Khóa luận tốt nghiệp: Pha chế dung dịch dinh dưỡng để trồng rau sạch bằng phương pháp thủy canh tĩnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA

PHA CHẾ DUNG DỊCH DINH DƯỠNG ĐỂ

TRỒNG RAU SẠCH BẰNG PHƯƠNG PHÁP

THỦY CANH TĨNH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Giáo viên hướng dẫn: Ths. LÊ VĂN

ĐĂNG

Sinh viên thực hiện: ĐẶNG THỊ KIM

DUNG

Lớp: HÓA 4A

Thành phố Hồ Chí Minh 2013

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp “Pha chế dung dịch dinh dưỡng để trồng

rau sạch bằng phương pháp thủy canh tĩnh” em đã nhận được sự động viên và giúp

đỡ rất nhiều từ gia đình, thầy cô và bạn bè. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn

chân thành đến:

 Gia đình luôn là nguồn động viên lớn nhất đối với em, luôn ủng hộ và giúp

đỡ em về vật chất và tinh thần.

 Thầy Lê Văn Đăng đã hướng dẫn tận tình, chỉ dạy, giúp đỡ và động viên em

trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

 Quý thầy cô trong khoa Hóa của trường Đại học Sư phạm Tp. HCM đã tận

tình dạy dỗ em trong suốt 4 năm qua.

 Quý thầy cô trong tổ hóa hữu cơ, hóa phân tích đã tận tình giúp đỡ, tạo điều

kiện để em có thể hoàn thành khóa luận.

 Bạn Phạm Thị Thúy, sinh viên lớp hóa 4B đã cùng em vượt qua những trở

ngại, cùng động viên nhau vượt qua những khó khăn để có thể hoàn thành

khóa luận một cách tốt nhất.

 Cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình, sự động viên an ủi trong suốt 4 năm học qua

của bạn bè.

Vì thời gian ngắn ngủi cũng như trình độ và năng lực còn hạn hẹp nên không thể

tránh được những thiếu xót. Mong quí thầy cô sẽ tận tình chỉ dạy và đóng góp để

em hoàn thành luận văn thật tốt. Thay mặt cho tất cả sinh viên năm cuối khoa hóa

và riêng em xin gởi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến quí thầy cô.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 05 năm 2013

ĐẶNG THỊ KIM DUNG

Sinh viên thực hiện

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. So sánh giữa trồng cây bằng kỹ thuật thủy canh và trồng cây cần

đất 10

Bảng 2.1. Một số giới hạn EC và TDS đối với một số loại cây trồng 27

Bảng 2.2. Một số muối được dùng trong dinh dưỡng thủy canh 30

Bảng 5.1. Công thức dinh dưỡng 1 trồng rau ăn lá (theo công thức của

Howard Resh) (dùng pha 100 lít dung dịch) 52

Bảng 5.2. Công thức dinh dưỡng 2 trồng rau ăn lá nhiệt đới (theo công

thức của Douglas Peckenpaugh) (dùng pha 100 lít dung dịch) 53

Bảng 5.3. Công thức dinh dưỡng 3 trồng cây dưa chuột (dùng pha 100 lít

dung dịch) 53

Bảng 6.1. So sánh kết quả trồng rau giữa công thức dinh dưỡng 1 và công

thức dinh dưỡng 2 65

Bảng 6.2. Kết quả kiểm định hàm lượng các kim loại nặng và hàm lượng

nitrat trong rau dền đỏ 72

Bảng 6.3. Kết quả kiểm định hàm lượng các kim loại nặng và hàm lượng

nitrat trong rau xà lách 73

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Giao diện phần mềm HydroBuddy v1.50 35

Hình 2.2. Giao diện mục Main Page 36

Hình 2.3. Giao diện mục Substance selection 37

Hình 2.4. Giao diện mục Results 39

Hình 2.5. Hướng dẫn sử dụng trang web nonghoc.com để pha chế dung

dịch dinh dưỡng 39

Hình 2.6. Kết quả tính toán khối lượng hóa chất 40

Hình 3.1. Giá thể xơ dừa 45

Hình 3.2. Giá thể than bùn 45

Hình 3.3. Giá thể vỏ trấu, tro trấu 46

Hình 3.4. Giá thể sỏi 47

Hình 4.1. Hệ thống thủy canh hồi lưu (ống nhựa PVC) 49

Hình 4.2. Hệ thống thủy canh hồi lưu cải tiến (vải bố) 50

Hình 4.3. Hệ thống khí canh 51

Hình 5.1. Cân tiểu li 54

Hình 5.2. Bình định mức 1000 ml 55

Hình 5.3. Dung dịch dinh dưỡng tự pha Hình 5.4. Cốc 100 ml

55 56

Hình 5.5. Hướng dẫn pha dung dịch con 56

Hình 5.6. Giàn thủy canh 58

Hình 5.7. Thùng xốp trồng cây theo kỹ thuật thủy canh tĩnh 59

Hình 5.8. Khoét lỗ trên nắp thùng xốp 59

Hình 5.9. Đục lỗ ly nhựa 60

Hình 5.10. Đóng giá thể vào ly nhựa 60

Hình 5.11. Gieo hạt giống 61

Hình 5.12. Cho dung dịch dinh dưỡng vào trong thùng xốp 61

66

66

Hình 6.1. Rau dền trồng theo công thức 1 và công thức 2 Hình 6.2. Rau xà lách trồng theo công thức 1 và công thức 2 Hình 6.3. Cải xanh trồng theo công thức 1 và công thức 2 67

Hình 5.13. Giấy đo pH 62

67

71 72

Hình 6.4. Rau muống trồng theo công thức 1 và công thức 2 Hình 6.5. Rau cải xanh 68 Hình 6.6. Dưa leo 69 Hình 6.7. Rau muống 69 Hình 6.8. Cải bẹ dún 70 Hình 6.9. Rau dền đỏ 70 Hình 6.10. Đậu bắp 71 Hình 6.11. Rau cần nước Hình 6.12. Rau xà lách Hình III.1. Hoa dừa cạn đỏ

75

Hình III.2. Hoa vạn thọ 75

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .................................................................................. 2

DANH MỤC BẢNG ........................................................................ 3

DANH MỤC HÌNH ......................................................................... 4

MỤC LỤC ........................................................................................ 6

MỞ ĐẦU ........................................................................................... 8

1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 8 2. Tình hình nghiên cứu trong nước[3] .......................................................... 9 3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước[3], [6], [10] ............................................. 10 4. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 12

5. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 12

6. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 12

7. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................... 12

8. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 13

9. Kết quả nghiên cứu ................................................................................. 13

Chương 1. Giới thiệu kỹ thuật thủy canh ................................... 14

1.1. Khái niệm về kỹ thuật thủy canh .......................................................... 14

1.2. Lợi ích của việc trồng cây thủy canh[3], [10] ..................................... 14

1.3. Thủy canh với việc trồng rau sạch[3], [9] .......................................... 16

1.4. So sánh giữa trồng cây bằng kỹ thuật thủy canh và trồng cây cần đất[7] ........................................................................................................... 17

1.5. Một số loại rau ăn lá thường được trồng theo kỹ thuật thủy canh[12] ..................................................................................................................... 18

Chương 2. Cơ sở lí luận của dinh dưỡng thủy canh .................. 21

2.1. Chất dinh dưỡng trong dung dịch thủy canh[3], [5] ........................... 21

2.2. Dung dịch dinh dưỡng[3], [4], [5] ...................................................... 29

2.3. Giới thiệu phần mềm pha chế dung dịch dinh dưỡng[6], [7] ............. 38

Chương 3. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến cây trồng

thủy canh ........................................................................................ 48

3.1. Ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài đến sự hút các chất dinh dưỡng ở rễ và biến dưỡng của hệ rễ [3], [4] ............................................................ 48

Chương 4. Các loại hình thủy canh hiện nay[10] ....................... 55

4.1. Hệ thống thủy canh không hồi lưu (Thủy canh tĩnh) ........................... 55

4.2. Hệ thống thủy canh hồi lưu .................................................................. 55

4.3. Hệ thống khí canh ................................................................................ 58

Chương 5. Thực nghiệm ............................................................... 59

5.1. Thực nghiệm 1: Pha chế dung dịch dinh dưỡng[2], [6], [7], [8] ................. 59 5.2. Thực nghiệm 2: Trồng rau sạch tại hộ gia đình theo phương pháp thủy canh tĩnh ...................................................................................................... 64

5.3 Thực nghiệm 3: Quay video hướng dẫn trồng rau bằng kỹ thuật thủy canh tĩnh[11] ................................................................................................. 70 5.4 Thực nghiệm 4: Đo đạc các chỉ tiêu hóa, sinh về vệ sinh an toàn thực phẩm một số loại rau thu hoạch.................................................................. 71

Chương 6. Kết quả và thảo luận .................................................. 72

6.1. Kết quả ................................................................................................. 72

6.2. Thảo luận ............................................................................................. 80

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ........................................................... 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................ 83

PHỤ LỤC ....................................................................................... 84

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Đất nước ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ kéo theo đó là tốc độ đô thị hóa

ngày càng cao làm cho quĩ đất nông nghiệp trồng trọt giảm dần. Bên cạnh đó, hiện

trạng sử dụng các loại thuốc kích thích cũng như thuốc trừ sâu trong nông nghiệp

đang rất phổ biến. Khi chúng ta phát triển chúng ta cần thích ứng với những điền

kiện hiện tại. Một trong những giải pháp để giải quyết hiện trạng mất dần đất canh

tác nông nghiệp và bảo vệ sức khỏe của chúng ta đó là đi tìm một kỹ thuật trồng rau

sạch mới – kỹ thuật thủy canh. Một loại hình trồng trọt đã phát triển khá lâu trên thế

giới và còn khá mới mẻ với Việt Nam. Thủy canh giải quyết tốt nhu cầu trồng rau

sạch tại nhà ở thành thị vì vậy đang được mọi người chú ý đến nhiều hơn. Thủy

canh còn mang lại cho chúng ta nhiều lợi ích khác là tăng năng suất cây trồng, giảm

thời gian canh tác, cây ít bị sâu bệnh...

Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào môi

trường dinh dưỡng cùng các giá thể mà không phải là đất. Vì vậy cái cốt lõi quyết

định sự thành công của kỹ thuật thủy canh là dung dịch dinh dưỡng. Là người học

hóa học em phần nào biết được cây cần gì cho sự sinh trưởng và phát triển, em

muốn áp dụng những kiến thức mình đã học, bên cạnh việc ứng dụng những kết quả

đạt được từ quá trình nghiên cứu về dung dịch thủy canh của các nhà khoa học

trong và ngoài nước pha chế ra các loại dung dịch dinh dưỡng áp dụng cho kỹ thuật

thủy canh đó là lí do em chọn đề tài: “Pha chế dung dịch dinh dưỡng để trồng

rau sạch bằng phương pháp thủy canh tĩnh’’. Với mong muốn áp dụng những

kiến thức hóa học mà mình học được vào thực tế cuộc sống, em hi vọng rằng đề tài

này sẽ góp phần mang đến cho mọi người một cái nhìn mới về sự phát triển của

ngành nông nghiệp Việt Nam nói chung và kỹ thuật thủy canh trong nước nói riêng.

Quan trọng hơn hết là có thể hướng dẫn mọi người pha chế dung dịch dinh dưỡng để trồng rau sạch bằng kỹ thuật thủy canh tĩnh một cách dễ dàng và hiệu quả.

2. Tình hình nghiên cứu trong nước[3]

Việc nuôi trồng thủy canh được biết khá lâu, nhưng chưa được nghiên cứu có

hệ thống và được sử dụng để trồng các loại cây cảnh nhiều hơn.

Từ năm 1993, GS. Lê Đình Lương – khoa sinh học ĐHQG Hà Nội phối hợp

với tổ chức nghiên cứu và triển khai Hồng Kông (R&D HongKong) đã tiến hành

nghiên cứu toàn diện các khía cạnh khoa học kỹ thuật và kinh tế xã hội cho việc

chuyển giao công nghệ và phát triển thủy canh tại Việt Nam.

Đến tháng 10 năm 1995 mạng lưới nghiên cứu và triển khai được phát triển ở

Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Côn Đảo, Sở khoa học công nghệ và môi trường ở một số

tỉnh thành. Công ty Golden Garden & Gino, nhóm sinh viên Đại học Khoa học Tự

Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh đã sử dụng phương pháp thủy canh để trồng vài loại

rau thông dụng, cải xanh, cải ngọt, xà lách...Phân viện công nghệ sau thu hoạch,

Viện Sinh học nhiệt đới cũng nghiên cứu và sản xuất. Nội dung chủ yếu là:

- Thiết kế và phối hợp sản xuất thử các vật liệu dùng cho thủy canh.

- Nghiên cứu trồng các loại cây khác nhau, cấy truyền từ nuôi cấy mô vào hệ

thủy canh trước khi đưa vào đất một số cây ăn quả khó trồng trực tiếp vào đất.

- Triển khai thủy canh ở qui mô gia đình, thành thị và nông thôn.

- Kết hợp thủy canh với dự án rau sạch của thành phố.

Hiện nay, nước ta đang dần dần ứng dụng những thành tựu của kỹ thuật thủy

canh thế giới vào ngành nông nghiệp. Tại các hôi chợ công nghệ ở Tp.HCM, Hải

Phòng những thành công bước đầu của cây cà chua, xà lách, dưa leo...trồng theo kĩ

thuật thủy canh đã được giới thiệu. Dưa chuột trồng theo cách truyền thống được 2

vụ/năm, trồng theo kĩ thuật thủy canh được 4 vụ/năm. Xà lách thủy canh có thể

trồng quanh năm còn với đất chỉ 2 vụ/năm. Thành tựu này đã được Bộ Khoa học và

Công nghệ tạo điều kiện thuận lợi để chuyển giao cho các cơ sở trồng rau sạch. Ở

khu vực phía Nam Tp.HCM đi tiên phong trong ứng dụng kỹ thuật thủy canh vào

nông nghiệp đô thị. Dự án khu nông nghiệp công nghệ cao do Tổng Công ty Nông

Nghiệp Sài Gòn xây dựng xong tại huyện Củ Chi. Công nghệ thủy canh là 1 trong 5

loại hình công nghệ được áp dụng tại khu nông nghiệp công nghệ cao này.

Pha chế dung dịch dinh dưỡng vừa đảm bảo đủ chất dinh dưỡng vừa tạo điều

kiện cho sự phát triển tốt nhất của cây không phải là một việc dễ dàng. Dung dịch

dinh dưỡng sử dụng trong kỹ thuật thủy canh hiện nay do một số công ty sản xuất

các sản phẩm nông nghiệp cung cấp trên thị trường sau một quá trình nghiên cứu và

thử nghiệm thành công. Vì vậy pha chế dung dịch dinh dưỡng trồng cây thủy canh

đang và luôn là một vấn đề mới được mọi người quan tâm rất nhiều.

Một số công trình nghiên cứu tìm ra công thức dinh dưỡng trong kỹ thuật

thủy canh của các trường đại học như Đại Học Nông Lâm TPHCM, Đại Học Khoa

Học Tự Nhiên TPHCM, Đại Học Nông Lâm Huế.. đang dần được họ ứng dụng và

đưa sản phẩm pha chế vào thị trường trong nước. Việc ứng dụng phần mềm pha chế

dung dịch dinh dưỡng trên các trang web cũng đang được một số bạn trẻ ham học

hỏi và muốn tìm hiểu sâu về thủy canh quan tâm rất nhiều.

3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước[3], [6], [10]

Kỹ thuật thủy canh đã có từ lâu.

- Theo những tài liệu ghi chép bằng chữ tượng hình của người Ai Cập trong

vài trăm năm trước Công nguyên, đã mô tả lại sự trồng cây trong nước.

- Sự nghiên cứu trong những niên đại gần đây nhất cho thấy vườn treo

Babilon và vườn nổi Kashmir và tại Aztec Indians của Mexico cũng còn những nơi

trồng cây trên bè trong những hồ cạn. Hiện tại vẫn còn nhiều bè trồng cây được tìm

thấy ở gần thành phố Mexico.

- 1699 John Woodward (người Anh) đã thí nghiệm trồng cây trong nước có

chứa các loại đất khác nhau.

- Những năm 60 của thế kỷ 19 Sachs và Knop (Đức) đã sản xuất ra các dung

dịch để nuôi cây.

- Trong những năm 30 của thế kỷ 20 TS.W.F.Gericke (California) đã phổ

biến rộng rãi thủy canh ở nước Mỹ. Những nông trại thủy canh di động đã cung cấp

thực phẩm rau tươi cho lính Mỹ trong suốt thời gian chiến tranh quân sự tại Nam

Thái Bình Dương.

Trong số đó trang trại lớn nhất rộng 22 hecta ở Chofu Nhật Bản. Ngay tại

Mỹ, thủy canh được dùng rộng rãi cho mục đích sản xuất kinh doanh như: Cẩm

chướng, Layơn, Cúc..

Các cơ sở lớn trồng hoa bằng thủy canh còn có ở Ý, Tây Ban Nha, Pháp,

Anh, Đức và Thụy Điển...

Trong khi đó các vùng khô cằn như Vịnh Ả Rập, Israel thủy canh được sử

dụng rất phổ biến để trồng rau.

Ở các nước Châu Mỹ La tinh rau sạch cũng là sản phẩm chính của thủy canh.

Hà Lan có hơn 3600 ha cây trồng không cần đất, Nam Phi có khoảng 400 ha.

Ở Singapore Liên doanh Aero green Technology là công ty đầu tiên ở Châu

Á áp dụng kỹ thủy canh trồng rau trong dung dịch dinh dưỡng, không cần đất và

không phải dùng phân bón hóa học có hại để sản xuất rau với qui mô lớn. Hàng

năm Singapore tiêu thụ lượng rau trị giá 260 triệu USD. Vì đất có hạn nên 90% rau

xanh được nhập khẩu, hiện tại nông trại Aero Green ở Lim Chu Kang trị giá 5 triệu

USD đang thu hoạch khoảng 900 kg rau mỗi ngày.

