Dựa vào sơ đồ chung chúng tôi thiết kế ra hệ thống khí canh riêng nhằm đáp ứng các mục tiêu thí nghiệm.
Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống khí canh
Sau khi dựa vào sơ đồ nguyên lý chúng tôi đã thiết kế một hệ thống khí canh nhỏ để tiện cho việc sử dụng và vận chuyển. Những trang thiết bị được sử dụng để thiết kế hệ thống khí canh gồm:
- Máy bơm piston AT-8399 - Thùng xốp
- Khay xốp 84 lỗ ươm cây non - Hệ thống ống dẫn
- Hệ thống đầu phun (hay còn gọi là béc phun)
36 Máy bơm piston:
- Xuất xứ: TAIWAN
- Model:8399
- Điện áp sử dụng: 24 V
- Lưu lượng bơm: 1,8 L/P
- Phun sương: 10-25 béc
- Áp lực nước: 150 PSI
- Công suất bơm: 30 W
- Trọng lượng: 1,8 Kg
Hình 3.4 Máy bơm piston
37
Thùng Xốp:
Kích thước 45 x 55x 55 cm
Hình 3.5 Thùng Xốp
Xốp là chất liệu cách nhiệt tốt, nhẹ và bền việc sử dụng thùng xốp làm thùng chứa dung dịch nuôi cây giúp làm giảm việc tác động nhiệt độ của môi trường bên ngoài lên vùng dung dịch nuôi cây. Nhiệt độ ở môi trường rễ ổn định có thể giúp cây phát triển ổn định hơn.
Giá ươm cây bằng xốp loại 84 được mua ngoài thị trường, sau khi về được cải tạo cắt bớt một phần theo bề dày của khay ươm để thích hợp cho việc sử dụng với cây in vitro khi ra khí canh.
38
Hình 3.6 Giá trồng cây non
Hình 3.7 Hệ thống khí canh
39
Quá trình vận hành dung dịch dinh dưỡng chứa trong thùng xốp được máy bơm hút rồi phun qua các đầu vòi được cây non hấp thụ còn lại sẽ ngưng tụ rơi xuống qua trở lại thùng xốp, tạo thành vòng khép kín. Với sơ đồ hệ thống như trên ta có thể lắp thêm nhiều hệ thống thùng xốp để giúp tăng số lượng cây.
Việc thích nghi cây từ in vitro ra tới ngoài đất luôn gặp khó khăn nhất vì cây non đang được trồng trong môi trường nhân nhanh giàu dinh dưỡng và đặc biệt có đường trong thành phần môi trường làm cho rễ cây non hoạt động kém vậy nên khi chuyển ra môi trường tự nhiên cây thích nghi kém dễ bị chết. Thông qua hệ thống khí canh có thể giúp rễ của cây non có thể thích nghi dần với môi trường ngoài tự nhiên vì thành phần môi trường của dung dịch khí canh cũng gần tương tự với môi trường trong nhân nhanh nhưng bỏ đi thành phần được và một vitamin (vì đường và vitamin sẽ gây nấm bệnh khi ở ngoài điều kiện tự nhiên). Chúng tôi đã làm thí nghiệm với 2 nồng độ khoáng khác nhau và cùng so sánh với việc trồng cây ra đất trực tiếp. Kết quả thử được ở Bảng 3.5.
Bảng 3.5 Tỉ lệ phần trăm cây sống giữa hai hình thức ra cây vào môi trường tự nhiên
Loại môi trường
Lần 1 Lần 2 Lần 3
Thích nghi khí canh
Ra đất trực tiếp
Thích nghi khí canh
Ra đất trực tiếp
Thích nghi khí canh
Ra đất trực tiếp Trung
bình SD Trung
bình SD Trung
bình SD Trung
bình SD Trung
bình SD Trung bình SD 17N
không đường không M- inositol
75% 4% 43% 4% 78% 5% 47% 4% 76% 3% 45% 5%
Dung dịch thủy canh
74% 5% 43% 3% 75% 6% 48% 3% 75% 5% 46% 3%
40
Cây được thích nghi qua hệ thống khí canh đã giúp tăng tỉ lệ sống cho cây non khi được thích nghi ngoài tự nhiên. Việc dùng dùng hai thành phần nồng độ khoáng khác nhau cho việc thích nghi cây bằng khí canh đều cho kết quả không khác biệt. Nhưng chi phí hóa chất để tạo nên hai dung dịch khí canh đó có sự khác nhau. Với 10L dung lịch 17N không có thành phần đường và M-inositol thì mất chi phí là 34.500 VND còn dung dịch thủy canh là 5.800 VND.
