2.2.1. Nghiên cứu ngoài nước
Liên hợp quốc ước tính đến năm 2050, 70 % dân số thế giới sễ sống ở các thành phố (UNFPA, 2007). Điều đó có nghĩa là con người ngày càng có ít cơ hội sống và hoà nhập cùng thế giới tự nhiên. Tương lai của họ sẽ là ô nhiễm và tiếng ồn. Vai trò của cây cảnh trong nhà đã được nghiên cứu và khẳng định ở nhiều khía cạnh, nó được xem là một nhân tố để giải quyết những vấn đề của hiện tại và tương lai loài người khi đối mặt với đô thị hoá.
Cây cảnh trong nhà đã được các nhà khoa học và kiến trúc sư đặc biệt quan tâm bởi chúng như một giải pháp hàng đầu về cải thiện chất lượng sống của con người và là điểm nhấn để tạo nên những kiến trúc xanh độc đáo.
NASA là tổ chức đầu tiên trên thế giới nghiên cứu về vai trò của cây cảnh trong nhà và cũng là tổ chức đầu tiên nghiên cứu về trồng thủy canh cây cảnh trong nhà. Tại một nghiên cứu về khả năng loại bỏ benzen trong không khí của cây cảnh trong nhà, các nhà khoa học đã so sánh gữa hai nhóm công thức thí nghiệm gồm những cây trồng trong chậu đất và những cây được trồng thủy canh. Tuy nhiên, tại thí nghiệm này, các nhà chỉ kết luận về khả năng làm sạch benzen mà chưa có kết luận về trồng cây cảnh trong nhà bằng phương pháp thủy canh.
Ngày nay, với những thông tin về vai trò của cây trong nhà đối với khả năng làm sạch không khí trong nhà, các nhà khoa học đã bước đầu có những nghiên cứu về trồng cây cảnh trong nhà trong đó có kỹ thuật trồng thủy canh.
Nhà thực vật người Pháp Patrich Blanc là cha đẻ của phát minh “Green wall” với hệ thống trồng thủy canh cây nội thất đầu tiên trên thế giới. Năm 2009, ông đã đưa ra mô hình “Green over Grey”, tại mô hình này, rễ cây được phát triển tự do dọc tường theo chiều thẳng đứng mà không bị giới hạn không gian phát triển (Pasinee, 2014).
Năm 2004, Walgreen (một công ty cung cấp hệ thống Hydroponics) đã nghiên cứu mô hình vườn tường tại văn phòng làm việc. Với mô hình này, cây nội thất được thiếu kế như một bức tranh thu nhỏ và hoạt động như một tấm lọc giúp làm sạch không khí và cải thiện chất lượng làm việc của nhân viên văn phòng.
Tường sống, hay còn được gọi là bức tường xanh, hệ thống trồng dọc, vườn dọc, tường thực vật đã thể hiện rõ vai trò quan trọng trong việc làm tăng thêm giá trị và vẻ đẹp cho không gian nội thất.
