CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.3. Tổng quan về giá thể cho cây xà lách
Mối quan tâm an toàn thực phẩm tại Việt Nam hiện nay trên rau là về hàm lượng nitrate, dư lượng thuốc trừ sâu và kim loại nặng trong rau. Trồng rau trên giá thể sạch là một trong những giải pháp có thể ngăn chặn sâu, bệnh hại từ đất và khống chế hiệu quả các chất gây ô nhiễm từ đất như kim loại nặng.
Trên thế giới các loại giá thể trồng sạch đã được nghiên cứu và sử dụng trong sản xuất đại trà với nhiều loại cây trồng khác nhau. Việc sử dụng các loại giá thể trồng sạch thay thế đất đã dần đáp ứng được nhu cầu thực tiễn, giúp cho những nơi không có đất cũng có thể sản xuất ra những sản phẩm nông nghiệp đáp ứng nhu cầu của cuộc sống hàng ngày.
Qua nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng đất chỉ đóng vai trò như là một giá thể, cây có thể sinh trưởng phát triển bình thường nếu cung cấp đủ dinh dưỡng như nước, chất khoáng, CO2, ánh sáng… mà không cần đất. Do đó chúng ta có thể trồng cây trong điều kiện không dùng đất mà chỉ cần có giá thể như trấu hun, vụn xơ dừa. Trong phương pháp thủy canh, giá thể được xem như là đất tạo thành từ những hỗn hợp của các vật liệu, nhằm giữ nước, tạo độ thoáng cho sự phát triển của cây, hỗn hợp này được dùng đơn lẻ hoặc trộn lại để tận dụng ưu điểm từng loại. Hệ thống càng dùng ít giá thể, vận hành càng dễ dàng và càng đỡ tốn kém (Lê Đình Lương,1995).
Như đã biết, cây trồng cần cả oxi và dinh dưỡng tiếp xúc với rễ cây. Giá thể lý tưởng là loại có khả năng giữ nước tương đương với độ thoáng khí. Khả năng giữ nước và độ thoáng khí của giá thể được quyết định bởi những khoảng trống trong nó. Trong cát mịn có những khoảng trống rất nhỏ không chứa được nhiều nước và oxi. Ngược lại, sỏi thô tạo những khoảng trống quá lớn, nhiều không khí nhưng mất nước nhanh.
Do đó, giá thể lý tưởng cho trồng cây phải có những đặc điểm sau: có hàm lượng mùn, hàm lượng vi sinh vật cao, khả năng giữ ẩm tốt như độ thoáng khí, có pH trung tính và khả năng ổn định pH, thấm nước dễ dàng, bền và có khả năng tái sử dụng hoặc phân hủy an toàn cho môi trường và cuối cùng là các loại giá thể phải rẻ, nhẹ và thông dụng.
❖ Đặc tính vật lý của giá thể
Đối với tính chất vật lý của giá thể, chất hữu cơ và mùn có tác dụng làm tăng độ xốp, điều hoà chế độ nước tưới và chế độ nhiệt, giúp ổn định kết cấu các thành phần trong giá thể. Những tính chất vật lý luôn có tác động tích cực đến tính chất hoá học trong giá thể, ví dụ như các chất hữu cơ và mùn làm tăng khả năng hấp phụ và trao đổi ion làm cho giá thể có khả năng chịu nước, chịu phân cao, tăng tính đệm cho giá thể, đảm bảo các phản ứng hoá học và ôxy hoá khử xảy ra bình thường, tạo điều kiện cho cây phát triển tốt (Nguyễn Như Hà, 2005).
