Thiết kế hệ thống tự động hoá sản xuất rau sạch734

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là các y u t nh h ng đến sinh trưởng của ế ố ả ưởloại cây rau sạch được trồng trong nhà trồng rau có mái che bằng phương pháp không d

Người hướng dẫn khoa học

1 PGS.TS Phan xuân minh

2 PGS.TS Hồ hữu an

hà nội - 2009

Người hướng dẫn khoa học

1 PGS.TS Phan xuân minh

2 PGS.TS Hồ hữu an

hà nội - 2009

M Ở ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

oĐất nước ta đang ở giai đ ạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá Trong công cuộc này, tự động hoá đóng một vai trò then chốt Có thể nói đ ềi u khiển

t ự động là một lĩnh vực kỹ thuật không thể thiếu trong các dây chuyền sản

xuất công nghiệp, nông nghiệp tiên tiến Hiện nay, nhu cầ đổi mới công nghệ u

t ự động hoá cho các dây chuy n s n xu t nh m nâng cao ch t lượng s n ề ả ấ ằ ấ ảphẩm, tăng năng suất, giảm giá thành, nâng cao năng lực cạnh tranh trong các

cơ sở sản xuất công nghiệp và nông nghiệp là rất lớn Thực tế gần như toàn bộthiết bị đ ề i u khiển đang sử dụng trong các dây chuy n s n xu t đều là thi t b ề ả ấ ế ịnhập ngoại Trong đ ềi u kiện hiện nay, việc tận dụng kỹ thuật, công nghệ và thiết bị tiên tiến của nước ngoài để nhanh chóng hiện đại hoá n n s n xu t ề ả ấnông nghiệp trong nước là hết sức cần thiết Thiết bị nhập ngoại có ư đ ểu i m là chất lượng tốt, hoạt động tin cậy, ổn định tuy nhiên giá thành cao Do không

đủ chi phí u tưđầ nên m t s cơ sở sảộ ố n xu t nông nghi p phấ ệ ải chấp nhận đổi mới công nghệ bằng cách nh p nh ng thi t b lạậ ữ ế ị c h u ã qua s dụậ đ ử ng M t ặkhác cũng phải nhìn nhận rằng chiến lược của nhiều nước chỉ chuyển giao cho các nước khác những công nghệ đ ã lỗi thời Vì vậy, về lâu dài để nền sản xuất nông nghiệp trong nước phát triển b n về ững và có thể theo kịp các nước khác trong khu vực, chúng ta phải nghiên cứu cơ bản để ch động n m được ủ ắ

kỹ thuật, tự chế tạo được các dây chuy n s n xu t t động nói chung và các ề ả ấ ự

b iộ đ ều khiển nói riêng hiện đại, chất lượng tốt, giá thành rẻ phục vụ nền s n ả

xuất Đây là bài toán thực tiễ đặt ra cho các nhà nghiên cứu về tự động hoá n trong nước

Từ việc nghiên cứu, phân tích qui trình sản xuất rau sạch trong nhà lưới có mái che bằng phương pháp trồng trên giá thể không sử dụng đất, lu n ậ

án đã đề cập bài toán thi t k và ch tạế ế ế o h th ng t động hóa ph c v quy ệ ố ự ụ ụtrình công nghệ trồng rau cho mô đun trồng trọt 200 m2 bằng thi t b hi n có ế ị ệ

ở Vi t Nam V i vi c thi t k , ch t o h th ng thi t b trong nước s đảm b o ệ ớ ệ ế ế ế ạ ệ ố ế ị ẽ ảchí phí thấp hơn nhiề ầu l n so với thiết bị nh p ngoậ ạ đ ềi, i u này rất quan trọng

vì mức thu nhập của người nông dân còn rất thấp Mặt khác việc chế tạo t i ạViệt Nam thì chúng ta làm chủ được công nghệ chế tạo thi t b i u khi n, h ế ị đ ề ể ệthống tự động hóa để có thể phục vụ công nghệ trồng rau sạch đại trà ở Việt Nam

Với phương pháp trồng rau sạch trên các giá thể thì việc ứng dụng tự

động hoá mớ đi áp ng được y các yêu cầứ đầ đủ u công ngh sảệ n xu t rau s ch ấ ạNhờ sự hỗ ợ tr của h th ng tựệ ố động hóa, các nhà tr ng có đầ đủồ y kh năng ả