Hiện nay, vườn dọc đã gây chú ý cho người dân từ nhiều quốc gia, bao gồm Thái Lan, vì nhận thức về môi trường thúc giục mọi người cố gắng sống trong môi trường xanh nhưng tình hình không thích hợp vì hầu hết người dân đô thị sống trong các khu vực nhỏ như nhà chung cư hoặc tòa nhà thương mại (Phasini, 2013). Tại Thái Lan, người ta đã quan tâm đến cách lựa chọn cây cảnh phù hợp với kiểu trồng trọt và môi trường sống lâu hơn, đẹp mắt và dễ chăm sóc. Vì vậy, nhóm các nhà khoa học Thái Lan đã nghiên cứu lựa chọn loại cây cảnh phù hợp để trồng thuỷ canh theo phương pháp vườn dọc. Đồng thời, họ cũng thực hiện nghiên cứu về chiếu sáng cho cây tại những khu vực văn phòng thiếu sáng. Các hệ thống tưới tiêu tự động hoặc thủy canh sử dụng cùng nhau để bón phân thích hợp cho vườn dọc theo loại hệ thống cảm biến tự động châm phân. Mục đích của
nghiên cứu này là tìm ra những cây phù hợp với văn hoá trong vườn dọc trong xây dựng và bằng cách sử dụng dung dịch dinh dưỡng hydroponic trong hệ thống thực địa, dễ chăm sóc và sống lâu. Họ đã nghiên cứu trên 32 loài cây cảnh trong nhà với các đặc tính là có hình dáng, màu sắc đẹp, sức sống tốt, có khả năng sống trong môi trường ánh sáng yếu. Kết quả, các nhà khoa học đã đưa ra 12 loài phù hợp trồng vườn dọc với cường độ chiếu sáng từ 500-2.000lux; nồng độ dung dịch là 0,8mS/cm (Phonpho S., 2017).
Bộ lọc sinh học thực vật (Plant-assisted biotrickling filters - PBTFs) là các hệ thống lọc sinh học tích cực bao gồm bộ lọc sinh học (BTF) được trang bị cây cảnh trong nhà trồng bằng phương pháp thủy canh và các túi vật liệu để hỗ trợ bộ rễ phát triển, chúng liên liên tục tiếp xúc với không khí bị ô nhiễm và được cung cấp dinh dưỡng thong qua hệ thống tưới nhỏ giọt. Thủy canh cây trồng (cây trồng được trồng trong một giải pháp dinh dưỡng, không có đất) đại diện cho một khái niệm để loại bỏ các vấn đề đất và khó khăn trong chăm sóc cây trồng trong chậu. Công nghệ lọc sinh học bằng thực vật được phát triển tại Đại học Guelph, Ontario, Canada để loại bỏ VOCs trong nhà dưới điều kiện năng động. Công nghệ được cấp bằng sáng chế và mô tả ở nơi khác (A.B. Darlington et al., 2001). Hiện đang được thương mại hóa bởi Darlington.
Năm 2005, nhóm nghiên cứu thuộc trường Đại học Tài nguyên môi trường và Đại học Lâm nghiệp Trung Nam đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dinh dưỡng và loại dung dịch thủy canh đến tỷ lệ sống và sinh trưởng của 6 loại cây cảnh trong nhà bao gồm: Hyacinthus orientalis, Rosa hybrida, Schefflera adorata, Echinicactus grusonii, Reiceckea carnea và Cycas revoluta. Kết quả nghiên cứu cho thấy, các cây thí nghiệm đều yêu cầu một chế độ dinh dưỡng thấp bằng ½ so với nồng độ sử dụng cho các loại cây trồng khác. Dung dịch dinh dưỡng của Steiner phù hợp với sự phát triển cảu cây Schefflera adorata, Dung dịch dinh dưỡng của Yamasaki phù hợp với sự sinh trưởng của cây Echinicactus grusonii, Reineckia carnea; dung dịch dinh dưỡng Yamasaki cũng thuận lợi cho sụ sinh trưởng của cây Cycas revolute. Cuối cùng, nhóm tác giả đưa ra kết luận “các dung dịch khác nhau phù hợp với các loại dinh dưỡng khác nhau và với các nồng độ khác nhau”.
2.2.2. Nghiên cứu trong nước
vậy số lượng các nghiên cứu còn hạn chế. Tại Việt Nam, những nghiên cứu về cây nội thất còn rất hạn chế về số lượng. Năm 2009, tác giả Nguyễn Văn Quy thuộc Đại học Nông Lâm Huế đã nghiên cứu trồng cây nội thất bằng phương pháp thủy canh. Tác giả đã đưa ra dung dịch dinh dưỡng trồng thủy canh nội thất với tên thương mại NQ2.