❖ Đặc tính giữ ẩm và thông thoáng khí
Giá thể là nơi cung cấp cho rễ cả nước và không khí. Những khoảng trống trong giá thể với những kích thước khác nhau cho phép một giá thể có thể thể hiện hai khả năng giữ ẩm và thông thoáng khí cùng một lúc. Sau khi tưới, nước lấp đầy những lỗ lớn trong khoảng không rồi bị hút xuống đáy chậu.Có hai loại nước tồn tại trong giá thể: loại sử dụng được ngay và một loại không sử dụng được. Loại sử dụng được liên kết yếu ớt với các thành phần trong giá thể và được hấp thụ bởi rễ cây. Loại không sử dụng được liên kết chặt với bề mặt hạt trong giá thể nên rễ cây không hút được. Khi cây sử dụng hết lượng nước sử dụng được cây sẽ bị héo do đó trong quá trình lựa chọn giá thể cần lựa chọn những giá thể có khả năng giữ ẩm và thông khí tốt (John và Harold, 1999).
Thí nghiệm về khả năng giữ ẩm John và Harold (1999) thấy rằng trồng trong chậu giữ được nhiều nước hơn và cần sự thông thoáng khí nhiều hơn.
Không nên nén những giá thể vào trong chậu vì khoảng không sẽ giảm và tỷ lệ nước không sử dụng được lại tăng lên. Trong điều kiện không đủ lượng nước tưới cho cây cần sử dụng những giá thể có độ giữ ẩm cao hoặc phối trộn vào giá thể các hạt giữ ẩm.
Trong quá trình nghiên cứu John và Harold (1999) đã thử nghiệm trên 3 loại giá thể hỗn hợp đất, cát, than bùn với tỷ lệ 1 : 1 : 1 ; than bùn, vecmiculite với tỷ lệ 1 : 1 và vỏ ngũ cốc, cát, than bùn tỷ lệ 3 : 1 :1 thấy rằng khả năng giữ nước của hỗn hợp than bùn + vecmiculite là tốt nhất, kế đó là hỗn hợp vỏ ngũ cốc + cát + than bùn và kém nhất là hỗn hợp đất + cát + than bùn. Nhưng khi xét tính thông thoáng khí thì hai hỗn hợp giá thể than bùn + vecmiculite và vỏ ngũ cốc + cát + than bùn
tương đương nhau, riêng hỗn hợp giá thể đất + cát + than bùn là kém nhất trong 3 loại giá thể thử nghiệm.
❖ Khả năng trao đổi cation
Các loại giá thể như đất đen, vecmiculite và các loại vỏ ngủ cốc nhiễm điện âm có thể hút những ion dương trong nước (cường độ trao đổi cation - CEC). CEC càng lớn các ion dinh dưỡng được giữ lại càng nhiều.Đa số các chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng là cation như: NH+4, K+, Ca++, Mg++, Zn++, Cu ++, Mn++ và Fe++ và những ion mang điện âm gồm: H2 PO4 -, NO3- , SO4-, Cl-, các ion này thường được cung cấp với lượng hạn chế. Những thành phần giá thể có chỉ số CEC cao gồm đất, đất đen, vermiculite và những thành phần có chỉ số CEC thấp gồm perlite, cát , styrofoam…(John và Harold, 1999).
❖ pH
pH ảnh hưởng nhiều đến chất dinh dưỡng có sẵn trong đất mà cây trồng sử dụng được. Độ pH duy trì từ 1 đến 14, pH = 7 là môi trường trung tính, pH >7 là môi trường kiềm, pH dưới 7 là môi trường acid. pH của giá thể thay đổi tuỳ theo thành phần có trong giá thể. Khuyến cáo sử dụng những giá thể không phải là đất có pH khoảng 5,5 – 6,0 và những giá thể là đất (trên 25% đất ) pH từ 6,2 – 6,8.
Ngoài ra giá trị độ pH sẽ thay đổi tuỳ theo thời gian, loại phân bón và pH của nước tưới. Nếu như pH có độ phèn cao thì cần cải thiện bằng cách bón thêm vôi và đất (John và Harold, 1999).