Nhật Bản đẩy mạnh kỹ thuật thủy canh để sản xuất rau sạch. An toàn thực

phẩm là một trong những vấn đề mà người Nhật rất quan tâm, họ luôn lo ngại và

thận trọng với những phụ gia thực phẩm hay thuốc trừ sâu nông nghiệp. Hơn nữa vì

diện tích đất canh tác quá hạn hẹp nên chính phủ Nhật rất khuyến khích và trợ giúp

kiểu trồng này, rau sạch sản xuất bằng phương pháp này giá đắt hơn 30% so với

rau trồng ở môi trường bên ngoài nhưng người tiêu dùng vẫn chấp nhận.

Tại triễn lãm quốc tế tổ chức ở Tsukuba, Nhật Bản vào năm 1985, cây cà

chua khổng lồ trồng theo kĩ thuật thủy canh của GS. KeiMori (Đại học Tổng hợp

Kelo, Tokyo) đã được giới thiệu. Sau 6 tháng trồng trong môi trường dinh dưỡng và

chiếu sáng nhân tạo,đường kính tán cây cà chua này đã lên đến 10m và cho đến

10.000 quả cà chua. Ngoài ra, Giáo sư KeiMori cũng ứng dụng kỹ thuật thủy canh

trồng nhiều loại cây khác nhau, thu hoạch được 3.300 quả trên một gốc dưa chuột

và 90 quả trên một gốc dưa hấu.

Ở qui mô rộng hơn, Thụy Sĩ đã thu hoạch được khoảng 720 - 840 củ cải đường trên 1m2 thuỷ canh. Ở Nga ứng dụng trồng cỏ theo kỹ thuật thủy canh trên

14,4 m2 đã thu hoạch cỏ tương đương với 3 - 3,5 ha đồng cỏ tự nhiên (khoảng 100 -

120 tấn cỏ tươi), và năng suất cà chua có thể đạt đến 250 tấn quả/ha. Nhà kính trồng

rau áp dụng kỹ thuật thủy canh của tập đoàn Eurofresh ở bang Arirona được xem là

có qui mô lớn nhất nước Mỹ. Mỗi năm trang trại rộng 110 ha ở đây sản xuất hơn

90.000 tấn cà chua.

Một số công thức pha chế dung dịch dinh dưỡng sử dụng thành công trong

kỹ thuật thủy canh của các nhà khoa học nổi tiếng như: Dennis R.Hoagland,

Douglas Peckenpaugh, Howard Resh ... đang được quan tâm ứng dụng rất nhiều.

4. Mục tiêu nghiên cứu

Mang đến cho mọi người cái nhìn mới cụ thể hơn về kỹ thuật thủy canh.

Pha chế các loại dung dịch dinh dưỡng giúp cây trồng đặc biệt là các loại rau

có thể phát triển tốt và cho năng suất cao.

Ứng dụng kiến thức hóa học vào thực tế cuộc sống một cách thiết thực và

hiệu quả nhất.

Đưa ra một hướng phát triển mới về kỹ thuật thủy canh có thể áp dụng tại

Việt Nam.

Trồng rau sạch sử dụng cho gia đình và hướng dẫn mọi người xung quanh

hiểu biết cơ bản về kỹ thuật thủy canh.

5. Đối tượng nghiên cứu

Phân tích hàm lượng các nguyên tố trong dung dịch dinh dưỡng.

Công thức dinh dưỡng có được từ phần mềm HydroBuddy và trang web

nonghoc.com.

6. Phạm vi nghiên cứu

Pha chế dung dịch dinh dưỡng tại nhà.

Trồng rau sạch theo phương pháp thủy canh tĩnh sử dụng cho hộ gia đình.

7. Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu dinh dưỡng cây trồng.

Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc pha chế dung dịch dinh dưỡng.

Nghiên cứu kỹ thuật thủy canh tĩnh.

Thực nghiệm pha chế dung dịch trồng rau theo kĩ thuật thủy canh tĩnh.

Thực nghiệm kiểm định các chỉ tiêu sinh, hóa về vệ sinh an toàn thực phẩm

các loại rau thu hoạch.

8. Phương pháp nghiên cứu

Thu thập và nghiên cứu tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau liên quan đến nội

dung của đề tài.

Pha chế dung dịch theo các công thức dinh dưỡng khác nhau và trồng thử

nghiệm một số loại rau ăn lá theo kĩ thuật thủy canh tĩnh.

Tham khảo ý kiến của chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu và các cơ sở

chuyển giao công nghệ thủy canh.

9. Kết quả nghiên cứu

Pha chế dung dịch dinh dưỡng để trồng thành công các loại rau ăn lá bằng kỹ

thuật thủy canh tĩnh.

Hoàn thành video hướng dẫn pha chế dung dịch dinh dưỡng và hướng dẫn

trồng rau sạch bằng kỹ thuật thủy canh tĩnh theo qui mô hộ gia đình.

Kiểm định các các chỉ tiêu hóa, sinh các loại rau đã trồng được để chứng

minh rau trồng đạt tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm.

Chương 1. Giới thiệu kỹ thuật thủy canh

1.1. Khái niệm về kỹ thuật thủy canh

Thủy canh (Hydroponics) là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực

tiếp vào dung dịch dinh dưỡng cùng với các giá thể mà không phải là đất. Các giá

thể đó có thể là cát, trấu, vỏ xơ dừa, than bùn...

Kỹ thuật thủy canh là một trong những kỹ thuật tiến bộ của nghề làm vườn

hiện đại. Chọn lựa môi trường dinh dưỡng cần thiết cho cây phát triển là sự sử dụng

những chất thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây tránh được sự phát

triển của cỏ dại, côn trùng và bệnh tật lây nhiễm từ đất.

1.2. Lợi ích của việc trồng cây thủy canh[3], [10]

Ngày nay thủy canh có một vai trò ngày càng cao trong sự phát triển của

ngành nông nghiệp thế giới. Sức ép của dân số, sự thay đổi khí hậu, sự xói mòn đất,

sự phân phối nước không đồng đều và sự ô nhiễm nguồn nước, đó là tất cả những

yếu tố ảnh hưởng đến cách thức canh tác khác nhau.

Thủy canh đã đáp ứng được nhiều đòi hỏi từ việc canh tác ngoài trời đến việc

trồng trong nhà kính, đến việc sử dụng nguồn sáng trong việc sử dụng năng lượng

nguyên tử ngầm ở đại dương đã cung cấp rau sạch cho phi hành đoàn. Đây là một

ngành khoa học cao được sử dụng tại những nước đang phát triển của thế giới thứ

ba để cung cấp thức ăn cho những vùng khắc nghiệt, nguồn nước sạch không có.

Tại Châu Úc điều kiện khí hậu khắc nghiệt và không thể tiên đoán được, đất

trồng trọt ít nên thủy canh được sử dụng để cung cấp những sản phẩm và hoa tươi

cho thị trường và xuất khẩu, cung cấp thức ăn cho vật nuôi trồng trong suốt mùa

đông và những vùng bị hạn hán tác động .

Trong tương lai thủy canh được thuyết phục nhiều hơn với sự khám phá vũ

trụ. Theo nghiên cứu của cơ quan Nasa đã thiết lập những cơ sở nuôi trồng dự kiến

sẽ đưa lên mặt trăng.

Ngày nay người tiêu dùng đã trở nên tin tưởng hơn với những rau cải trồng

với phương pháp thủy canh bởi vì sự phân hóa đất, nạn phá rừng, sự sử dụng thuốc

trừ sâu...

Tóm lại những ưu điểm của kỹ thuật thủy canh:

+ Không cần đất, chỉ cần không gian để đặt hộp dụng cụ trồng, do vậy có thể

triển khai ở những vùng đất cằn cỗi như hải đảo, vùng núi xa xôi, cũng như tại gia

đình trên sân thượng, ban công.

+ Không phải làm đất, không có cỏ dại, không cần tưới.

+ Trồng được nhiều vụ, có thể trồng trái vụ.

+ Không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các hóa chất độc hại khác.

+ Năng suất cao vì có thể trồng liên tục.

+ Sản phẩm hoàn toàn sạch, đồng nhất, giàu dinh dưỡng và tươi ngon.

+ Không tích lũy chất độc, không gây ô nhiễm môi trường.

+ Không đòi hỏi lao động nặng nhọc, người già, trẻ em đều có thể tham gia

hiệu quả.

Tuy nhiên kỹ thuật thủy canh cũng có những yếu điểm:

+ Chỉ trồng các loại cây rau quả, hoa ngắn ngày.

+ Giá thành sản xuất còn cao.

+ Vốn đầu tư ban đầu cao do chi phí về trang thiết bị. Tuy nhiên, chi phí này không cao so với những chi phí về thuốc trừ sâu bệnh và côn trùng, thuê công nhân. Hơn nữa các máy móc được tái sử dụng nhiều lần nên chỉ tốn chi phí đầu tư ban đầu.

+ Đòi hỏi trình độ chuyên môn kỹ thuật cao để sản xuất có hiệu quả. Điều

này gây cản trở cho việc mở rộng phương pháp thủy canh đại trà.

+ Trong quá trình hấp thu chất dinh dưỡng thực vật làm thay đổi pH trong dịch thủy canh. Do đó cần phải điều chỉnh pH 2 - 3 lần/ tuần. Giá trị pH thích hợp 5,8 - 6,5. Giá trị pH lệch khỏi khoảng này thì mức độ ảnh hưởng lớn đến sự hấp thu chất dinh dưỡng.

+ Khi cây hấp thu chất dinh dưỡng và nước từ dung dịch, độ dẫn điện (EC) thay đổi. Độ dẫn điện thể hiện độ đậm đặc của dung dịch dinh dưỡng. Gía trị EC tốt

nhất khoảng 1,5 - 2,5 mS/cm. Giá trị EC cao sẽ ngăn cản sự hấp thu dung dịch dinh

dưỡng do áp suất thẩm thấu thấp. Giá trị EC thấp sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe và sản

lượng của cây.

+ Ngoài ra, những thay đổi đột ngột các yếu tố môi trường cũng như việc

cung cấp dinh dưỡng và tưới nước không đúng có thể gây ra những rối loạn sinh lý

ở cây.

1.3. Thủy canh với việc trồng rau sạch[3], [9]

Việc ngộ độc thực phẩm do thuốc trừ sâu hay hóa chất bảo vệ thực vật chiếm

tỉ lệ cao. Tuy ngộ độc không gây nguy hiểm tức thời nhưng gây ảnh hưởng lâu dài

có thể gây ung thư.

Ở các vùng sản xuất rau việc sử dụng thuốc trừ sâu rất phổ biến, kể cả các

loại thuốc có nguồn gốc bị cấm như: lân, clo, cacbonat. Các loại thuốc trừ sâu độc

hại thường phun lên rau với nồng độ gấp 10 - 20 lần, có khi 50 lần, thậm chí có nơi

trước khi thu hoạch 1 - 3 ngày vẫn phun thuốc, nhiều người lái buôn nhúng rau, đậu

vào dung dịch Azodrin để rau giữ được độ tươi ngon.

Chúng ta đi đến tiêu chuẩn của một loại rau sạch như sau:

Theo viện nghiên cứu rau quả thì tiêu chuẩn dư lượng các kim loại nặng như:

Cadimi, Thủy ngân, Crôm... còn rất nhiều sự chênh lệch ở các dự án rau sạch ở mỗi

địa phương.

Hiện nay, Việt Nam chưa có một qui định chung về rau sạch, mà tạm thời sử

dụng tiêu chuẩn về lượng dư tối đa thuốc trừ sâu trên rau quả của tổ chức y tế thế

giới WHO: “ Rau an toàn là loại rau có lượng dư thuốc bảo vệ thực vật không vượt

mức cho phép dự lượng các độc tố và vi sinh vật có hại tới sức khỏe con người ở

mức tối thiểu cho phép”.

Dư lượng nitrat, kim loại nặng, nông dược và mức độ nhiễm vi khuẩn, ký

sinh trùng có hại có lẽ là những yếu tố quan trọng nhất xác định mức độ “sạch” cho

mặt hàng “rau sạch”.

Hiện nay việc sản xuất rau sạch được tiến hành theo các mô hình công nghệ

khác nhau như: thủy canh cách ly, nhà lưới cách ly, canh tác hữu cơ... và sản xuất

trên đồng ruộng.

Tuy nhiên với mọi mô hình, các vấn đề then chốt vẫn là chế độ phân bón,

nước tưới, qui trình sử dụng nông dược và các biện pháp nông học khác nhau để bảo vệ thực vật.

1.4. So sánh giữa trồng cây bằng kỹ thuật thủy canh và trồng cây cần

đất[7]

Bảng 1.1. So sánh giữa trồng cây bằng kỹ thuật thủy canh và trồng cây cần đất

Trồng cây cần đất Trồng cây thủy canh

Trong đất trồng, các vi khuẩn Thức ăn cho cây được cân bằng

phải phân cắt chất hữu cơ phức tạp (dung dịch dinh dưỡng) được hòa tan

thành các nguyên tố cơ bản như thẳng vào nước nên thực vật có thể

nitơ, photpho, kali cũng như các nhận chất dinh dưỡng hoàn hảo mọi

nguyên tố vi lượng để thực vật có lúc.

thể hấp thu được.

Đất trồng không thể sản sinh Thủy canh mang lượng thức ăn rễ

nhiều chất dinh dưỡng trên mỗi cần thẳng tới rễ hơn là bắt rễ thực vật

diện tích đủ cho hệ rễ có thể hấp tìm kiếm nó.

thu.

Đất trồng sau một thời gian Giá trị pH và hàm lượng dinh dưỡng

giảm sút giá trị dinh dưỡng của nó của dung dịch được đo và duy trì dễ

và khó đo các giá trị pH và hàm dàng, vì vậy các thực vật luôn có đủ

lượng chất dinh dượng. thức ăn.

Chỉ khi các cây trồng trên đất Trong một hệ thống thủy canh, độ

được tưới, các nguyên tố cơ bản ẩm hiện diện trong các khoảng thời

mới có thể hòa tan vào nước. gian được kéo dài hay trong mọi lúc.

Đất trồng đóng vai trò vật chủ Các môi trường trồng thủy canh là

đối với nhiều vi sinh vật do đó dễ trơ, vô trùng, một môi trường rất vệ

gây một số mầm bệnh hại cho cây sinh cho thực vật và người trồng.

trồng.

Đất trồng cần tưới nước nhiều, Thủy canh làm tăng sự tăng trưởng

có sự hiện diện các vi sinh vật gây và sản lượng trên mỗi diện tích của

hại, thực vật lớn chậm, cần nhiều thực vật, giảm các vi sinh vật gây hại,

không gian và chăm sóc. bệnh tật và nhu cầu tưới nước thực vật.

1.5. Một số loại rau ăn lá thường được trồng theo kỹ thuật thủy canh[12]

1.5.1. Xà lách

- Tên khoa học là: Lactuca sativa L.Var.Capitta L – tên tiếng Anh: Lettuce.

- Thuộc họ cúc: Asteraceae

- Cây thảo hằng năm có rễ trụ và có xơ. Thân hình trụ và thẳng, cao tới 60

cm, phân nhánh ở phần trên. Lá ở gốc xếp hình hoa thị, tạo thành búp dày đặc hình

cầu, các lá ở thân mọc so le, lá có màu lục sáng, gần tròn hay thuôn, hình xoan

ngược, lượn sóng, dài 6 – 20 cm, rộng 3 - 7 cm, mép có răng không đều. Cụm hoa

chùy dạng ngù ở ngọn gồm nhiều đầu hoa, mỗi đầu có 20 hoa, hình môi màu vàng.

Quả bế nhỏ, dẹp, có khía màu xám với mào lông trắng.

- Xà lách có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới, được trồng ở tất cả các vườn rau

trên toàn thế giới và nay trở thành cây toàn thế giới. Có đến 100 thứ Xà lách. Ở

nước ta, có trồng thứ xà lách có lá xếp vào nhau thành một đầu tròn tựa như cải bắp

thu nhỏ, gọi là xà lách quăn hay xà lách Ðà Lạt. Xà lách được trồng từ vùng đồng

bằng tới vùng núi, từ Bắc chí Nam, nó thích ứng với khí hậu mát.

1.5.2. Cải xanh

- Tên khoa học: Brassica juncea.

- Thuộc họ cải: Brassicaceae.

- Cây thảo hàng năm, cao 40 – 60 cm hay hơn, rễ trụ ít phân nhánh. Lá mọc

từ gốc hình trái xoan, tù, có cuống, lá có cánh với 2 - 3 cặp tại lá, lá có hơi cay, có

răng cưa không đều, lá ở thân tiêu giảm hơn, hoa vàng nhạt, xếp thành chùm dạng

ngù, hạt hình cầu, màu đen.

- Cải xanh có nguồn gốc từ miền nhiệt đới và cận nhiệt đới châu Á, có nhiều

ở vùng Trung Á, ở nước ta cây được trồng khắp cả nước, có thể trồng quanh năm

trừ những tháng nóng và mưa nhiều.

1.5.3. Rau muống

- Tên khoa học: Ipomoea aquatica.

- Thuộc họ khoai lang: Convolvulaceae.

- Cây mọc bò, ở mặt nước hoặc trên cạn. Thân rỗng, dày, có rễ mắt, không

lông. Lá hình ba cạnh, đầu nhọn, đôi khi hẹp và dài. Hoa to, có màu trắng hay hồng

tím, ống hoa tím nhạt, mọc từng 1 - 2 hoa trên một cuống. Quả nang tròn, đường

kính 7 - 9 mm, chứa 4 hạt có lông màu hung, đường kính mỗi hạt khoảng 4 mm.

- Rau muống có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới và được trồng khắp nơi. Rau

muống có nhiều ở các nước nhiệt đới châu Á, châu Phi và châu Đại dương. Đặc biệt

đây là món ăn rất phổ biến và quen thuộc của người dân nước ta

1.5.4. Rau diếp cá

- Cây diếp cá còn có tên là cây giấp cá, dấp cá.