Năm 2012, tác giả Lê Thị Thu Sa cũng thực hiện đề tài “nghiên cứu kỹ thuật thuỷ canh (Hydroponics) trồng cây Lan Ý (Spathiphyllum wallisii R.) và cây Trầu bà đế vương tím (Philodendron erubescens imperiial L.) tại Buôn Ma Thuột”. Kết quả đề tài tác giả xác định dung dịch thuỷ canh phù hợp để trồng cây Lan Ý là dung dịch Knop có bổ sung 5ppm NAA + 0,025g/l Bo. Tuy nhiên, môi trường này lại không phù hợp với cây Trầu bà đế vương tím.
Việc nghiên cứu trồng thuỷ canh cây Trầu bà đế vương đỏ là cần thiết trong giai đoạn hiện nay, đưa việc ứng dụng công nghệ thuỷ canh đi thêm một bước nhỏ trong việc ứng dụng trên đối tượng là cây cảnh, là tiền đề cho sự phát triển của ngành sản xuất và kinh doanh cây cảnh trong nhà ở nước ta.
2.3. GIỚI THIỆU VỀ CÂY TRẦU BÀ ĐẾ VƯƠNG ĐỎ 2.3.1. Phân loại 2.3.1. Phân loại
Cây Trầu bà đế vương đỏ có tên khoa học Philodendron imperial red, thuộc chi Philodendron, họ Ráy (Aracaea).
Tên tiếng Việt: Trầu bà đế vương đỏ, Đại đế đỏ
2.3.2. Đặc điểm sinh trưởng
Trầu bà đế vương đỏ là một trong những cây Philodendrons lai được phát triển trong những năm gần đây. Có tài liệu cho rằng dạng lai này được tìm thấy tại Trung Quốc và được những người làm vườn lưu giữ và phát triển.
Cây được đánh giá là loại cây dễ chăm sóc, có thể thích ứng với các điều kiện sống khác nhau. Cây có hai kiểu sinh trưởng điển hình của chi Philodendron là phụ sinh hoàn toàn (Hemiepiphytic) và phụ sinh không hoàn toàn (secondary Hemiepiphytic).
Sinh trưởng phụ sinh hoàn toàn (Hemiepiphytic): Hạt giống nảy mầm và phát triển trên thân cây hoặc trong các kẽ lá, chúng phát triển như một loại thực vật biểu sinh đến khi chúng đạt được một kích thước và độ tuổi đủ lớn, khi đó bộ rễ sẽ phát triển xuống tới mặt đất, rễ cây bắt đầu hút các chất dinh dưỡng từ đất
và tăng trưởng kích thước một cách nhanh chóng. Một số loài lại có quan hệ cộng sinh với kiến, Philodendrons có các tuyến tiết mật hoa để thu hút kiến và kiến làm tổ trong vùng rễ của cây, ngược lại Philodendrons lại sử dụng nước và các chất dinh dưỡng lấy từ tổ kiến đồng thời kiến lại là loài bảo vệ Philodendrons khỏi những loài côn trùng ăn lá khác như bọ cánh cứng hay một số loài sâu ăn lá.
Sinh trưởng phụ sinh không hoàn toàn (secondary Hemiepiphytic): hạt giống được phân tán tại các vị trí trên mặt đất hoặc trên những thân cây, kẽ lá gần mặt đất, khi hạt nảy mầm và phát triển thành cây, bộ rễ của chúng đã phát triển và hấp thu dinh dưỡng từ đất ngay từ những giai đoạn đầu tiên của chu kỳ sống. Cây tiếp tục leo lên trên những thân cây hoặc vách đã theo kiểu phụ sinh, đối với những cây mọc tại các vị trí cách xa gốc cây hoặc vách đá, chúng bò lan trên mặt đất cho đến khi tìm được những thân cây để leo lên. Philodendrons thực hiện cơ chế tìm kiếm vùng giá thể leo theo kiểu phát triển theo hướng tìm vùng tối (Scototropism), khi đã tìm được giá thể để leo lên. Khi đạt được chiều cao nhất định, Philodendrons dừng kiểu phát triển theo vùng tối mà thực hiện phát triển theo hướng tìm sáng (Phototropic), các lóng, đốt (internodes) rút ngắn và dày lên, kích thước lá cũng tăng trưởng nhanh chóng,
Philodendrons có thể được trồng ở ngoài trời trong điều kiện khí hậu ôn hoà, tại những nơi có bóng râm. Chúng phát triển mạnh trong đất ẩm giàu mùn. Trong điều kiện khí hậu ôn hoà, chúng có thể được trồng trong chậu và có thể sống trong những điều kiện ánh sáng yếu trong khi những loài khác thì không.
