2.6.1 Ƣu điểm
a. Không phụ thuộc đất: Do không cần đất tốt, những vùng đất xấu, đá sỏi, hải đảo có thể sử dụng cho sản xuất thủy canh (Carruthers, 2001). Các hình thức thủy canh có thể tạo đƣợc độ thông thoáng tốt cho bộ rễ nhờ đó mà có thể cho năng suất cao.
b. Kiểm soát pH và dinh dưỡng: Cây trồng đƣợc cung cấp đầy đủ dinh dƣỡng với lƣợng cân đối đã xác định và đƣợc kiểm soát. Thêm vào đó là pH đƣợc kiểm tra nhanh chóng và đƣợc điều chỉnh dễ dàng cho thích hợp với nhu cầu sinh lý của cây. Cây tiếp xúc trực tiếp với dung dịch dinh dƣỡng nên hấp thu dinh dƣỡng dễ dàng hơn, cây khỏe mạnh hơn và tăng trƣởng tốt hơn góp phần tăng năng suất. Trong hệ thống thủy canh, do dinh dƣỡng đƣợc cung cấp đầy đủ nên thực vật không phải cạnh tranh nhau về dinh dƣỡng. Do đó chúng có thể tăng trƣởng tốt trên một diện tích nhỏ.
c. Sản lượng cao hơn: Thời gian quay vòng giữa các mùa vụ ngắn hơn, vì vậy tổng lƣợng sản phẩm tạo ra cao hơn so với canh tác truyền thống trên đất. Ví dụ khi trồng xà lách theo cách truyền thống đƣợc 3 – 4 vụ, còn khi canh tác bằng thủy canh thì đƣợc 7 – 14 vụ (Leigh James, 1993). Còn đối với cà chua sản xuất thủy canh cho sản lƣợng từ 25 – 50 kg/m2
so với trồng trên đất thì trung bình đạt 15kg/m2 (Smith, 1987).
d. Kiểm soát được sâu, bệnh, cỏ dại: Thủy canh dễ dàng áp dụng các biện pháp IPM và giảm đƣợc lƣợng thuốc hóa học sử dụng trong nông nghiệp. Nó có thể hạn chế sự thiệt hại về năng suất và kiểm soát giá thành do dể dàng kiểm soát sâu hại và cỏ dại từ đất (Donnan, 1998). Ngoài ra còn có thể tránh đƣợc sự phá hoại của tuyến trùng.
e. Sự ổn định của môi trường: Sản xuất thủy canh trong nhà kính có khả năng giảm thiệt hại do những biến đổi của khí hậu (hạn hán, lũ lụt, nóng, lạnh), vì vậy cho sản lƣợng ổn định và cao hơn.
f.Sản xuất trong điều kiện môi trường khắc nghiệt: Thủy canh cho phép sản xuất trong những khu vực có khí hậu không thích hợp cho cây phát triển bình thƣờng. Chẳng hạn vùng Far North Queensland không sản xuất đƣợc xà lách bình thƣờng nhƣng trong sản xuất thủy canh thì đƣợc.
g. Tiết kiệm nước và diện tích đất: Sản xuất thủy canh cần một diện tích đất nhỏ, trên cùng một diện tích nhà kính nhƣng thủy canh có thể trồng với một lƣợng cây lớn hơn vì một số hệ thống thủy canh nhƣ: kỹ thuật túi treo, kỹ thuật dòng sâu đƣợc thiết kế theo kiểu zig-zag có thể tận dụng tối đa không gian cho trồng các loại cây. Hệ thống thủy canh cũng có thể dùng ít nƣớc tƣới so với canh tác truyền thống.
Bảng 2.2: So sánh lƣợng nƣớc dùng trong thủy canh và canh tác truyền thống
Cây trồng Lƣợng nƣớc sử dụng (l/ha/vụ)
Thủy canh Canh tác truyền thống Cà chua 1500 7500 (tƣới chảy tràn)
2000 (tƣới nhỏ giọt)
Xà lách 1000 3000 – 4000
(Theo Leigh James, 1993).
h. Cho sản phẩm sạch: Môi trƣờng làm việc sạch sẽ, ngƣời lao động không phải tiếp xúc với đất và phân hữu cơ. Các sản phẩm thủy canh không có bùn đất, vết bẩn của đất hay côn trùng (Jim Delaney, 2000).
i. Có thể canh tác ở những vùng đô thị: Nơi mà đất bị ô nhiễm nặng bởi kim loại nặng, hóa chất công nghiệp.
j. Giá thành rẻ: Chi phí nhân công không cao do không phải tốn công làm đất, hóa chất xử lý đất, nhân công làm cỏ, xới xáo, một lƣợng ít nhân công cũng có thể quản lý, chăm sóc một diện tích lớn.Trên một diện tích có thể quay vòng nhiều vụ.