- Tên khoa học là Houttuynia cordata.

- Thuộc họ lá giấp Saururaceae.

- Rễ nhỏ mọc ở các đốt, thân mọc đứng cao 40 cm, có lông hoặc ít lông. Lá

mọc cách, hình tim, đầu lá hơi nhọn hay nhọn hẳn. Hoa nhỏ, không có bao hoa, mọc

thành bông, có 4 lá bắc màu trắng, trông toàn bộ bề ngoài của cụm hoa và lá bắc

giống như một cây hoa đơn độc. Toàn cây vò có mùi tanh như mùi cá.

- Giấp cá có nguồn gốc ở Nhật Bản, miền nam Trung Quốc và Đông Nam Á,

là một loại cỏ nhỏ, mọc lâu năm, ưa chỗ ẩm ướt, có thân rễ mọc ngầm dưới đất.

1.5.5. Rau dền

- Rau dền là tên gọi chung để chỉ các loài trong Chi Dền.

- Tên khoa học: Amaranthus.

- Chi Dền gồm những loài đều có hoa không tàn, một số mọc hoang dại nhưng

nhiều loài được sử dụng làm lương thực, rau, cây cảnh ở các vùng khác nhau trên

thế giới.

- Chi Dền được cho là có nguồn gốc ở Trung Mỹ và Nam Mỹ nhưng khoảng 60

loài với khoảng 400 giống của nó hiện diện khắp thế giới, cả vùng có khí hậu ôn

đới lẫn nhiệt đới. Ở Việt Nam, rau dền thường thấy là dền đỏ, dền gai, dền cơm.

1.5.6. Cải ngọt

- Tên khoa học: Brassica integrifolia.

- Thuộc họ cúc: Brassicaceae.

- Cây thảo, cao tới 50 – 100 cm, thân tròn, không lông, lá có phiến xoan

ngược tròn dài, đầu tròn hay tù, gốc từ từ hẹp, mép nguyên không nhăn, mập, trắng

trắng, gân bên 5 - 6 đôi, cuống dài, tròn.

- Cải ngọt có nguồn gốc ở Ấn Độ, Trung Quốc, ở Việt Nam cải ngọt được

trồng khắp nơi dùng làm rau ăn.

Chương 2. Cơ sở lí luận của dinh dưỡng thủy canh

2.1. Chất dinh dưỡng trong dung dịch thủy canh[3], [5]

2.1.1. Nhu cầu - nhiệm vụ của một số chất và khoáng chất quan trọng

Những nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển thích hợp là O

(oxi), H (hyđro), N (nitơ), C (cacbon), P (photpho), S (lưu huỳnh), Cl (clo), K

(kali), Mg (magiê), Ca (canxi), Mn (mangan), Fe (sắt), Cu (đồng), Zn (kẽm), B (bo),

Mo (molybden). Sự thiếu hụt bất kì một nguyên tố nào đều thể hiện ra với những

triệu chứng và đặc thù riêng, có thể cho ta biết là cây đang thiếu loại nguyên tố nào.

Cacbon và Oxy được cung cấp bởi không khí dưới dạng CO2. Mặc dù, tỷ lệ

khí CO2 trong khí quyển thấp (0.03%) nhưng lượng n ày trong khí quyển cũng đã là

rất lớn. Ngay cả khi thực vật đã tiêu thụ một lượng lớn, nhưng lượng này vẫn luôn

được giữ không đổi. Khí CO2 được xâm nhập vào cơ thể thực vật qua quang hợp

hay hòa tan trong nước.

2.1.1.1. Các nguyên tố thiết yếu

a. Oxi

Oxi đóng một vai trò quan trọng đối với sinh trưởng và phát triển của cây, do

chức năng tham gia vào quá trình hô hấp.

Chức năng sống có thể bị ngừng lại nếu như không có quá trình hô hấp. Cây

hấp thụ oxi từ khí quyển, qua lá, và từ nước thông qua rễ. Thông thường thì không

có vấn đề gì xảy ra khi hấp thụ oxi từ lá nhưng khi hấp thụ qua rễ có thể giảm sút

nếu như rễ mọc trong nước không được thoáng khí, hoặc ở giữa các lớp mà không

khí không thể vào được.

b. Hiđro

Cây hấp thụ hiđro hầu hết là từ nước, thông qua quá trình thẩm thấu ở rễ. Nó

rất quan trọng vì chất béo và cacbohyđrat đều có thành phần chính là H, cùng với O

và C. Những nhà thủy canh học sẽ nhanh chóng nhận thấy tầm quan trọng của

hiđro, khi đo độ pH của dung dịch dinh dưỡng. Nó phải ở trong phạm vi cho phép,

những giá trị này được xác định tùy theo nhu cầu của từng loại cây trồng. Tính axit

.

của môi trường tùy thuộc vào nồng độ ion H+, còn tính kiềm tùy thuộc vào nồng độ ion OH-

2.1.1.2. Nguyên tố đa lượng

Hiện diện vài phần nghìn đến vài phần trăm ( 10-3 – 10-2 g/ gr trọng lượng

khô).

Bao gồm: N: 1-3%; K: 2-4%; Ca: 1-2%; Mg: 0,1-0,7%; S: 0,1-0,6%; P: 0,1-

0,5%.

Có thể xếp Cl, Na, Si vào nhóm nguyên tố đa lượng vì chúng có hàm lượng rất

thay đổi tùy thuộc vào loài thực vật.

a. Nitơ

Nitơ là thành phần bắt buộc của protit chất đặc trưng cho sự sống. Nó có

trong thành phần men, trong màng tế bào, trong diệp lục tố mang chức năng cấu

trúc.

Các hợp chất nitơ còn cung cấp năng lượng cho cơ thể, tham gia cấu tạo

ADP và ATP. Nitơ có ý nghĩa quan trọng nhất đối với đời sống thực vật. Nitơ tồn

tại dưới hai dạng: dạng khí nitơ tự do trong khí quyển N2 và dạng các hợp chất nitơ

hữu cơ, vô cơ khác nhau. Nitơ là yếu tố dinh dưỡng đóng góp rất quan trọng trong

việc điều tiết quá trình sinh lý, trao đổi chất của cây.

Nitơ còn là thành phần của nhiều vitamin B1, B2, B6, PP...đóng vai trò là

nhóm hoạt động của nhiều hệ enzim oxi hóa khử. Nitơ còn có tác động nhiều mặt

đến sự đồng hóa CO2, khi thiếu nitơ cường độ đồng hóa CO2 giảm làm giảm cường

độ quang hợp. Khi cung cấp đầy đủ nitơ cho cây làm tổng hợp auxin tăng lên (

Phạm Đình Thái, 1980). Nitơ còn ảnh hưởng đến các chỉ tiêu hóa keo của chất sống

như độ ưa nước, độ nhớt... từ đó ảnh hưởng đến cường độ quang hợp, hô hấp và các

quá trình sinh lý trap đổi chất.

Dạng sử dụng là urê, (NH4)2SO4, NH4NO3...

Nếu cây trồng hấp thụ nitơ vượt quá nhu cầu thì thân cây sẽ mềm mỏng và

khó hình thành hoa. Tuy nhiên, nếu không cung cấp đủ lượng cần thiết, cây sẽ bị

cứng do thừa xenlulô và lignin ở thành tế bào.

Cây trồng hấp thụ nitơ từ khí quyển và từ môi trường dinh dưỡng. Ở cây cà

chua trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng cần một lượng nitơ vừa đủ (giai đoạn

đầu tiên từ 2 - 3 tháng sau khi trồng), thân cây sẽ phát triển cứng cáp. Khi cây đã

phát triển cành để đậu quả và khi trái chín thì nhu cầu nitơ sẽ cao.

anion và cation. Một vài hỗn hợp dinh dưỡng trộn lẫn một lượng lớn NO3

+. Với NH4

lượng nhỏ NH4

Nitơ là nguyên tố đa lượng duy nhất, mà cây trồng có thể hấp thụ ở cả dạng - và một +, ion H+ được giải phóng ra từ rễ và làm tăng tính axit -, môi trường dinh dưỡng có tính của môi trường. Đối với nitơ cung cấp từ NO3 kiềm, vì ion OH- giải phóng ra từ rễ sẽ làm cho môi trường dinh dưỡng cân bằng

tĩnh điện.

+ được sử dụng, - được sử dụng, độ pH sẽ được giữ không đổi

Ở môi trường trồng cà chua khi bị giảm pH thì nguồn NH4

còn pH tăng khi tất cả các nguồn NO3

khi người trồng điều chỉnh nguồn nitơ thích hợp. Tuy nhiên cũng cần phải tiến hành - và NH4 + không đổi. Tỷ lệ 50/50 gây + thì được một số người trồng cây chấp chăm sóc để chắc chắn cân bằng giữa NO3 - và 25% NH4 +, tỷ lệ 75% NO3 ngộ độc NH4

nhận hơn, trong khi một số khác lại thích tỉ lệ 90% - 10% hơn.

Khi thiếu nitơ thì thân lá, bộ rễ kém phát triển, lá có màu xanh nhợt, phiến là

mỏng, ảnh hưởng đến quang hợp nên năng suất giảm rõ rệt.

b. Photpho (P)

Photpho là thành phần quan trọng trong sự sinh trưởng, photpho cần thiết

cho sự phân chia tế bào, sự tạo hoa và trái, sự phát triển của rễ. Photpho có liên

quan lớn đến sự tổng hợp đường, tinh bột vì photpho là thành phần của các hợp chất

cao năng tham gia vào các quá trình phân giải hay tổng hợp các chất hữu cơ trong tế

bào.

Sau khi photpho xâm nhập vào thực vật dưới dạng các hợp chất vô cơ (P2O5,

KH2PO4…) theo con đường đồng hóa sơ cấp photpho bởi hệ rễ đã tham gia vào hầu

hết các quá trình trao đổi chất của cây. Photpho đóng vai trò quyết định sự biến đổi

vật chất và năng lượng mà mối liên quan tương hỗ của các biến đổi có qui định

chiều hướng, cường độ các quá trình sinh trưởng, phát triển của cơ thể thực vật và

cuối cùng năng suất của chúng.

Khi thiếu photpho cây có biểu hiện rõ rệt về hình thái bên ngoài, là năng suất

giảm. Đối với những cây họ hòa thảo thiếu photpho là mềm yếu, sự sinh trưởng của

rễ, sự đẻ nhánh, phân cành kém. Lá cây có màu xanh đậm do sự thay đổi tỉ lệ diệp

lục tố a và diệp lục tố b. Ở những lá già thì đầu mút của lá và thân có màu đỏ, hàm

lượng protein trong cây giảm, hàm lượng nitơ hòa tan tăng.

Ở môi trường có pH thấp (axit) nhiều Fe thì dễ bị thiếu photpho vì làm

photpho ít linh động.

Sự thiếu P thường đi đôi với sự thiếu nitơ và còn triệu chứng gần tương tự

nhau vì P liên hệ đến sự biến dưỡng nitơ.

c. Kali (K)

Kali làm gia tăng quá trình quang hợp và thúc đẩy sự vận chuyển gluxit từ

phiến lá vào các cơ quan. Kali còn tác động rõ rệt đến trao đổi protit, lipit, đến quá

trình hình thành các vitamin.

Kali rất dễ xâm nhập vào tế bào, làm tăng tính thấm của thành tế bào đối với

các chất khác, tăng quá trình thủy hóa, giảm độ nhớt, tăng hàm lượng nước liên kết.

Kali ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp các sắc tố trong lá, ảnh hưởng tích cực

quá trình đẻ nhánh, hình thành bông và chất lượng hạt của các cây ngũ cốc.

Kali rất cần thiết cho sự sinh trưởng và nó đóng vai trò quan trọng trong việc

duy trì chất lượng quả. Ở cây cà chua có hàm lượng kali cao sẽ làm cho quả rắn

chắc, phần thịt quả sẽ được giữ cứng trong một thời gian dài, ngay cả khi hái quả

vào giai đoạn chín. Với lượng kali khoảng 300 ppm, thì quả bảo quản được 25

ngày, nếu lượng kali khoảng 200 ppm thì chỉ bảo quản được 20 ngày.

Tuy nhiên, vấn đề là khi tăng hàm lượng kali thì lại gây ảnh hưởng bất lợi

cho việc hấp thụ magiê. Nếu kali quá cao, thì cần phải sử dụng phương pháp phun

MgSO4 trên lá. Nguồn kali được sử dụng nhiều là hợp chất KNO3, mặc dù K2SO4

đôi khi vẫn được sử dụng nhưng chỉ với mục đích là làm giảm nồng độ của nitơ.

Trong nhiều nghiên cứu của các nước có khí hậu bốn mùa rõ rệt thì trong

suốt mùa đông, khi mà cả thời gian dài chỉ có mây, kali có thể được sử dụng với

nồng độ cao hơn mùa hè. Tuy nhiên, khi sử dụng KNO3, lượng nitơ dư thừa cần

phải được tính toán. Nếu quá nhiều nitơ hơn mức cho phép, nồng độ đường sẽ giảm

và quả sẽ có vị nhạt.

Kali giúp cho việc tăng tính chống chịu của cây với nhiệt độ thấp, khô hạn và

bệnh.

Khi thiếu kali thì sự tích tụ amoniac cao gây độc hại cho cây, là biểu hiện ở

lá có màu xanh dương sẫm, đọt bị cháy hay có những đốm màu nâu, có khi là cuốn

lại, thường xuất hiện ở lá già trước. Các triệu chứng khác nhau như chồi cằn cỗi,

cây chết, không trổ hoa, rễ kém phát triển, lóng ngắn.

Cây sử dụng kali dưới dạng KCl, KHCO3, K2HPO4, KNO3, K2SO4…

d. Canxi (Ca)

Canxi là thành phần muối pectat của tế bào có ảnh hưởng trên tính thấm của

màng. Trong tế bào canxi hiện diện ở không bào, mô già; ở lá già nhiều canxi hơn lá

non.

Canxi là ion kém linh động nên màng tế bào thực vật ngoại hấp dễ dàng. Khi

nồng độ canxi cao trong môi trường thì Fe bị kết tủa cho nên các chất này giảm

hoặc không di chuyển vào trong tế bào, kết quả là lá bị vàng (vì Fe là thành phần

cấu tạo của diệp lục tố). Canxi có là chất hoạt hóa của vài enzim nhất là ATPase. Ca

cần với một khối lượng lớn cho thân và rễ. Canxi cũng cần cho sự hút nitơ. Canxi

không được hấp thụ như những nguyên tố khác nên bất kì sự thiếu hụt nào cũng

biểu hiện rất nhanh ở những lá non.

Lượng thấp canxi cũng ảnh hưởng đến kích thước của trái. Sản lượng thu

hoạch sẽ bị giảm rất đáng kể nếu như canxi xuống rất thấp dưới 100 ppm. Nồng độ

trên 100 ppm sản lượng cũng không thấy tăng lên.

Khi thiếu canxi đặc biệt trong môi trường thủy canh thì rễ sẽ bị nhầy nhụa

đưa đến sự hấp thu chất dinh dưỡng sẽ bị trở ngại, cây ngừng sinh trưởng phát triển

và chết. Biểu hiện thiếu canxi ở chồi lá non thường bị xoắn, lá bị tua cháy bìa lá,

thân cuốn hay gãy, sinh trưởng bị chết.

Ca2+ còn là chất đối kháng của K+. Sử dụng Ca2+ dưới dạng Ca(NO3)2, CaCl2, CaSO4…

e) Magiê (Mg)

Magiê là thành phần cấu trúc của diệp lục tố, có tác dụng sâu sắc và nhiều

mặt đến quá trình quang hợp, phụ trợ cho nhiều enzim đặc biệt là ATPase liên quan

trong biến dưỡng cacbohydrat, sự tổng hợp axit nucleic, sự bắt cặp của ATP với các

chất phản ứng.

Khi thiếu magiê lá bị vàng, quang hợp kém dẫn đến năng suất giảm. Sử dụng

magiê dưới dạng MgSO4.H2O, MgO.

2.1.1.3. Nguyên tố vi lượng

Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng trong đời sống thực vật. Hàm

lượng các nguyên tố này trong mô thực vật biến động trong khoảng một phần nghìn

đến một trăm phần nghìn. Các nguyên tố vi lượng tham gia vào các quá trình oxi

hóa khử, quang hợp, trao đổi nitơ và gluxit của thực vật, tham gia vào các trung tâm

hoạt tính của các enzim và vitamin, tăng tính chống chịu của cơ thể thực vật đối với

điều kiện môi trường bất lợi. Sự thiếu hụt các nguyên tố vi lượng có thể gây ra

nhiều bệnh và không hiếm những trường hợp cây chết ở tuổi cây non.

Các nguyên tố như Cu, B, Zn, và Mo cần thiết nhưng chỉ cần với lượng rất

nhỏ. Những nguyên tố này có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây.

a) Kẽm (Zn)

Tham gia trong quá trình tổng hợp auxin, vì kẽm có liên quan đến hàm lượng

trithophan aminoaxit, tiền thân của quá trình sinh tổng hợp NAA (axit naphtyl

axetic).

Kẽm còn là chất hoạt hóa của nhiều enzim dehydrogenaza, có thể có vai trò

trong sự tổng hợp protein.

Kẽm có tác dụng phối hợp với GA3. Kẽm có liên quan đến sinh tổng hợp

vitamin nhóm B1, B2, B6, B12. Ngoài ra còn ảnh hưởng tốt đến độ bền của diệp lục

tố, tác dụng tốt đến tổng hợp carotenoit.

Kẽm còn thúc đẩy sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá xuống các cơ

quan dự trữ, tăng khả năng giữ nước, độ ngâm nước của mô do làm tăng quá trình

tổng hợp các cao phân tử ưa nước như protein, axit nucleic.

