Steiner ựã ựịnh nghĩa: Khắ canh là hệ thống mà rễ cây ựược ựặt trong môi trường bão hoà với các giọt dinh dưỡng liên tục hay gián ựoạn dưới dạng sương mù hay phun. Cịn John Hason (1980) mơ tả hệ thống aeroponics như sau: cây ựược trồng trong những lỗ ở các tấm polystyrene xốp hoặc vật liệu khác nhưng rễ cây ựược treo lơ lửng trong môi trường khơng khắ phắa dưới tấm ựỡ. Trong hộp có hệ thống phun mù, hộp được che kắn sao cho rễ trong hộp ở trong tối và rễ cây luôn ựược giữẩm bằng cách phun ựịnh kỳ 2 -3 phút 1 lần (mỗi lần khoảng khoảng 4 - 5 giây). Với hệ thống này không phải dùng giá thể trơ, dinh dưỡng ựược phun trực tiếp vào rễ, oxy (02) ựược cung cấp ựầy ựủ. Tuy nhiên, hệ thống khắ canh có hạn chế là cây khơng được khoẻ như trồng bằng các phương pháp khác, do rễ cây khơng có chỗ tựa nên thường cuộn rối vào nhau và có it lơng hút. Phương pháp trồng theo hệ thống khắ canh cần ựầu tư lớn và khó thực hiện ựược trên những loại cây có thời gian sinh trưởng dài ngày và có bộ rễ lớn như cà chua, dưa chuột...
Dung dịch dinh dưỡng cung cấp cho rễ cây trồng theo phương pháp khắ canh cần ựầy ựủ các chất dinh dưỡng, ựặc biệt cần các chất có nhiều năng lượng. Vắ dụ: Phân Supe Vegetable 11-2-7 là loại phân chuyên dùng cho cây rau có đầy ựủ các nguyên tốựa lượng, vi lượng, các vitamin, enzim, axit amin và axit humic... cần thiết cho cây rau sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất, chất lượng cao.
Thành phần chủ yếu của phân Super Vegetable bao gồm các nguyên tố sau: Total Nitrogen (N): 11,0%; Available phosphate (P205): 2,0%; Soluable Potable (K20): 7,0%; các nguyên tố vi lượng Fe, Cu, Mn, Zn; các axit amin threonin, aspartic, glutamic, prolin, glycin, arginin, valine và axit humic: 7,8%; pH = 6 - 7
a b
C
Hình 10.3 . a - Mơ hình hệ thống khắ canh (aeroponic).
b,c - Ứng dụng khắ canh trong sản xuất hoa, rau ... 6. Ưu nhược ựiểm của kỹ thuật trồng cây không dùng ựất
Theo tài liệu của FAO thì trồng cây khơng dùng ựất trong nghề làm vườn có một sốưu ựiểm và nhược ựiểm sau:
6.1 Ưu ựiểm của kỹ thuật trồng cây khơng dùng đất
a. Những ưu ựiểm chung:
- điều chỉnh ựược dung dịch dinh dưỡng cho cây trồng:
đối với cây trồng trong ựất việc ựiều chỉnh dinh dưỡng thắch hợp cũng như loại bỏ những nguyên tố có hại cho cây trồng là rất khó khăn. Nhưng trồng cây trong dung dịch hay trên giá thể trơ, cứng có sử dụng dung dịch dinh dưỡng chúng ta có thể chọn dung dịch dinh dưỡng phù hợp nhất cho từng loại cây trồng, loại bỏ ựược những thành phần có hại hay ảnh hưởng xấu ựến sự sinh trưởng, phát triển của cây. Các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây ựược cung cấp kịp thời ựặc biệt có khả năng kiểm tra, ựiều chỉnh pH thắch hợp cho rễ cây hút nước và hút khống tốt nhất. Vì vậy, trồng cây trong dung dịch là ựiều kiện lý tưởng ựể cây sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao và sản phẩm an toàn.
- Giảm bớt yêu cầu về lao ựộng:
Những công việc thường xuyên phải làm của kỹ thuật trồng cây trên ựất như làm ựát, làm cỏ, xới xáo,Ầ thì trồng cây khơng dùng đất loại bỏ hồn tồn những cơng việc trên.
Dễ tưới nước là ưu thế chắnh của kỹ thuật trồng cây khơng dùng đất so với các phương thức sản xuất rau khác trên ựất. Nước ựược cung cấp kịp thời, ựầy ựủ và ựồng ựều như phương pháp màng mỏng dinh dưỡng,Ầ
- Dễ thanh trùng:
đối với ựất việc khử trùng, loại bỏ tác nhân gây bệnh là vơ cùng khó khăn ựối với nghề sản xuất nơng nghiệp. Nhưng các hệ thống trồng cây không dùng ựất việc khử trùng, loại bỏ tác nhân gây hại cho cây rất ựơn giản, chỉ cần rửa bằng formaldehyd loãng rồi tráng lại bằng nước sạch hay thay các tấm polythrene trong lòng máng là bảo đảm an tồn.