2.6.2 Nhƣợc điểm
a. Chi phí đầu tư ban đầu cao: Chi phí xây dựng nhà kính, hệ thống tƣới, hệ thống điều khiển cao hơn so với canh tác truyền thống. Vì thế mà thời gian thu hồi vốn dài. Đòi hỏi nghiên cứu thị trƣờng để có thể đầu tƣ và thu hồi vốn theo chiều hƣớng có lợi nhất, cần có một nguồn tiêu thụ ổn định (Jim Delaney, 2000).
b. Sử dụng nhiều năng lượng: Sử dụng năng lƣợng cho các hệ thống máy bơm, điều khiển, cho các quá trình ổn định môi trƣờng nhà kính (làm mát, thông khí khi nhiệt độ môi trƣờng ngoài cao hay lúc nắng gắt hoặc năng lƣợng làm cho nhiệt độ nhà kính tăng cao trong mùa đông ở các nƣớc có khí hậu hàn đới).
c. Hạn chế về đối tượng cây trồng: Hệ thống thủy canh không thích hợp cho những cây rau ăn củ nhƣ: khoai tây và cà rốt; các loại hoa; các loại cây dài ngày.
d. Vấn đề thụ phấn: Khi sản xuất thủy canh trong nhà kính thì hạn chế đƣợc côn trùng, nhƣng cũng nảy sinh vấn đề thụ phấn đối với một số cây yêu cầu thụ phấn nhờ côn trùng.
e. Dinh dưỡng: Trong sản xuất qui mô lớn cần phải có thiết bị pha, trộn, đo, thiết bị điều chỉnh pH, Ec thích hợp.
f. Yêu cầu kỹ thuật: Cần phải có tập huấn, hƣớng dẫn về kỹ thuật.
2.7 Những đặc điểm và khuynh hƣớng thủy canh trên thế giới
Vào những năm 1940, diện tích sản xuất bằng phƣơng pháp thủy canh cho thƣơng mại trên thế giới là khoảng 10 hecta. Đầu 1970 diện tích này tăng lên 300 ha, 6000 ha vào 1980 (Donnan, 1998), và đạt 20.000 – 25.000 ha vào năm 2001 (Hanger, 1993).Trên thế giới một số nƣớc áp dụng phƣơng pháp thủy canh trong sản xuất là Hà Lan (10.000 ha), Tây Ban Nha (4000 ha), Canada (2000 ha), Nhật Bản (1000 ha), New Zealand (550 ha), Anh (460 ha), Mỹ (400 ha), Italy (400 ha). (Hanger, 1993).
2.7.1 Những đặc điểm của nền sản xuất thủy canh trên thế giới
Sản xuất thủy canh chủ yếu là ở các nƣớc phát triển.
Giá thể chủ yếu của hệ thống là rockwool.
Hạn chế về loại cây trong các hệ thống sản xuất bằng thủy canh.
Cây trồng chủ yếu của các hệ thống là cà chua, xà lách, dƣa leo, ớt và hoa cắt cành.
Có hai xu hƣớng chủ yếu là sử dụng hệ thống tuần hoàn và không tuần hoàn.
2.7.2 Sản xuất thủy canh ở một số nƣớc có nền thủy canh phát triển
a. Hà Lan: Dẫn đầu thế giới về sản xuất thƣơng mại một số loại rau quả bằng hệ thống thủy canh. Tổng diện tích sản xuất thủy canh là 10.000 ha, đƣợc xây dựng bởi 13.000 hộ gia đình, giải quyết việc làm cho 40.000 ngƣời (Netherlands Department of Environment, Food and Rural Affairs). Hầu hết các loại rau chính của Hà Lan nhƣ cà chua, ớt, dƣa chuột đƣợc sản xuất để xuất khẩu, đặc biệt là hoa cắt cành nhƣ hoa hồng, cẩm chƣớng, gerbera, cúc. Hà Lan đã thành công lớn trong việc sản xuất rau tƣơi, hoa cung cấp trong nƣớc và xuất khẩu bằng thủy canh trong nhà kính với giá thể là rockwool và một số loại giá thể khác đƣợc phổ biến rộng rãi nhằm khắc phục một số mầm bệnh từ đất, các vùng bị hóa mặn (Hanger, 1993). Song song với việc phát triển sản xuất thủy canh là việc áp dụng IPM vào trong sản xuất nhằm hạn chế đến mức thấp nhất tác hại do các loại thuốc hóa học gây ra.
