2.2.2.1. Kết quả nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng để trồng cây bằng kỹ thuật thủy canh trên thế giới
Dung dịch dinh dưỡng để trồng cây bằng kĩ thật thuỷ canh được nghiên cứu cùng với sự ra đời của kỹ thuật thuỷ canh. Sau khi các nhà khoa học xác định được sự sinh trưởng của cây trồng sẽ không bình thường nếu thiếu 1 trong 16 nguyên tố hoá học sau: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl; hàng loạt các dung dịch dinh dưỡng để nuôi trồng cây bằng kỹ thuật thuỷ canh được các nhà khoa học đưa ra. Dung dịch dinh dưỡng đầu tiên được sử dụng để nuôi cây là của nhà sinh lý thực vật Knop (từ giữa thế kỷ 19). Dung dịch Knop có đặc điểm là thành phần rất đơn giản, chỉ gồm 6 loại muối vô cơ, trong đó chứa các nguyên tố đa và trung lượng, không có các nguyên tố vi lượng. Do vậy, khả năng sinh trưởng của cây trồng trong dung dịch này không được tốt. Sau dung dịch Knop là các dung dịch dinh dưỡng phổ biến để nuôi trồng thực vật bậc cao.
Các nhà khoa học còn nghiên cứu các dung dịch dinh dưỡng riêng cho một số loài cây trồng lúa của Axan, dung dịch đểồng lúa của Axan, dung dịch đểtrồng củ cải đường của Belouxov, dung dịch để trồng cà chua của Kitxon,dung dịch để trồng chè của Khaan và Xcurea, dung dịch để trồng táo của Mori..., dung dịch của Winsor (1973) để trồng cà chua [9]. Carbonell và cộng sự (1994) nhận xét: có Asen trong dung dịch dinh dưỡng làm tăng sự hấp thụ Fe và giảm sự hấp thụ Bo, Cu, Mn, Zn [19].
Carbonell và cộng sự (Mỹ - 1994), còn nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên tốasen đến hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong cây cà chua được trồng trong thuỷ canh và kết luận: Có asen trong dung dịch dinh dưỡng làm tăng sự hấp thu sắt và giảm sự hấp thu B, Cu, Mn, Zn, tức là asen gây nên sự phá huỷ cấu trúc cây [19].
2.2.2.2. Kết quả nghiên cứu về sâu bệnh hại trong kỹ thuật thủy canh trên thế giới
Trong môi trường dung dịch dinh dưỡng, khi một cây xuất hiện bệnh thì khả năng lan truyền bệnh rất nhanh, nhất là ở hệ thống thủy canh động. Vấn đề này đã và đang được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu. Price và Fox (1986) đã thấy Etridiazole và Furalaxyl có khả năng ngăn chặn được nấm Pythium hại cây dưa chuột trong hệ thống thủy canh nhưng theo quy luật. Khi Stanghellini
và Rasmussen (1994) nghiên cứu về bệnh cây và các giải pháp loại trừ bệnh đối với kỹ thuật thủy canh đã nhận xét bệnh ở rễ là một trong những hạn chế chính đối với sản lượng tối đa tiềm tang đối với bất cứ loại cây trồng nào.
Một số biện pháp kiểm soát bệnh trong kỹ thuật thủy canh:
- Biện pháp cơ học và canh tác: vệ sinh hệ thống thủy canh là biện pháp 28 phòng bệnh có hiệu quả; khi bệnh đã xuất hiện, cần xử lý dung dịch dinh dưỡng. Có nhiều biện pháp xử lý dụng dịch dinh dưỡng như lọc dung dịch, dùng sóng siêu âm, ozon hóa, chiếu tia cực tím để khử hoạt tính nhiệt.
- Biện pháp hóa học: khử trùng giá thể trước khi sử dụng; bổ sung các loại thuốc diệt nấm, các biocides, các chất có hoạt tính bề mặt… vào dung dịch dinh dưỡng; phun hóa chất khi bệnh mới xuất hiện để phòng trừ bệnh cũng có hiệu quả.
2.2.2.3. Tình hình phát triển kỹ thuật thủy canh trên thế giới
Theo tài liệu của Trung tâm Thông tin Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm trồng trọt không dùng đất trong nghề làm vườn (1992) [9]. Trên thế giới xuất hiện nhiều kết quả nghiên cứu và triển khai các kỹ thuật trồng cây không dùng đất trên các đối tượng rau ăn lá và ăn quả. Sau khi hệ thống thủy canh trong nước sâu của Gericke được đề xuất năm 1930, hàng loạt các cơ sở trồng thương mại đã ra đời như: cơ sở trồng cây Hydroponic của Mỹ ở Nhật trước kia đã sử dụng kỹ thuật trồng cây trên giá thể trơ có dung dịch dinh dưỡng hồi lưu để sản xuất rau xanh. Năm 1940, diên tích trồng thuỷ canh của toàn thế giới xung quanh khoảng 10 ha, năm 1970 đã lên tới 300 ha và đến năm 1980 đã lên tới 6000 ha (Donnan, 1998). Năm 2001, diện tích trồng thuỷ canh ở giữa 20.000 - 25.000 ha và giá trị sản xuất từ 6 - 8 tỷ USD (Hassan estimate bas on Carruthers 1999 pro-rata for additional production data).
