1.1.2. Nguyên tố vi lượng 6
1.1.3. Nhu cầu dinh dưỡng khoáng của cà chua 7
1.1. Vai trò của một số chất khoáng quan trọng cho cây trồng
Nito (N): Là thành phần bắt buộc của protit chất đặc trưng cho sự sống. Nó có trong thành phần men, trong màng tế bào, trong diệp lục tố mang chức năng cấu trúc, cung cấp năng lượng cho cơ thể. Nitơ còn là thành phần của nhiều vitamin B1, B2, B6, PP… đóng vai trò là nhóm hoạt động của nhiều hệ enzym oxy hóa khử, sự tạo thành của adenin (Bonner,1996) hay cung cấp đầy đủ Nitơ cho cây làm tổng hợp auxin tăng lên (Phạm Đình Thái, 1980).
Photpho (P):P là thành phần quan trọng trong sự sinh trưởng, P cần thiết cho sự phân chia tế bào, sự tạo hoa và trái, sự phát triển của rễ. P có liên quan đến trong sự tổng hợp đường, tinh bột vì P là thành phần của các hợp chất cao năng tham gia vào các quá trình tổng hợp hay phân giải các chất hữu cơ trong tế bào.
Kali (K):Làm thúc đẩy quá trình quang hợp và thúc đẩy sự vận chuyển glucid từ phiến lá vào các cơ quan. Kali còn tác động rõ rệt đến trao đổi protit, lipit, đến quá trình hình thành các vitamin. K rất cần thiết cho sự sinh trưởng và nó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng quả.
Canxi (Ca): Canxi là thành phần muối pectat của tế bào (pectat calcium) có ảnh hưởng trên tính thấm của màng. Ca cần cho sự thâm nhập của NH4+ và NO3- vào rễ, khi mộ trường đất có pH thấp (3-4). Khi nồng độ Ca cao trong môi trường thì Fe bị kết tủa cho nên các chất này giảm hoặc không di chuyển vào trong tế bào, kết quả lá bị vàng (vì Fe là thành phần cấu tạo của diệp lục tố). Ca còn là chất họat hóa của vài enzym nhất là ATPase.
Manhê (Mg):Là thành phần cấu trúc của diệp lục tố, có tác dụng sâu sắc và nhiều mặt đến quá trình quang hợp, phụ trợ cho nhiều enzym đặc biệt ATPase liên quan trong biến dưỡng carbohydrat, sự tổng hợp acid nucleic, sự bắt cặp của ATP với các chất phản ứng. Thiếu Mg lá bị vàng, quang hợp kém dẫn đến năng suất giảm. Sử dụng Mg dưới dạng MgSO4.H2O.
1.1.2. Nguyên tố vi lượng
Kẽm(Zn) :Tham gia trong quá trình tổng hợp auxin, vì Zn có liên quan đến hàm lượng tripthophan aminoaxit tiền thân của quá trình tổng hợp NAA. Zn có tác dụng phối hợp với nhóm GA3. Zn có liên quan dến sinh tổng hợp vitamin nhóm B1, B2, B6, B12, carotenoid. Zn còn thúc đẩy sự vẫn chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá xuống cơ quan dự trữ, tăng khả năng dữ nước của mô do làm tăng quá trình tổng hợp các cao phân tử ưa nước như protein, axit nucleic.
Lưu huỳnh (S): Giữ vai trò đệm trong tế bào (trao đổi anion với các tế bào )
Sắt (Fe): Có vai trò quan trọng trong phản ứng oxi hoá khử, là nhân của pooc phyrin, Fe tham dự trong chuyển điện tử ở quang hợp (Ferodoxin và khử nitric).
Đồng (Cu): Gần giống vai trò của Fe, là thành phần cấu trúc nhiều enzym xúc tác của phản ứng oxi hoá khử, can thiệp vào các phản ứng oxy hoá cần O2 . Sử dụng Cu dưới dạng CuSO4.5H2O.
Mangan (Mn): Ảnh hưởng của Mn đối với cây trồng khá giống Fe. Có một vài dấu hiệu có sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các lượng khác nhau Fe và Mn và cần phải phòng ngừa trước để chắc chắn rằng sự cân đối giữa Mn và Fe là không đổi trong giới hạn để cây trồng phát triển tốt nhất.
