thay đổi từ tròn, bầu dục đến dài Vỏ trái có thể nhẵn hay có khía Màu sắc của trái thay đổi tùy giống và điều kiện thời tiết Thường màu sắc trái là màu phối hợp giữa màu vỏ trái và thịt trái Quá trình chín của trái chia làm 4 thời kỳ:

+ Thời kỳ trái xanh: Trái và hạt phát triển chưa hoàn toàn, trái chưa có mùi vị, màu sắc đặc trưng của giống

+ Thời kỳ chín xanh: Trái đã phát triển đầy đủ, trái có màu xanh sáng, keo xung quanh hạt được hình thành, trái chưa có màu hồng hay vàng nhưng nếu đem dấm trái thể hiện màu sắc vốn có

+ Thời kỳ chín vàng: Phần đỉnh trái xuất hiện màu hồng, xung quanh cuống trái vẫn còn xanh, nếu sản phẩm cần chuyên chở đi xa nên thu hoạch lúc nay để trái chín từ từ khi chuyên chở

+ Thời kỳ chín đỏ: Trái xuất hiện màu sắc vốn có của giống, màu sắc thể hiện hoàn toàn, có thể thu hoạch để ăn tươi Hạt trong trái lúc nay phát triển đầy

đủ có thể làm giống

- Hạt: Hạt cà chua nhỏ, dẹp, nhiều lông, màu vàng sáng hoặc hơi tối Hạt nằm trong buồng chứa nhiều dịch bào kiềm hãm sự nảy mầm của hạt Trung bình có 50 - 350 hạt trong một trái Trọng lượng 1000 hạt là 2,5 - 3,5g

1.2 Cây cà chua đen

Cà chua là một trong những giống cây trồng nông nghiệp chính của Việt Nam Hiện nay có nhiều giống cà chua đã được trồng lâu năm tại Việt Nam tuy nhiên cây cà chua đen là cây nhập ngoại mới được đưa vào Việt Nam trong khoảng 10 năm trở lại đây, hiện rất được ưa chuộng trên thị trường với giá bán khá cao: trên dưới 200.000 đồng/kg do tính mới lạ, màu sắc đẹp và rất giàu chất dinh dưỡng (đặc biệt là hàm lượng anthocyan cao) trong quả

Cà chua đen thuộc giống Organic NON-GMO (thực phẩm hữu cơ không biến đổi gen), được lai tạo thành công giữa cà chua đỏ và tím vào năm 2012, có

vỏ màu đen, ruột màu tím đỏ

Theo Telegraph, giống cà chua đen được Giáo sư Jim Myers, đại học

Oregon, Mỹ nghiên cứu và lai tạo từ năm 2012 với tên gọi Indigo Rose Ông và

cộng sự phát hiện cà chua đen rất giàu anthocyanin, chất tạo màu và chống oxy hóa có trong quả việt quất Anthocyanin là chất chữa bệnh tiểu đường và béo phì

hiệu quả Trong quá trình sinh trưởng, cũng giống như các loại quả khác, Indigo Rose có màu xanh lá cây, chỉ chuyển thành màu đen khi được tiếp xúc với ánh sáng Mặt Trời Indigo Rose là giống lai tạo tự nhiên, không qua biến đổi gene

Khi kết quả, quả sẽ chuyển dần từ màu xanh sang vàng pha đỏ rồi đen thẫm Cà chua đen ngọt hơn và thơm ngon hơn các loại cà chua thông thường

Ngoài những thành phần dinh dưỡng có trong cà chua thông thường, đặc biệt ở cà chua đen có sắc tố anthocyanin thường được biết đến với hoạt tính chống oxy hóa mạnh [22, 31] Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ tự nhiên tan trong nước lớn nhất trong giới thực vật Chúng thuộc nhóm flavonoid, có màu

đỏ, đỏ tía, tím hoặc các gam màu trung gian xuất hiện trong trái cây, rau củ, hoa

và thảo mộc Ngoài vai trò đối với thực vật, anthocyanin còn là chất màu thực phẩm tự nhiên và được sử dụng làm dược phẩm do có những hoạt tính sinh học rất tốt với sức khỏe con người (chống lão hóa; làm bền hệ thành mạch; hỗ trợ điều trị các bệnh về tim, phổi; ngăn cản sự phát triển của ung thư,…) [13, 22]

Một số nghiên cứu cũng cho thấy cà chua có vai trò trong hỗ trợ giảm huyết áp Bổ sung cà chua hàng ngày làm giảm nguy cơ phát triển bệnh cao huyết áp Điều này một phần là do lượng kali được tìm thấy trong cà chua Kali

là chất làm giãn mạch, nó làm giảm sự căng thẳng trong mạch máu và động mạch, do đó tăng tuần hoàn và giảm căng thẳng lên tim bằng cách loại bỏ cao huyết áp Ngoài ra cà chua còn là nguồn thực phẩm giúp giảm nguy cơ tim mạch, có tác dụng tốt trong hỗ trợ điều trị các triệu chứng bệnh tiểu đường và giảm các bệnh liên quan đến tiểu đường loại 2 [29]