đảm bảo qui trình s n xuấả t và ki m soát được y ể đầ đủ các thông số của quá trình sản xuất rau sạch Hiện nay, việc trồng rau sạch trong nhà lưới b ng ằ

phương pháp không dùng đất đang được phát triển mạnh ở nước ta Tuy nhiên, các hệ thống áp ng cho công nghệ trồng rau sạđ ứ ch đều nh p ngoại giá ậthành rất cao nên chỉ có một số ơ c s sở ản xuất lớn nhờ sự đầu t c a nhà nước ư ủmới hoạt động được

Những phân tích trên cho thấy nghiên cứu quy trình công nghệ để n m ắ

vững đối tượng cần đ ều khiển để từ đó xây dựng các bài toán đ ều khiển, vận i ihành và giám sát cho hệ thống tự động hoá phục vụ sản xu t rau s ch là v n ấ ạ ấ

đề cần gi i quyếả t đầu tiên Th c hi n phân tích, lựa chự ệ ọn lời giải, lựa chọn giải pháp kỹ thuật để từ đ ó thi t k và ch tạế ế ế o h th ng t động hóa ph c v ệ ố ự ụ ụqui trình s n xuả ất rau sạch một vấn đề nghiên cứu vừa mang tính lý thuyết vừa mang tính thực tiễn cấp bách Đó chính là động lực để tác giả thực hiện luận án này

2 Mụ đc ích nghiên cứu

Mục đích của luận án là nghiên cứu, thi t k và ch tạế ế ế o h th ng t ệ ố ựđộng hóa quy trình sản xuất rau s ch trên giá th cho mô un nhà tr ng rau có ạ ể đ ồdiện tích mặt bằng 200 m2 Một hệ thống tự động hóa quá trình sản xuất rau sạch chế tạo trên công ngh PSoC (Programmable System on Chip) là s n ệ ảphẩm trông đợi của luận án

Để thực hi n m c ích ó, lu n án th c hi n nghiên c u, phân tích v ệ ụ đ đ ậ ự ệ ứ ềquy trình trồng rau sạch trong nhà trồng rau có mái che bằng phương pháp không dùng đất từ đ ó đề xu t bài toán tự động hóa phục vụ qui trình công ấnghệ trồng rau sạch Các nhiệm vụ chính cần được thực hiện:

- Nghiên cứu thiết kế và chế tạo h th ng thi t b quá trình ph c v ệ ố ế ị ụ ụcông nghệ trồng rau sạch như hệ ố th ng tưới nh gi t, h th ng bình tr n, h ỏ ọ ệ ố ộ ệthống bơm, hệ thống đóng mở mái che, hệ thống quạt gió sử dụng trong nhà lưới cho mái che mô đun 200 m2

- Nghiên cứu thiết kế và chế tạo h thống tự động hoá phục vụ công ệnghệ sản xuất rau sạch trên cơ sở vi i u khi n công ngh PSoC đ ề ể ệ

- Nghiên cứu thiết kế hệ th ng i u khi n và giám sát b ng bàn phím ố đ ề ể ằ

và màn hình tinh thể ỏ l ng hoặc bằng máy tính cá nhân PC

- Thiết kế chế tạo các s n ph m t động hoá ph c v công ngh sản ả ẩ ự ụ ụ ệxuất rau sạch theo phương pháp mô đun hoá để dễ dàng cho vi c phát tri n ệ ể

sản xuất kiểu công nghiệp theo qui mô từ nhỏ đến lớn phù hợp với nền sản xuất của Việt Nam hiện nay Mặt khác, tạo ra tính linh hoạt của sản phẩm: dễ dàng lắp đặt, d dàng thay thế khi có hỏng hóc ễ

- Các sản phẩm được nghiên cứu thiết kế và chế tạo nh m m c ích ằ ụ đthay thế các sản phẩm nhập ngoại, do vậy tiêu chí của sản phẩm là giá thành phải rẻ hơn rất nhiều so với sản phẩm nhập ngoại và chất lượng phải đảm bảo tương đương hoặc tốt hơn

