3.3.1 Phƣơng pháp trồng và thủy canh cây đậu xanh
Hạt đậu xanh mua về rửa dưới vòi nước cho thật sạch để loại bỏ chất bẩn, ngâm nước khoảng 6 tiếng cho hạt trương nước. Chuẩn bị sẵn khay đất, rải hạt lên rồi phủ một lớp đất khoảng 1cm lên trên bề mặt.
Cây mầm ở ngày thứ 7 sau khi gieo được sử dụng trong tất cả các thí nghiệm tiếp theo. Chỉ tiêu cây mầm khi chuyển qua thủy canh: cây cao khoảng 170 – 200mm, phôi nhũ đã rụng, đã có 2 lá thật. Nhẹ nhàng nhổ cây đậu xanh ra khỏi đất, giũ sạch đất, rửa lại với nước, tránh làm tổn thương đến bất cứ bộ phận nào của cây đậu xanh, chuyển vào dung dịch khoáng hoặc hạt khoáng để thủy canh.
38
3.3.2 Phƣơng pháp pha dung dịch dinh dƣỡng
3.3.2.1 Pha dung dịch mẹ [2] [5]
Đối với dung dịch MS, cần có 4 loại dung dịch mẹ pha riêng với nhau: dung dịch khoáng đa lượng; dung dịch khoáng vi lượng; dung dịch sắt EDTA (Na2EDTA; Fe- SO4.7H2O); dung dịch vitamin (Thiamine HCl; Acid nicotinic; Pyridoxine HCl; Gly- cine). Khi pha các loại dung dịch này, phải pha theo thứ tự hóa chất từ trên xuống dưới để tránh bị kết tủa; bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh.
Đối với dung dịch Hoagland 1 và 2, dung dịch mẹ là từng loại dung dịch khoáng với nồng độ 1M. Dung dịch vi lượng mẹ thì pha tương tự như dung dịch vi lượng của môi trường MS.
3.3.2.2 Pha dung dịch con
Dung dịch MS: Hút các loại dung dịch mẹ với thể tích thích hợp (tùy thuộc nồng độ dung dịch mẹ khi pha). Chuẩn bị nước cất và định lượng đến 1 lít, chỉnh pH.
Dung dịch MS ½; MS ¼: có 2 cách pha:
Pha tương tự như dung dịch MS nhưng với thể tích dung dịch mẹ giảm đi ½ hoặc ¼.
Lấy dung dịch MS, pha với tỉ lệ MS:nước cất là 1:1 (MS ½) hoặc 1:3 (MS ¼), nhưng phương pháp này không chính xác bằng phương pháp trên (sai số 2 lần)
Dung dịch Hoagland 1: Hút theo thứ tự: 1ml KH2PO4 1M; 5ml KNO3 1M; 5ml Ca(NO3)2.4H2O 1M; 2ml MgSO4.7H2O 1M; quậy đều cho các loại dung dịch hòa lẫn vào nhau, hút một lượng thích hợp dung dịch vi lượng mẹ (tùy thuộc nồng độ dung dịch vi lượng mẹ khi pha). Chuẩn bị nước cất và định lượng đến 1 lít, chỉnh pH.
Dung dịch Hoagland 2: Hút theo thứ tự: 1ml NH4H2PO4 1M; 6ml KNO3 1M; 4ml Ca(NO3)2.4H2O 1M; 2ml MgSO4.7H2O 1M; quậy đều cho các loại dung
39
dịch hòa lẫn vào nhau, hút một lượng thích hợp dung dịch vi lượng mẹ (tùy thuộc nồng độ dung dịch vi lượng mẹ khi pha). Chuẩn bị nước cất và định lượng đến 1 lít, chỉnh pH.
Dung dịch Hoagland 1 ½; Hoagland 1 ¼; Hoagland 2 ½; Hoagland 2 ¼: có 2 cách pha:
Pha tương tự như dung dịch Hoagland 1; Hoagland 2 nhưng với thể tích dung dịch mẹ giảm đi ½ hoặc ¼.