Lycopen cũng được chứng minh có khả năng bảo vệ cơ thế chống lại quá trình oxi hóa trong nhiều nghiên cứu dịch tễ học Cà chua là nguồn thực phẩm chứa nhiều lycopen, sử dụng cà chua thường xuyên có thể làm giảm nguy

cơ ung thư vú, ung thư đầu và cổ, có thể chống lại rất mạnh các bệnh thoái hóa thần kinh [20] Các lycopene trong cà chua ngăn ngừa huyết thanh quá trình oxy hóa lipid, do đó việc gây một tác dụng bảo vệ chống lại bệnh tim mạch bệnh và huyêt áp cao Bổ sung cà chua vào khẩu phần ăn một cách đều đặn đã được chứng minh là làm giảm mức cholesterol LDL và triglyceride trong máu Những lipid này là thủ phạm chính trong các bệnh tim mạch, là nguyên nhân dẫn đến sự lắng đọng chất béo trong các mạch máu [19]

1.3 Kỹ thuật trồng cây thủy canh

Đây là kĩ thuật canh tác hiện đại với nhiều ưu điểm như tạo ra nguồn nông sản sạch không chứa kim loại nặng, có thể trồng nhiều vụ và trái vụ, kiểm soát được chế độ dinh dưỡng Đồng thời hạn chế được sâu, bệnh trong hệ rễ do nấm

và vi khuẩn trong đất gây ra So với quá trình trồng cây trong đất, phương pháp nuôi trồng thủy canh luôn duy trì độ ẩm như nhau cho bộ rễ, chất dinh dưỡng luôn ở mức sẵn sàng cho cây hấp thu trong khi đó ở quá trình trồng cây trong đất, lượng nước và chất khoáng tưới cho cây bị thất thoát nhiều nên tốc độ tăng trưởng của cây không cao [8]

Trồng rau bằng phương pháp thủy canh đã dần trở nên phổ biến ở nhiều nước tiến tiến trên thế giới, những năm gần đây nước ta cũng có nhiều trang trại thủy canh xuất hiện nhằm giải quyết vấn nạn về rau không an toàn, ứng phó với tình hình biến đổi khí hậu và gia tăng dân số [2]

1.3.1 Khái niệm

Thủy canh thường được định nghĩa như là “trồng cây trong nước” Tuy nhiên, thật ra việc cung cấp nuớc và dung dịch dinh dưỡng cho cây có thể trực tiếp qua tiếp xúc giữa rễ và dung dịch như định nghĩa ở trên nhưng cũng có thể gián tiếp qua các giá thể trơ nên chúng ta có thể mở rộng định nghĩa thuỷ canh là

“trồng cây không sử dụng đất” [26]

Kỹ thuật thủy canh là hình thức canh tác trồng cây trong dung dịch, là biện pháp kỹ thuật trồng cây không dùng đất Cây trồng được trồng trên hoặc trong dung dịch dinh dưỡng, sử dụng dinh dưỡng hòa tan trong nước dưới dạng dung dịch và tùy theo từng kỹ thuật mà toàn bộ hoặc một phần bộ rễ cây được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng [3]

Kỹ thuật thuỷ canh còn được hiểu là kỹ thuật gieo trồng trong dung dịch không sử dụng đất hoặc chỉ sử dụng trong giai đoạn nhân giống Đây là kĩ thuật hiện đại với nhiều ưu điểm như tạo ra nguồn nông sản sạch, có thể trồng nhiều vụ và trồng trái vụ, không gây ô nhiễm môi trường,… Kĩ thuật này có thể áp dụng ở nhiều quy mô, từ hộ gia đình đến sản xuất công nghiệp Bên cạnh đó, nó cũng được nghiên cứu ứng dụng trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau từ các loại rau ăn lá đến các loại cây lấy củ, quả [9]

1.3.2 Lịch sử phát triển của kỹ thuật thủy canh

Từ lâu, con người đã biết trồng cây không cần đất Đến năm 1699, John Woodward nhà khoa học người Anh đã nghiên cứu kỹ thuật thủy canh và ghi nhận kết qủa khả quan [9]

Các nghiên cứu thí nghiệm của hai nhà khoa học người Đức Sachs (1860)

và Knop (1861) trong lĩnh vực thủy canh được áp dụng trong trồng trọt Theo các nghiên cứu trên dung dịch tổng hợp gồm các chất dinh dưỡng cần thiết nuôi cây hòa tan trong nước gồm các muối như kali phosphat, canxi sunfat cùng các nguyên tố cần thiết khác như phospho, lưu huỳnh, canxi, magie, sắt, mangan

Từ đó, nhiều nhà thực nghiệm đã sử dụng nhiều công thức khác nhau và điều kiện khác nhau để nghiên cứu dinh dưỡng cây trồng, trong đó có thể kể đến Tottingham (1914), Shive (1915)