Khi thiếu kẽm thì cường độ tổng hợp trythophan từ indon và xerin bị kìm

hãm nên rễ không tạo được hoặc kém phát triển, lá bị bạc màu sắc tố bị hủy hoại, lá

kém phát triển, dạng lá không bình thường lóng ngắn.

Sử dụng kẽm dưới dạng ZnSO4.7H2O.

b) Lưu huỳnh (S)

Giữ vai trò đệm trong tế bào (trao đổi anion với các tế bào).

Lưu huỳnh là thành phần cấu trúc của cystein, methyonin, tạo cầu nối S - S

(đisunfua) tạo cấu trúc bậc 3 của protein.

Lưu huỳnh còn là thành phần của vài enzim. Thiếu S sự sinh tổng hợp

protein giảm, cây bị hoàng hóa do không tổng hợp được diệp lục tố lá có màu lục

nhạt thỉnh thoảng có một phần lá bị đỏ, thường xuất hiện ở lá non, cây chậm lớn,

năng suất, phẩm chất giảm.

Sử dụng lưu huỳnh dưới dạng MgSO4.7H2O, FeSO4, (NH4)2SO4.

c) Sắt (Fe)

Có vai trò quan trọng trong phản ứng oxi hóa khử, là nhân của poocphyrin,

sắt tham dự trong chuyển điện tử ở quang hợp.

Sắt còn xúc tác sự khử CO2 của OAA (axit oxaloaxetic), axit succinic. Fe

đóng vai trò kết hợp giữa enzim và đài chất để enzim dễ hoạt động. Bệnh thiếu Fe

rất dễ xảy ra khi môi trường nhiều canxi hoặc pH môi trường quá kiềm vì sắt bị kết

tủa dưới dạng hydrat sắt là ion bất động trong thực vật, nên khó chuẩn đoán trong

phần non.

Sự thiếu hụt nhanh chóng biểu hiện ở trên lá và sẽ ngăn chặn sự sinh trưởng

và phát triển. Sự thiếu hụt sắt thường dẫn đến bệnh vàng lá trầm trọng, và trong điều

kiện yếu như thế sẽ làm giảm lượng clorophin ở lá. Sắt không hoạt động mạnh trong

cây và tác dụng thiếu này sẽ biểu hiện màu vàng trên những lá non.

Cần phải điều khiển chặt chẽ độ pH cần thiết để đảm bảo sự ổn định Fe trong

dung dịch dinh dưỡng. Lượng Fe hòa tan giảm nhanh chóng trong môi trường nếu

pH vượt quá 6.5.

Lượng Fe giảm trong dung dịch dinh dưỡng khá nhanh, so với những nguyên

tố khác có trong môi trường do một số nguyên nhân sau:

Quá trình oxi hóa Fe bởi tia UV (ánh nắng mặt trời), khi mà dung dịch dinh

dưỡng cung cấp cho cây dưới dạng các tia phun sương.

Độ pH của dung dịch dinh dưỡng vượt quá 6.5.

Sự hấp thu của cây trồng cho sự sinh trưởng và phát triển.

Trở thành dạng không tan bởi một số cấu phần khác trong môi trường.

Sử dụng môi trường làm tăng độ pH, cũng có ảnh hưởng quan trọng đối với

3-, Fe, Mn trong dung dịch dinh dưỡng.

khả năng hoạt động của Fe như việc sử dụng vật liệu đá vôi CaCO3 sẽ làm tăng độ

pH trong dung dịch, gây ra sự kết tủa PO4

Thiếu Fe thường bị vàng hoàn toàn và bị cháy sém ở ngọn, mép lá.

Nếu môi trường nhiều Zn, Cu, P dẫn đến thiếu Fe.

Nếu môi trường thiếu Mg, Ca, K cũng dẫn đến thiếu Fe.

Sử dung Fe ở dạng chelat sắt là tốt nhất hoặc FeSO4.7H2O, hay Fe-EDTA

cung cấp khoảng 13,2% Fe. Một vài loại phức chất khác có thể ở mức dưới 7%.

d) Đồng (Cu)

Gần giống vai trò của sắt, là thành phần cấu trúc của nhiều enzim xúc tác các

phản ứng hóa khử, can thiệp vào các phản ứng oxy hóa cần oxi phân tử.

Thiếu đồng lá kém phát triển, lá màu xanh đậm, nếu thiếu nhiều dẫn đến chết

một phần của lá.

Trên lá ngũ cốc nếu thiếu còn gặp triệu chứng bìa lá bị mất diệp lục tố, ngọn

lá bị hư. Ở cây ăn trái thiếu đồng thường bị chết ngược, sự mất diệp lục tố xảy ra,

cây dạng phân tán.

Trong môi trường nuôi trồng thủy canh việc sử dụng Cu trong môi trường

còn có tác dụng ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật trong môi trường dinh

dưỡng nước.

Sử dụng đồng dưới dạng CuSO4. 5H2O.

e) Mangan (Mn)

Ảnh hưởng của mangan đối với cây trồng khá giống sắt, ngoại trừ bệnh vàng

lá không xuất hiện ở các lá non, như trong trường hợp của sắt. Có một vài dấu hiệu

cho thấy có sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các lượng khác nhau giữa sắt và mangan và

cần phải phòng ngừa trước để chắc chắn rằng sự cân đối giữa mangan và sắt là

không đổi trong giới hạn để cây trồng phát triển tốt nhất.

f) Silic (Si)

Mặc dù silic chưa được thừa nhận như là một trong các yếu tố thiết yếu cho

thực vật cấp cao nhưng hiệu quả của nó đã được nghiên cứu trong nhiều thực vật.

Silic có nhiều trong các cây đang phát triển, nhưng hầu như không hiện diện ở trong

các cây trồng thủy canh. Từ lâu, silic được thừa nhận như là một yếu tố quan trọng

cần cho sự phát triển của lúa và một số cây ngũ cốc, nhưng theo nghiên cứu vừa

mới đây cho thấy có lẽ silic chỉ quan trọng trong giai đoạn ra hoa. Silic có hai hiệu

quả đáng kể sau:

+ Chống lại sự tấn công của côn trùng và bệnh tật.

+ Chống lại tác dụng độc của kim loại.

Vì những lí do trên nên việc cho silic (khoảng 0,1 mM) vào dung dịch thủy

canh cho tất cả các cây là cần thiết.

2.2. Dung dịch dinh dưỡng[3], [4], [5]

2.2.1. Nguyên tắc pha chế

Một khi giá thể không đóng góp gì vào sự sinh trưởng và sản lượng thu

hoạch, thì tất cả các chất dinh dưỡng đều phải thêm vào trong nước. Bản thân nước

cung cấp cho cây cũng có chứa một vài chất khoáng hòa tan có ích cho cây. Các

chất khoáng được sử dụng trong môi trường bắt buộc phải được hòa tan vào được

trong nước, nếu thêm bất kỳ chất nào mà không tan được trong nước thì không có

tác dụng gì đối với cây.

Trong thủy canh tất cả các chất cần thiết cung cấp cho cây đều được sử dụng

dưới dạng các muối khoáng vô cơ được hòa tan trong dung môi là nước.

Nhiều công thức dinh dưỡng được công bố và sử dụng thành công cho nhiều

đối tượng cây trồng như cải xà lách, cải ngọt, bông cải, dâu tây, nho và các loại

hoa...

Điều đáng chú ý là nếu sử dụng các môi trường dinh dưỡng với dạng nước

thì phải nắm rõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm mất tác dụng của

hóa chất. Ví dụ: Ca và P nằm gần nhau thì bị kết tủa, Fe phải được pha riêng. Trong

thủy canh các muối khoáng được sử dụng phải có độ hòa tan cao, tránh lẫn các tạp

chất. Môi trường dinh dưỡng đạt yêu cầu cao khi có sự cân bằng về nồng độ ion

khoáng sử dụng trong môi trường để đảm bảo độ pH ổn định trong khoảng từ 5,8 -

6,5 là độ pH mà đa số cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt.

Sự thành công hay thất bại của việc trồng thủy canh phụ thuộc vào việc xử lý

chất dinh dưỡng, điều này có thể đạt được tùy thuộc vào độ pH, nhiệt độ và độ dẫn

điện của môi trường.

2.2.2. Các yếu tố quyết định của dung dịch dinh dưỡng

2.2.2.1. Độ pH

Độ pH được hiểu theo nghĩa đơn giản là một chỉ số đo chỉ số axit hoặc bazơ

trong khoảng từ 1 - 14. Trong môi trường dinh dưỡng, độ pH rất quan trọng cho sự

sinh trưởng và phát triển của cây.

Môi trường trung tính có pH = 7

Axit < 7

Bazơ > 7

Việc xác định pH của môi trường dinh dưỡng có thể bằng giấy đo pH hoặc

pH kế.

Độ pH được tính dựa trên mức độ hoạt động của các nguyên tố khác nhau

với cây trồng. Dưới 5,5 thì khả năng hoạt động của P, K, Ca, Mg và Mo giảm đi rất

nhanh, trên 6,5 thì Fe và Mn trở nên bất hoạt.

Việc điều khiển pH của dung dịch rất quan trọng để ngăn chặn pH tăng lên

quá cao, sẽ gây tình trạng kết tủa của Ca3(PO4)2, gây nghẹt ống dẫn dung dịch và

bám quanh bộ rễ của cây.

Nếu pH xuống dưới 5.5, KOH hay một vài chất thích hợp khác có thể thêm

vào dung dịch để tăng pH lên.

Nếu pH quá cao, H3PO4 hay HNO3 có thể sử dụng. H3PO4 thường được sử 3- vào quá trình trồng trọt, và tăng thêm dụng nhiều hơn, vì nó bổ sung thêm PO4

lượng khoáng chất cần cho cây trồng. Tuy nhiên trong trường hợp đặc biệt nếu pH

cao là do lượng Ca(HCO3)2 quá cao trong nước cung cấp, thì nên sử dụng HNO3,

nếu bổ sung H3PO4 vào trong trường hợp này thì Ca3(PO4)2 sẽ được hình thành,

đây là một loại kết tủa trắng không tan, cây trồng không thể hấp thụ được. Cuối

cùng, quyết định là sử dụng H3PO4 hay HNO3 sẽ trả lời câu hỏi về sự an toàn.

HNO3 là một axit rất mạnh trong khi đó H3PO4 lại là một axit yếu hơn. Trong việc

điều chỉnh pH thì sử dụng KOH, HNO3, H3PO4 để cẩn thận cần phải tiến hành thử

nghiệm và cho ra những cảnh báo thích hợp. H2SO4 cũng là một axit thích hợp.

Sử dụng NH3 cũng là một cách để giảm pH. NH3 khi bị oxi hóa tạo thành - làm cho dung dịch có tính axit. Sự oxi hóa này được thể hiện bởi các vi sinh NO3

vật nitrat hóa.

Sự thay đổi pH trong dung dịch dinh dưỡng thường xuyên xảy ra khá nhanh,

phụ thuộc vào độ lớn của hệ thống rễ và thể tích dinh dưỡng của một cây.

Sự sinh trưởng của cây là một trong những nhân tố làm cho môi trường trở

nên có tính axit hơn, vì trong quá trình sống rễ giải phóng ra các axit hữu cơ và ion H+. Trong khi đầu rễ phải đâm xuyên qua các lớp giá thể trong suốt quá trình phát

triển thì lớp tế bào bên ngoài bao quanh đầu rễ bị bong ra do tiếp xúc với các vật thể

nhọn trong giá thể, đặc biệt là scoria, cát, sỏi. Vì vậy khi di chuyển cây khỏi giá thể,

những rễ nhỏ vẫn còn bám lại trong giá thể và sẽ chết. Giá thể được sử dụng càng

lâu thì những nhân tố hữu cơ đọng lại trong đó càng nhiều và cần nhiều sự điều

chỉnh cần thiết để đạt được pH như mong muốn.

Với giá thể hoàn toàn mới, không có bất kì một nhân tố hữu cơ nào đọng lại,

hay các vật liệu sinh dưỡng từ vụ trước còn lại, độ pH của môi trường sẽ tăng lên

khi cây cà chua sinh trưởng, nếu như dung dịch đã được axit hóa từ trước. Với sự

sắt. pH tăng là do cây hấp thụ nhiều NO3

sinh trưởng nhanh của cây pH sẽ tăng nhanh vượt quá 6,5 và sẽ gây ra sự thiếu hụt - vào quá trình sinh trưởng, và sau đó giải -, một axit yếu khi kết hợp với

phóng CO2 vào dung dịch. CO2 sẽ tạo thành HCO3 H+ sẽ tạo thành axit không bị phân ly và làm cho pH tăng lên.

Trong thủy canh đa số cây trồng thích hợp với môi trường hơi axit đến gần

trung tính, pH tối ưu là 5,8 đến 6,5. Nếu pH trên 7 thì Fe, Mn, Cu, Zn, Bo trở nên

kém hiệu quả đối với cây. Do đó có thể điều chỉnh bằng cách cho thêm axit nếu pH

môi trường quá kiềm và ngược lại cho bazơ khi môi trường quá axit. Thông thường

người ta sử dụng một số hoá chất có tính đệm nghĩa là có khả năng duy trì nồng độ ion H+ trong một khoảng cho trước.Tác dụng đệm ở chỗ là làm chậm sự di chuyển

của pH về một phía nào đó do sự phân ly kết hợp của các gốc axit và phân tử nhiều

ion. Điều đáng tiếc là hệ thống thủy canh quá nghèo chất đệm nên khó giữ pH ở

- và HPO4

khoảng 4 - 7 nếu không dùng chế độ điều chỉnh pH tự động. Photpho ở dạng 2- trong dung dịch có khả năng đệm, nhưng nếu duy trì P ở mức H2PO4

đủ để làm ổn định pH (1 - 10 mM) sẽ gây hại cho cây. Cây hấp thu một cách chủ

động, do đó dung dịch hoàn lưu có 0,005 mM thì khả năng đệm kém hơn dung dịch

bổ sung tinh khiết (được thêm vào để bù cho lượng bốc thoát hơi nước).

Trong nuôi trồng thủy canh, pH được cân bằng bởi hoạt động của cây. Nếu

pH tăng (môi trường trở nên quá kiềm) khi đó cây sẽ thải ra các muối axit vào môi

trường, đó có thể là nguyên nhân làm chất độc trong môi trường tăng lên và làm hạn

chế sự dẫn nước. Nếu pH giảm xuống (môi trường trở nên quá axit) thì cây sẽ thải

ra các thành phần ion bazơ, có thể làm giới hạn việc hấp thụ các muối gốc axit, nên

rễ cây không cần thiết hấp thu.

Nhìn chung, pH của môi trường nên kiểm tra thường xuyên khi trồng thủy

canh có thể 2 – 3 lần/ tuần, nên thực hiện các hình thức kiểm tra này vào thời điểm

nhiệt độ giống nhau bởi vì pH của môi trường có thể dao động theo ánh sáng và

nhiệt độ vào các thời điểm khác nhau trong ngày. Hoạt động quang hợp mạnh vào

ban ngày là nguyên nhân làm tăng pH, và khi trời tối hoạt động hô hấp của cây tăng

là nguyên nhân làm pH hạ xuống.

Tuy nhiên cần lưu ý:

- Sự thay đổi pH của môi trường dinh dưỡng trong thủy canh có thể là do

chính các vi sinh vật gây ra.

- pH nội bào không chỉ phụ thuộc vào môi trường chung quanh mà vi sinh

vật có thể kiểm soát được một phần nhờ tiết các ion.

- pH trong tế bào không giống như môi trường ngoài, ngay trong nội tế bào

pH cũng không đồng nhất.

- Những thí nghiệm nghiên cứu gần đây cho thấy:

+ pH của tế bào do pH của môi trường quyết định.

+ pH tác động đến sự vận chuyển các chất dinh dưỡng qua màng tế bào.

2.2.2.2. Nhiệt độ

Dao động về nhiệt độ trong môi trường dinh dưỡng ở thủy canh không chỉ

tác động đến pH mà còn ảnh hưởng đến hòa tan của các dưỡng chất.

Nghiên cứu về nhiệt độ của nước đối với sự hòa tan của các khoáng chất được sử dụng thì nhiệt độ thích hợp là khoảng 200C - 220C. Nếu nhiệt độ thấp hơn

nhiệt độ trên thì các chất khó hòa tan được.

2.2.2.3. Bổ sung chất dinh dưỡng

Hai yếu tố cần nghiên cứu để nghiên cứu một dung dịch bổ sung:

- Thành phần dung dịch.

- Nồng độ dung dịch.

Trong thời gian sinh trưởng và phát triển của cây, cây sẽ sử dụng chất dinh

dưỡng theo nhu cầu của chúng.

Đối với loại cây có thời gian sinh trưởng tương đối dài thì việc bổ sung dinh

dưỡng là rất cần thiết.

Trong nghiên cứu người ta có thể dựa vào giá trị của độ dẫn điện (EC:

electro-conductivity); sự phân hủy các muối khoáng (TDS :Total dissolved salts)

hoặc nhân tố hòa tan (CF: conductivity factor) của các máy đo để điều chỉnh bổ

sung chất dinh dưỡng vào môi trường nuôi trồng thủy canh.

Chỉ số EC chỉ diễn tả tổng nồng độ ion hòa tan trong dung dịch, chứ không

thể hiện được nồng độ của từng thành phần riêng biệt.

Trong suốt quá trình tăng trưởng, cây hấp thu khoáng chất mà chúng cần, do

vậy duy trì EC ở một mức ổn định là rất quan trọng.

Nếu dung dịch có chỉ số EC cao thì sự hấp thu nước của cây diễn ra nhanh

hơn sự hấp thu khoáng chất, hậu quả là nồng độ dung dịch sẽ rất cao và gây ngộ độc

cho cây. Khi đó ta phải bổ sung thêm nước vào môi trường.

Ngược lại, nếu EC thấp, cây sẽ hấp thu khoáng chất nhanh hơn hấp thu nước

và khi đó ta phải bổ sung khoáng chất vào dung dịch.