Lá cây hình bầu dục và xếp xít nhau trên thân. Lá non của cây có màu đỏ, sau chuyển màu xanh.
2.3.3. Yêu cầu sinh thái
Cây có thể sống trong điều kiện ánh sáng thấp, nhưng có thể phát triển nhanh chóng trong điều kiện ánh sáng trung bình. Ở những điều kiện ánh sáng mạnh, cây phát triển kém. Lá cây dễ bị cháy nắng khi bị ánh sáng trực tiếp chiếu vào với cường độ mạnh. Trầu bà đế vương đỏ có thể được trồng ở ngoài trời trong điều kiện khí hậu ôn hoà, tại những nơi có bóng râm. Chúng phát triển mạnh trong đất ẩm giàu mùn. Trong điều kiện khí hậu ôn hoà, chúng có thể được trồng trong chậu với giá thể tơi xốp, giàu mùn.
Cây ưa ẩm, nhưng có thể chịu hạn khá. Cây có thể phát triển bình thường trong điều kiện độ ẩm đất trên 50%. Ở những tháng mùa đông, cây có thể sống
trong điều kiện độ ẩm thấp hơn.
Cây có thể sinh trưởng trong một chế độ dinh dưỡng nghèo nàn thông thường chỉ bằng ½ so với yêu cầu phát triển. Khi cây không hình thành lá mới thì nó không cần một chế độ bổ sung dinhh dưỡng.
Cây sinh trưởng tốt trong điều kiện nhiệt độ ấm áp 20-300C (70-850F). Cây thường bị gây hại bởi một số loại côn trùng ăn lá (sâu, bọ cánh cứng) và rệp. Bệnh thường gặp là bệnh do vi khuẩn Erwinia Blight làm thối phồng lá. Bệnh gây hại trong điều kiện nóng ẩm, mưa nhiều, độ ẩm không khí cao.
Cây thường được nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô, bộ phận được dùng làm nguyên liệu nuôi cấy là nhánh (off- shoots) hoặc sử dụng phương pháp tạo lớp không khí (air layering).
Toàn cây có chứa canxi oxalat, cây được xếp vào nhóm cây cảnh trong nhà có độc với độ độc cấp 2.
2.4. SƠ LƯỢC VỀ KỸ THUẬT THUỶ CANH 2.4.1. Cơ sở khoa học, lịch sử của kỹ thuật thuỷ canh 2.4.1. Cơ sở khoa học, lịch sử của kỹ thuật thuỷ canh
Nước có vai trò quan trọng trong sự sống, chúng có mặt trong tất cả các cơ thể sống, chúng là một trong những thành phần chính cấu tạo nên keo nguyên sinh. Mọi quá trình trao đổi chất trong cơ thể đều cần có nước tham gia. Đối với thực vật, nước là môi trường vận chuyển của các chất và tham gia vào các phản ứng sinh hóa. Bên cạnh đó nước còn ảnh hưởng gián tiếp đến quang hợp như làm giảm nhiệt độ mặt lá, đóng mở khí khổng…tuy nhiên nhu cầu nước của cây phụ thuộc vào từng giai đoạn phát triển của cây.