- Hệ thống phần mềm được thiết kế và chế tạo theo phương pháp mô

đun hoá để t o kh n ng m r ng và nâng c p khi c n thi t ạ ả ă ở ộ ấ ầ ế

Toàn bộ hệ ố th ng s n ph m c a đề tài được ch y th trong nhà tr ng ả ẩ ủ ạ ử ồrau của trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội, để ki m tra, đánh giá chất ểlượng sản phẩm trước khi đưa ra thị trường

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là các y u t nh h ng đến sinh trưởng của ế ố ả ưởloại cây rau sạch được trồng trong nhà trồng rau có mái che bằng phương pháp không dùng đất, qui trình phát triển của một s loố ại cây rau và qui trình công nghệ chăm sóc các loại cây rau này (Những đề xuất của các nhà nông

học) Đây là những cơ sở để xây dựng bài toán đ ều khiển và tự động hóa quá itrình s n xuả ất rau s ch trên giá th ạ ể

Đối tượng nghiên cứu là các k thu t i u khi n, i n, i n t và k ỹ ậ đ ề ể đ ệ đ ệ ử ỹthuật lập trình Đó là nền tảng để thiết kế hệ th ng ch m sóc rau s ch, h ố ă ạ ệthống đ ềi u khi n và tự động hóa quá trình trồng rau sạch trong nhà trồng rau ể

có mái che

Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong việc nghiên cứu thiế ế và chế tạo t k

hệ thống tự động hóa qui trình công nghệ trồng rau sạch không sử dụng đất trong nhà trồng rau có mái che Nghiên cứu các kỹ thuật và công ngh tiên ệtiến nhất phục vụ cho việc chế tạo sản phẩm

Trên cơ sở về qui trình công ngh tr ng rau s ch đề xu t các phương ệ ồ ạ ấpháp thiết kế hệ th ng t động hoá vào s n xu t rau s ch trong nhà lưới có ố ự ả ấ ạmái che bằng phương pháp không dùng đất Việc thiế ết k và ch tạế o h th ng ệ ố

t ự động hoá đảm bảo phù hợp với đ ều kiện ở nước ta hiệi n nay H th ng t ệ ố ự

động hoá sau khi đã thi t k được ch y kiểm nh kỹ càng trong phòng thí ế ế ạ địnghiệm, thông số các số liệu nhậ được để kiểm chứng hệ thống Phần mềm n

đ ềi u khi n quá trình được thi t k đơn giản, thuận tiện cho người sử dụng, ể ế ế

thông qua đó giúp cho người trồng rau theo dõi, giám sát và lưu dữ các thông

số môi trường ảnh hưởng đến quá trình trồng rau Hệ thống được tiến hành lắp đặt trong mô hình sản xuất nhỏ với nhà tr ng có s n, v i k t qu thu được ồ ẵ ớ ế ả

bước đầu đã đánh giá độ đảm bảo đối với quy trình công nghệ đặt ra

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Về ý nghĩa khoa h ọc: Luận án là một trong nh ng công trình đầu tiên ữnghiên cứu về việ ức ng dụng t động hoá vào sảự n xu t rau s ch trong nhà lưới ấ ạ

có mái che bằng phương pháp không dùng đất tại Việt Nam Sản phẩm của luận án góp phần thúc đẩy công cuộc tự động hóa trong sản xuất nông nghiệp Luận án đã xây dựng thành công qui trình thiết kế và chế tạo hệ thống tự động hóa bằng vi đ ềi u khiển công nghệ PSoC, một trong nhũng công nghệ tiên tiến nhất hiện nay Phần mềm đ ềi u khiển quá trình sản xuất rau sạch được trình bày trong luận án thuận tiện cho người sử dụng v i hai ch độ làm vi c: ch ớ ế ệ ế

độ làm việc sử dụng các nút n và ch độ làm vi c trên giao di n máy tính ấ ế ệ ệ

PC Mặt khác các chức năng có trong phần mềm như ệ h thống lưu trữ dữ ệ li u,

hệ th ng quan sát các thông s vào, ra từ đố ố ó giúp cho nhà trồng rau kiểm soát được các thông số chính ảnh hưởng đến quá trình trồng rau sạch Sản phẩm phần mềm của luận án cho thấy khả năng ng d ng c a công ngh ứ ụ ủ ệthông tin trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệ Đp ó cũng là một minh chứng v ềkhả năng ch tạế o các s n ph m công ngh cao trong nước ph c v sảả ẩ ệ ụ ụ n xu t ấnông nghiệp