Năm 1989, ở Ashby Massachu chetts (Hoa Kỳ) có cơ sở HydroHarvert sản xuất rau quanh năm với diện tích 3.400 m2 trong đó có 69% diện tích trồng rau diếp, 13% trồng cải xong, 13% trồng hoa cắt và 5% dùng vào các mục đích thí nghiêm khác. Năm 1994, ở Mỹ có khoảng 220 ha rau trồng trong nhà kính, trong đó có 75% trồng không dùng đất và trồng trong dung dịch. Các loại rau trồng chủ yếu là cà chua, dưa chuột, rau diếp, ớt... Năm 1991, chỉ riêng Bắc Âu có hơn 4.000 ha rau trồng trong dung dịch. Hiện nay, trên thế giới có nhiều nước sử dụng hệ thống trồng
cây không dùng đất, bằng nhiều kỹ thuật và dung dịch khác. Có cả dung dịch vô cơ và dung dịch hữu cơ đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.
Công nghệ sản xuất thuỷ canh lớn nhất trên thế giới là Hà Lan (10.000 ha), Tây Ban Nha (4.000 ha), Canada (2.000 ha), Nhật (1.000 ha), New Zealand (550 ha), Anh (460 ha), Mỹ (400 ha) và Italy (400 ha). Trong vòng 20 năm (1980 đến 2001), diện tích trồng thuỷ canh của thế giới đã tăng gấp 5lần từ 5.000 ha lên 25.000 ha.
* Hà Lan là nước dẫn đầu về sản xuất rau bằng công nghệ thuỷ canh trên thế
giới với 13.000 ha và thu hút lao động khoảng 40.000 người. Giá trị sản xuất thuỷ canh chiếm 50 % giá trị sản xuất rau và quảở quốc gia này. Hà Lan sản xuất nhiều nhất là rau ăn quả như ớt, cà chua, dưa chuột và là mặt hàng chính để cho xuất khẩu. Sau đó là các loại hoa cắt như hoa Hồng, gerbera, caration… xuất khẩu thương mại ở nhiều nước trên thế giới.
* Ở Tây Ban Nha, công nghệ thuỷ canh đã bắt đầu phát triển nhanh chóng
với diện tích nhà lưới hiện nay là 30.000 ha và hơn 20% của tổng diện tích trồng theo phương pháp thuỷ canh.
* Ở Canada, đã phát triển và mở rộng tổng diện tích sản xuất nông nghiệp
áp dụng công nghệ thủy canh từ 100 ha vào năm 1987 đến 2.000 ha năm 2001 với công nghệ thuỷ canh Rockwool, perlite và NFT cho sản xuất cà chua, dưa chuột và ớt. Hơn 50 % của cà chua và ớt và 25% của dưa chuột sản xuất bằng công nghệ thuỷ canh và xuất khẩu sang Mỹ. Thuỷ canh là phương pháp phổ biến trồng rau trong nhà kính ở Canada năm 1988, trồng rau trong nhà lưới bằng công nghệ thuỷ canh đã đóng góp ¼ tổng giá trị sản xuất rau của Canada bằng khoảng 1,4 tỷ USD.
* Ở Nhật Bản, kỹ thuật trồng cây trong dung dịch được sử dụng chủ yếu để
trồng rau, năng suất cà chua đạt từ 130 - 140 tấn/ha/năm, dưa leo 250 tấn/ha/năm... hiện nay ở Nhật ngoài các hệ thống trồng thủy canh cây cà chua, dưa leo, dâu tây... còn sử dụng các hệ thống trồng cây khác như hệ thống khí canh, kỹ thuật trồng cây trên màng mỏng dinh dưỡng NFT máng trượt trồng các loại rau ăn lá và rau cao cấp. Sản xuất thuỷ canh ở Nhật Bản có sự kết hợp rất cao với công nghệ chế biến thực phẩm. Phần lớn sản phẩm thủy canh được phục vụ cho ngành chế biến thực phẩm, một phần nhỏ sử dụng cho bán lẻ.
Tại New Zeland, chuyên sản xuất các loại sản phẩm nông nghiệp trong nhà lưới, mới đây không lâu đã sản xuất thuỷ canh, cây ăn quả, rau và hoa cắt. Hiện tại thì tất cả các nhà lưới ở New Zeland đều trồng thuỷ canh và định hướng cho xuất khẩu. Chính phủ New Zeland đã có nhiều chính sách khuyến khích phát triển công nghệ này, nhất là ở ven khu công nghiệp, ngoại ô ven đô thị lớn.
* Tại Anh, người ta xây dựng hệ thống (NFT) trồng cây trên màng mỏng dinh dưỡng chuyên sản xuất cà chua với diện tích 8,1 ha (mật độ 22.230 cây/ha).
* Tại Đài Loan, kỹ thuật trồng cây trong dung dịch được sử dụng rộng rãi để trồng các loại rau. Chủ yếu là sử dụng hệ thống trồng cây trong dung dịch không tuần hoàn của AVRDC.