- Nâng cao năng suất cây trồng:
Do chủ ựộng kiểm sốt được các chất dinh dưỡng cây trồng hấp thu nên theo AVRDC trồng cây khơng dùng đất cho năng suất cao và ổn ựịnh, so với trồng cây trên ựất tăng từ 25- 500% chủ yếu do tăng vụ (có thể trồng ựược liên tục).
b. Những ưu ựiểm trong những ựiều kiện ựặc biệt:
- Ở những nơi đất khơng thắch hợp cho việc trồng cây hay khơng có ựất như hải ựảo, thành phố, nhà cao tầng ở các khu chung cư thì phương thức trồng cây khơng dùng đất ựã tạo ra khả năng sản xuất rau quả tại chỗ, cung cấp rau quả tươi, có chất lượng cao.
- Ỏ những vùng ựất khơ hạn thiếu nước ngọt thì trồng cây không dùng ựất sẽ tiết kiệm ựược một lượng nước lớn do khơng có hiện tượng tiêu hao nước ở vùng rễ và bốc hơi trên bề mặt do các máng trồng cây không dùng ựất ựều ựược che phủ (hoặc ựược ựựng trong hộp xốp như hệ thống cải tiến của AVRDC). đặc biệt ựối với các hệ thống kắn- hồi lưu dung dịch thì trồng cây khơng dùng dất trở thành rất ưu việt trong những nơi phải khử mặn nước mới trồng cây ựược.
6.2 Nhược ựiểm của trồng cây khơng dùng đất
- đầu tư ban dầu lớn, giá thành cao.
Chi phắ cao là nhược ựiểm chắnh của phương thức trồng cây không dùng ựất (chi phắ cho trang thiết bị như thùng xốp, giá thể, nhà lưới, bơm, tưới tiêu, bể chứa,..mà trồng cây trên ựất khơng phải chi phắ). Vì vậy giá thành cao là do ựầu tư ban ựầu lớn nên ựã cản trở việc triển khai kỹ thuật thuỷ canh, ựặc biệt ựối với những nước nghèo và thuận lợi trong việc trồng cây trên ựất.
- Yêu cầu trình ựộ kỹ thuật cao.
để áp dụng thành cơng phương thức trồng cây khơng dùng đát thì yêu cầu người thực hiện phải có sự hiểu biết tồn diện về sinh lý cây trồng, về hố học cũng như về kỹ thuật trồng trọt.
- đòi hỏi nguồn nước sạch.
Theo D.J. Midmore yêu cầu vềựộ mặn trong nước dùng trong các hệ thống trồng cây không dùng ựất cần nhỏ hơn 2500 ppm. Do vậy phải sử dụng nguồn nước ựảm bảo những tiêu chuẩn nhất ựịnh. Nhìn chung sử dụng nước máy, giếng ựể trồng cây thuỷ canh là ựạt yêu cầu.
- Sự lan truyền bệnh nhanh.
Khi mầm bệnh ựã xuất hiện thì trong thời gian rất ngắn chúng ựã lan truyền ở toàn bộ hệ thống trồng thuỷ canh, ựặc biệt càng nhanh hơn với các hệ thống kắn hoặc dùng lại dung dịch dinh dưỡng.