Ý nghĩa th c ti n và ph m vi ng d ng: Luận án nhằm đáp ứng nhu ự ễ ạ ứ ụcầu thực tế trong thiết kế hệ th ng t động hoá trong quá trình sảố ự n xu t rau ấsạch Từ việc đòi hỏi của quy trình công nghệ trồng rau sạch trong nhà lưới có mái che với hệ thống tự động hoá mới đáp ứng được, do đó kết quả ận án có lu

ý nghĩa ứng d ng vào th c t V i k t qu th nghi m h th ng thành công ụ ự ế ớ ế ả ử ệ ệ ốtrong phòng thí nghiệm, hệ thống được lắp đặt và tiến hành trồng thử nghiệm

trong mô hình nhà trồng rau đơn giản, bước đầu cho kết quả tốt S n ph m ả ẩ

của luận án là tiền đề cho việc thiết kế chế tạo hệ thống tự động hóa trồng rau sạch theo kiểu mô đun hóa, một công nghệ chế tạo thi t b hi n đại ngày nay ế ị ệ

Mô đun hóa tạo đ ềi u kiện thuận lợi cho việc lắ đặt, mở rộp ng và kh năng ảthay thế nhanh gọn, linh hoạt

5 Kế ất c u của luận án

Luận án gồm 4 chương và 2 phụ lục, n i dung chính c a lu n án nh ộ ủ ậ ưsau:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ sản xuất rau sạch

Chương 2: Nghiên cứu và phân tích qui trình công nghệ ồ tr ng rau s ch ạkhông dùng đất

Chương 3: Thiết kế hệ th ng t động hoá s n xu t rau s ch b ng ố ự ả ấ ạ ằphương pháp không dùng đất

Chương 4: Triển khai, lắp đặt h th ng t động hoá ệ ố ự

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RAU

SẠCH

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Rau quả đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế và sinh hoạt của người Việt Nam Trong gần ba mươi năm qua, nhờ chính sách đổi mới, nông nghiệp Việt Nam đã phát triển vượt bậc về nhiều mặt Sản xuất rau quả đ ã tăng lên khoảng 9.235.000 tấn trên diện tích trồng trọt 624.000 ha với trị giá khoảng 144.000 tỷ đồng (tương đương với 900 triệu USD) [15] Lượng

sử dụng rau của người Việt Nam cũng ã được cải thiện, đạt trung bình đkhoảng 111,2 kg/người/năm (N Q Vọng, 2007), cao hơn hẳn so với lượng sử dụng rau trung bình của khu vực ASEAN (57kg/người/năm) và đạt được tiêu chuẩn của Tổ chức Lương nông Quốc tế FAO (120 kg/người/năm) [51] Đây

là một thành tự đu áng kể trong lĩnh vực sản xuất rau quả, vì sản xuất này đã chiếm 9% GDP của nông nghiệp Việt Nam trong khi diện tích trồng trọt lại chiếm có 6% trên toàn bộ diện tích canh tác của Quốc gia

Tuy nhiên, song song với tăng trưởng trong sản xuất rau quả, nông nghiệp Việt Nam l i đồng thời phải i ạ đố đầu với tình trạng tốc độ thu hẹp đất nhanh do tiến trình công nghiệp hoá và đô thị hoá đang diễn ra hàng ngày Trong 5 năm vừa qua (2001-2005), quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá ã đthu hồi mất 366.440 ha đất, chiếm 3,89% đất nông nghiệp đang sử dụng Riêng chỉ trong 2 năm từ 2005 đến 2007, đã có 34.330 ha đất trồng lúa bị ấ m t Đất bị thu h i ph n l n là đất t t, phì nhiêu, thu c lo i “đấ đẳồ ầ ớ ố ộ ạ t ng i n”, n m đ ề ằ ở