Năm 1931, Gericke đã dùng dung dịch dinh dưỡng đậm đặc thoáng khí để trồng thực vật nổi và kỹ thuật này rất thành công tuy ban đầu còn gặp khó khăn Ngoài Gericke nhiều nhà khoa học khác cũng đưa ra nhiều phương pháp trồng cây không cần đất như Laurie (1931), Eaton (1936), Withrow và Biebel (1936), Mullard và Stoughton (1939), Arnon và Hoagland (1940) Năm 1938, Hoagland

đã đưa ra công thức dung dịch dinh dưỡng mang tên gọi của ông và được Arnon sửa đổi vào năm 1950 mà ngày nay vẫn còn được sử dụng [23, 24]

Một trong những thành công sớm nhất của việc trồng cây trong nước xuất hiện trên Đảo Wake - một đảo san hô đá ở Thái Bình Dương Thủy canh đã được sử dụng ở đó vào những năm 1930 để trồng rau cho hành khách Hệ thống trồng cây trong nước là một điều cần thiết trên đảo Wake vì không có đất Trong chiến tranh thế giới thứ II, thủy canh được quân đội Hoa Kỳ sử dụng trên một số quần đảo Tây Thái Bình Dương để cung cấp rau sạch cho quân đội do đất đã bị

ô nhiễm do chiến tranh [8]

Việc áp dụng kỹ thuật thủy canh của tập đoàn Eurofresh ở những nơi đất

bị ô nhiễm bởi các chất độc hại nhằm ở bang Arizona được xem là có quy mô lớn nhất phục vụ nhu cầu tại chỗ cũng như kinh doanh ở nước Mỹ Áp dụng kỹ thuật thủy canh trên diện tích 110 ha đã hạn chế được sâu bệnh hại và cho thu hoạch hơn 90.000 tấn cà chua/năm [1]

Kỹ thuật thủy canh chính thức được phát triển mạnh trong nghành trồng trọt từ năm 1945 Hiện nay kỹ thuật này đã được áp dụng rộng khắp và đặc biệt

là các nước tiên tiến, có những cơ sở trồng hoa thủy canh rất rộng ở Italia, Tây Ban Nha, Anh, Pháp, Đức và Thụy Điển Trồng rau bằng thủy canh đã trở thành phương pháp chung ở những vùng đất khô cằn như vùng vịnh Arập và Israel [9]

1.3.3 Các loại hình thủy canh

1.3.3.1 Hệ thống thủy canh tĩnh (thủy canh không hồi lưu)

- Thủy canh tĩnh là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng được chứa trong thùng xốp hoặc các vật chứa cách nhiệt khác, dung dịch được bổ sung đều đặn vào thùng chứa khi cần thiết cho đến khi thu hoạch [3]

- Là phương pháp thủy canh trong đó rễ của cây được tiếp xúc trực tiếp với nước và dung dịch dinh dưỡng chứa trong một thùng kín Khi nước và dung dịch dinh dưỡng giảm cần phải bổ sung đều đặn để cung cấp cho cây

-Thủy canh tĩnh là phương pháp ít bị ảnh hưởng bởi hiện tượng trái mùa như phương pháp trồng thông thường Trong đó phần lớn là do cây được cung

cấp đầy đủ chất dinh dưỡng với hàm lượng tùy thuộc từng loại cây Với khả năng đó, khi áp dụng phương pháp thủy canh tĩnh vào trồng trọt sẽ cho năng suất tổng cộng trong năm cao hơn

- Cây trồng thủy canh tĩnh có thể được trồng trên nhiều loại vật liệu như thùng xốp, thùng sơn, bình nhựa Trong đó thùng xốp được sử dụng phổ biến hơn cả do tiết kiệm chi phí, rộng rãi, giữ nhiệt tốt và sạch sẽ Kết hợp với nylon đen hay màng phủ nông nghiệp để phủ lót thùng xốp nhằm mục đích giữ nhiệt, tạo môi trường tối để rễ cây phát triển tốt nhất.

- Sử dụng rọ nhựa chuyên dụng hoặc có một số loại cốc nhựa tạo lỗ xung quanh cho rễ cây đâm ra và lót lưới xung quanh tránh giá thể rơi ra dung dịch

- Giá thể sử dụng có thể là trấu hay xơ dừa, mùn dừa, mút xốp, sỏi nhẹ

đã được xử lí

- Hệ thống này mang ưu điểm là dễ thực hiện và chi phí đầu tư thấp và tiết kiệm sức lao động, tuy mang nhiều ưu điểm nhưng hệ thống này hạn chế bởi thường thiếu oxy

- Hệ thống thủy canh tĩnh được áp dụng nhiều ở quy mô hộ gia đình, đặc biệt là đối với các hộ gia đình sinh sống ở đô thị, nơi diện tích đất trật hẹp, đất nghèo dinh dưỡng, đất bị ô nhiễm…

1.3.3.2 Hệ thống thủy canh hồi lưu

- 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 để đưa tới các bộ rễ nuôi cây, sau đó quay trở lại bình chứa để điều chỉnh lại các thông số và tiếp tục đi nuôi cây Các hệ thống thủy canh động hoạt động trên nguyên lý thủy triều, sục khí, tưới nhỏ giọt Hệ thống thủy canh này được chia làm hai loại:

+ Thủy canh mở: Là hệ thống thủy canh mà trong đó dung dịch dinh dưỡng không có sự tuần hoàn trở lại, gây lãng phí dung dịch

+ Thủy canh kín là hệ thống mà trong đó dung dịch dinh dưỡng được tuần hoàn trả lại nhờ một hệ thống bơm hút dung dịch từ bể chứa

Kỹ thuật thủy canh màng mỏng dinh dưỡng (NFT- Nutrient Film Technique) cũng là một dạng thủy canh hồi lưu Kỹ thuật màng dinh dưỡng là một hệ thống mới trồng cây trong nước hoặc dung dịch, chỉ sử dụng các lớp dung dịch rất nông phun xuống khay hoặc xuống các rãnh, Rễ cây hình thành một lớp mỏng khắp nền máng

- Hệ thống này có hiệu quả kinh tế cao hơn, không đòi hỏi chất dinh dưỡng có cơ chế tự điều chỉnh độ axit, đảm bảo không bị thiếu oxy, thích hợp với quy mô sản xuất lớn tuy nhiên yêu cầu chi phí đầu tư cao

1.3.3.3 Hệ thống khí canh

- Đây là hệ thống thủy canh cải tiến khi rễ cây không được ngâm trực tiếp vào dung dịch dinh dưỡng mà phải qua hệ thống bơm phun định kì, nhờ vậy tiết kiệm được dinh dưỡng và bộ rễ được thở tối đa

- Trong kỹ thuật này cây trồng được đặt trong một thùng cách nhiệt, chỉ chứa sương mù và hơi nước Sương mù chính là dung dịch dinh dưỡng được phun định kỳ vào những thời gian nhất định trong suốt quá trình trồng cây Cây trồng được treo lơ lửng trong thùng, vì không sử dụng đất mà sử dụng môi trường tổng hợp (giá thể đã qua xử lý) nên môi trường ít mầm bệnh…

- Dung dịch dinh dưỡng thừa sau khi sử dụng được thu lại, lọc, bổ sung và tiếp tục được sử dụng Hệ thống có trọng lượng nhỏ thuận lợi cho việc bố trí

- Trong hệ thống khí canh, nhiệt độ ở vùng rễ luôn thấp hơn nhiệt độ ngoài môi trường khoảng 200C do hiệu ứng bốc hơi nhờ vậy cây sinh trưởng nhanh hơn Hệ thống này thích hợp với việc sản xuất trên quy mô lớn

1.3.4 Chất dinh dưỡng thủy canh

Năm 1938, Sachs và Knop đã tiến hành phương pháp trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng để tìm ra nguyên tố mà cây cần Hai nhà khoa học đã kết luận cây cần 10 nguyên tố để sinh trưởng phát triển bình thường, đó là C, H, O,

N, P, K, Ca, S, Mg, và Fe Với sự phát triển của các phương pháp nghiên cứu, ngày nay con người đã phát hiện ra một cách chính xác các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu của cây trồng Có 16 nguyên tố thiết yếu đối với cây là các

nguyên tố đa lượng: C, H, O, N, P, K, Ca, S, Mg và các nguyên tố vi lượng: Fe,

Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl [7]

Trong các nguyên tố đa lượng có ba nguyên tố là N, P, K được xem là các nguyên tố cơ bản nhất được nhắc đến trong mọi phân tích các loại phân bón hỗn hợp Cây trồng có thể đòi hỏi những lượng khác nhau các nguyên tố đa lượng, song K, N, Ca thường thấy có lượng khá lớn, trong khi đó P và Mg lại có thể thấp hơn Tỷ lệ các chất ding dưỡng này còn thay đổi trong các thành phần của cây trồng, như Ca thường thấy ở mức cao hơn trong lá song lại có mức thấp trong quả

Các nguyên tố vi lượng còn gọi là các nguyên tố tối thiểu hay các nguyên

tố vết Ngay tên gọi của chúng đã cho biết các nguyên tố này chỉ cần một liều lượng rất thấp trong cây, tuy nhiên chúng là những nguyên tố cơ bản không thể thiếu đối với sự phát triển của cây trồng Nếu cung cấp các nguyên tố vi lượng ở liều lượng cao sẽ gây dư thừa, như Mn đôi khi chỉ cần nồng độ 0,4 % hoặc cao hơn một chút cho cây cà chua phát triển lá khi trồng trong đất đã khử trùng bằng hơi nóng, các nguyên tố P và Mg cũng chỉ cần với lượng tương tự nhưng chúng lại được xếp vào danh mục các ngyên tố đa lượng