Bảng 2.1. Một số giới hạn EC và TDS đối với một số loại cây trồng

EC (mS/cm) TDS (ppm)

Cẩm chướng 2.4 - 5.0 1400 –2450

Địa lan (Cymbidium) 0.6 –1.5 420 – 560

Hoa hồng 1.5 – 2.4 1051 – 1750

Cà chua 2.4 – 5.0 1400 – 3500

Xà lách 0.6 – 1.5 280 – 1260

Xà lách soong 0.6 – 1.5 280 – 1260

Cây chuối 1.5 –2.4 1260 – 1540

Cây dứa 2.4 – 5.0 1400 – 1680

Dâu tây 1.5 – 2.4 1260 – 1540

Ớt 1.5 – 2.4 1260 – 1540

Ngoài ra còn một chỉ số thông dụng để đánh giá độ thoáng khí của môi

trường đó là chỉ số DO (Dissoved oxigen).

DO là đơn vị dùng để đo hàm lượng oxigen hòa tan trong một lít nước, đơn

vị (mg/l). Đo DO để biết được độ thoáng khí của môi trường dinh dưỡng. Chỉ số

DO cao thuận lợi cho hoạt động hô hấp và biến dưỡng của hệ rễ.

DO phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và độ mặn của dung dịch.

2.2.2.3.1. Thành phần dung dịch

Được xác định bởi các chất mà cây đòi hỏi. Việc phân tích phiến lá dựa trên

nồng độ dinh dưỡng khoáng có trong một lá, vì lá là nơi xảy ra quá trình quang hợp

và do đó lượng enzim trong mô lá cao nhất. Nồng độ dinh dưỡng khoáng trung bình

trong toàn cây thường ít hơn nồng độ trong lá, vì vậy một dung dịch bổ sung căn

bản phải dựa trên nồng độ các chất có trong mô lá mà chúng sẽ cung cấp cho thân,

hạt và trái.

Chu trình sống của cây được chia làm 3 giai đoạn sau đây (tương ứng với 3

loại dung dịch bổ sung):

- Giai đoạn đầu của sự phát triển cây: thường là mô lá.

- Giai đoạn phát triển: trong suốt giai đoạn thân và lá phát triển như nhau.

- Giai đoạn trưởng thành: giai đoạn trưởng thành lá phát triển tối thiểu, chất

dinh dưỡng được huy động vào trong hạt và trái.

Sự phát triển của rễ chủ yếu xảy ra ở giai đoạn đầu và ít quan trọng hơn ở

giai đoạn sau. Trong suốt giai đoạn trưởng thành, rễ rất ít phát triển và gần như

ngừng hẳn.

2.2.2.3.2. Nồng độ ion trong dung dịch

Nồng độ ion trong dung dịch bổ sung được xác định bởi tỉ lệ thoát hơi nước.

Sự thoát hơi nước quyết định tỉ lệ tiêu thụ nước, sự phát triển quyết định tỷ lệ tiêu

thụ dinh dưỡng khoáng (sự vận chuyển dinh dưỡng khoáng từ dung dịch sang cây).

Ước lượng sự thoát hơi nước đối với sự phát triển của cây trong môi trường thủy

canh là 300 – 400 kg nước/ 1 kg sinh khối khô. Tỷ lệ chính xác tùy thuộc vào độ ẩm

không khí, độ ẩm khi thấp sẽ làm tăng sự thoát hơi nước nhưng không tăng sự phát

triển. Lượng CO2 cao làm đóng khẩu và tăng quá trình quang hợp, chính vì vậy sự

thoát hơi nước đến một tỉ lệ nào đó sẽ giảm xuống còn 200 kg nước/ 1 kg sinh khối

khô.

Hiểu biết về tỷ lệ này sẽ rất có lợi trong việc quyết định nồng độ dung dịch

tương ứng cho dung dịch bổ sung. Tổng nồng độ ion có thể được duy trì bằng cách

điều chỉnh tính dẫn điện của dung dịch. Nếu tính dẫn điện gia tăng, cần làm loãng

dung dịch bổ sung, nhưng thành phần chất dinh dưỡng vẫn phải giữ nguyên. Tính

dẫn điện không thay đổi nhanh cho nên chỉ cần theo dõi vài lần trong tuần.

2.2.2.3.3. Sự chuyển vận của dinh dưỡng khoáng trong dung dịch

Các dinh dưỡng khoáng thiết yếu có thể được đặt theo 3 nhóm sau đây dựa

+, P, K, Mn các chất này được hấp thu một cách chủ

trên cách mà chúng bị loại ra khỏi môi trường dinh dưỡng (do bị cây hấp thu):

-, NH4

- Nhóm 1: NO3

động nhờ rễ và bị loại khỏi môi trường trong vài giờ.

- Nhóm 2: Mg, S, Fe, Zn, Cu, Mo, C các chất này được hấp thu ở mức trung

bình và bị loại khỏi môi trường nhanh hơn nước.

- Nhóm 3: Ca, B các chất này được hấp thu một cách thụ động và thường tích

lũy trong dung dịch.

Một trong những khó khăn trong việc theo dõi và điều chỉnh từng loại ion là

nồng độ nhóm 1 phải được giữ ở mức thấp nhằm ngăn cản sự tích lũy chất độc

trong mô thực vật. Tuy nhiên nồng độ thấp thì rất khó theo dõi và điều chỉnh.

Nếu nồng độ dinh dưỡng cao thì điều này cho biết là cây cần thêm nước, do

đó nước được thêm vào là cần thiết (nước được thêm vào bởi hoạt động của cây).

Khi nồng độ chất dinh dưỡng giảm hơn mức cho phép thì cây cần bổ sung

dưỡng chất nhiều hơn nước.

Nếu chỉ bổ sung nước mà không chú ý đến bổ sung khoáng chất thì ảnh

hưởng đến chất lượng của sản phẩm có thể làm giảm hương vị của rau quả. Trong

thực tế việc trồng thủy canh ở Úc cho thấy điều trên khi trồng các loại rau ăn lá như:

cải xà lách, cải ngọt, rau cần tây...

Trong đa số các loại cây thì nồng độ tổng cộng của các chất dinh dưỡng

trong khoảng 500 ppm – 2000 ppm để không làm ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu

của tế bào.

Tuy nhiên ở một số loại như cà chua, dâu tây cần nồng độ môi trường dinh

dưỡng cao khoảng 3500 ppm, hoặc nồng độ dinh dưỡng có giá trị thấp như cải xà

lách song, và giá trị trung bình như dưa chuột.

Tùy vào giai đoạn tăng trưởng và phát triển của cây cho nên việc thêm vào

dung dịch bổ sung theo một tần số nhất định là không cần thiết. Các chất dinh

dưỡng được hấp thu nhanh chóng sẽ dễ dàng được biến đổi trong mô thực vật, có

nghĩa là cây có khả năng dự trữ chất dinh dưỡng trong rễ, thân, lá và sẽ nhanh

chóng biến đổi cho nhu cầu cần thiết của cây.

Cây sẽ nhanh chóng lấy đi vài loại khoáng thường dùng trong khi loại tích

lũy các chất khác. Cho nên nồng độ N, P, K trong dung dịch có thể ở mức thấp (0,1

mM hoặc vài ppm) bởi vì các chất này đã được hấp thu vào cây. Việc duy trì dinh

dưỡng khoáng ở nồng độ cao trong dung dịch có thể dẫn đến tình trạng mất cân

bằng dinh dưỡng do cây đã hấp thu các chất quá nhiều.

2.2.3 Tính toán hàm lượng dinh dưỡng trong dung dịch

Trước tiên ta cần quan tâm đến một số dạng muối thường được sử dụng

trong kỹ thuật thủy canh hiện nay như sau:

Bảng 2.2. Một số muối được dùng trong dinh dưỡng thủy canh.

Công thức phân tử

Nguyên tố N

K

Ca

P

Mg

Fe Muối Kali nitrat Canxi nitrat Natri nitrat Amoni sunfat Amoni nitrat Amoni đihiđrophotphat Amoni hiđrophotphat Urê Kali clorua Kali hiđrocacbonat Kali nitrat Kali đihiđrophotphat Kali sunfat Canxi nitrat Canxi sunfat Kali đihidrophotphat Axit photphoric Magiê sunfat Magiê nitrat Magiê cacbonat Sắt (II) sunfat Các chelat sắt

Đồng sunfat Kẽm sunfat Cu Zn

Amoni molybđat Axit boric Mangan sunfat Mo B Mn KNO3 Ca(NO3)2.4H2O NaNO3 (NH4)2SO4 NH4NO3 NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 (NH2)2CO KCl KHCO3 KNO3 KH2PO4 K2SO4 Ca(NO3)2.4H2O CaSO4.2H2O KH2PO4 H3PO4 MgSO4.7H2O Mg(NO3)2.6H2O MgCO3 FeSO4.7H2O Fe-EDTA hoặc Fe-EDDHA CuSO4.5H2O ZnSO4.2H2O hay ZnSO4.7H2O (NH4)2MoO4.2H2O H3BO3 MnSO4.H2O

Nồng độ các muối trong nước có thể được biểu diễn bằng nhiều đơn vị khác

nhau như ppm, mg/l, g/l…Trong đó đơn vị thường được sử dụng trong pha chế

dung dịch dinh dưỡng là ppm.

Phần triệu (ppm) chính là số gam muối có trong một triệu gam nước; tức là

số gam muối có trong 1000 lít nước.

Ví dụ: trong công thức dinh dưỡng cần 165 ppm nitơ có nghĩa là trong 1000

lít nước có 165 gam nitơ (ở dạng muối) hòa tan trong đó. Để quy đổi ra khối lượng

muối cần sử dụng, đầu tiên ta chọn muối để cung cấp N, sau đó thực hiện các bước

×

×

+ = 14 2 + 4 16 3 = 80

tính toán. Nếu ta chọn muối amoni nitrat (NH4NO3)

NHM

NO 3

4

= .100 35%

+ Bước 1: Tính khối lượng phân tử

× 14 2 80

+ Bước 2: Tính % khối lượng N trong phân tử:

.100 = 471ppm

165 35

+Bước 3: Tính nồng độ muối theo yêu cầu để có được 165 ppm nitơ:

Vậy ta cần 471 g amoni nitrat hòa tan trong 1000 lít nước để cung cấp 165 g

nitơ (165 ppm).

Trong mục 2.3 cùng chương sẽ giới thiệu cho chúng ta phần mềm tính toán

khối lượng các muối pha dung dịch dinh dưỡng đồng thời cung cấp một số công

thức dinh dưỡng có sẵn trong cơ sở dữ liệu của phần mềm.

2.3. Giới thiệu phần mềm pha chế dung dịch dinh dưỡng[6], [7]

2.3.1. Phần mềm HydroBuddy v1.50

2.3.1.1. Giới thiệu về phần mềm

Phần mềm HydroBuddy do Daniel Fernadez- một nhà hóa học chuyên

nghiệp lập nên. Ông đã tốt nghiệp thạc sĩ hóa học chuyên ngành công nghệ nano tại

trường đại học Rovira I Virgili (Tây Ban Nha), hiện tại ông đang làm tiến sĩ tại viện

Catalá d'Investigació Química (ICIQ).

Một số tính năng của phần mềm:

- Tính khối lượng các muối cần dùng để pha chế dung dịch dinh dưỡng theo

các công thức. Chương trình sẽ tự động xuất để kết quả phù hợp nhất với nồng độ

các nguyên tố trong công thức yêu cầu.

- Tính toán khối lượng muối cần thiết cho dung dịch dinh dưỡng sử dụng

trực tiếp trồng cây thủy canh (thích hợp qui mô lớn) hoặc dung dịch mẹ A+B để pha

dung dịch con theo tỉ lệ thích hợp (thích hợp cho qui mô nhỏ).

- Cho phép bổ sung các hóa chất vào cơ sở dữ liệu của phần mềm.

- Phần mềm sử dụng nhiều hệ đơn vị nồng độ chất khác nhau tùy theo nhu

cầu người sử dụng như ppm, mM, M hay N.

- Lập nên các công thức dinh dưỡng theo nồng độ ppm của các nguyên tố từ

thành phần của công thức dinh dưỡng được dùng phổ biến.

- Đưa thêm hàm lượng các nguyên tố có trong nước vào viêc tính toán.

- Cho thấy những sai số dụng cụ có thể mắc phải.

- Tính toán kinh phí để mua hóa chất.

- Dự báo về độ dẫn điện của dung dịch.

- Ghi nhận và theo dõi sự thay đổi pH và độ dẫn điện của dung dịch (EC)

dưới dạng biểu đồ trong suốt quá trình sử dụng dung dịch.

2.3.1.2. Hướng dẫn tải và cài đặt phần mềm

Truy cập vào trang web http://scienceinhydroponics.com để tải phần mềm

miễn phí. Chọn mục “Get HydroBuddy for Windows” nơi gần cuối màn hình.

Vào thư mục chứa tập tin “HydroBuddy-1.50-Setup” vừa tải về.

Nhấp đúp vào tập tin để bắt đầu cài đặt chương trình, trên màn hình sẽ lần

lượt xuất hiện các cửa sổ sau:

Chọn “Next” để tiếp tục

Nhấp vào “Select Folder” để chọn nơi lưu trữ chương trình cài đặt, để tiện

việc khởi động phần mềm nên cho nơi lưu trữ là màn hình Desktop. Sau đó chọn

“Next” để tiếp tục.

Chọn “Begin Installation” chương trình sẽ tự động được cài đặt.

Nhấn nút “Exit” là hoàn thành cài đặt phần mềm.

2.3.1.3. Hướng dẫn cơ bản sử dụng phần mềm

Bước 1: Khởi động phần mềm bằng cách click vào biểu tượng phần mềm

trên màn hình Desktop hoặc vào All programs chọn và double click vào phần

mềm HydroBuddy v1.50.

Giao diện phần mềm (hình 2.1) gồm 2 thanh công cụ:

+ Các mục lệnh ở thanh trên giúp ta tiến hành các bước lập nên công thức

dinh dưỡng cho cây trồng thích hợp.

+ Các mục lệnh ở thanh dưới là những hướng dẫn sử dụng phần mềm của tác

giả.

Hình 2.1. Giao diện phần mềm HydroBuddy v1.50

Bước 2: Click vào mục Main Page ( hình 2.2)  chỉnh sửa một số mục

trong cửa sổ này để tiến hành lập công thức dinh dưỡng :

Hình 2.2. Giao diện mục Main Page

+ Click mục Select formulation from DB để chọn loại cây trồng.

Chúng ta có thể loại bỏ cây trồng trong cơ sở dữ liệu của phần mềm bằng

cách chọn cây trồng và nhấn nút Delete Formulation From DB hoặc thêm cây trồng

bằng cách nhấn nút Add Formulation to DB.

+ Click mục Substance Selection hiện ra cửa sổ (hình 2.3), chọn hóa chất ta

sử dụng để pha chế dung dịch. Click tên hóa chất nhấn nút Add là chọn, nút Delete

loại bỏ. Đóng cửa sổ Substance Selection trở về màn hình cửa sổ Main Page.

Hình 2.3. Giao diện mục Substance selection

+ Chọn đơn vị và lượng dung dịch mà bạn cần pha ở mục Volume:

Gallons có nghĩa là đơn vị Galông. 1Galông = 4,54 lít ở Anh = 3,78 lít ở Mỹ.

Liters nghĩa là đơn vị lít.

Cubic Meters nghĩa là mét khối.

+ Chọn đơn vị nồng độ các dung dịch ở mục Concentration Units. Thường ta

sử dụng đơn vị ppm.

+ Chọn đơn vị khối lượng các hóa chất sử dụng để pha dung dịch ở mục

Mass Units, dùng đơn vị của Việt Nam gram.

+ Chọn dạng dung dịch mẹ ở mục Solution Preparation type:

Chọn mục Concentrated A+B Solution khi muốn pha dung dịch mẹ riêng

thành 2 dung dịch A và B . Thường ta sẽ chọn cách pha dung dịch ở dạng này.

Chọn mục Direct Addition khi muốn pha dung dịch dinh dưỡng sử dụng trực

tiếp trồng cây thủy canh.

Chọn nguyên tố sẽ được tính toán dựa vào nồng độ của các hợp chất khác ở

mục Choose Degree of Freedom.

+ Chọn dạng tính toán các nồng độ các chất ở mục Calculation Type

Chỉnh sửa nồng độ theo ý muốn khi chọn mục Input Desired Concentration.

Tính toán nồng độ từ khối lượng các chất khi chọn mục Concentrations from

Weights.

Sao chép kết quả tính toán được vào cơ sở dữ liệu của phần mềm khi nhấn

nút Copy Weight Results to DB.

Nhấn nút Carry Out Calculation để xem những cảnh báo của chương trình từ

việc nhập liệu, khi chúng ta nhập dữ liệu chưa chính xác hoặc để biết là nồng độ của

nguyên tố trong dung dịch đã vượt quá mức cho phép...

Bước 3: Click vào mục Results (hình 2.4), để xem kết quả tính toán và xuất

dữ liệu:

Hình 2.4. Giao diện mục Results

+ Nhấn nút Export to Csv để xuất dữ liệu dưới dạng file excell.

2.3.2. Trang web nonghoc.com

2.3.2.1. Giới thiệu tác giả trang web

Trang web do tập thể lớp tên là TC08NH thành lập. Đây là trang thông tin

chính thức của sinh viên lớp tại chức nông học khóa 2008, khoa Nông học, trường

Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh. Dựa vào phần mềm pha chế dung dịch

thủy canh Hydrobuddy giới thiệu mục trên, các tác giả này đã chuyển sang phiên

bản Tiếng Việt. Trang web giúp chúng ta dễ dàng tìm ra các công thức để pha chế

dung dịch dinh dưỡng bằng cách lựa chọn các cây trồng và các hóa chất phù hợp.