2 vựa lúa của đất nước: đồng bằng sông Hồng và sông Cửu Long (Nguyễn Lân Dũng) Tại các thành phố lớn nh Hà N i và thành ph Hồ Chí Minh, ư ộ ốdiện tích đất nông nghiệp bị mất trung bình kho ng 1.000 ha (Hà N i) và ả ộkhoảng 1.200 ha (thành phố Hồ Chí Minh) m i n m Ph n l n đất b mất là ỗ ă ầ ớ ị

đất trồng rau ở các vùng ven ô nhưđ Thanh Trì, Hoàng Mai, ông Anh Hà Đ ởNội và Hóc Môn, Củ Chi ở thành phố Hồ Chí Minh Vi c phát tri n công ệ ểnghiệp và đô thị hoá này ã dẫ đến tình trạđ n ng đất trồng rau, hoa càng lúc càng thu nhỏ, môi trường bị ô nhiễm một cách nghiêm trọng, hủy hoại môi sinh, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên Đã có báo cáo về đất, nước ô nhiễm của rất nhiều nơi, đặc biệt vùng trồng rau thơm Thanh Trì, Hà Nội, do việc đổ th i ảbừa bãi các chất kim loại nặng của các công trường hoá học

Bên cạnh việc mất đất sản xuất vì công nghiệp hoá, đô thị hoá và môi trường ô nhiễm, an toàn vệ sinh trong sản xuất rau quả cũng là y u tố ổ ộế n i c m của nông nghiệp Việt Nam hiện nay Gầ đn ây, số vụ ng độc th c ph m ang ộ ự ẩ đtăng vọt và số lượng ng i phảườ i nh p vi n để cấậ ệ p c u ngày càng nhi u Theo ứ ềthống kê của Bộ Y tế (2006), trong vòng 5 năm (2001-2005) đã có gần 23.000 người ở Việt Nam bị ngộ độc thực phẩm Cụ thể vào năm 2005, toàn quốc đã

xảy ra 133 vụ ngộ độc thực phẩm với gần 4.000 nạn nhân Riêng thành phố

Hồ Chí Minh, từ năm 2005 đến nay, xảy ra trên 40 vụ ớ v i khoảng 3.000 người

bị ngộ độc, tăng g n g p rưỡi so v i cùng th i gian trước ó Nguyên nhân ầ ấ ớ ờ đđược xác định là do thực ph m b ô nhi m: rau qu có vi sinh v t gây b nh, dư ẩ ị ễ ả ậ ệlượng thuốc bảo vệ thực vật và kim loại nặng vượt mức cho phép

Trong bối cảnh khó khăn về đất ai, môi trường và an toàn vệ sinh đthực phẩm như vậy, nhu cầu về rau quả ạch của Việt Nam vẫn càng lúc càng scao, đưa đến áp lực tăng năng suất và hệ số quay vòng s dụử ng đất càng l n, ớđặc biệt vùng ven ô Tuy nhiên, vì nhu cầđ u c p bách nh m đảm b o s c kho ấ ằ ả ứ ẻcho con người và sự an toàn của môi trường sống, Việt Nam cần phải sản xuất rau sạch và an toàn, không có dư lượng thuốc b o v th c v t Các lượng ả ệ ự ậnitrat (NO3), hàm lượng kim loại nặng (Zn, Hg, Cu…) và vi sinh vật gây bệnh cũng phải thấp hơn ngưỡng cho phép (Codex Maximum Residue Limits (MRL))

Từ những yếu tố được phân tích ở trên, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ cao trong sản xuất nông nghiệp mà thế giớ đi ang ứng dụng cần phải được tiến hành thử nghiệm nhằm tìm kiếm giải pháp khả thi cho sự phát triển bền vững của nông nghiệp Việt Nam Giải pháp công nghệ trồng rau sạch không dùng đất (soilless) trong nhà trồng rau có mái che chính là m t ộtrong những giải pháp k thuật mũi nhỹ ọ đn ang được nghiên cứu phát triển và

đưa vào ứng dụng nhi u nước trên thế giới, c biệở ề đặ t là Hà Lan, M và ở ỹIsraen

Việc sản xuất rau sạch phải đạt được các tiêu chuẩn nhất định Theo PGS H H An, Trường Đại học Nông nghiệp Hà nội, cho ta thấy rau sạch cần phải đảm bảo 4 tiêu chuẩn quan trọng nh t: Hàm lượng các kim loại nặng, ấ