Theo Wilson năm 1973, đối với cà chua, các thành phần khoáng chất trong lá cây trồng theo kỹ thuật thủy canh gồm: Nitơ 4,8 % ; Photpho 0,5 % ; Kali 5,5% ; Magie 0,5% ; Canxi 2,5 % ; Lưu huỳnh 1,6 % ; Sắt 90 ppm ; Mangan 350 ppm ; Kẽm 80 ppm ; Đồng 15 ppm ; Bo 35 ppm ; Molipđen 0,5 ppm Số liệu này sẽ giúp cho việc pha chế dung dịch dinh dưỡng được dễ dàng khi áp dụng kỹ thuật thủy canh Tủy lệ cao K/N thường dùng để năng cao chất lượng cà chua, tỷ lệ K/N thấp kích thích sinh trưởng phù hợp cho cây cần lá

Một hệ thống thủy canh tốt phải cung cấp đủ hỗn hợp chất dinh dưỡng trực tiếp cho rễ cây Trồng cây trong dung dịch dinh dưõng từ đầu đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và phát triển tuy nhiên các công thức đưa ra vẫn có nhiều thay đổi đáng kể về nồng độ các các nguyên tố vi lượng Sau đây là một

số công thức dinh dưỡng thủy canh được…

Theo nghiên cứu của hai nhà khoa học Sachs (1860) và Knop (1861), dung dịch tổng hợp gồm các chất dinh dưỡng cần thiết nuôi cây hòa tan trong nước bao gồm các muối như kali phosphat, canxi sunfat cùng các nguyên tố cần thiết khác như phospho, lưu huỳnh, canxi, magie, sắt, mangan [8]

Dung dịch thủy canh Hoagland cũng được công bố bởi nghiên cứu của bởi Hoagland và Armon 1938 và được Armon sửa đổi lại năm 1950 Dung dịch thủy canh Hoagland cung cấp đầy đủ dưỡng chất cho cây trồng sinh trưởng và phát triển và phù hợp với phần lớn đối tượng cây trồng Nồng độ các chất trong dung dịch Hoagland gồm: N 210 ppm; K 235 ppm; Ca 200 ppm; P 31 ppm; S 64 ppm;

Mg 48 ppm; B 0,5 ppm; Fe 1-5 ppm; Mn 0,5 ppm; Zn 0,05 ppm; Cu 0,02 ppm;

Mo 0,01 ppm [23, 24]

1.3.5 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường

Chất dinh dưỡng đóng vai trò quyết định trực tiếp đến sinh trưởng và phát triển ở thực vật, bên cạnh đó các yếu tố môi trường cũng có những ảnh hưởng không kém phần quan trọng

* Nhiệt độ:

Nhiệt độ tốt nhất đối với cây là khoảng 220C, nhiệt độ dưới 150C hoặc cao hơn 300C sẽ làm cây phát triển chậm Nhiệt độ ảnh hưởng đến quang hợp ở thực vật, cường độ quang hợp tăng theo chiều tăng của nhiệt đô cho đến giá trị tối ưu nằm trong khoảng 25-350C tùy thuộc vào giống, loài Trên ngưỡng tối ưu đó quang hợp giảm và có thể ngừng hẳn Quang hợp ở cây cà chua tăng mạng ở nhệt độ 25-350C Nhiệt độ trên 350C làm giảm cường độ quang hợp [9]

Nhiệt độ gây ảnh hưởng đến tốc độ hút khoáng của cây, nghiên cứu của Hogland năm 1936 đã cho thấy lượng K, NO3, Cl do lúa mạch hút được ở 350C cao hơn gấp 5-6 lần ở 50C [7]

Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự xâm nhập của nước vào rễ dẫn đến sự mất cân bằng nước trong cây vì lượng nước mất đi do thoát hơi nước qua lá nhiều hơn lượng nước được rễ hấp thụ vào Nhiệt độ thích hợp cho vùng rễ đối với cà chua

là khoảng 27 0C Ngay từ năm 1864, Sacs đã xác lập được rằng sự xâm nhập của

nước vào hệ rễ chịu ảnh hưởng của nhiệt độ Tốc độ xâm nhập của nước vào rễ

sẽ giảm xuống rất mạnh theo chiều giảm của nhiệt độ Điều đó ảnh hưởng nhiều đến đời sống của cây, đặc biệt vào mùa đông khi cường độ thoát hơi nước vẫn xảy ra với cường độ khá cao, còn sự xâm nhập của nước vào rễ bị giảm sút có thể dẫn đến mất cân bằng nước làm cho cây héo, thậm chí có thể làm cho cây bị chết do mất nước

Trong đó nguyên nhân tác hại của hiệt độ thấp đến sự hấp thụ nước ở rễ

có thể là tăng độ nhớt của nước làm giảm tính linh động của nó; giảm tính thấm của màng sinh chất do biến tính của các lỗ nước (aquaporins) trong màng; giảm tốc độ của tất cả các quá trình trao đổi chất Điều này có thể ảnh hưởng hoặc trực tiếp làm giảm sự vận chuyển chủ động, hoặc gián tiếp giảm sút sự xâm nhập của các muối Nếu nhiệt độ quá thấp hệ thống rễ sẽ chậm phát triển điều này cũng giải thích cho hiện tượng vào mùa xuân khi nhiệt độ ấm lên cây sẽ phát triển nhanh hơn [7]