7. Ứng dụng của kỹ thuật trồng cây không dùng ựất
Sau khi hệ thống trồng cây không dùng ựất của Gericke ra ựời (năm 1930), ở nhiều nước trên thế giới ựã ựi sâu vào nghiên cứu và triển khai ứng dụng kỹ thuật này trên quy mô sản xuất thương mại, ựặc biệt là các nước phát triển. Từ các hệ thống trồng cây chi phắ thấp dùng cho các giá thể tự nhiên sẵn có và tưới thủ công cho tới các hệ thống ựắt tiền và tinh vi, hiện ựại theo kiểu công nghiệp như sử dụng giá thể trơ nhân tạo như len ựá
(rockwood). Các hệ thống trồng cây không dùng ựất ln ln được cải tiến phù hợp với ựiều kiện kinh tế của từng quốc gia trên thế giới. Hệ thống trồng cây trong dung dịch cải tiến cuả trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu Á (AVRDC), hệ thống trồng cây màn sương dinh dưỡng (khắ canh), cơng nghệ trồng cây không dùng ựất của IsraelẦvới hệ thống ựiều chỉnh tựựộng tất cả các yêu cầu của cây như ánh sáng, nhiệt ựộ, nước, không khắ, dung dịch dinh dưỡngẦ
được mệnh danh là kỳ quan trên thế giới về trồng cây khơng dùng đất từ thế kỷ XVIII đó chắnh là vườn treo Babylon ở Mehicô. Sau chiến tranh thế giới lần 2, ựể ựảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm (nhất là rau quả tươi) Mỹ ựã xây dựng một cơ sở ở Nhật Bản ựể sản xuất rau trong ựó 2 ha trồng rau ăn quả và rau ăn lá bằng kỹ thuật thuỷ canh ựể cung cấp rau quả tươi, an tồn cho qn đội Mỹ. Nước Mỹ sử dụng kỹ thuật này ựể trồng nhiều các loại hoa : layơn, cúc, cẩm chướng Ầ
Nhật là nước phát triển trồng cây khơng dùng đất khá phổ biến, người Nhật chỉăn dâu tây trồng thuỷ canh cũng như trồng các loại rau quả khác cho năng suất ựạt kỷ lục cao : cà chua 130 Ờ 140 tấn/ha/năm, dưa leo 250 tấn/ha/năm và xà lách 70 tấn/ha/nămẦ
Ở Pháp, ựến năm 1975 việc trồng cây không dùng ựất chỉ giới hạn trong nghiên cứu và những ứng dụng ựặc biệt, tổng diện tắch chỉ khoảng 10 ha. Ngày nay nước Pháp ựang phát triển mạnh kỹ thuật trồng cây không dùng ựất cho cây hoa và cây rau ăn lá, ăn quả với diện tắch trên 300 ha.
Hà Lan là nước phát triển công nghệ trồng cây không dùng ựất mạnh nhất trên thế giới, tổng diện tắch hiện nay khoảng trên 3600 ha. Nước này sẽ tiến tới xoá bỏ diện tắch trồng rau ăn lá và rau ăn quả trên ựất ựể rau không phải nhiễm thuốc trừ sâu. Nam Phi trên 400ha, Anh,Ý, Tây Ban Nha, Nam Triều Tiên Ầ mỗi nước có hàng trăm hecta trồng cây trong dung dịch. đài Loan cũng là nước ựược trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu Á giúp ựỡ nhiều nhất nên kỹ thuật trồng cây khơng dùng đất nói chung và trồng cây trong dung dịch nói riêng được ứng dụng rộng rãi, phổ biến ựến từng hộ gia ựình để trồng rau an toàn từ trong các hệ thống trồng ựơn giản ựến các hệ thống hiện ựại v.vẦ
Các vùng sa mạc có khắ hậu khắc nghiệt nên phần lớn các loại rau ựược trồng trong các nhà kắnh theo cơng nghệ trồng cây không dùng ựất, năng suất cao hơn rất nhiều so với trồng ngoài ựồng ruộng.
đặc biệt ở nhiều nước trên thế giới ựã và ựang ứng dụng công nghệ trồng cây không dùng ựất ựể ươm cây con giống trong các nhà lưới, nhà kắnh trước khi ựem trồng ngoài ựồng ruộng mang lại hiệu quả kinh tế cao vì chủ ựộng ựược cây giống, thời vụ và chất lượng cây giống tốt nên cho năng suất cao. Vắ dụ : Ở Mỹ người ta ươm cây giống thuốc lá trong khay nổi giá thể trong khay thường là than bùn trộn lẫn với các than thực vật, perlite ựể sản xuất hàng triệu cây giống thuốc lá có chất lượng cao trước khi ựem trồng ngoài ựồng ruộng.
Ở Việt Nam công nghệ trồng cây khơng dùng đất còn mới mẻ nhưng kỹ thuật này ựang ựược nhiều sự quan tâm của người sản xuất, người tiêu dùng vì nó cung cấp sản phẩm an toàn nên sẽ phát triển mạnh trong tương lai.
Trung tâm rau quả Hà Nội có một khu nhà kắnh áp dụng kỹ thuật trồng cây không dùng ựất với các trang thiết bị hiện ựại nhất hiện nay ựã ựi vào hoạt ựộng (10.000 m2); tại trung tâm công nghệ cao Kiến An - Hải Phòng cũng xây dựng gần 8.000 m2 nhà lưới tiên tiến ựể sản xuất rau an tồn theo cơng nghệ này. Các quy trình kỹ thuật từ tưới nước, bón phân, ựiều chỉnh nhiệt ựộ, ánh sáng, ẩm độ, khơng khắ, pH, EC của dung dịch dinh dưỡng ựều ựược tựựộng hoá. Các thiết bị cơng nghệ cũng như quy trình kỹ thuật này ựược nhập trọn gói của Israel. Hiện nay các cơ sở này ựang sản xuất cà chua, dưa chuột, dưa xanh, ớt ngọt, xà lách, rau cải, hoa hồng.