2.3.2.2. Hướng dẫn sử dụng trang web để pha chế dung dịch

Bước 1: Truy cập vào trang web

http://nonghoc.com/nonghoc/DungDichThuyCanh.aspx

Bước 2: Chọn cây trồng mà bạn muốn trồng, ví dụ như bạn trồng cây rau

diếp. Khi bạn chọn cây rau diếp xong thì bên dưới nó sẽ hiển thị ra công thức pha

chế dung dịch cho cây rau diếp ở bên dưới, cột nồng độ. Công thức này là chuẩn tuy

nhiên chúng ta cũng có thể thay đổi nồng độ của các ion đó.

Bước 3: Cần xác định thể tích dung dịch mà bạn muốn pha, ví dụ là bạn

muốn pha 100 lít.

Bước 4: Chọn những hóa chất mà chúng ta dùng để pha chế, có thể lấy

những hóa chất có sẵn hoặc thay đổi nó.

Hình 2.5. Hướng dẫn sử dụng trang web nonghoc.com để pha chế

dung dịch dinh dưỡng

Bước 5: Nhấn nút tính khối lượng để chương trình tính toán khối lượng các

chất đã chọn.

Bước 6: Đọc kết quả. Kết quả tính toán khối lượng các chất cần pha sẽ hiển

thị bên dưới (hình 2.6), ngoài ra bên cạnh cột nồng độ lý tưởng của công thức trồng

cây rau diếp, phần mềm cũng tính toán lại nồng độ thực tế của các ion mà chúng ta

có thể pha được (hình 2.5). Xin lưu ý là nồng độ lưu huỳnh (S) được tính toán phụ

thuộc theo việc tính toán nồng độ của các chất khác.

Hình 2.6. Kết quả tính toán khối lượng hóa chất

Chương 3. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến cây trồng thủy canh

3.1. Ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài đến sự hút các chất dinh dưỡng

ở rễ và biến dưỡng của hệ rễ [3], [4]

3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ CO2

CO2 cùng H2O tham gia tổng hợp các chất hữu cơ. Thành phần CO2 trong

khí quyển tương đối ổn định (khoảng 0,03% thể tích). Khi hàm lượng CO2 cao hơn

ngưỡng thì một phần CO2 trở thành hoạt hóa và kết hợp với cacbonat chuyển thành

dạng bicacbonat hòa tan làm cho độ cứng của nước tăng lên.

Khi hàm lượng CO2 trong nước tăng lên một ít thì làm tăng cường độ quang

hợp, quá trình phát triển của bộ phận trên không thuận lợi nhưng khi CO2 trong

nước tăng thì ảnh hưởng lớn đến hô hấp của hệ rễ. Hệ thống cacbonat không chỉ là

nguồn dinh dưỡng mà còn là chất đệm để giữ nồng độ ion hyđro trong môi trường

nước ở gần với giá trị trung bình.

3.1.2. Ảnh hưởng của độ thoáng khí đến sự hút chất dinh dưỡng

Trừ nhóm sinh vật kị khí bắt buộc, còn lại các sinh vật khác đều cần tới oxy

để hô hấp. Khi hô hấp hiếu khí 50% vật chất oxy hóa được chuyển thành năng

lượng, trong khi đó hô hấp kị khí chỉ 3% vật chất chuyển thành năng lượng.

Trong thành phần khí quyển, oxy chiếm khoảng 21% thể tích trong không

khí và oxy có khối lượng lớn dễ được sinh vật hấp thu. Trong khi đó trong đất và

trong nước việc hấp thu oxi khó hơn, nó phụ thuộc vào cấu trúc của đất, chế độ

canh tác, hệ vi sinh vật...

Nguồn oxi trong nước là do oxi khuếch tán từ không khí (nhờ gió, sự chuyển

động của nước), nhưng bằng cách này oxi khuếch tán vào nước rất chậm. Hòa tan ít

trong nước là thuộc tính của oxi.

Các nghiên cứu đã thấy sự hút các chất khoáng đạt mức cao nhất ở môi

trường có nồng độ oxi từ 2 – 3%. Khi nồng độ oxi dưới 2% tốc độ hút khoáng giảm.

Nhưng nếu tăng nồng độ từ 3 – 100% thì tốc độ hút khoáng cũng không thay đổi.

3.1.3. Ảnh hưởng của ngập úng đối với hệ rễ

Sự ngập úng hệ rễ làm cho oxi bị thiếu đi trầm trọng, ảnh hưởng rất lớn đến

quá trình hô hấp của rễ làm cây không phát triển và chết.

3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hút khoáng

Nhiệt độ có tác dụng lớn đến các quá trình hút chất khoáng của hệ rễ. Nhiệt độ thích hợp cho các quá trình ra hoa, nở hoa và hạt phấn thụ tinh là 20oC - 25oC.

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và phát triển của thực

vật. Một số nghiên cứu cho thấy khi tăng nhiệt độ ở một giới hạn hẹp đã làm tăng

sự hút chất dinh dưỡng. Nhiệt độ đã ảnh hưởng chủ yếu lên quá trình trao đổi chất,

lên các quá trình liên kết giữa các phân tử trong chất nguyên sinh với các nguyên tố

khoáng.

3.1.5. Ảnh hưởng của ánh sáng đến sự hút khoáng

+, SO4

Ánh sáng ảnh hưởng mạnh đến sự hút khoáng. Ánh sáng ảnh hưởng mạnh 2- tăng mạnh trong khi đó sự hấp thụ Ca và Mg ít đến khả năng hấp thu NH4

thay đổi. Nhìn chung tác động của ánh sáng liên quan đến quá trình quang hợp, trao

đổi nước và tính thẩm thấu của chất nguyên sinh.

3.1.6. Ảnh hưởng của nồng độ và tỉ lệ các nguyên tố khoáng ở môi

trường ngoài đến sự hút khoáng

Tỉ lệ giữa các ion trong môi trường và mối liên quan giữa chúng với cường

độ hút khoáng, người ta thấy có 3 hình thức tương quan giữa các ion: đối kháng, hỗ

+

+, Mn2+, Pb2+.

+, Fe2+, Mg2+.

3-

trợ và không ảnh hưởng lẫn nhau.

- và PO4

-, NO3

Quan hệ đối kháng biểu hiện rõ ở các cặp ion sau: + Giữa Mg2+ và K+, Na+, Ca2+, Mn2+, NH4 + Giữa K+ và NH4 + Giữa Ca2+ và Li+, Na+, NH4 + Hiện tượng đối kháng giữa các anion theo thứ tự sau: Cl- > I- > Br – + Một số cặp đối kháng ion như: Cl- và NO3

3.1.7. Ảnh hưởng của nấm bệnh trong dung dịch thủy canh

Nấm là loại bệnh nghiêm trọng mà chúng ta gặp phải trong hệ thống này, rất

hiếm khi thấy bệnh, khi tất cả các phần trong hệ thống đã được giữ gìn sạch sẽ. Các

nhà nghiên cứu bệnh lý học thực vật cho rằng điều kiện vệ sinh như là một phương

thức điều khiển tốt nhất.

Nhiều tác giả cũng đã nhận thấy nếu lượng Mn bị thiếu hụt sẽ làm cây dễ bị

nhiễm nấm. Một thí nghiệm ngẫu nhiên đã sử dụng MnCl2 thay cho MgCl2 trong

dung dịch dinh dưỡng.

Trong suốt thời gian tiến hành thí nghiệm có một vài hệ thống bị nhiễm nấm

nhưng các hệ thống tương tự không bao giờ nhiễm khi có đủ Mn. Coban cũng có

khả năng đàn áp sự phát triển của vi khuẩn nhưng nếu tăng lượng Co sẽ gây độc tố

cho cây. Để giảm sự phát triển của nấm bệnh cần tăng lượng Mn cao hơn mức tối

thiểu cần cho sự phát triển của cây.

3.1.8. Ảnh hưởng của các giá thể nuôi trồng thủy canh

Giá thể để trồng cây phải có nhiều tính chất giống đất, phải là chỗ dựa cho hệ

thống rễ, tạo điều kiện cho rễ mọc dài ra để tìm nước và chất dinh dưỡng và phải là

phương tiện cung cấp O2, nước và dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển của

cây.

Có nhiều vật liệu thích hợp có thể sử dụng làm giá thể trong thủy canh. Việc

lựa chọn một giá thể nào đó phụ thuộc vào ảnh hưởng của các yếu tố bao gồm giá

tiền, hiệu quả, cân nặng, tỷ lệ xốp, khả năng chống lại sự phân hủy, tính trơ, khả

năng giữ nước,tính đồng đều và bền vững, có độ vô trùng cao, bền và có khả năng

tái sử dụng được. Giá thể phải không chứa các vật liệu gây độc có thể gây ảnh

hưởng độc hại tới môi trường dinh dưỡng,và cả độ pH của môi trường.

Khả năng hút nhiệt cũng là một tính chất quan trọng. Giá thể có màu đen bị

nóng nhanh hơn khi phơi ngoài ánh sáng, làm cho nhiệt độ tăng lên ở xung quanh

rễ.

Người ta sử dụng nhiều cơ chất khác nhau trong nuôi trồng thuỷ canh. Tuy

nhiên một trong số những đòi hỏi duy nhất của việc nghiên cứu đó là rễ cây phải dễ

dàng tách ra khỏi môi trường. Than bùn, perlite và vermiculite là những cơ chất tốt,

nhưng rễ thường đâm sâu trong môi trường nên sẽ gặp khó khăn trong việc nghiên

cứu kích thước, hình thái của rễ. Đối với môi trường cát, ta dễ dàng lấy rễ ra nhưng

rễ phát triển trong cát thường ngắn và ốm hơn trong môi trường thuỷ canh vì cát

chặt hơn. Cây phát triển trong cát ít tốt hơn trong những cơ chất khác. Trong nhiều

năm qua, người ta thường dùng đất nung (hay còn gọi là Turface, Profil, Arcillite)

để nghiên cứu thuỷ canh vì loại nó ra khỏi đất rất dễ. Tuy nhiên đất có hai bất lợi:

+ Không có tính trơ về mặt hoá học. Những loại đất nung khác nhau cho ra

những dinh dưỡng khoáng khác nhau và điều này làm cho kết quả nghiên cứu

không còn chính xác. Có thể dùng dung dịch để rửa những chất không mong muốn,

nhưng tốn kém.

+ Đất nung có kích cỡ không giống nhau và khả năng hấp thu nước tuỳ thuộc

vào kích thước, cho nên tính đồng nhất không giống nhau.

Gần đây, một sản phẩm mới đựơc đóng ép gọi là isolite. Isolite được khai

thác ở vùng biển Nhật bản là nơi duy nhất có loại này, nó được trộn với đất sét 5%

(đóng vai trò như chất kết dính). Ngoài ra trong thành phần của nó còn có

SiO2 (Silic đioxit). SiO2 có tính trơ cao về mặt vật lý và hoá học. Isolite có kích cỡ

từ 1 – 10 mm đường kính. Các thí nghiệm cho thấy isolite có tính trơ cao về mặt

hoá học và tính giữ nước tốt. Tuy nhiên, điểm bất lợi của nó là giá cả của nó khá

cao.

Một số giá thể hữu cơ thường được sử dụng trong kĩ thuật thủy canh ở nước

ta.

- Vỏ cây, xơ dừa (hình 3.1)

Hình 3.1. Giá thể xơ dừa

Đây là một loại giá thể tương đối rẻ tiền, có khả năng chống phân hủy do vi

khuẩn cao. Nhưng khi sử dụng loại giá thể này có thể làm giảm pH của dung dịch

dinh dưỡng. Vì vậy, ta chỉ sử dụng khi đảm bảo là giá thể này đã được xử lý để loại

bỏ tính axit của chúng.

- Than bùn (hình 3.2)

Hình 3.2. Giá thể than bùn

Đây là chất tốt nhất trong các giá thể hữu cơ có khả năng giữ nước và chất

dinh dưỡng cao hơn các loại giá thể hữu cơ khác.Than bùn có chứa nhiều khoáng

chất như: N, P, Ca, Mg và một số nguyên tố vi lượng trong đó có silic.

Thông thường trong nuôi trồng thuỷ canh, than bùn được dùng để nuôi trồng

các loại cây cho quả như: cà chua, dưa leo, ớt tây, dâu tây…

Than bùn cần thanh trùng trước khi sử dụng.

- Tro trấu hoặc vỏ trấu (hình 3.3)

Hình 3.3. Giá thể vỏ trấu, tro trấu

Đây là loại giá thể ít được sử dụng vì khả năng giữ nước và chất dinh dưỡng

kém. Nhưng là loại giá thể ít hoặc dường như không gây ảnh hưởng đến môi trường

của dung dịch dinh dưỡng. Khi biết kết hợp loại giá thể này với than bùn hoặc xơ

dừa nghiền nhuyễn sẽ tạo ra một loại giá thể thích hợp cho nhiều loại rau ăn lá như:

xà lách, cải xanh, cải dún...

- Mùn cưa

Mùn cưa, cát và hỗn hợp hai vật liệu đó được dùng có kết quả để sản xuất

dưa chuột. Một hỗn hợp có khoảng 25% cát có lợi là phân bố độ ẩm đồng đều hơn

khi dùng mùn cưa.

Cần phải chú ý không phải mùn cưa nào cũng thích hợp như nhau, một số

mùn cưa có chất độc khi còn tươi, có thể gây ảnh hưởng môi trường dinh dưỡng.

- Cát

Cát là một trong những giá thể rẻ nhất có thể sử dụng. Tuy nhiên, cần phải

kiểm tra để chắc chắn rằng nó không bị ô nhiễm bởi đất và nó thích hợp khi trồng

thuỷ canh. Cát không nên quá nhỏ cũng không nên quá thô, kích thích hạt thay đổi

tốt nhất từ 0,1 – 1,00 mm, với mức độ trung bình từ 0,25 – 0,50 mm. Cát có nguồn

gốc từ biển, cần phải loại bỏ hoàn toàn muối. Vỏ sò nhỏ phần lớn chứa đá vôi và

nếu bỏ trong dung dịch nó sẽ làm cho pH tăng lên. Độ kiềm tăng giữ chặt Fe lại

trong dung dịch, gây hiện tượng thiếu hụt Fe cho cây.

- Sỏi (hình 3.4)

Hình 3.4. Giá thể sỏi

Cũng giống như cát, hạt sỏi không chứa đá vôi, do đó không gây ảnh hưởng

đến độ pH. Sử dụng sỏi có nhiều thuận lợi, vấn đề giữ nước có thể giảm đến mức

tối thiểu bằng cách sử dụng hỗn hợp gồm 40% perlite và 60% sỏi về thể tích.

3.1.9. Chất lượng nước

Chất lượng nước thích hợp cho con người sử dụng thì sẽ thích hợp cho việc

nuôi trồng thủy canh. Nước máy và nước giếng đều có thể được sử dụng. Nhưng khi

thủy canh với một môi trường rộng lớn cần phân tích kỹ để biết các thành phần

khoáng có trong nước sử dụng.

Nước mưa cũng là một nguồn nước có thể sử dụng được. Tuy nhiên nước

mưa từ mái nhà hoặc được chứa trong các thùng mạ kẽm thì không tốt. Sau một thời

gian Zn dần dần được giải phóng ra quá nhiều gây nên triệu chứng thiếu hụt sắt.

Chương 4. Các loại hình thủy canh hiện nay[10]

4.1. Hệ thống thủy canh không hồi lưu (Thủy canh tĩnh)

Đây là hệ thống thủy canh sẽ được hướng dẫn cụ thể trong tài liệu này ở

chương 5 mục 5.2 . Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng đặt trong hộp xốp hoặc

các vật chứa cách nhiệt khác, dung dịch nằm nguyên trong hộp chứa từ lúc trồng

cây đến khi thu hoạch.

Hệ thống này thích hợp với quy mô gia đình ở các nước kém phát triển, đòi

hỏi phải có chất dinh dưỡng tự điều chỉnh được độ axit (pH) của dung dịch.

Kỹ thuật thuỷ canh đơn giản hiện đang triển khai tại nước ta là loại này.

4.2. Hệ thống thủy canh hồi lưu

4.2.1. Hệ thống thủy canh hồi lưu (ống PVC)

Hệ thống thủy canh hồi lưu (hình 4.1) được áp dụng theo nguyên tắc hoạt

động kỹ thuật màng dinh dưỡng (Nutrient Film Technology). Dung dịch dinh

dưỡng được bơm qua hệ thống rễ cây và dung dịch dư được thu nhận và tái sử

dụng.

Trong hệ thống này các máng chứa dịch dinh dưỡng bằng ống nhựa PVC.

Trên mỗi ống tiến hành khoan các lỗ tròn với khoảng cách bằng nhau. Trong các lỗ

này là các rọ nhựa chứa giá thể xơ dừa và cây, được đục lỗ tạo sự thông thoáng và

rễ đâm qua hút dịch dinh dưỡng. Khoảng 2 – 3 cm rọ nhựa được ngâm trong dung

dịch dinh dưỡng. Một số rễ được ngâm trong dung dịch, trong khi những rễ khác

nằm trong không khí bên trên dung dịch để hấp thu không khí. Dung dịch dinh

dưỡng được máy bơm tuần hoàn phân phối đều vào các ống, sau đó trở về thùng

chứa. Việc tuần hoàn giúp đảm bảo dinh dưỡng khoáng và hàm lượng oxi tạo điều

kiện thuận lợi cho cây phát triển.

Hình 4.1. Hệ thống thủy canh hồi lưu (ống nhựa PVC)

- Ưu, nhược điểm:

Với ưu điểm trồng cây không cần đất, chỉ cần không gian để lắp đặt hệ

thống, do vậy có thể triển khai ở những vùng đất cằn cỗi như hải đảo, vùng núi xa

xôi, cũng như trên sân thượng, ban công của các hộ gia đình. Với kỹ thuật này

chúng ta có thể chủ động thời vụ và có thể trồng quanh năm, luân canh liên tục trên

một diện tích có thể tăng năng suất cây trồng với độ ổn định cao.

Tuy nhiên, để lắp đặt mô hình thủy canh hồi lưu, đòi hỏi chi phí đầu tư ban

đầu cao hơn giải pháp trồng rau trên đất hoặc thủy canh tĩnh.