Khi cây non sinh trưởng phát triển trong môi in vitro thành cây hoàn chỉnh thì sẽ được chuyển ra ngoài môi trương tự nhiên. Nhưng việc lưu trữ cây non trong môi trường in vitro thời gian bao lâu sẽ ảnh hưởng tới tỉ lệ sống của cây non được thích nghi ngoài tự nhiên và đồng thời cũng là phần cấu thành chi phí sản xuất cây in vitro. Các mẫu cấy được chuyển vào môi trường ra rễ từ 5 tuần và 6 tuần tuổi được đưa ra ngoài vườn ươm bằng 2 cách là ra đất trực tiếp và thích nghi bằng hệ thống khi canh trước khi đưa ra đất trồng:
Bảng 3.6 Tỉ lệ phần trăm sống của cây non với thời gian ở môi trường ra rễ khác nhau
Thời gian lưu
trữ cây non
Lần 1 Lần 2 Lần 3
Thích nghi khí canh
Ra đất trực tiếp
Thích nghi khí canh
Ra đất trực tiếp
Thích nghi khí canh
Ra đất trực tiếp Trung
bình SD Trung
bình SD Trung
bình SD Trung
bình SD Trung
bình SD Trung bình SD Năm
Tuần 77% 5% 42% 6% 73% 4% 44% 5% 72% 3% 46% 5%
Sáu tuần 78% 4% 45% 5% 75% 3% 48% 4% 75% 4% 47% 5%
Sau khi mẫu cấy được chuyển vào môi trường ra rễ sau thời gian 5 tuần và 6 tuần thì đã phát triển thành cây sắn hoàn chỉnh với đủ ngọn lá thân rễ rồi chuyển ra ngoài môi trường trồng tự nhiên thì thấy rằng sự thích nghi ở ngoài môi trường từ
41
nhiên không có nhiều khác biệt. Việc này sẽ giảm đi 16% tiền điện duy trì cây trong phòng nuôi cấy.
Tỉ lệ sống của cây non phát sinh từ chồi đỉnh và chồi nách ngoài vườn ươm bằng cách ra đất thẳng trực tiếp:
Bảng 3.7 Tỉ lệ sống của cây non phát sinh từ chồi đỉnh và chồi nách bằng cách ra đất trực tiếp
Vật liệu tạo cây non
Sau 7 ngày Sau 14 ngày Sau 21 ngày Trung
bình SD Trung
bình SD Trung
bình SD
Chồi đỉnh 85% 5% 51% 4% 38% 4%
Chồi nách 84% 5% 53% 3% 41% 4%
Tỉ lệ cây sống khi được thích nghi qua khí canh rồi mới chuyển ra đất như sau:
Bảng 3.8 Tỉ lệ sống của cây non đƣợc phát sinh từ chồi đỉnh và chồi nách đƣợc thích nghi qua hệ thống khí canh trước khi ra đất
Vật liệu tạo cây non
Sau 7 ngày Sau 14 ngày Sau 21 ngày Trung
bình SD Trung
bình SD Trung bình SD
Chồi đỉnh 85% 5% 80% 4% 80% 4%
Chồi nách 85% 5% 79% 5% 79% 4%
Các bảng trên cho thấy tỉ lệ cây non được ra từ chồi nách và chồi đỉnh không sự khác biệt, việc ra cây non từ chồi nách sẽ giúp giảm thời gian nhân cũng như giảm một số cây nguyên liệu trong quá trình nhân. Còn việc cây non được đưa qua hệ thống khí canh để thích nghi giúp làm tăng khả năng thích nghi và tỉ lệ cây non đưa ra đất sống cao hơn đáng kể.
42
Bảng tổng hợp so sánh tỉ lệ cây non sống ngoài vườn ươm giữa trồng trực tiếp ra đất và thích nghi cây qua hệ thống khí canh.
Bảng 3.9 Tổng hợp tỉ lệ sống của cây non ở hai hình thức ra cây khác nhau
Hình thức thích nghi
Sau 7 ngày Sau 14 ngày Sau 21 ngày Trung
bình SD Trung
bình SD Trung
bình SD Hệ thống
khí canh 85% 4% 80% 5% 80% 5%
Ra đất
trực tiếp 73% 4% 52% 3% 39,5% 3%
Hình 3.8 Chụp khí canh từ trên xuống ở trong màng bọc nilon
43
Hình 3.9 Cây non thích nghi trong hệ thống khí canh
Hình 3.10 Cây non được ra đất trực tiếp bọc kín để giữ độ ẩm
44
Hình 3.11 Cây non 7 ngày sau khi ra đất
Thông qua hệ thống khí canh giúp rễ cây non có tỉ lệ sống cao hơn. Ở hệ thống khí canh vẫn dùng dung dịch dinh dưỡng gần tương tự với môi trường trong in vitro nên rễ cây non dễ thích nghi và phát sinh các rễ mới với điều kiện sống mới, làm tăng khả năng sống sót của cây non ngoài môi trường đất.