NO3, các hoá chất bảo vệ ực vật tích luỹ trong rau bằng hoặc dưới mức cho thphép theo quy định của FAO, WHO và của nhà nước Việt Nam, các vi sinh vật có hại không tồn tại trong rau Nếu sản phẩm rau quả không đạt 1 trong 4 tiêu chuẩn trên thì rau quả đ ó không đảm bảo an toàn

Theo tác giả T T Cúc, giáo trình Cây rau (2000), để bảo m quyền lợi đả

của người tiêu dùng và an toàn môi sinh, các nhà vườn cần thực hiện y đầ đủqui định kỹ thuật sản xuất rau sạch theo tiêu chuẩn: “Cây rau không bị héo úa, thối rữa, hình thái bề ngoài tươi ngon, hấp dẫn; Dư lượng NO3 theo tiêu chuẩn qui định của Qu c t ; D lượố ế ư ng kim loạ ặi n ng không v t quá tiêu chuẩn qui ượđịnh của Qu c t ; D lượng thuộố ế ư c b o v th c v t theo qui định c a ngành ả ệ ự ậ ủbảo vệ thực vật; Hạn chế tối đa vi sinh vật gây bệnh cho người và động vật và đảm bảo giá tr dinh dưỡng củ ảị a s n ph m” ẩ

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRỒNG RAU SẠCH

Sản xu ất rau s ch ngoài đồng ru ng: Đây là hình thức sản xuất rộng ạ ộrãi và đáp ng được nhu c u rau sạch củ đứ ầ a ông đảo qu n chúng Phương pháp ầsản xuất này dựa trên kỹ thuật canh tác cổ truyền nhưng đảm bảo đúng

nguyên tắc áp dụng “quy trình thực hành sản xuất nông nghiệ ốt” VietGAP p t(Good Agricultural Practice) [73], bao gồm cả chương trình quản lý dịch hại tổng hợp IPM (Integrated Pest Managerment) và các biện pháp sinh học Đây

là một phương pháp sản xuất rau quả sạch nên c n tuyên truy n r ng rãi và ầ ề ộhướng dẫn các nhà nông trồng trọt theo kỹ thuật này

Sản xuất rau sạch không dùng đất trong nhà trồng rau có mái che: Công nghệ trồng rau sạch không dùng đất là một trong những công nghệ tiên tiến đã và đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới Công nghệ này cũng ang được nghiên cứu và áp dụng đ ở Việt Nam Ư đ ểu i m của công nghệ này là cho phép chuyển hướng từ canh tác nông nghiệp sang s n xu t ả ấcông nghiệp nên năng su t, ch t lượng, hi u qu cao và đảm b o an toàn ấ ấ ệ ả ảTrong công nghệ này, rau sạch được trồng trong nước hoặc trồng trên giá thể

- Trồng rau sạch trong dung dịch: là phương pháp trồng cây trực tiếp vào dung dịch dinh dưỡng theo mô hình kiểu hồi lưu NFT (Nutrient Film Technique)

- Trồng rau sạch trên các giá thể: là phương pháp trồng cây trên giá thể

với hệ thống tưới dung dịch nhỏ giọt tự động thời gian và lưu lượng để cây hấp thụ trực tiếp một cách đồng u và tiết kiệm, thường áp dụng theo kiểu đềkhông hồi lưu RtW (Run to Waste)

RAU SẠCH

Người trồng rau muốn thành công trong sản xuất thì đ ềi u quan trọng đầu tiên là phải hi u được mộể t cách sâu s c và toàn di n các y u tố môi ắ ệ ếtrường, yêu cầu và khả năng thích nghi c a cây rau đối v i i u ki n ngo i ủ ớ đ ề ệ ạcảnh trong quá trình sinh trưởng và phát triển Một số yếu t về môi trường ốnhư địa hình, khí hậu và thời tiết là những y u tế ố cơ bản gây ra khó kh n, tr ă ở

ngại không nhỏ trong quá trình sản xuất rau và cũng là những vấ đề vượt quá n

khả năng ch ng củế ự a con người S thay đổi a d ng, ph c t p c a địa hình, ự đ ạ ứ ạ ủ