4.2.2. Hệ thống thủy canh hồi lưu cải tiến (vải bố)

Trên cơ sở thủy canh hồi lưu đã được nghiên cứu trong nhiều năm, người ta

cải tiến mô hình thủy canh nhằm giảm chi phí, tăng hiệu quả và khả năng ứng dụng

của mô hình.

Hệ thống thủy canh hồi lưu cải tiến (hình 4.2) được thiết kế từ vải bố được

thiết kế bao gồm 3 modul: modul phân phối dinh dưỡng bao gồm bơm và các ống

PVC được phân phối nhằm dẫn truyền dung dịch dinh dưỡng phân phối vào modul

túi bố; modul túi bố gồm nhiều túi bố nhỏ (kích thước mỗi túi 8x10 cm), trong mỗi

túi nhỏ chứa giá thể (xơ dừa, trấu hun...); modul khung cố định bao gồm các thanh

(bằng sắt, gỗ, tre..) để cố định hệ thống theo trục đứng. Nhờ vào modul dẫn truyền

dịch dinh dưỡng, vải bố và giá thể được thấm ướt, cây sử dụng dịch dinh dưỡng từ

giá thể và túi bố để sinh trưởng và phát triển.

Hình 4.2. Hệ thống thủy canh hồi lưu cải tiến (vải bố)

Kết quả cho thấy cây được trồng theo kỹ thuật thủy canh hồi lưu cải tiến đem

lại hiệu quả cao và an toàn, biểu hiện ở khả năng sinh trưởng và phát triển tốt, chất

lượng rau được đảm bảo. Bên cạnh đó, kỹ thuật vận hành và theo dõi đơn giản, tốn

ít thời gian với hệ thống được bán tự động hóa. Chi phí đầu tư ban đầu thấp, một số

chi tiết trong hệ thống có thể tận dụng từ các vật liệu sẵn có.

- Ưu, nhược điểm

Ưu điểm có thể kiểm soát chất lượng dịch dinh dưỡng, điều tiết được điều

kiện canh tác và vận hành đơn giản, kỹ thuật này cho phép chúng ta chủ động thời

vụ và có thể trồng quanh năm, luân canh liên tục vì thế có thể tăng năng suất cây

trồng (cao hơn từ 20 – 50%), sử dụng hiệu quả lao động và thời gian (người già, trẻ

em có thể tham gia sản xuất). Sản phẩm hoàn toàn sạch, chất lượng cao do không sử -, kim loại nặng và vi sinh vật đều thấp dụng thuốc bảo vệ thực vật, dư lượng NO3

hơn tiêu chuẩn cho phép.

Hệ thống này chiếm ít diện tích để lắp đặt, với ưu điểm có thể canh tác theo

trục đứng, nên kỹ thuật này cho phép gia tăng diện tích canh tác gấp nhiều lần trong

điều kiện diện tích đất cố định. Đây là một ưu điểm được đánh giá cao trong xu thế

diện tích đất canh tác ngày càng suy giảm do ảnh hưởng từ quá trình đô thị hóa và

biến đổi khí hậu.

4.3. Hệ thống khí canh

Hệ thống khí canh (aeroponics) (hình 4.3) là hệ thống thủy canh dạng kỹ

thuật cao nhất. Giống như hệ thống màng dinh dưỡng, chất trồng chủ yếu là không

khí. Rễ phơi trong không khí và được phun sương bằng dung dịch dinh dưỡng. Việc

phun sương thường được thực hiện mỗi vài phút. Như vậy, cây vừa có đủ thức ăn,

vừa có đủ nước uống và luôn có không khí để thở.

Hình 4.3. Hệ thống khí canh

Cây trồng thực vật được cố định trong các lổ trên các tấm xốp và rễ được

treo trong không khí dưới các tấm này. Các tấm này được xếp thành dạng hộp kính

để ngăn chặn sự xâm nhập của ánh sáng và kích thích sự tăng trưởng của rễ, đồng

thới ngăn chặn sự tăng trưởng cảu tảo và nấm. Dịch dinh dưỡng được phun vào rễ ở

dạng sương, mỗi làn phun kéo dài khoảng vài giây, 2 - 3 phút thì phun một lần. Làm

như vậy có tác dụng giữ ẩm cho rễ và dịch dinh dưỡng được thoáng khí. Cây hấp

thu chất dinh dưỡng và nước từ lớp dung dịch dính vào rễ.

Thuận lợi lớn của kỹ thuật này là tận dụng không gian tối đa. Kỹ thuật này

có mật độ cây trồng cao gấp đôi so với kỹ thuật khác. Một ứng dụng ưu thế khác

của kỹ thuật này là tạo ra cây sạch đất từ các mẫu cắt để xuất khẩu.

Chương 5. Thực nghiệm

5.1. Thực nghiệm 1: Pha chế dung dịch dinh dưỡng[2], [6], [7], [8]

5.1.1. Một số công thức pha chế dung dịch dinh dưỡng

Bảng 5.1. Công thức dinh dưỡng 1 trồng rau ăn lá (theo công thức của Howard

Resh) (dùng pha 100 lít dung dịch)

Theo số liệu: http://nonghoc.com/nonghoc/DungDichThuyCanh.aspx

Hóa chất lượng Ghi chú Khối (gam)

KH2PO4 H3BO3 Ca(NO3)2.4H2O CuSO4.5H2O Fe(NaEDTA) 24,198 0,286 107,347 0,039 3,077 Dung dịch B B A B A Số TT 1 2 3 4 5

45,639 0,154 35,288 0,834 B B A B (3,1189 g Na2EDTA.2H2O + 1,677 g Fe2(SO4)3) 6 7 8 9

0,03 B 10 MgSO4.7H2O MnSO4.H2O KNO3 (NH4)2MoO4.2H2 O ZnSO4.2H2O

* Lưu ý: Phần mềm HydroBuddy và trang web nonghoc.com sử dụng sắt dưới

dạng muối Fe - EDTA. Nhưng Fe - EDTA là một loại hóa chất rất hiếm nên có giá

thị trường cao. Vì vậy ta sẽ thay Fe - EDTA bằng Fe(NaEDTA) với cùng lượng của

Fe - EDTA. Điều chế Fe(NaEDTA) từ Na2EDTA.2H2O và Fe2(SO4)3 theo phương

2C10H14N2Na2O8.2H2O + Fe2(SO4)3 → 2FeC10H12N2NaO8 + Na2SO4 + 2H2SO4 +

4H2O

trình:

Ví dụ: 2.372 g → 400 g → 2.367 g

3,1189 g ← 1,677 g ← 3,077 g

Bảng 5.2. Công thức dinh dưỡng 2 trồng rau ăn lá nhiệt đới (theo công thức của

Douglas Peckenpaugh) (dùng pha 100 lít dung dịch)

Theo số liệu: http://nonghoc.com/nonghoc/DungDichThuyCanh.aspx

Hóa chất Ghi chú

KH2PO4 H3BO3 Ca(NO3)2.4H2O CuSO4.5H2O Fe(NaEDTA) Khối lượng (gam) 9,322 0,4 130,728 0,028 3,769 Dung dịch B B A B A Số TT 1 2 3 4 5

25,355 0,606 19,190 0,01 0,076 (3,8203 g Na2EDTA.2H2O + 2,054 g Fe2(SO4)3) 6 7 8 9 10 B B A B B MgSO4.7H2O MnSO4.H2O KNO3 (NH4)2MoO4.2H2O ZnSO4.2H2O

Bảng 5.3. Công thức dinh dưỡng 3 trồng cây dưa chuột (dùng pha 100 lít dung

dịch)

Theo số liệu: http://nonghoc.com/nonghoc/DungDichThuyCanh.aspx

Hóa chất Ghi chú

H3BO3 Ca(NO3)2.4H2O CuSO4.5H2O Fe(NaEDTA) Khối lượng (gam) 0,172 94,665 0,028 2,308 Dung dịch B A B A Số TT 1 2 3 4

50,71 0,246 33,163 60,651 0,006 0,03 (2,3394 g Na2EDTA.2H2O + 1,2578 g Fe2(SO4)3) 5 6 7 8 9 10 B B B A B B MgSO4.7H2O MnSO4.H2O KH2PO4 KNO3 (NH4)2MoO4.2H2O ZnSO4.2H2O

5.1.2. Cân hóa chất

Sử dụng các loại cân tiểu li (hình 5.1) để cân các loại hóa chất, yêu cầu chính

xác đến 1/100 hoặc 1/1000 gam. Trước khi cân hóa chất lưu ý làm sạch cân, cân

riêng từng loại hóa chất không để chung các loại hóa chất làm mất độ tinh khiết của

hóa chất.

Hình 5.1. Cân tiểu li

5.1.3. Pha dung dịch mẹ

Sử dụng các công thức dinh dưỡng có được trong mục 5.1.1 để pha dung

dịch mẹ.

Dung dịch mẹ (hay còn gọi là dung dịch cốt) là dung dịch với nồng độ cao,

chuẩn xác về nồng độ dựa vào đó để pha các dung dịch con (dung dịch sẽ dùng trực

tiếp để trồng cây thủy canh). Khi muốn pha 100 lít dung dịch con phải pha 2 lít

dung dịch mẹ, với sự phân chia 2 nhóm hóa chất cho 1 lít dung dịch A và 1 lít dung

dịch B.

Ví dụ để pha công thức dinh dưỡng trồng cây dưa leo ta cần phân hóa chất

làm 2 nhóm:

+ Nhóm 1 pha dung dịch A gồm: 94,665 g Ca(NO3)2.4H2O; 2,3394 g

Na2EDTA.2H2O; 1,2578 g Fe2(SO4)3; 60,651 g KNO3.

+ Nhóm 2 pha dung dịch B gồm: 33,163 g KH2PO4; 0,172 g H3BO3; 0,028 g

CuSO4.5H2O; 0,03 g ZnSO4.2H2O; 0,246 g MnSO4.H2O; 0,006 g

(NH4)2MoO4.2H2O; 50,71 g MgSO4.7H2O.

Sử dụng nước đun sôi để pha dung dịch mẹ để đảm bảo sự hòa tan hoàn toàn

lượng hóa chất đã cân sẵn. Lưu ý lượng nước dùng để pha các hóa chất trong mỗi

dung dịch không vượt quá 1 lít dung dịch. Pha riêng từng loại hóa chất và để nguội.

Cho các hóa chất đã pha của dung dịch A (hoặc dung dịch B) vào bình định mức

1000 ml (hình 5.2) và cho nước vào đầy bình định mức, lắc cho dung dịch đều. Sử

dụng 2 bình khác nhau để đựng dung dịch A và dung dịch B. Dung dịch pha xong

cần để thời gian vài ngày. Nếu có sự xuất hiện kết tủa ta cần xem lại hóa chất và

pha lại dung dịch.

Hình 5.2. Bình định mức 1000 ml.

Dung dịch mẹ pha được trong đó dung dịch A có màu vàng nhạt và dung

dịch B không màu (hình 5.3). Nếu màu dung dịch pha được có sự khác biệt cần xem

lại hóa chất và pha lại dung dịch.

Hình 5.3. Dung dịch dinh dưỡng tự pha

5.1.4. Pha dung dịch con

Dung dịch con là dung dịch sử dụng cho trực tiếp vào thùng xốp trồng cây

thủy canh. Dung dịch con pha theo tỉ lệ thích hợp từ dung dịch mẹ. Khi pha 10 lít

dung dịch con cần 100ml dung dịch A và 100 ml dung dịch B. Khi pha không cho

lần lượt dung dịch A và B vào bình 10 lít. Để tránh phản ứng gây kết tủa của các

hóa chất trong dung dịch, dùng cốc 100 ml (hình 5.4) đong 100 ml dung dịch A cho

vào bình đựng 10 lít nước trước, khuấy cho dung dịch đểu, rồi tiếp tục cho 100 ml

dung dịch B vào và khuấy cho dung dịch đều (hình 5.5).

Hình 5.4. Cốc 100 ml

Hình 5.5. Hướng dẫn pha dung dịch con

5.2. Thực nghiệm 2: Trồng rau sạch tại hộ gia đình theo phương pháp

thủy canh tĩnh

5.2.1. Qui trình thủy canh tĩnh

5.2.1.1. Chuẩn bị vật liệu

- Thùng xốp (50 x 35 x 20 cm) có lót nylon đen để đựng dung dịch. Nylon

đen có tác dụng ngăn ánh sáng bên ngoài không lọt vào dung dịch, bảo vệ rễ cây.

- Rọ, ly nhựa.

- Hạt giống (xà lách, rau muống, cải xanh, cải ngọt, húng quế...).

- Giá thể : xơ dừa, tro trấu,vỏ trấu…

- Cốc 100 ml; xô (hoặc thùng ) có dung tích 10 lít.

- Dung dịch dinh dưỡng và nước pha dung dịch.

- Bình xịt nước.

- Giấy đo pH.

5.2.1.2. Thao tác cụ thể từng bước

5.2.1.2.1. Khung giàn và giá đỡ

Đặt thùng thủy canh trực tiếp trên nền xi măng, ban công, sân nhà…hoặc

làm giá đỡ bằng tre, gỗ, nhựa và cũng có thể bằng xốp. Nếu có diện tích rộng chúng

ta cũng có thể làm một hệ khung giàn thủy canh (hình 5.6) để tiện việc chăm sóc.

Khung cần được che phủ trên mái bằng loại nhựa dẻo trong suốt để tránh sự xâm

nhập của nước mưa làm loãng dung dịch đồng thời vẫn đảm bảo đủ ánh nắng cho

cây trồng. Tuy nhiên khi chọn địa điểm để trồng nên chọn nơi có ánh nắng mặt trời

càng nhiều càng tốt, ít nhất là 6 giờ trong một ngày.

Hình 5.6. Giàn thủy canh

5.2.1.2.2. Lưới

Để tránh sự xâm nhập của sâu hại, côn trùng cần che phủ xung quanh giàn

bằng lưới mùng với kích thước lỗ nhỏ (hình 5.6)

5.2.1.2.3. Chuẩn bị thùng xốp, ly nhựa

Thùng xốp (hình 5.7) phải được lót nylon đen vào đáy hộp trước khi đổ

nước vào thùng. Nylon đen có tác dụng giữ cho dung dịch không bị thất thoát đồng

thời ngăn ánh sáng bên ngoài không lọt vào dung dịch, bảo vệ rễ cây.

Sau khi lót nilon đen đem hộp để vào vị trí định trước.

Hình 5.7. Thùng xốp trồng cây theo kỹ thuật thủy canh tĩnh

Tiến hành khoét lỗ trên nắp thùng xốp, số lỗ tùy theo mật độ trồng, với cây

cà chua thường khoét từ 2 - 4 lỗ; cây rau diếp, xà lách có thể khoét 6 - 9 lỗ; rau

muống, rau cải có thể khoét 9 - 12 lỗ tùy từng loại rau. Lỗ khoét có đường kính

bằng với đường kính ly nhựa. Có thể dùng ống nhựa có đường kính với ly nhựa để

khoét lỗ, hoặc dùng kẽm khoanh vòng tròn bằng đường kính ly nhựa hơ nóng và

đục lỗ trên nắp thùng xốp (hình 5.8).

Cần dùng các miếng xốp nhỏ lắp vào các lỗ trống trên nắp thùng xốp để

tránh sự xâm nhập của ánh sáng gây hiện tượng đóng rêu trong dung dịch làm hao

hụt chất dinh dưỡng.

Hình 5.8. Khoét lỗ trên nắp thùng xốp

Đối với các ly nhựa ta sẽ chọn các ly có đường kính miệng khoảng từ 6 – 7

cm và đường kính đáy từ 4 - 5 cm. Có thể dùng ly nhựa trong suốt hoặc các ly sẫm

nhau, tuy nhiên trên thị trường thì các ly nhựa trong suốt dễ tìm và có giá thấp hơn

các ly sẫm màu. Sử dụng cây dùi bằng sắt hơ nóng và đục các lỗ nhỏ từ đáy ly lên

khoảng 1/3 - 1/2 ly (hình 5.9). Rễ cây sẽ thông qua các lỗ nhỏ này mà hút chất dinh

dưỡng từ đáy thùng xốp.

Hình 5.9. Đục lỗ ly nhựa

Sau khi đục lỗ, tiến hành đóng giá thể vào ly nhựa. Giá thể có rất nhiều loại

như: xơ dừa đã qua xử lý, than mùn, tro trấu, vỏ trấu…Tùy thuộc vào điều kiện của

mỗi người mà sử dụng các loại giá thể khác nhau. Có thể sử dụng giá thể từ 2/3 đáy

lên là vỏ trấu, 1/3 còn lại là xơ dừa (hình 5.10). Lưu ý nếu dùng giá thể với kích

thước nhỏ cần dùng lưới lót vào đáy ly nhựa để các giá thể không rơi xuống thùng

xốp làm bẩn dung dịch.

Hình 5.10. Đóng giá thể vào ly nhựa

Nhúng cả ly và giá thể vào nước sạch để những vụn nhỏ bị cuốn ra khỏi ly.

Tránh trường hợp khi tưới chúng rơi xuống vào dung dịch dưới thùng gây cặn bẩn.

5.2.1.2.4. Dung dịch dinh dưỡng

Sử dụng các công thức dinh dưỡng và cách thức pha chế dung dịch đã hướng

dẫn trong mục 5.1.

5.2.1.2.5. Chuẩn bị gieo hạt

Hạt trước khi đem gieo có thể ngâm trong nước ấm khoảng 90 phút để quá

trình nảy mầm diễn ra tốt hơn.

Gieo 2 - 3 hạt vào trong giá thể và phủ 1 lớp mỏng xơ dừa lên mặt, sau đó

dùng bình xịt để tưới phun sương tạo độ ẩm thích hợp cho hạt nảy mầm (hình 5.11).