❖ Khối lượng riêng
Một số giá thể như mùn xơ dừa, khi khô có khối lượng rất nhẹ nhưng do có khả năng hấp thụ một lượng lớn nước vì vậy rất nặng khi được tưới ẩm. Khối lượng riêng của giá thể là một trong những chỉ tiêu đáng quan tâm khi chọn mua giá thể.
Trong hệ thống trồng sạch đa số giá thể sử dụng cần có khối lượng riêng thấp từ 0,1- 0,8 kg/dm3. Ngoài ra những giỏ treo trong nhà kính cần có khối lượng riêng thấp để giảm trọng lực của khung nhà kính, trong khi những giá thể trồng cây trên luống có thể có khối lượng riêng lớn hơn để giữ luống không bị lật (John và Harold, 1999).
❖ Các cách thức phối trộn giá thể
Nhiệm vụ của giá thể là làm giá đỡ cho cây, cung cấp ẩm độ, độ thoáng đồng thời cung cấp dinh dưỡng và cải thiện độ pH để thích hợp với từng đối tượng cây trồng. Theo John và Harold (1999), để tăng hiệu quả sử dụng nên phối trộn các loại giá thể với nhau. Trước đây người ta dùng các loại vỏ cây, mùn cưa, và vỏ bào trong quá trình chế biến gỗ được dùng trực tiếp để làm giá thể nhưng hiệu quả không cao do mùn cưa bị phân huỷ quá nhanh. Ngày nay thay vì sử dụng trực tiếp
người ta phối trộn và xử lý trước khi sử dụng nên độ giữ ẩm tăng lên, độ thông khí tốt, CEC cao (Cole and Newll, 1996).
Theo Burger và cộng sự (1997), một số chất hữu cơ được bổ sung vào hỗn hợp giá thể thường hay sử dụng như giấy vụn, trấu, rơm sau khi trồng nấm, phân gia cầm, cỏ khô.Khi phối trộn vào các chất liệu đó tiếp tục phân huỷ và cung cấp chất dinh dưỡng hữu ích cho cây trồng.
Mùn dừa là phế phẩm trong quá trình sản xuất chỉ xơ dừa xuất khẩu, sợi và bụi thải ra được xử lý làm khô và ép thành khối, khối mùn dừa phải được loại chát(tanin) trước khi sử dụng (John và Harold, 1999). Ở nước ta dùng loại phế phẩm này xử lí loại bỏ chất chát, xay nhỏ, thêm các chất khoáng hữu cơ, vi lượng sẽ tạo ra loại giá thể có độ tơi xốp cao, thông thoáng khí rất thích hợp với việc trồng hoa, trồng rau trong nhà kính mà không cần đất.
Khi dùng xơ dừa để làm giá thể có thể sử dụng một mình hoặc phối trộn với than bùn, tro trấu, đất mùn theo tỷ lệ thể tích 1:2:1:1, để trồng rau hoặc trồng các cây hoa ngắn ngày như trồng hoa chuông trong thời kỳ con non và khi chuyển ra trồng chậu thì sử dụng hỗn hợp xơ dừa, cát sạch theo tỷ lệ 3:1. Qua phân tích tính chất nông hóa cho thấy loại giá thể này có khả năng giữ ẩm và thông thoáng khí cao, có pH từ 6,5 – 7, có trọng lượng riêng thấp, tính ổn định cao (John và Harold,1999).
❖ Các loại giá thể Giá thể phi hữu cơ
- Diatomit: Là loại giá thể lấy từ hóa thạch của tảo đã tồn tại cách đây hàng triệu năm chứa khoảng 87 – 90% silic.Loại giá thể này ít được sử dụng trong thuỷ canh.
- Đất sét nung (expand clay): Là những viên đất sét có kích thước nhỏ, tròn được nung nóng ở nhiệt độ cao, có tính trơ, bên trong có nhiều lỗ nhỏ nên tạo nên tạo được độ thoáng khí và giữ dịch dinh dưỡng khá tốt cho cây, thích hợp cho hệ thống thủy canh, có thể tái sử dụng nhiều lần.