Lấy dung dịch Hoagland 1; Hoagland 2, pha với tỉ lệ Hoagland:nước cất là 1:1 (Hoagland ½) hoặc 1:3 (Hoagland ¼), nhưng phương pháp này không chính xác bằng phương pháp trên (sai số 2 lần)
3.3.3 Phƣơng pháp cố định khoáng chất trong alginate
Hòa tan alginate vào nước (hoặc dung dịch dinh dưỡng) với tỉ lệ thích hợp (1% ≈ 10g alginate/l), khuấy cho tan hoàn toàn bằng bếp khuấy từ, thu được một dung dịch có độ nhớt cao. Pha dung dịch CaCl2 (5%). Dùng pipette hoặc ống tiêm hút dung dịch alginate và nhỏ vào dung dịch CaCl2 đặt trên bếp khuấy từ. Khi giọt alginate vừa tiếp xúc với dung dịch CaCl2 thì ion Ca2+ sẽ thay thế chỗ cho Na, khiến cho giọt alginate chuyển từ dạng hòa tan sang dạng không hòa tan, tạo thành hạt khoáng cố định [7].
40
Hình 3-4. Phương pháp cố định khoáng chất bằng alginate
3.3.4 Đo đạc thông số cây đậu xanh
Đối với thân: đo từ gốc thân lên đến ngọn cây. Đối với rễ: đo từ cổ rễ đến chóp rễ của rễ cọc.
Đối với đường kính lá: đo chỗ rộng nhất của lá, lấy giá trị trung bình 2 lá (2 lá thật đầu tiên), làm tương tự như vậy khi kết thúc thí nghiệm.
Đo đạc vào các thời điểm: trước khi chuyển vào thủy canh và sau 14 ngày thủy canh.
3.3.5 Các chỉ tiêu theo dõi
Độ biến thiên chiều dài thân (mm) Độ biến thiên chiều dài rễ (mm)
Độ biến thiên đường kính 2 lá đầu tiên (mm) Số lá
41
Hình 3-5. Cách đo thân và rễ.
Xử lý số liệu đo đạc:
Chiều cao cây, chiều dài rễ cọc: đo chiều dài của hai đại lượng trên, lúc bắt đầu thủy canh và lúc kết thúc thủy canh, tính độ biến thiên hai đại lượng này, tính độ biến thiên trung bình của 10 cây.
Đường kính lá: Đo đường kính 2 lá thật, lấy trung bình, sau đó lấy trung bình của 10 cây, tính độ biến thiên trung bình trước và sau khi thủy canh.
Số lá trung bình: đếm số lá của từng cây (sau khi thủy canh 14 ngày), tính trung bình của 10 cây.
Khối lượng tươi, khối lượng khô: cân bằng cân điện tử 2 số, tính trung bình của 10 cây, sau đó tính tỉ lệ chất khô theo công thức:
% 100 . ) ( ) ( g KLBĐ g KLCK TLCK
Trong đó: TLCK là tỉ lệ chất khô (%); KLBĐ là khối lượng ban đầu của cây (g); KLCK là khối lượng cây sau khi sấy đến khối lượng không đổi (g).
42
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Thí nghiệm 1
Sau khi thủy canh cây được 14 ngày (cây 21 ngày tuổi), so sánh kết quả giữa 9 loại môi trường cho thấy khác biệt rất rõ.
Bảng 4-1. Bảng so sánh kết quả 9 loại môi trường.
Môi trƣờng Độ biến thiên chiều dài thân ∆t (mm) Độ biến thiên chiều dài rễ ∆r (mm) Độ biến thiên đƣờng kính TB 2 lá đầu tiên ∆l1 (mm) Số lá Tỉ lệ chất khô (%) MS 87.2 83.1 3.875 5 8.31 MS ½ 100.6 29.2 3.725 5 8.02 MS ¼ 99.7 37.1 3.725 5.3 8.47 Hoagland 1 Hoagland 1 ½ Hoagland 1 ¼ 72.8 28.2 2.325 5.2 7.73 Hoagland 2 Hoagland 2 ½ Hoagland 2 ¼ 78.7 18.8 2.9 4.7 7.94
Trong 9 loại môi trường khác nhau (mỗi môi trường thủy canh 10 cây đậu xanh), cây đậu xanh phát triển tốt (tăng chiều cao thân, rễ, đường kính lá; mọc lá mới...) khi thủy canh trong 5 loại môi trường: MS; MS ½; MS ¼; Hoag- land1 ¼; Hoagland2 ¼.