1.1.3. Nhu cầu dinh dưỡng khoáng của cà chua
1.2. Môi trường thủy canh
1.2.1. Dung dịch dinh dưỡng thủy canh
1.2.2. Lựa chọn dinh dưỡng thủy canh và quản lý dưỡng liệu thủy canh
1.2.2.1. Lựa chọn dinh dưỡng thủy canh
1.2.2.2. Quản lý dưỡng liệu thủy canh
1.2.2.3. Bổ sung chất dinh dưỡng
1.2.2.4. Sự pha chế dung dịch dinh dưỡng
1.3. Sơ lược về nghiên cứu và ứng dụng thủy canh trên thế giới và ở Việt Nam
1.3.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thủy canh trên thế giới Kĩ thuật thủy canh được thực hiện từ nhiều thế kỉ trước ở vùng Amazon, Babylon, Ai Cập, Trung Quốc, Ấn Độ. Người xưa đã dùng phân bón hòa tan để trồng dưa chuột, dưa hấu và rau củ khác trên các lòng sông. Sau đó, các nhà sinh lý thực vật bắt đầu trồng các loại cây trong các môi trường dinh dưỡng vì mục đích thí nghiệm, họ gọi đó là “nuôi cấy dinh dưỡng” (nutriculture). Thuật ngữ “thủy canh” (hydroponic) lần đầu tiên được Gericke (1936) để mô tả tất cả các phương pháp trồng thực vật trong môi trường lỏng cho mục đích thương mại. Gericke cũng là người đầu tiên khảo sát, phát triển một phương pháp nuôi trồng thực vật trong nước khả thi về mặt kinh tế cho mục đích thương mại. Ngoài ra còn có nhiều nhà khoa học khác như Lauria (1931), Eaton (1936), Withorow (1936), Mllard (1939) và Amon (1940) cũng đưa ra nhiều kĩ thuật và phương pháp nuôi trồng không đất ở quy mô thương mại từ thập niên 1930.
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất bằng công nghệ thủy canh trên thế giới năm 2001
1.3.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thủy canh ở Việt Nam Từ năm 1993, giáo sư Lê Đình Lương- khoa Sinh học, đại học Quốc gia Hà Nội đã phối hợp nghiên cứu với viện nghiên cứu và phát triển Hồng Kông (R&D Hong Kong) đã nghiên cứu toàn diện kĩ thuật khoa học kĩ thuật và kinh tế xã hội cho việc chuyển giao công nghệ và phát triển của kĩ thuật thủy canh tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Côn Đảo và môi trường một số tỉnh thành nước ta.
1.4. Hệ thống thủy canh và các giá thể dùng trong thủy canh
1.4.1. Các hệ thống thủy canh
Hệ thống thuỷ canh hồi lưu: Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng bơm tuần hoàn từ một bình chứa có lắp đặt thiết bị điều chỉnh tự động các thông số của dung dịch để đưa tới các bộ rễ cây, sau đó quay lại bình chứa để điều chỉnh các thông số. Hệ thống này có hiệu quả kinh tế cao hơn, không đòi hỏi chất dinh dưỡng có cơ chế tự điều chỉnh độ axit, thích hợp với quy mô sản xuất lớn ở những nơi có nguồn điện.
Hệ thống thuỷ canh không hồi lưu: Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng đặt trong hộp xốp hoặc các vật chứa cách nhiệt khác, dung dịch nằm nguyên trong hộp chứa từ lúc trồng cây đến khi thu hoạch.
Khí canh: Đây là hệ thống thuỷ canh cải tiến khi rễ cây không được trực tiếp nhúng vào dung dịch dinh dưỡng mà phải qua hệ thống bơm phun định kỳ, nhờ vậy tiết kiệm được dinh dưỡng và bộ rễ được thở tối đa. Trong kỹ thuật này các cây được trồng trong một thùng cách nhiệt, chỉ chứa sương mù và hơi nước. Sương mù (chất dinh dưỡng) được phun định kỳ vào những thời gian nhật định trong suốt quá trình trồng cây. Cây trồng được treo lơ lững trong thùng, chúng được duy trì trong điều kiện độc lập. Vì không sử dụng đất hay môi trường tổng hợp (giá thể) nên môi trường có độ sạch cao, cây sạch bệnh. Dung dịch dinh dưỡng thừa sau khi sử dụng được thu lại, lọc, bổ sung để được tiếp tục sử dụng.
1.4.2. Các giá thể được sử dụng trong canh tác thủy canh
Than bùn: Đây là chất tốt nhất trong các giá thể hữu cơ có khả năng giữ nước và chất dinh dưỡng cao hơn các loại giá thể hữu cơ khác.Than bùn có chứa nhiều khoáng như: N, P, Ca, Mg và một số nguyên tố vi lượng trong đó có silic. Than bùn cần thanh trùng trước khi sử dụng. Trong nuôi trồng thuỷ canh, than bùn được dùng để nuôi trồng các loại cây cho quả như: cà chua, dưa leo, ớt tây, dâu tây…
Mùn cưa: Mùn cưa, cát và hổn hợp hai vật liệu đó được dùng có kết quả để sản xuất dưa chuột. Một hỗn hợp có khoảng 25% cát có lợi là phân bố độ ẩm đồng đều hơn khi dùng mùn cưa. Không phải mùn cưa nào cũng thích hợp như nhau, một số mùn cưa có chất độc khi còn tươi, có thể gây ảnh hưởng môi trường dinh dưỡng.
Vỏ cây, xơ dừa: Đây là vật liệu tương đối rẻ tiền, có khả năng chống phân huỷ do vi khuẩn cao. Phần lớn các nghiên cứu dùng vỏ cây hoặc xơ dừa, cần phải cho dòng nước chảy chậm để lôi cuốn hợp chất tanin có trong vỏ cây và xơ dừa.