Cà chua có thể sinh trưởng và phát triển thuận lợi trong khoảng 20- 270C, giới hạn tối cao và tối thấp đối với cà chua là 350C và 120C Ngưỡng nhiệt ban đêm và ban ngày ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng, tỉ lệ đậu quả, năng suất quả Ngoài ra nhiệt độ còn ảnh hưởng trực tiếp tới sự ra hoa cũng như quá trình thụ phấn và thụ tinh, nhiệt độ cao làm giảm sức sống của hạt phấn và noãn đây cũng chính là nguyên nhân giảm năng suất Cà chua có thể sinh trưởng và phát triển thuận lợi trong khoảng từ 20- 270C, giới hạn tối cao và tối thấp đối với cà chua là 350C và 120C Ngưỡng nhiệt ban đêm và ban ngày ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng, tỉ lệ đậu quả, năng suất quả, màu sắc của quả Cà chua yêu cầu nhiệt độ xuân hóa phạm vi nhiệt độ rộng Một số yêu cầu 20- 250C Một số nhóm yêu cầu ở 8- 120C và có nhóm trung tính [12]

* Ánh sáng:

Điều kiện ánh sáng thích hợp tùy theo từng giống, loài cây sẽ làm cho cây sinh trưởng và phát triển mạnh Cường độ ánh sáng cùng với lượng CO2 ảnh hưởng đến hiệu suất quang hợp ở thực vật Cường độ ánh sáng mà tại đó lượng

CO2 được hấp thụ trong quang hợp bằng lượng CO2 thải ra trong hô hấp, được

gọi là điểm bù ánh sáng Người ta xác định trị số đó nồng độ CO2 là 0,03% và ở nhiệt độ 200C

Trị số điểm bù ánh sáng không giống nhau không chỉ ở cây chịu bóng (khoảng 1% của ánh sáng Mặt Trời toàn phần) và ở cây ưu sáng (khoảng 3-5% của ánh sáng Mặt Trời toàn phần) mà còn ở các lá thuộc tầng khác nhau của cùng một cây Trị số này cũng phụ thuộc vào lượng CO2 trong không khí Cây

ưu bóng có điểm bù ánh sáng thấp hơn cây ưa sáng Khi tăng cường độ ánh sáng lên cao hơn điểm bù ánh sáng thì cường độ quang hợp tăng hầu như tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng cho đến khi đạt tới trị số ánh sáng mà từ đó cường độ quang hợp không tăng thêm cho dù cường độ ánh sáng vẫn tiếp tục tăng, được gọi là điểm bão hòa ánh sáng Ở thực vật ưa sáng độ bão hòa ánh sáng ở mức cao hơn đáng kể so với thực vật chịu bóng [7]

Bên cạnh đó các tia sáng có bước sóng khác nhau cũng ảnh hưởng khác nhau đến cường độ quang hợp Ảnh hưởng của phổ ánh sáng đến đến cường độ quang hợp được nhà thực vật học người Đức Enghelman T.W phát hiện từ năm

1883 Thực nhiệm của Enghelman đã chứng tỏ rằng quang hợp chỉ diễn ra tại miền ánh sáng đỏ và miền ánh sáng xanh tím Theo Hans Mohr và Peter Schopfer năm 1995, diệp lục a hấp thụ mạnh nhất tại hai miền ánh sáng ứng với hai đỉnh của phổ hấp thụ, miền ánh sáng đỏ với bước sóng λmax= 662nm và miền ánh sáng xanh tím với bước sóng λmax= 430nm Quan phổ hấp thụ của diệp lục b cũng có hai đỉnh tương ứng với bước sóng λmax= 643nm và λmax= 454nm Đối chiếu quang phổ hoạt động và quang phổ hấp thụ của diệp lục làm sáng tỏ vai trò của quang phổ hấp thụ là chỉ có năng lượng được diệp lục hấp thụ mới tham gia vào quang hợp

Đối với cây cà chua, cây con trong vườn ươm nếu đủ ánh sáng sẽ sinh trưởng tốt, thân cứng, lá to khỏe Cà chua thuộc loài cây ưa sáng, điểm bão hòa ánh sáng của nó là 7000 lux Ngoài ra ánh sáng thuận lợi sẽ tăng cường độ quang hợp, cây ra hoa, đậu quả sớm, chất lượng quả cao hơn Cường độ ánh sáng thấp là chậm quá trình sinh trưởng và cản trở quá trình ra hoa [12]

* Không khí

Dinh dưỡng khoáng là một quá trình sinh lý chủ động liên quan đến trao đổi chất của cây Oxy (O2) trong đất cung cấp cho hô hấp của rễ tạo năng lượng cho quá trình hấp thu chất khoáng Đối với cây trồng trong đất, nếu nồng độ O2

trong đất giảm xuống dưới 10% thì làm giảm hút khoáng, nếu dưới 5% cây chuyển sang hô hấp yếm khí, rễ cây thiếu năng lượng cho hút khoáng Các nghiên cứu đã thấy sự hút các chất khoáng 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 trên 3% thì tốc độ hút khoáng cũng không thay đổi