Hình 5.11. Gieo hạt giống

5.2.1.2.6. Theo dõi và chăm sóc

Từ khi gieo đến khi rễ cây có khả năng hút dung dịch cần chú ý phun tưới

nước thường xuyên để giữ đủ ẩm cho hạt nảy mầm. Khi cây bắt đầu bén rễ có khả

năng hút chất dinh dưỡng thì có thể tiến hành đổ dung dịch dinh dưỡng vào thùng

(hình 5.12), khuấy cho dung dịch đều.

Hình 5.12. Cho dung dịch dinh dưỡng vào trong thùng xốp

Nếu có điều kiện mỗi tuần một lần tiến hành sục khí làm thoáng dung dịch

khi cây còn nhỏ và 4 - 5 ngày khi cây lớn, cây sẽ phát triển tốt hơn. Cần chú ý

không để bong bóng khí quá lớn có thể gây tổn tương rễ ảnh hưởng đến sự phát

triển của cây. Thường xuyên dùng giấy đo pH để theo dõi sự thay đổi pH dung dịch

từ đó có sự điều chỉnh kịp thời. pH tối ưu trong môi trường thủy canh là từ 5,8 - 6,5

(hình 5.13).

Hình 5.13. Giấy đo pH

Trong suốt quá trình phát triển của cây cần thường xuyên thăm nom quan sát

tình hình sâu bệnh hại để phát hiện và có biện pháp phòng trừ sớm. Nói chung chỉ

bắt bằng tay là hết vì trồng thủy canh rất ít sâu bệnh.

5.2.1.2.7. Thu hoạch

Tùy theo các loại rau khác nhau mà ta có cách thu hoạch khác nhau. Đối với

các loại rau như cải bẹ xanh, cải bẹ dún, rau dền đỏ, cần nước, húng quế, rau xà

lách, rau muống thì có thể cắt những phần lá lớn sử dụng trước sau đó bổ sung thêm

dung dịch và để cho cây phát triển tiếp rồi thu hoạch sau. Điều cần lưu ý là khoảng

3 - 4 trước khi thu hoạch không nên cho thêm dung dịch vào mà nên bổ sung thêm

nước sạch để tránh việc tích lũy thêm các kim loại nặng đặc biệt là hàm lượng nitrat

trong cây.

5.2.2. Những khó khăn thực tế thường gặp

Nếu việc che phủ không tốt dễ xuất hiện một số loại sâu hại phổ biến như

rầy, bọ xích, bọ cánh cam, cào cào...Nên ta cần quan sát thường xuyên sự phát triển

của cây để kịp thời phát hiện.

Sự xuất hiện của rong trong đáy ly nhựa hoặc thùng xốp làm cây không phát

triển. Khi xuất hiện tình trạng này cần tìm hiểu rõ nguyên nhân tại sao ánh sáng lọt

vào làm cho rong phát triển. Cần bỏ ngay dung dịch pha lại dung dịch mới vì khi đó

rong đã hút hết chất dinh dưỡng trong thùng.

5.2.3. Kinh nghiệm thành công

Chuẩn bị kĩ việc che đậy bao quanh các thùng xốp thủy canh để ngăn cản sự

xuất hiện của các côn trùng gây hại.

Thường xuyên quan sát theo dõi sự phát triển của cây để kịp thời phát hiện

một số sự cố về kỹ thuật cũng như sâu hại. Chú ý quan sát lượng dung dịch trong

thùng xốp khi cây lớn gần tới giai đoạn thu hoạch, vì trong giai đoạn này lượng

dung dịch cây hút rất lớn nếu không chú ý sẽ làm thiếu hụt dung dịch và cây sẽ chết.

Thường xuyên đo pH dung dịch bằng giấy đo pH, nếu thấy pH dung dịch

vượt qua giới hạn 5,8 - 6,5 thì cần tìm hiểu nguyên nhân và điều chỉnh.

Đối với các loại cây không thể tự thụ phấn được như: dưa leo, bí đỏ,

mướp...chúng ta cần thụ phấn cho hoa cái giúp hoa dễ dàng đậu trái hơn. Cần hết

sức cẩn thận và nhẹ nhàng khi thụ phấn cho hoa để tránh sự tác động mạnh làm úng

hoa. Có thể dùng các loại cọ nhỏ lông mềm để lấy phấn từ hoa đực và phủ nhẹ lên

hoa cái.

5.3 Thực nghiệm 3: Quay video hướng dẫn trồng rau bằng kỹ thuật thủy canh tĩnh[11]

Sử dụng phần mềm làm phim Cyberlink PowerDirector 11 để làm video

hướng dẫn trồng rau sạch bằng kỹthuật thủy canh tĩnh. Tải phần mềm miễn phí tại

trang web: http://download123.vn/download-cyberLink-powerdirector-11-chinh-

sua-anh-24755-download.aspx

Video gồm những nội dung chính sau đây:

- Hướng dẫn pha chế dung dịch mẹ theo các công thức dinh dưỡng có được

từ phần mềm HydroBuddy v1.50 hoặc trang web nonghoc.com.

- Hướng dẫn những bước cơ bản của kĩ thuật thủy canh tĩnh:

+ Chuẩn bị các vật liệu cần thiết như: thùng xốp; nylon đen; ly nhựa; dụng cụ

để đục thùng xốp, ly nhựa; hạt giống; giá thể; thùng hoặc xô có dung tích 10 lít;

bình xịt.

+ Lót nylon đen vào đáy thùng xốp, đục lỗ trên nắp thùng xốp.

+ Đục lỗ nhỏ trên các ly nhựa.

+ Đóng giá thể vào trong các ly nhựa.

+ Gieo hạt giống vào trong giá thể.

+ Tưới phun sương lên hạt giống tạo độ ẩm thích hợp cho hạt giống nảy

mầm.

+ Pha dung dịch con từ dung dịch mẹ cho vào thùng xốp khi cây con đã ra rễ

có thể thông qua các lỗ nhỏ trong ly nhựa để hút chất dinh dưỡng từ trong thùng

xốp.

+ Hình ảnh các loại rau sau 3 tuần khi cho dung dịch vào trong thùng xốp.

+ Hướng dẫn cách thu hoạch các loại rau.

5.4 Thực nghiệm 4: Đo đạc các chỉ tiêu hóa, sinh về vệ sinh an toàn thực phẩm một số loại rau thu hoạch

Xét nghiệm các hàm lượng kim loại nặng và hàm lượng nitrat hai loại rau là

rau dền đỏ và rau xà lách tại VIỆN VỆ SINH – Y TẾ CÔNG CỘNG TP HỒ CHÍ

MINH.

Chương 6. Kết quả và thảo luận

6.1. Kết quả

6.1.1. Pha chế dung dịch dinh dưỡng sử dụng trong kỹ thuật thủy canh

tĩnh để trồng rau sạch qui mô hộ gia đình

Kết quả trồng các loại rau ăn lá theo công thức dinh dưỡng 1 và công thức dinh

dưỡng 2 như sau:

Bảng 6.1. So sánh kết quả trồng rau giữa công thức dinh dưỡng 1 và công thức dinh

Thời gian thu hoạch

Thời gian thu hoạch

Khối lượng rau thu hoạch (g/thùng)

Khối lượng rau thu hoạch (g/thùng)

dưỡng 2

Công thức dinh dưỡng 1 (CT1) Thời gian bắt đầu cho dung dịch vào thùng xốp

Công thức dinh dưỡng 2 (CT2) Thời gian bắt đầu cho dung dịch vào thùng xốp

Tên rau

27/08/2012 23/09/2012 850 27/08/2012 23/09/2012 810

22/09/2012 10/10/2012 420 15/09/2012 05/10/2012 480

10/10/2012 29/10/2012 650 14/10/2012 08/11/2012 520

22/12/2012 15/01/2013 330 22/12/2012 18/01/2013 300

10/04/2013 04/05/2013 320 10/04/2013 01/05/2013 340

Cải xanh Rau muống Rau dền 10/10/2012 02/11/2012 630 14/10/2012 08/11/2012 540 Cải bẹ dún Rau cần nước Rau xà lách

Hình 6.1. Rau dền trồng theo công thức 1 và công thức 2

Hình 6.2. Rau xà lách trồng theo công thức 1 và công thức 2

Hình 6.3. Cải xanh trồng theo công thức 1 và công thức 2

Hình 6.4. Rau muống trồng theo công thức 1 và công thức 2

Từ các dữ kiện trên ta thấy :

+ Các loại rau thích hợp trồng theo công thức dinh dưỡng số 1: cải xanh, cải

bẹ dún, rau cần nước.

+ Các loại rau thích hợp trồng theo công thức dinh dưỡng số 2: rau muống, rau

dền, rau xà lách.

Tuy nhiên chúng ta thấy sự chênh lệch về sản lượng cũng như thời gian thu

hoạch các loại rau giữa hai công thức dinh dưỡng trên không lớn. Vì vậy việc lựa

chọn công thức dinh dưỡng nào còn tùy thuộc vào lượng hóa chất ta có để pha dung

dịch dinh dưỡng tại nhà.

Một số hình ảnh về các loại rau trồng theo kỹ thuật thủy canh tĩnh sử dụng

dung dịch dinh dưỡng tự pha chế:

Hình 6.5. Rau cải xanh

Hình 6.6. Dưa leo

Hình 6.7. Rau muống

Hình 6.8. Cải bẹ dún

Hình 6.9. Rau dền đỏ

Hình 6.10. Đậu bắp

Hình 6.11. Rau cần nước

Hình 6.12. Rau xà lách 6.1.2. Kết quả kiểm định các chỉ tiêu hóa, sinh về vệ sinh an toàn thực phẩm

một số loại rau thu hoạch

Kết quả kiểm định hàm lượng một số kim loại nặng và hàm lượng nitrat

trong rau dền đỏ và rau xà lách trồng theo công thức dinh dưỡng 2 của Viện vệ sinh

y tế - công cộng Thành Phố Hồ Chí Minh như sau:

Bảng 6.2. Kết quả kiểm định hàm lượng các kim loại nặng và hàm lượng nitrat

- (mg/kg)

trong rau dền đỏ Cu (mg/kg) Zn (mg/kg) NO3

Trong Giới hạn Trong Giới hạn Trong Giới hạn

mẫu cho phép mẫu cho phép mẫu cho phép

(tiêu chuẩn (tiêu chuẩn (tiêu chuẩn

Việt Nam) Việt Nam) Việt Nam)

1,25 30 7,02 40 696,40 1500

Từ kết quả kiểm định cho thấy cả 3 chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng Cu,

Zn và nitrat trong rau dền đỏ đều ở rất thấp so với mức giới hạn cho phép.

Bảng 6.3. Kết quả kiểm định hàm lượng các kim loại nặng và hàm lượng nitrat

- (mg/kg)

trong rau xà lách Cu (mg/kg) Zn (mg/kg) NO3

Trong mẫu Giới hạn Trong Giới hạn Trong Giới hạn

cho phép mẫu cho phép mẫu cho phép

(tiêu chuẩn (tiêu chuẩn (tiêu chuẩn

Việt Nam) Việt Nam) Việt Nam)

< 1,0 30 3,39 40 2560,61 1500

Từ kết quả kiểm định cho thấy:

- Về hàm lượng kim loại nặng là Cu, Zn trong rau xà lách đều ở mức

rất thấp so với ngưỡng cho phép.

- Về hàm lượng nitrat thì vượt cao hơn so với ngưỡng cho phép, điều

này cho ta thấy rau xà lách có khả năng tích lũy hàm lượng nitrat rất cao. Vì vậy ta

cần lưu ý trong giai đoạn chuẩn bị thu hoạch rau xà lách không được bổ sung thêm

dung dịch dinh dưỡng vào thùng xốp mà chỉ bổ sung thêm nước sạch để làm giảm

bớt hàm lượng nitrat trong rau.

6.1.3. Video hướng dẫn trồng rau bằng kỹ thuật thủy canh tĩnh

Video giúp mọi người những hiểu biết cơ bản về cách pha dung dịch dinh

dưỡng cũng như các bước tiến hành trồng rau theo kỹ thuật thủy canh tĩnh.

6.2. Thảo luận

So sánh giữa kết quả kiểm định vệ sinh an toàn thực phẩm các loại rau đã

trồng với các chỉ tiêu rau an toàn theo tiêu chuẩn Việt Nam .

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

1. Kết luận

Sử dụng phần mềm Hydrobuddy v1.50 hoặc trang web nonghoc.com để tính

toán khối lượng các hóa chất nhằm pha dung dịch dinh dưỡng sử dụng trong kỹ

thuật thủy canh tĩnh cho kết quả rau phát triển rất tốt và điều đặc biệt là rau trồng

được hoàn toàn an toàn đối với sức khỏe.

Tuy nhiên, cần lưu ý đối với các loại rau có khả năng tích lũy hàm lượng

nitrat khá cao như rau xà lách, rau cần nước. Đối với các loại rau này trước khi thu

hoạch 3 – 4 ngày không bổ sung thêm dung dịch dinh dưỡng mà phải bổ sung thêm

nước sạch để đảm bảo rằng rau thu hoạch được sẽ đảm bảo an toàn sức khỏe của

chúng ta.

Từ dung dịch pha được có thể dùng để trồng nhiều loại rau thường sử dụng

trong cuộc sống hàng ngày, tốt nhất là các loại rau như: cải bẹ xanh, bẹ dún, rau

muống, húng quế...

2. Đề xuất

Trong quá trình nghiên cứu chưa có đủ điều kiện về vật chất, máy móc...nên

kỹ thuật thủy canh áp dụng ở đây chỉ là kỹ thuật thủy canh tĩnh. Chúng ta có thể

dùng dung dịch pha chế được để áp dụng theo các mô hình thủy canh tiên tiến hơn

như kỹ thuật thủy canh hồi lưu bằng ống nhựa PVC hoặc vải bố. Sử dụng các máy

đo pH cũng như máy đo độ dẫn điện của dung dịch dinh dưỡng giúp ta có thể phân

tích kỹ hơn về sự biến đổi các chỉ tiêu hóa lí của dung dịch để có thể kịp thời điều

chỉnh. Sử dụng máy đo phân tích hàm lượng của các nguyên tố trong dung dịch

dinh dưỡng pha được giúp ta theo dõi cũng như kiểm soát các nguyên tố này tốt hơn

trong dung dịch.

Lập các công thức dinh dưỡng để pha chế dung dịch trồng chung cho các loại

rau. Đồng thời nghiên cứu sử dụng dụng dung dịch pha chế được để trồng các loại

hoa và cây kiểng:

Hình III.1. Hoa dừa cạn đỏ

Hình III.2. Hoa vạn thọ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. ThS. Trần Thị Ba, Trồng rau thủy canh ở gia đình, Bộ Khoa Học Cây Trồng -

Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng – Trường Đại Học Cần Thơ.

2. Lê Chí Kiên, Hóa Học Phức Chất, NXB Đại Học Quốc Gia Hà Nội.

3. TS. Võ Thị Bạch Mai (2003), Thủy Canh Cây Trồng, NXB Đại Học Quốc Gia

TP. Hồ Chí Minh.

4. Lê Viết Phùng - Hà Ngọc Tiến (1987), Hóa Kĩ Thuật Đại Cương – tập 2, NXB

Giáo Dục.

5. Phạm Văn Thưởng – Đặng Đình Bạch (2000), Cơ Sở Hóa Học Môi Trường,

NXB Khoa Học Và Kĩ Thuật.

6. http://scienceinhydroponics.com/

7. http://nonghoc.com/nonghoc/default.aspx

8. http://www.howardresh.com/

9. http://www.rausach.com.vn/forum_posts.asp?TID=490

10.http://rausachthuycanh.blogspot.com/search/label/H%C6%B0%E1%BB%9Bng

%20d%E1%BA%ABn%20th%E1%BB%A7y%20canh

11.http://download123.vn/download-cyberLink-powerdirector-11-chinh-sua-anh-

24755-download.aspx

12. http://coinguonthucpham.com/node

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Kết quả xét nghiệm rau dền đỏ

Phụ lục 2: Kết quả xét nghiệm rau xà lách

Phụ lục 3: Các chỉ tiêu hóa, sinh qui định đối với rau an toàn ban hành kèm

theo Quyết định số 106 /2007/QĐ-BNN ngày 28 tháng 12 năm 2007 của Bộ

trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

Phương pháp thử STT Chỉ tiêu Mức giới hạn tối đa cho phép

TCVN 5247:1990 Hàm lượng nitrat (NO3)

I 1 Xà lách 2 mg/ kg 1.500 600

- - - 3 500

- 4 400 Rau gia vị Bắp cải, Su hào, Suplơ, Củ cải , tỏi Hành lá, Bầu bí, Ớt cây, Cà tím

5 Ngô rau 6 Khoai tây, Cà rốt 300 250

- - - 7 200

Đậu ăn quả, Măng tây, Ớt ngọt Cà chua, Dưa chuột

8 9 Dưa bở 10 Hành tây 11 Dưa hấu 150 90 80 60

- - - - II mg/ kg Hàm lượng kim loại năng và độc tố

1 Asen (As) 1,0

2 3 Chì (Pb) Thủy Ngân (Hg) 1,0 0,3

4 Đồng (Cu) 30

Cadimi (Cd) 5 - Rau ăn củ - Xà lách - Rau ăn lá - Rau khác 6 Kẽm (Zn) 7 Thiếc (Sn) III Vi sinh vật hại Samonella 1 0,05 0,1 0,2 0,02 40 200 CFU/ g 0

Coliforms 2 100

3 10

TCVN 7601:2007; TCVN 5367:1991 TCVN 7602:2007 TCVN 7604:2007 TCVN 5368:1991; TCVN 6541:1999 TCVN 7603:2007 TCVN 5487:1991 TCVN 5496:2007 TCVN 4829:2005 TCVN 4883:1993; TCVN 6848:2007 TCVN 6846:2007 IV Escherichia coli Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật

Theo CODEX 1 Theo CODEX

2 Những hóa chất có trong CODEX Những hóa chất không có trong CODEX Theo ASEAN hoặc Đài Loan Theo ASEAN hoặc Đài Loan