b. Tây Ban Nha: Sản xuất thủy canh phát triển nhanh chóng đặc biệt là rau tƣơi. Diện tích nhà kính của Tây Ban Nha hiện nay khoảng 30.000 ha và dự kiến tăng khoảng 12% trong thời gian tới cho việc phát triển sản xuất bằng thủy canh (Ministry of Agriculture, Food and Fisheries Spain).
c. Canada: Diện tích cho canh tác thủy canh từ 10 ha năm 1987 đã tăng lên 2.000
ha năm 2001. Hệ thống sản xuất chủ yếu với các loại giá thể là rockwool, perlite và để sản xuất cà chua, dƣa chuột, và ớt. Khoảng 50% cà chua và ớt, 25% dƣa chuột đƣợc sản xuất bằng thủy canh để xuất khẩu sang Mỹ (Khosla, 1999). Tại Canada hiện nay có khuynh hƣớng chuyển đổi dần canh tác truyền thống trên đất thành sản suất thủy canh trong nhà kính, áp dụng IPM nhiều hơn, gia tăng kích thƣớc cũng nhƣ diện tích nhà kính cho phát triển thủy canh, nâng cao chất lƣợng của cà chua và hƣớng xuất khẩu các sản phẩm này sang Mexico và Mỹ (Jensen và cộng sự, 1999).
Bảng 2.3: Tình hình phát triển thủy canh ở một số nƣớc (Hanger,1993)
Quốc gia Năm Diện tích (ha) Hệ thống chính Cây trồng
Hà lan 1987 2001 3500 10000 Rockwool Cà chua, xà lách,dƣa chuột,ớt, đậu, hoa cắt cành
Tây ban nha 1996 2001 1000 4000 Perlite, cát, rockwool Cà chua, xà lách, dƣa chuột,ớt Canada 1987 2001 100 2000 Perlite, mùn cƣa, rockwool. Hệ thống NFT Cà chua, xà lách, dƣa chuột, ớt Nam Phi 1984 1996 75
420 Nhiều loại giá thể
Cà chua, xà lách, dƣa chuột. Mỹ 1984 1999 228 400 Perlite, cát, Hệ thống NFT Cà chua, xà lách, dƣa chuột. Mexico 1996 1999 15
120 Nhiều loại giá thể Cà chua, dƣa chuột
2.7.3 Tình hình sản xuất cà chua và xà lách bằng phƣơng pháp thủy canh trên thế giới thế giới
Việc áp dụng thủy canh trong sản xuất cà chua và xà lách thƣơng phẩm đã đƣợc phổ biến rộng rãi trên thế giới đặc biệt là Hà Lan, Úc, Canada….Tại Úc vào năm 1996 sản xuất xà lách đạt 44,9 triệu USD, cà chua là 35,4 triệu USD, phục vụ cho xuất khẩu sang Singapo, Hồng Kông, Đài Loan, Malaysia (Bailey, 1999). Các hệ thống thủy canh trên thế giới đƣợc dùng trong sản xuất cà chua và xà lách chủ yếu vẫn là rockwool, cát, kỹ thuật màng dinh dƣỡng (NFT).
Hình 2. 13 Sản xuất cà chua và xà lách bằng thủy canh. 2.7.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thủy canh ở nƣớc ta
Tại Đại Học Nông Nghiệp I Hà Nội, tiến sĩ Hồ Hữu An, đã đƣa công nghệ thủy canh NTF vào nƣớc ta với một số cải biến nhỏ trong đó đáng kể nhất là đã chế tạo dịch phân dùng trong thủy canh và có một số cải biến cho phù hợp với hoàn cảnh nƣớc ta nhƣ: dùng các tấm nhựa tôn, fibro xi măng tạo các rảnh nghiên cho dòng dinh dƣỡng chảy qua cung cấp cho cây, bên trên các tấm nhựa này là các vỉ xốp chứa vật liệu có khả năng giữ nƣớc cao làm giá thể cho các loại rau. Dòng dinh dƣỡng chảy liên tục trên các rảnh và đƣợc hồi lƣu bằng máy bơm hoặc thủ công.
Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu thành công bằng kỹ thuật khí canh cây cà chua ( theo Vn-Expess).
Tại Phân viện Sinh học Đà Lạt và Đại học Yersin Đà Lạt cũng đã nghiên cứu thành công qui trình thủy canh xà lách, dâu tây với môi trƣờng dinh dƣỡng thích hợp là 1/5 MS.
Tại Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp miền Nam, tiến sĩ Ngô Quang Vinh cùng nhóm nghiên cứu đã bƣớc đầu thành công trong kỹ thuật trồng rau trên cát, bằng cách tạo một lớp giữ ẩm bằng rơm rạ ở dƣới lớp cát của tầng canh tác nhằm hạn chế sự thoát hơi nƣớc, nghiên cứu này hiện đang thí điểm tại xã Hòa Thắng, Hồng Phong, Bình Thuận và Hóc Môn thành phố Hồ Chí Minh (theo Vn-Express).
2.8 Tình hình sản xuất rau ở nƣớc ta
Rau là nguồn thực phẩm quan trọng cung cấp một số loại viatamin, khoáng chất, một lƣợng nhỏ protein, đặt biệt là chất xơ tốt cho hoạt động của hệ tiêu hóa.
Hiện nay nhu cầu rau tƣơi của ngƣời tiêu dùng ở nƣớc ta cũng nhƣ trên thế giới tăng cao nhƣng sản suất hiện hay vẫn chƣa đảm bảo cả về số lƣợng lẫn chất lƣợng. Diện tích trống rau năm 2000 là 445 nghìn hecta. Trong đó các tỉnh phía bắc có 249.200 hecta, chiếm 56% diện tích; các tỉnh phía nam là 196.000 hecta, chiếm 44% diện tích canh tác. Nhƣng năng suất rau ở những vùng có năng suất cao nhƣ Tây Nguyên và đồng bằng Sông Hồng chỉ là 160 tạ/ha còn thấp so với trung bình của các nƣớc trên thế giới (180 tạ/ha) (Nguyễn Duy Điềm, 2007).
2.8.1 Một số hình thức trồng rau sạch
2.8.1.1 Sản xuất sạch tƣơng đối trên đồng ruộng
Là cách trồng phổ biến nhất. Ngƣời ta dùng màng phủ nông nghiệp (còn gọi là bạt, thảm nilon) phủ lên các luống rau. Màng phủ làm bằng nhựa dẽo, mỏng, hai mặt có màu khác nhau. Tuy nhiên, dùng màng phủ phải có vốn ban đầu cao và màng khó phân hủy nên môi trƣờng bị ô nhiễm.
2.8.1.2 Sản xuất rau trong nhà lƣới
Là cách trồng rau trong nhà có mái che bằng nilon, xung quanh đƣợc chắn bằng lƣới để ngăn chặn côn trùng nhƣ sâu tơ, sâu xanh, sâu đục trái, nên hạn chế thuốc bảo vệ thực vật.
2.8.1.3 Thủy canh
Kỹ thuật trồng rau không cần đất, rau đƣợc trồng trực tiếp trong các dung dịch dinh dƣỡng pha sẵn. Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau châu Á (AVRDC) đã đƣa ra một hệ thống thủy canh dễ làm. Dung dịch đƣợc chứa trong thùng xốp, cách nhiệt, tránh ánh sáng xuyên vào bộ rễ, dung dịch này phù hợp cho tất cà các loại rau. Cây đƣợc trồng vào các lỗ đục sẵn trên nắp hộp, một phần rễ nằm lơ lửng trên mặt nƣớc, phần còn lại nhúng vào nƣớc để cây vừa lấy đƣợc chất dinh dƣỡng vừa có khí để hô hấp. Kỹ thuật này chƣa áp dụng nhiều ở Việt Nam.
2.8.1.4 Sản xuất rau sạch trong gia đình
Là cách trồng rau để tận dụng đất quanh nhà, trong các chậu, trên các giàn. Phân dùng bón cho rau là phân gia súc, gia cầm, phân rác ủ hoai, cứ 1m2 đất cần trộn 3 – 6 kg phân, 1kg vôi bột đễ diệt mầm bệnh. Trong quá trình cây tăng trƣởng cần tƣới bằng nƣớc giải pha loãng, nƣớc vo gạo, N.P.K.