Khi ghiên cứu kỹ thuật tuần hoàn ngập dung dịch, Zeroni và cộng sự (1983) cho biết, 65% lượng oxy bão hòa là mức thấp nhất có thể chấp nhân được cho cây cà chua ở cả thời kỳ sinh trưởng và ra hoa kết quả Ngay từ năm 1946, Erickson đã nghiên cứu tác dụng của nồng độ oxy với sự phát triển của rễ trong dung dịch dinh dưỡng Người ta đã ghi được nồng độ của oxy trong dung dịch không thông khí xuống tới 0,4 mg O2/l

Nồng độ CO2 cao sẽ ức chế hô hấp có thể do các phản ứng decacboxy hoá trong quá trình hô hấp là phản ứng thuận nghịch, nên tăng nồng độ sản phẩm cuối cùng sẽ diễn ra theo chiều ngược lại làm ức chế hô hấp Hàm lượng CO2 trong không khí 0,03% là thấp Hàm lượng CO2 trong các mô tăng lên nhiều khoảng 1-7,5% Nếu CO2 tăng lên cao sẽ ức chế hô hấp vì vậy thường bảo quản kín để tăng CO2 trong túi nông phẩm làm tăng hiệu quả bảo quản Nhưng nếu tăng CO2

cây sẽ hô hấp yếm khí rất có hại

Vì vậy ngoài các điều kiện về nhiệt độ, ánh sáng… trong thủy canh nhất

là kỹ thuật thủy canh tĩnh cần lưu ý đến cả nồng độ oxy để cây trồng sinh trưởng

và phát triển cũng như cho năng suất tốt nhất

* Ảnh hưởng của các giá thể nuôi trồng thuỷ canh

- Giá thể trồng cây phải có nhiều tính chất giống đất, phải có chỗ dựa cho

hệ thống rễ, tạo điều kiện cho rễ mọc dài ra để tìm nước và chất dinh dưỡng cho

sự sinh trưởng và phát triển của cây

- Có nhiều vật liệu thích hợp có thể sử dụng làm giá thể trong thuỷ canh Việc lựa chọn một giá thể nào đó phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm giá tiền, hiệu quả, cân nặng, tỉ lệ xốp, tính đồng đều và bền vững, tính vô trùng cao, bền

và có khả năng tái sử dụng được Giá thể phải không chứa các vật thể gây độc có thể gây ảnh hưởng tới môi trường dinh dưỡng và độ pH của môi trường

- Khả năng thu nhiệt cũng là một tính quan trọng Giá thể có màu đen bị nóng nhanh hơn khi phơi ngoài sáng, làm cho nhiệt độ tăng lên ở xung quanh rễ Các giá thể như Perlite, vermiculite và đất sét là những vật liệu cách nhiệt, tăng

và giảm nhiệt độ chậm hơn so với sỏi

- Người ta sử dụng nhiều giá thể khác nhau trong nuôi trồng thuỷ 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 giá thể tốt, nhưng rễ thường đâm sâu trong môi trường nên sẽ gặp khó khăn trong việc nghiên cứu kích thước, hình thái của rễ Đối với môi trường cát, ta dễ dàng lấy rễ ra nhưng rễ phát triển trong cát thường ngắn và ốm hơn vì cát chặt hơn Cây phát triển trong cát ít tốn hơn trong những cơ chất khác, có lẽ vì sự phát triển của rễ kém hơn Trong nhiều năm qua, người ta thường dùng đất nung (hay còn gọi là Turface, Profil, Arcillite) để nghiên cứu thuỷ canh vì loại rễ cây

ra khỏi đất rất dễ Tuy nhiên đất nung có hai điểm bất lợi:

+ Không có tính trơ về mặt hoá học Những loại đất nung khác nhau cho

ra những dinh dưỡng khoáng khác nhau và điều này làm cho kết quả nghiên cứu không còn chính xác Có thể dùng dung dịch để rửa những chất không mong muốn nhưng gây tốn kém

+ Đất nung có kích cỡ không giống nhau và khả năng hấp thu nước tuỳ thuộc vào kích thước, cho nên tính đồng nhất không giống nhau

- Gần đây, một sản phẩm mới được đóng ép gọi là isolite Isolite được khai thác ở vùng biển Nhật bản là nơi duy nhất có loại này, nó được trộn với đất sét 5% (đóng vai trò như chất kết dính) Ngoài ra trong thành phần của nó còn

có SiO2 (Dioxid Silic) SiO2 có tính trơ cao về mặt vật lý và hoá học Isolite có kích cỡ đường kính từ 1-10 mm Các thí nghiệm cho thấy isolite có tính trơ cao

về mặt hoá học và giữ nước tốt

1.4 Tình hình nghiên cứu

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Năm 2006, Sato S và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaCl trong dung dịch thủy canh đến đặc điểm của cây cà chua Nghiên cứu bước đầu cho thấy sự thay đổi nồng độ NaCl tác động đến quả cà chua không chỉ ảnh hưởng đến hàm lượng đường mà còn ảnh hưởng đến sự tổng hợp axit hữu cơ và amino axit [28]