Từ những nghiên cứu ban đầu về trồng cây trong những lọ nước nhỏ của Robert Boyle vào năm 1666 đến nghiên cứu về trồng cây Bạc hà của Jonh Wood Ward (1699) trong nước có độ tinh khiết khác nhau1 đã mở ra hướng nghiên cứu về các yếu tố dinh dưỡng đối với cây trồng và các phương pháp trồng cây. Một loạt những nghiên cứu về yếu tố dinh dưỡng của Julius von Sachs và Wilhelm Knop trong những năm 1859-1875 dẫn đến sự phát triển của kỹ thuật trồng trọt
1 Ông đã sử dụng 3 môi trường nước khác nhau là nước cất, nước tự nhiên và nước đục (dung dịch đất). Kết quả cho thấy, những cây sống trong môi trường nước đục sinh trưởng tốt nhất, tiếp đến là những cây sống trong môi trường nước tự nhiên và cây trong môi trường nước tinh khiết sinh trưởng kém nhất. Do đó, ông kết luận rằng “Sinh trưởng của cây nhờ vào các chất lấy từ đất, trong nước có chứa đất tốt hơn không có đất”
mà tiêu biểu là danh sách 9 yếu tố quan trọng cho sự phát triển của cây trồng (Douglas, 1975).
Từ dung dịch đầu tiên dùng để trồng cây do Knop đưa ra, trải qua gần 70 năm nghiên cứu và cải tiến, trong những năm 1929-1937, William Frederick Gericke thuộc Đại học California đã thực hiện các thí nghiệm trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng có chứa thành phần các nguyên tố theo tỷ lệ nhất định, từ đây, ông đề xuất thuật ngữ “Hydroponics”. Thuật ngữ hydroponics nhằm mô tả hình thức canh tác trong dung dịch nước đã hòa tan các chất dinh dưỡng. Với phương pháp canh tác này, cây trồng được cung cấp những chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây (Gericke, 1940).
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 mà đất đã bị ô nhiễm do chiến tranh. Từ thập niên 80, kỹ thuật thủy canh đã được ứng dụng để sản xuất rau quả và hoa có giá trị thương mại đáng kể.
Ngày nay, đã có rất nhiều dung dịch dinh dưỡng được nghiên cứu và pha chế để phù hợp với từng loại cây trồng và từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây. Khoa học đã liên tục nghiên cứu và cải tiến các hệ thống trồng cây trong dung dịch từ hệ thống trồng cây trong dung dịch nước sâu của Gericke (1930) cho đến hệ thống trồng trong dung dịch nước sâu tuần hoàn của Kyowa and Kubota (1977-1983); sau đó là kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng.
Hiện nay, công nghệ trồng cây trong dung dịch đã được phát triển rộng rãi trên toàn thế giới, từ đơn giản đến phức tạp. Tại những nước có nền nông nghiệp hiện đại, công nghệ thuỷ canh được nghiên cứu và thiết kế điều khiển bằng công nghệ cao, có thể sử dụng trồng nhỏ lẻ và cũng có thể sản xuất ở quy mô lớn tạo ra các sản phẩm có độ đồng đều cao, năng suất lao động cũng như độ an toàn thực phẩm được kiểm soát chặt chẽ đảm bảo an toàn với người sử dụng.
2.4.2. Các phương pháp thuỷ canh * Khái niệm: * Khái niệm:
Thuỷ canh (Hydroponics) là kỹ thuật trồng cây không dùng đất. Cây trồng được trồng trực tiếp trong môi trường dinhh dưỡng hoặc trong giá thể. Giá thể được sử dụng có thể là cát, trấu hun, sơ dừa, than bùn, sỏi nhẹ, đất nung....Kỹ thuật thuỷ canh là một trong những kỹ thuật hiện đại nhất của nghề làm vườn.
Trồng cây không sử dụng đất đã được đề xuất từ lâu bởi các nhà khoa học như