Trường đại học Nơng nghiệp Hà Nội có 600 m2 nhà lưới do dự án KC.07.20 ựầu tưựể nghiên cứu và sản xuất rau an tồn theo cơng nghệ trồng cây không dùng ựất. Tại ựây
nghiên cứu và sản xuất rau ăn lá và rau ăn quả như : súp lơ xanh, dưa chuột, cà chua, xà lách bước ựầu thu ựược kết quả khả quan.
Xắ nghiệp dinh dưỡng Thăng Long (thuộc chi nhánh Cơng ty phân bón Sơng Gianh) ựang áp dụng kỹ thuật trồng thuỷ canh của AVRDC với diện tắch 4000m2 và mục tiêu trong tương lai là 18.000 m2ựể sản xuất rau an toàn các loại với mục đắch thương mại.
Trường Trung cấp Nông nghiệp Hà Nội, Trung tâm giống cây trồng Phú Thọ (thành phố Việt Trì) cũng ựã xây dựng hàng trăm m2 nhà lưới ựể sản xuất rau an toàn bằng kỹ thuật trồng thuỷ canh.
Trường đại học Khoa học tự nhiên ựã tiến hành nghiên cứu và ựưa ra ựược dung dịch dinh dưỡng phù hợp cho các loại rau trồng thuỷ canh. Viện nghiên cứu Khoa học Nông nghiệp Việt Nam cũng ựã tiến hành nghiên cứu trồng trong dung dịch cho cỏ ngọt và các loại rau khác mang lại hiệu quả cao.
Hình 11.3:
Cà chua trồng trên giá thể Perlite tưới dung dịch dinh dưỡng theo phương pháp nhỏ giọt tại Kiến An, Hải Phịng.
Hình 12.3:
Kỹ thuật trồng cây theo phương pháp màn sương dinh dưỡng tại Kiến An, Hải Phịng.
Bộ mơn Sinh lý thực vật, Viện Sinh học Nông nghiệp Trường đại học Nông nghiệp I Hà Nội ựã nhiều năm nghiên cứu, cải tiến công nghệ trồng thuỷ canh ựể giảm giá thành (về dung dịch dinh dưỡng, vật liệu Ầ) và ựã thu ựược kết quả tốt, ứng dụng chuyển giao kỹ thuật cho nhiều cơ sở sản xuất, các hộ gia đình trong các thành phốẦựặc biệt công nghệ trồng cây không dùng ựất ựược áp dụng rất thành công ở giai ựoạn sau nuôi cấy mô (in vitro), tỷ lệ cây sống cao và sinh trưởng tốt hơn rất nhiều so với trồng trên các giá thể khác.
Nhiều cơ sở sản xuất rau ở thành phố Hồ Chắ Minh, đà Lạt cũng ựã áp dụng công nghệ trồng cây không dùng ựất ựể sản xuất rau an toàn cung cấp cho người dân thành phố. Các dự án sản xuất lớn các loại rau, hoa, quả ựang ựược thực hiện tại hai thành phố này.
Trường đại học Nông nghiệp I Hà Nội là nơi nghiên cứu và triển khai tốt dự án trồng cây khơng dùng đất, có nhiều cải tiến kỹ thuật trồng thuỷ canh và thu ựược kết quả rất khả quan (bảng 1.3).
Bảng 1.3: Năng suất một số cây trồng trong dung dịch (thuỷ canh) của Trường đHNN Hà Nội Năng suất STT Cây trồng Nguồn gốc Thời vụ g/hộp (*) kg/m2 G.VR2
đài Loan Vụựông
Vụ xuân 1310 1060 5,26 3,91 G. HT7 VN-đHNN Vụ xuân Xuân muộn Hè sớm 1730 960 1130 6,93 3,84 4,53 1. Cà chua G. XH2 đài Loan Vụ xuân Xuân muộn Hè sớm 1450 1040 1250 5,81 4,17 4,99
G. Chìa vơi VN Xuân hè 850 3,38
G. Chi Lê Nhập nội Xuân hè 900 3,60
2.
Ớt
G. Mỹ Nhập nội Xuân hè 760 3,04
3. Dâu tây G. Angelic Nhập nội Thu ựông 140 0,75
đợt 1 đợt 2 4. Khoai lang ăn lá Nhập nội đông
xuân đợt 3 140 180 169 0,78 1,06 0,95 Lecture LT0089 AVRDC 30/6-11/8 396,1 1,58 Grand rapid AVRDC 30/6-11/8 241,4 0,97 TOP 423 AVRDC 30/6-11/8 90,5 0,36 TOP 419 AVRDC 30/6-11/8 47,4 0,19 LT0087 AVRDC 30/6-11/8 52,7 0,23 LT0004 AVRDC 30/6-11/8 111,6 0,45 5. Rau Diếp Grand rapid AVRDC 14/8-23/9 573,0 2,29 Paisai AVRDC 30/6-11/8 188,9 0,76 Tropica 30/6-11/8 270,1 1,08