- Rockwool: Là giá thể được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống thủy canh hiện nay.Chúng được làm từ đá bazan nung ở nhiệt độ cao và phun ép thành những sợi nhỏ giống như len. Từ rockwool có thể tạo nhiều hình dạng khác nhau như: khối vuông, hạt, tấm, cụm xốp phồng lên giống như len.
- Perlite: Là nham thạch từ các núi lửa khi bị nung ở nhiệt độ rất cao làm chúng nở xốp và có trọng lượng nhẹ giống như bông thủy tinh, tạo được độ thoáng khí cao.Perlit cũng có thể tạo ra với khối lượng lớn trong công nghiệp.Chúng được sử dụng rất phổ biến trong thủy canh hoặc trộn trong đất để làm tăng độ xốp của đất. Vì vậy perlite thường dùng trộn chung với các loại giá thể khác.
- Vermiculite: Giống như perlite, vermiculite là một loại khoáng bị nung ở nhiệt độ cao cho đến khi giãn nở cực đại và lúc đó chúng nhẹ và xốp.Vermiculite giữ nước cao hơn perlite và có tính mao dẫn tốt trong hệ thống thủy canh. Tuy nhiên, khả năng giữ nước tốt nên độ thoáng khí không cao, nên vật liệu này có thể được dùng trộn chung với perlite theo tỉ lệ 1:1 trong các hệ thống thủy canh (Ito, 1999).
- Cát: Trơ về mặt hóa học nên hạn chế đáng kể các mầm bệnh (vi khuẩn, tuyến trùng) và sâu hại từ đất, có tính mao dẫn tốt, độ thoáng khí cao thuận lợi cho rễ phát triển. Cát là vật liệu làm giá thể thủy canh rẻ tiền sẳn có ở nước ta đặc biệt là vùng duyên hải ven biển, thuận lợi cho phát triển thủy canh không hồi lưu dịch dinh dưỡng. Nhược điểm của cát là cần khử trùng trước khi sử dụng, khả năng giữ nước kém nên trong quá trình thủy canh cần trộn với một số chất giữ nước để khắc phục nhược điểm này.
- Sỏi: Sỏi là loại giá thể này rẻ, dễ làm sạch, giữ nước kém, thoát nước tốt.Tuy nhiên nó rất nặng, trước khi sử dụng phải rửa sạch, nếu hệ thống cung cấp nước không liên tục thì rễ có thể bị khô. Thích hợp trong các hệ thống thủy canh tưới nhỏ giọt liên tục hay hệ thống NFT.
Giá thể hữu cơ:
Các giá thể hữu cơ đều có chung nhược điểm là thời gian sử dụng ngắn và có thể là nơi trú ẩn của nhiều mầm bệnh tiềm ẩn.
- Vụn xơ dừa: Là phế phẩm từ chế biến xơ dừa, khi vỏ dừa được đập nát làm mất đi cấu trúc ban đầu và tách ra thành sợi nhỏ, những bột mịn phế liệu được dùng làm giá thể.Giá thể loại này có đặc điểm là giữ nước tốt, độ thoáng cao, rẻ, phổ biến. Khả năng chứa nước và khí có thể gấp 300 lần so với đất
Tuy nhiên, khi sử dụng trong các hệ thống có hồi lưu dòng dinh dưỡng thì hạn chế vì chúng giữ nước nhiều, nhưng sử dụng trong các hệ thống không hồi lưu thì rất tốt vì không cần phải tưới nước liên tục.Trước khi sử dụng người ta cũng ngâm nước để xơ dừa mất đi chất chát và muối.Tại Hà Lan người ta trộn 50% bụi xơ dừa và 50% đất sét nung cho kết quả rất tốt (Ito, 1999).
- Mùn cưa: Là phế phẩm của các quá trình chế biến gỗ, loại giá thể này rẻ, dễ kiếm, khả năng giữ nước tốt, tạo độ ẩm, độ thông thoáng cao thích hợp cho kỹ thuật rảnh, kỹ thuật túi treo.