2.8.2 Một số nguy cơ tiềm ẩm trong sản phẩm rau ở nƣớc ta hiện nay 2.8.2.1 Rau bị ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật 2.8.2.1 Rau bị ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật
Rau là cây ngắn ngày dễ bị sâu, bệnh. Ngƣời trồng rau có tâm lý muốn kiểm soát nhanh chóng dịch hại nên họ đã sử dụng một số loại hóa chất có tính độc cao và cũng chƣa tuân thủ một cách nghiêm túc những qui định về thời gian cách ly. Kết quả là có một lƣợng lớn rau trên thị trƣờng có dƣ lƣợng thuốc trừ sâu vƣợt mức cho phép.
2.8.2.2 Rau bị ô nhiễm do hàm lƣợng nitrat quá cao
Đặc điểm của nitrat (NO3 -) là khi vào cơ thể ở mức bình thƣờng không gây độc. Trong hệ tiêu hóa nitrat đƣợc khử thành nitrit. Nitrit là chất chuyển oxyhemoglobin thành dạng không hoạt động đƣợc là methemglobinemia. Methemglobinemia làm mất khả năng vận chuyển oxy của hemoglobin. Nếu lƣợng nitrat vƣợt mức cho phép, thì lƣợng nitrit tăng dẫn đến kết quả là làm giảm sự hô hấp tế bào và tạo thành hợp chất gây ung thƣ là nitrosamin (nitrosamin cũng có nhiều trong khói thuốc lá). Chính vì tính chất nguy hiểm của dƣ lƣợng nitrat trong rau mà Tổ chức y tế thế giới WHO và cộng đồng kinh tế châu Âu (EC) giới hạn hàm lƣợng nitrate trong nƣớc uống là 50mg/l, hàm lƣợng trong rau không quá 300 mg/kg rau tƣơi.
Bảng 2.4: Hàm lƣợng nitrate cho phép trong một số loại rau quả theo tiêu chuẩn của tổ chức Y tế thế giới WHO (mg/kg sản phẩm)
(Nguồn: Hƣớng dẫn trồng rau sạch, Huỳnh thị Dung, NXB Phụ nữ 2007)
Bảng 2.5: Tồn dƣ nitrate trong một số mẫu rau thƣơng phẩm thuộc vùng rau ngoại thành Hà Nội (1999) so với tiêu chuẩn qui định
TT Loại rau Qui định NO3 (mg/kg)
Gia Lâm Từ Liêm Thanh Trì
4 Xà lách 1500 1477 (-23) 1534 1835
7 Cà chua 150 169 (+19) 176 163
8 Cà tím 400 558 (+18) - 650
9 Dƣa chuột 150 356 (+206) 347 338
( Nguồn: Hƣớng dẫn trồng rau sạch, Huỳnh thị Dung, NXB Phụ nữ 2007)
2.8.2.3 Tồn dƣ kim loại nặng
Các kim loại nặng nhƣ sắt, đồng, kẽm….. tiềm ẩn trong đất và thẩm thấu từ nƣớc thải thành phố, các khu công nghiệp chuyển trực tiếp qua nƣớc tƣới, đƣợc rau hấp thu đã làm ngƣời tiêu thụ rau bị nhiễm độc kim loại nặng.
Bảng 2.6: Những giới hạn về các kim loại nặng (mg/kg) trong sản phẩm rau tƣơi (FAO/WHO 1993)
Nguyên tố Mức giới hạn (mg/kg) Asen (As) 0,2 Chì (Pb) 0,5 – 1 Cadimi (Cd) 0,02 Thủy ngân (Hg) 0,005 Đồng (Cu) 5 Kẽm (Zn 10
( Nguồn: Hƣớng dẫn trồng rau sạch, Huỳnh thị Dung, NXB Phụ nữ 2007)
2.8.2.4 Do vi sinh vật
Nguyên nhân làm rau bị nhiễm một số vi sinh vật gây hại là do ngƣời trồng rau dùng nƣớc phân hoặc các nguồn nƣớc thải chăn nuôi, sinh hoạt để tƣới cho rau . Trong nƣớc phân mang nhiều vi sinh vật gây hại nhƣ trứng giun, E. coli, Samonella là sinh vật ký sinh đƣờng tiêu hóa gây nên thiếu máu.
Bảng 2.7: Ngƣỡng vi sinh vật gây bệnh trong rau tƣơi (FAO/WHO,1993)