Năm 2010, Aghofack-Nguemez và cộng sự đã thử nghiệm ảnh hưởng của phân bón có chứa canxi và magiê đến sinh trưởng, phát triển cây và chất lượng của cà chua ở vùng cao nguyên phía tây Cameroon Kết quả cho thấy phân bón được bổ sung thêm canxi và magie ảnh hưởng đến thời gian ra hoa, nhưng không ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng nước và hàm lượng caroten tổng số trong quả Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng magie có thể được xem như một trong những yếu tố chìa khóa liên quan đến việc trì hoãn quá trình chín ở quả cà chua trưởng thành và kéo dài thời hạn sử dụng của cà chua đã chín đỏ [15]

Claudia Kiferle và cộng sự (2013), đã khảo sát ảnh hưởng của dinh dưỡng

nitơ đến sinh trưởng và tích lũy axit rosmarinic trong húng quế ngọt (Ocimum basilicum L.) trong nuôi trồng thủy canh Thí nghiệm dung dịch dinh dưỡng

chứa NO3- với nồng độ khác nhau (0,5; 5,0 và 10,0 mol/m3) hoặc là NO3-/NH4+

tỷ lệ (1: 0; 1: 1 và 0: 1; với tổng nồng độ N là 10,0 mol/m3) Nồng độ các chất dinh dưỡng khác như sau: 1,0 mol/m3 P-H2PO4; 10,0 mol/m3 K+; 3,0 mol/m3

Ca2+; 1,5 mol/m3 Mg2+ và nguyên tố vi lượng Trong cả hai thí nghiệm, húng quế ngọt đều sản xuất một lượng lớn axit rosmarinic [18]

Năm 2015, Kellie Jean Walter đã tiến hành nhiên cứu ảnh hưởng của các

hệ thống thủy canh, dung dịch dinh dưỡng và nhiệt độ không khí tăng trưởng và

phát triển loài húng quế (Ocimum L.) Kết quả nghiên cứu cho thấy năng xuất

của loài húng quế tăng lên, cụ thể cây đạt độ cao 60-70cm khi thay đổi nồng độ

N, nghiên cứu cũng chứng minh rằng nồng độ N thích hợp là 1- 1,5%, bên cạnh

đó xác định được nhiệt độ thích hợp cho húng quế phát triển là 21- 23oC [25]

B L Kasinath và cộng sự, (2015) đã tiến hành thực nghiệm về dinh dưỡng magiê ở cà chua lai Arka Ananya tại Bengaluru đã ghi nhận sản lượng cà chua tăng 29% khi bổ sung magie ở mức 50 kg/ha so với đối chứng và giảm khi lượng magie

bổ sung vượt quá giá trị này Số quả, trọng lượng quả và phẩm chất quả đều cao hơn đáng kể so với đối chứng Các thông số sinh trưởng như chiều cao cây và số lượng cành cũng được ghi nhận tương tự Như vậy, các thông số sinh trưởng và năng suất có mối tương quan, sinh trưởng tỷ lệ thuận với năng suất [16]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Năm 2010, Đinh Trần Nguyễn và cộng sự đã đánh giá hiệu quả của sự bổ

sung calcium và phân dơi vào môi trường dinh dưỡng thủy canh cây cà chua Savior (Lycopersicon esculentum) Calcium được bổ sung dưới dạng calcium nitrate ở mức thêm 50% của công thức chuẩn ở giai đoạn ra hoa và tạo trái, phân dơi được cho vào bao giá thể 5 kg với lượng 20 g/bao trước khi trồng cây Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng, sự bổ sung calcium ở giai đoạn ra hoa tạo trái không có hiệu quả rõ rệt so với dinh dưỡng cơ bản Sự bổ sung thêm phân dơi vào thành phần dinh dưỡng của thủy canh giúp cải thiện thành phần năng suất và

năng suất cà chua giống Savior [10]

Đỗ Thị Trường (2010), đã thử nghiệm ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và phẩm chất của cà chua Ấn

Độ T52 bằng kỹ thuật thủy canh tại Đà Nẵng Nghiên cứu cho thấy có sự sai khác về khả năng sinh trưởng cũng như năng suất khi cây cà chua được trồng trong các dung dịch thủy canh khác nhau (chủ yếu thay đổi về hàm lượng N, P

và K), trong đó hàm lượng N quá cao hoặc quá thấp có ảnh hưởng xấu tới sinh trưởng và năng suất cà chua Công thức dinh dưỡng cho khả năng sinh trưởng tốt nhất ở nghiên cứu này gồm tổ hợp các nguyên tố khoáng (N= 200ppm; P= 60ppm; K= 300ppm; Mg= 46ppm; Ca= 170ppm; S= 67ppm; vi lượng= 5,7ppm

và pH= 5,6) [14]

Năm 2016, Nguyễn Văn Thao và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của mức đạm lân kali đến cây cà chua trồng trên giá thể hữu cơ Kết quả thí nghiệm