Cây phát triển không tốt (lá héo, nâu, cây chết...) khi thủy canh trong 4 loại môi trường: Hoagland1; Hoagland1 ½; Hoagland2; Hoagland2 ½.
43
Hình 4-1. Đồ thị so sánh kết quả tăng trưởng của cây khi thủy canh với các loại dung dịch dinh dưỡng khác nhau
Bốn loại môi trường Hoagland1; Hoagland1 ½; Hoagland2; Hoagland2 ½: cây phát triển không tốt (lá nâu, héo, cháy lá, cây chết), do đó ta sẽ loại 4 loại môi trường này, không đo các chỉ tiêu của cây lúc kết thúc thủy canh (độ biến thiên chiều cao thân, độ biến thiên đường kính lá...). Môi trường Hoagland1 ¼ và Hoagland2 ¼: cây phát triển bình thường nhưng lá vẫn bị những chấm nâu li ti phân bố trên gân lá. Sỡ dĩ có hiện tượng này có thể là do một trong các nguyên nhân sau:
Môi trường dư S (bình thường trong các công thức môi trường dinh dưỡng, nồng độ S vào khoảng 50ppm [5], nhưng ở công thức môi trường Hoagland, nồng độ S đến 113 ppm)
Môi trường dư Zn (bình thường trong các công thức môi trường dinh dưỡng, nồng độ Zn vào khoảng 0.05ppm [5], nhưng ở công thức môi trường Hoagland, nồng độ Zn đến 0.48 ppm)
Đối với 3 loại môi trường MS, MS ½ và MS ¼: kết quả tốt, cây phát triển bình thường, không có hiện tượng héo, cháy lá...
44
Độ biến thiên chiều dài thân: cao nhất là môi trường MS ½ (100.6mm), kế đến là môi trường MS ¼ (99.7mm) và môi trường MS (87.2mm). Môi trường Hoagland 1 ¼ và Hoagland 2 ¼ độ biến thiên thân không nhiều bằng (≈ 70mm). Sở dĩ ở môi trường MS ½ và MS ¼, chỉ tiêu này cao như thế (hơn môi trường MS) mặc dù nồng độ các chất khoáng lại thấp hơn môi trường MS là vì khi thủy canh cây vào hai môi trường này, cây sẽ không bị “ngộp” chất dinh dưỡng ngay từ đầu, chỉ vừa đủ để tạo điều kiện cho cây non còn mỏng manh phát triển tốt.
Độ biến thiên chiều dài rễ: Cao nhất là môi trường MS (83.1mm). Các môi trường còn lại độ dài rễ tăng không nhiều (≈ 30mm). Một phần là do khi thủy canh có làm ảnh hưởng đến bộ rễ của một số cây, do đó có một số cây có độ biến thiên rễ là âm. Một phần có thể là do nồng độ các chất khoáng trong dung dịch MS tạo điều kiện tốt nhất cho rễ phát triển. Nhưng chỉ tiêu độ biến thiên rễ chỉ bổ sung một phần cho việc đo đạc cây, giúp xác định cây có đủ điều kiện tốt để phát triển hay không (rễ hút chất dinh dưỡng) chứ không phải là một chỉ tiêu quan trọng mà người trồng cây nhắm đến.
Độ biến thiên đường kính trung bình hai lá đầu tiên: Cao nhất là môi trường MS ¼ (3.875 mm), lý do là vì loại môi trường MS thích hợp cho cây phát triển, cộng với nồng độ thấp (1/4) làm cho cây non không bị ngộp mà vừa đủ để cây phát triển hết khả năng của nó. Tiếp đến là môi trường MS và MS ½ (3.725mm). Đối với hai loại môi trường Hoagland, chỉ số này thấp (2.325 và 2.9 mm).
Số lá: môi trường MS ¼ có số lá nhiều nhất (5.3 lá), các môi trường còn lại xấp xỉ 5 lá. Lý do tương tự như chỉ số “độ biến thiên đường kính trung bình 2 lá đầu tiên” và “đường kính trung bình ba lá tiếp theo”.