Cát: Là một trong những giá thể rẻ nhất có thể sử dụng. Tuy nhiên, cần phải kiểm tra để chắc chắn rằng nó không bị ô nhiễm bởi đất và nó thích hợp khi trồng thuỷ canh. Cát không nên quá nhỏ cũng không nên quá thô, kích thích hạt thay đổi tốt nhất từ 0.1 – 1.00mm, với mức độ trung bình từ 0.25 – 0.50 mm.
Sỏi: Cũng giống như cát, hạt sỏi không chứa đá vôi, do đó không gây ảnh hưởng đến độ pH. Sử dụng sỏi có nhiều thuận lợi, vấn đề giữ nước có thể giảm đến mức tối thiểu bằng cách sử dụng hổn hợp gồm 40% perlite và 60% sỏi về thể tích.
Vermiculite: Vermiculite là một loại magiê-nhôm silicate ngậm nước dưới dạng tinh thể dẹt. Có khả năng trao đổi lẫn khả năng giữ nước cao.
Perlite: Perlite là một dẫn xuất của đá núi lửa chứa silic. Vật liêu có cấu trúc chặt chẽ, khả năng giữ nước tốt, có tính ổn định vật lý. Tuy nhiên, nó chứa 6.9 % nhôm và một phần nhôm có thể giải phóng trong dung dịch pH thấp gây ra những hậu quả bất lợi cho sự sinh trưởng của cây [11, tr.78- 81], [14, tr.24- 26].
1.5. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng trong thủy canh.
1.5.1. Ảnh hưởng nồng độ CO2
1.5.2. Ảnh hưởng của độ thoáng khí đến sự hút chất dinh dưỡng
1.5.3. Ảnh hưởng của sự ngập úng đối với hệ rễ
1.5.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hút khoáng
1.5.5. Ảnh hưởng của ánh sáng đến sự hút khoáng
1.6. Một số đặc điểm về cây cà chua, rau diếp
1.6.1. Nguồn gốc, phân bố và phân loại cà chua, rau diếp
1.6.2. Đặc điểm thực vật học cà chua, rau diếp
1.6.2.1. Đặc điểm thực vật học của cà chua
1.6.2.2. Đặc điểm thực vật học của rau diếp
1.6.3. Giá trị dinh dưỡng của cà chua và rau diếp
1.6.3.1. Giá trị dinh dưỡng của cà chua
1.6.3.2. Giá trị dinh dưỡng của rau diếp
1.6.4. Yêu cầu ngoại cảnh đối với cà chua, rau diếp
1.6.4.1. Yêu cầu ngoại cảnh của cây cà chua
1.6.4.2. Yêu cầu ngoại cảnh đối với rau diếp
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu
3.2.2. Thời gian nghiên cứu
3.3. Phương pháp nghiên cứu
3.3.1. Kĩ thuật trồng và chăm sóc
Kĩ thuật trồng và chăm sóc cây đối chứng
Kĩ thuật trồng và chăm sóc cây thủy canh
3.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Bố trí thí nghiệm đối chứng
Bố trí thí nghiệm phương pháp thủy canh
3.3.3. Phương pháp theo dõi
3.4. Phương pháp đo chiều cao cây.
3.5. Phương pháp cân khối lượng
3.6. Phương pháp xử lý số liệu
CHƯƠNG III : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1.1. Đối với cây cà chua
3.1.2. Đối với cây rau diếp
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch dinh dưỡng thủy canh đến chiều cao của cây cà chua
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch dinh dưỡng thủy canh đến chiều dài lá cây rau diếp.
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch dinh dưỡng thủy canh đến động thái ra hoa cà chua.
3.3.1. Năng suất của cà chua
3.3.2. Năng suất của rau diếp
Bảng 3.7. Trọng lượng của rau diếp ở các nồng độ dinh dưỡng
3.4.1. Trên cây cà chua
Sâu đục quả
3.4.2. Trên cây rau diếp
Sâu, bệnh hại trên cây rau xà lách cũng là sâu bênh hại trên cây rau diếp. Thường gặp dịch hại chủ yếu như: Sâu ăn tạp (Spodoptera litura), sâu tơ (Plutella xylostella), sâu đục ngọn (Hellula undalis.), bệnh chết cây con (do Pythium sp., Rhizoctonia sp., Sclerotium sp.), bệnh thối bẹ (Slerotium rolfsii, Rhizoctonia solani.), bệnh thối nhũn vi khuẩn (Erwinia carotovora).
- Tỉ lệ sống của rau diếp: Cao nhất ở công thức 1 (26/27 cá thể nghiên cứu) và thấp nhất là ở CT Đ/C (chỉ sống 8 cây/ tổng số cá thể nghiên cứu). Tỉ lệ chết này là do nhiều yếu tố: thời tiết và sâu bọ phá hoại. trồng thủy canh có ưu thế là làm giảm sự thâm nhập của sâu bọ phá hoại (theo bảng 3.7).
3.6. Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên lên khả năng sinh trưởng và phát triển của cà chua và rau diếp
3.7. Một số nhận xét khi trồng bằng phương pháp thủy canh và phương pháp truyền thống
Kết luận
Kiến nghị