- Rơm rạ, bã mía: Loại giá thể này rất rẻ, và phổ biến ở nước ta, độ thông thoáng, giữ nước tốt.
Sử dụng các vật liệu hữu cơ tự nhiên làm giá thể trồng cây được ứng dụng rộng rãi trên thế giới, đặc biệt là các phụ phẩm nông nghiệp. Mỗi địa phương thường có các loại phụ phẩm nông nghiệp khác nhau như xơ dừa, vỏ quả cà phê, bã mía, vỏ trấu, vỏ đậu đỗ…trong đó xơ dừa là vật liệu được sử dụng rộng rải ở nhiều nước trên thế giới. Tại Việt Nam, những năm gần đây, xơ dừa đã và đang được sử dụng làm giá thể trồng cây trong hệ thống nhà lưới nhà kính. Nhiều công ty đã sử dụng xơ dừa để sản xuất các loại giá thể để ươm cây, giá thể sản xuất rau mầm, giá thể trồng rau công nghệ cao như công ty đất sạch Dasa, công ty Gino, công ty Mê Kông. Giá thành của các loại giá thể chế biến sẵn này còn cao vì vậy gây trở ngại về vốn đầu tư ban đầu cho người nông dân, để giảm chi phí đầu tư và lợi dụng các nguồn vật liệu khác có sẵn tại địa phương người ta thường phối hợp xơ dừa với các loại vật liệu khác để tạo thành một giá thể trồng thích hợp cho từng địa phương.
Năm 2001, M.A.I.DAY Anada và W.M.K.B. W Ahundenya nghiên cứu ảnh hưởng của các hệ thống thủy canh và giá thể khác nhau đến sự phát triển của xà lách đã tìm ra giá thể xơ dừa phối trộn với trấu hun rất thích hợp cho việc trồng xà lách.
Kết quả nghiên cứu của Jiang, Qing Hai ( 2004) cho thấy để cây sinh trưởng, phát triển tốt khi phối chế các vật liệu nuôi cấy cần chú ý các điều kiện cơ bản bao gồm các tính chất:
- Tính chất vật lý, chủ yếu là mức độ tơi xốp, thông thoáng khí, khả năng hấp thu, khả năng hút nước và độ dày của vật liệu.
- Tính chất hoá học, chủ yếu là độ chua (trị số pH) và mức độ hút dinh dưỡng. Nếu vật liệu có khả năng hấp thu giữ các ion dinh dưỡng khó bị nước rửa trôi mới có thể giải phóng dinh dưỡng cung cấp cho cây, giá thể trồng cây (hoặc vật liệu nuôi cấy) có chất lượng trao đổi ion khá cao có thể tích nhiều dinh dưỡng. Nếu lượng trao đổi ion thấp chỉ tích được một ít dinh dưỡng thì cần phải thường xuyên bón phân. Đồng thời, lượng trao đổi ion cao còn có thể hạn chế tốc độ biến đổi trị số pH.
- Tính chất kinh tế, chủ yếu là mức độ hữu hiệu của vật liệu nuôi cây có thể sử dụng lại, dễ lấy, tiện cho việc trộn, sạch sẽ, không mùi, giá cả rẻ.
Các vật liệu trồng hoa và cây cảnh thường dùng là : đất, lá mục, đất rác, than bùn, gạch vụn, mùn cưa, cỏ cây, sỏi…phần lớn các giá thể trồng cây phải phối trộn 2 – 3 vật liệu khác nhau.
Năm 2011, Paul K. Wahome nghiên cứu ảnh hưởng của các hệ thống thủy canh khác nhau và giá thể trồng trên sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của
hoa cắt cành Gypsophila đã tìm ra mùn cưa là giá thể trồng thích hợp nhất trong ba loại giá thể mùn cưa, cát sông và vermiculite.