Tỉ lệ chất khô trong cây: cao nhất là môi trường MS ¼ (8.47%), Các môi trường khác xấp xỉ 8%. Lý do là vì loại môi trường MS thích hợp cho cây phát triển, cộng với nồng độ thấp (1/4) làm cho cây non không bị ngộp, dễ
45
hấp thu nhanh toàn bộ chất dinh dưỡng trong môi trường mà không bị ức chế.
Sau khi so sánh các chỉ tiêu, có thể kết luận rằng cây thủy canh trong môi trường MS ¼ phát triển tốt hơn cả: có 3 chỉ tiêu cao nhất, những chỉ tiêu còn lại cũng khá cao so với các môi trường dẫn đầu về các chỉ tiêu đó, cây phát triển bình thường, lá không bị nâu, héo hoặc chấm đen.
So sánh giữa ba loại môi trường MS; MS ½ và MS ¼ ta thấy môi trường MS ¼ có nhiều ưu điểm:
Tốn ít khoáng chất nên sẽ được lợi về mặt kinh tế Cây phát triển tốt
Vì vậy ta chọn môi trường MS ¼ là môi trường dùng cố định chất dinh dưỡng trong hạt khoáng.
Một số hình ảnh trong quá trình thủy canh:
Ảnh 4-1. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong các loại môi trường MS, MS ½ và MS ¼ (theo thứ tự từ trái sang)
Ảnh 4-2. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong các loại môi trường Hoagland 1, Hoagland 1 ½, và Hoagland 1 ¼ (theo thứ tự từ trái sang)
46
Ảnh 4-3. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong các loại môi trường Hoagland 2, Hoagland 2 ½, và Hoagland 2 ¼ (theo thứ tự từ trái sang)
Ảnh 4-4. Lá cây bị nâu, héo, chấm nâu ở gân lá khi thủy canh với các loại môi trường Hoagland 1.
Ảnh 4-5. Lá cây bị nâu, héo, chấm nâu ở gân lá khi thủy canh với các loại môi trường Hoagland 2.
47
4.2 Thí nghiệm 2
Sau khi thủy canh cây được 14 ngày (21 ngày tuổi) thì so sánh giữa 5 loại tỉ lệ algiante trong hạt khoáng cho bảng kết quả sau:
Bảng 4-2. Bảng so sánh kết quả 5 loại hạt khoáng có tỉ lệ alginate khác nhau:
Tỉ lệ algi- nate (%) Độ biến thiên chiều dài thân ∆t (mm) Độ biến thiên chiều dài rễ ∆r (mm) Độ biến thiên đƣờng kính TB 2 lá đầu tiên ∆l1 (mm) Số lá Tỉ lệ chất khô (%) 1.00 96.3 43.6 3.85 5 8.28 1.25 90.5 83.1 3.80 5.3 8.06 1.50 91.8 52.9 3.825 5 8.32 1.75 87.3 32.4 3.750 5 8.24 2.00 82.6 29.5 3.725 5 8.27
Khi thủy canh cây đậu xanh bằng hạt khoáng (môi trường MS ¼) với nhiều nồng độ alginate khác nhau (ảnh hưởng đến độ cứng hạt khoáng, khả năng giải phóng chất dinh dưỡng, khả năng phân hủy của hạt khoáng...), nhìn chung các cây đều phát triển tốt, không có cây nào có dấu hiệu xấu như lá cháy, héo, cây chết... Các cây chỉ khác nhau về khả năng phát triển (nhanh, chậm) trong môi trường các loại hạt khoáng, nổi bật nhất là cây phát triển trong môi trường hạt khoáng có nồng độ alginate 1%.
48
Hình 4-2. Đồ thị so sánh kết quả tăng trưởng của cây khi thủy canh với các loại hạt khoáng có tỉ lệ alginate khác nhau
Dựa vào bảng kết quả trên, ta thấy:
Độ biến thiên chiều dài thân: cao nhất là môi trường hạt khoáng 1% (96.3 mm), càng tăng nồng độ alginate trong hạt khoáng thì độ biến thiên thân càng giảm. Lí do là vì nồng độ alginate cao sẽ làm cho chất khoáng khó thoát ra ngoài, vì thế nên cây không thể hấp thu lượng khoáng tối đa mà nó có thể.
Độ biến thiên chiều dài rễ: Cao nhất là môi trường hạt khoáng 1.25% (83.1). Các môi trường hạt khoáng còn lại độ dài rễ tăng không nhiều (≈ 30 – 50 mm).
Độ biến thiên đường kính trung bình hai lá đầu tiên: Cao nhất là môi trường hạt khoáng 1% (3.85 mm), lý do là vì chất dinh dưỡng trong môi trường này nhiều hơn các môi trường hạt khoáng khác (nồng độ alginate thấp nên chất dinh dưỡng dễ dàng được giải phóng vào môi trường).
Số lá: môi trường hạt khoáng 1.25% có số lá nhiều nhất (5.3 lá), các môi trường còn lại xấp xỉ 5 lá.
49
Tỉ lệ chất khô trong cây: cao nhất là môi trường hạt khoáng 1.5% (8.32%), Các môi trường khác cũng gần xấp xỉ như vậy, chứng tỏ rằng trong khoảng tỉ lệ alginate từ 1 – 2% thì không ảnh hưởng gì nhiều đến tỉ lệ chất khô.
Sau khi so sánh, trong số 6 chỉ tiêu đo đạc thì cây phát triển trong môi trường hạt khoáng với tỉ lệ alginate 1% phát triển tốt nhất: độ biến thiên chiều dài thân, độ biến thiên đường kính 2 lá đầu tiên và đường kính trung bình 3 lá tiếp theo là cao nhất (những chỉ tiêu mà người trồng trọt mong muốn).
So sánh giữa năm loại tỉ lệ alginate thì tỉ lệ alginate 1% có nhiều ưu điểm nhất: Tốn ít khoáng chất nên sẽ được lợi về mặt kinh tế
Cây phát triển tốt
Thời gian chuẩn bị ngắn (thời gian chờ để alginate hòa tan hoàn toàn vào dung dịch cũng như thời gian chờ cho bọt khí bay ra hết khỏi dung dịch là thấp nhất)
Vì vậy chọn tỉ lệ alginate 1% để cố định chất dinh dưỡng, sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
Các loại hạt khoáng khác, càng tăng tỉ lệ alginate thì ưu điểm là hạt cứng, dễ dàng trong việc vận chuyển, nhưng cũng chính vì thế mà chất dinh dưỡng càng khó thoát ra ngoài môi trường, làm cây phát triển chậm hơn.
50
Ảnh 4-6. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong môi trường hạt khoáng cố định với các tỉ lệ alginate khác nhau
4.3 Thí nghiệm 3
Sau khi thủy canh cây được 14 ngày (21 ngày tuổi) thì so sánh giữa 2 loại hạt khoáng kích thước 4mm và 6mm cho bảng kết quả sau:
Bảng 4-3. Bảng so sánh kết quả 2 loại hạt khoáng có kích thước khác nhau:
Đƣờng kính hạt khoáng (mm) Độ biến thiên chiều dài thân ∆t (mm) Độ biến thiên chiều dài rễ ∆r (mm) Độ biến thiên đƣờng kính TB 2 lá đầu tiên ∆l1 (mm) Số lá Tỉ lệ chất khô (%) 0.4 95.7 35.8 3.850 5 8.39 0.6 83.1 56.4 3.775 5 8.35
Khi thủy canh cây đậu xanh bằng hạt khoáng (tỉ lệ alginate 1%) có đường kính khác nhau (ảnh hưởng đến khả năng giải phóng chất dinh dưỡng, khả năng phân hủy của hạt khoáng...), nhìn chung các cây đều phát triển tốt, không có cây nào có dấu hiệu xấu như lá cháy, héo, cây chết... Các cây chỉ khác nhau về khả năng phát triển (nhanh, chậm) trong môi trường các loại hạt khoáng.
51
Hình 4-3. Đồ thị so sánh kết quả tăng trưởng của cây khi thủy canh với các loại hạt khoáng có đường kính khác nhau.
Dựa vào bảng kết quả trên, ta thấy:
Độ biến thiên chiều dài thân: Cây trong môi trường hạt khoáng 4mm có độ biến thiên chiều dài thân cao hơn ( 95.7 mm > 83.1 mm ).
Độ biến thiên chiều dài rễ: Cây trong môi trường hạt khoáng 6mm có độ