đ ềi u ki n có th được xem nh là y u t đầu tiên khó kh ng ch ho c không ệ ể ư ế ố ố ế ặphù hợp cho sản xuất rau Khí h u được hiểu như là sự hợậ p thành b i t t c ở ấ ảnhững yếu tố thời tiết diễn ra ngày này qua ngày khác Thời tiết là sự thay đổi,

diễn biến hàng ngày của những đ ềi u kiện khí hậu Thành phần c a khí h u ủ ậnhư mưa, gió… là nh ng tr ng i l n cho loài người trong quá trình làm thay ữ ở ạ ớđổi và cải ti n môi trường Sự ảệ nh hưởng c a các y u tố ờủ ế th i ti t, khí h u và ế ậ

s ự ảnh hưởng qua lại giữa chúng được chi tiết trong tài liệu tham khảo[16]

Ảnh hưởng c a nhi t độ ủ ệ

Theo [16], [21], [23] trong sản xu t rau, nhi t độ là yếu tấ ệ ố ảnh hưởng rất lớn đến khả năng sinh trưởng và phát tri n c a chúng nhi t độ th p ể ủ Ở ệ ấkhoảng 00C sẽ làm một số cây chết rét, ở nhiệt độ cao khoảng 400C sẽ làm cho nhiều cây bị héo khô Đối với nhiều loại rau có thể tồ ạn t i trong th i gian dài ờ

ở nhi t độ th p kho ng 15ệ ấ ả 0C, thậm chí 100C Hiệu suất quang hợp của hầu hết các loại rau ngừng 30ở 0C Nhiều cây rau thực hi n ch c n ng quang h p có ệ ứ ă ợhiệu quả từ 120C ÷ 240C Đối với một số loài khác thì quang hợp có hiệu quả

ở nhi t độ 18ệ 0C ÷ 210C hoặc là 240C

Tốc độ sinh trưởng cây rau phụ thuộc vào sự cung cấp y đầ đủ các chất dinh dưỡng, đảm bảo độ m và đ ềẩ i u kiện nhiệt độ thích hợp Khi nhiệt độ

vượt quá giới hạn, khí khổng sẽ đóng lại ảnh hưởng tới quá trình trao đổi khí

CO2, quá trình quang hợp v.v dẫn đến cây sinh trưởng kém Nếu tình trạng

đó kéo dài cây có th bịể ch t Nhi t độế ệ thay i theo v độ địa lý, theo mùa, đổ ĩtheo ngày và giữa ngày - đêm Yêu cầu của cây rau đối với nhiệt độ phụ thuộc vào nguồn gốc, giống, kỹ thuật trồng trọt và sự thuần hóa bồi dưỡng của con người, v.v Đối v i m i loớ ỗ ại rau đều yêu cầu nhiệt độ thích hợp để sinh

trưởng, phát triển Khi vượt quá giới hạn nhiệ độ thích hợp cây rau sinh t

trưởng phát triển kém, làm giảm năng suất và chất lượng Nhiệ độ quá cao t hoặc quá thấp sẽ làm cây ng ng sinh trưởng và chết ừ

Thí dụ: Nhiệt độ thích hợp cho cây cà chua là 220 C ÷ 240C, nhiệt độ cao nhất cho phép là 350C, nhiệt độ thấp nhất cho phép là 100C Có nghĩa là khi trồng cà chua phải đảm bảo nhiệt độ nhà trồng rau nằm trong khoảng 100C

÷ 350C Trên cùng một cây rau nhưng thời kỳ khác nhau, yêu cầở u đối v i ớnhiệt độ cũng thay đổi

Thí dụ: Cây khoai tây (T T Cúc, 2000)

lượng diệp lục, thúc đẩy quá trình quang hợp Trái lại, trong đ ều kiện thiếu iánh sáng cây sinh trưởng khó khăn, hàm lượng di p lệ ục giảm, thịt lá mềm và xốp, gian bào chứa đầy nước, do đó làm giảm kh năả ng ch ng ch u v i i u ố ị ớ đ ềkiện bất lợi

Chính vì sự ả nh h ng c a nhiưở ủ ệt độ và ánh sáng nêu trên cầ ứn ng dụng

tự động hoá iđể đ ều khiển các thông số này đảm bảo đ ều kiện thời tiết của icây rau

Ảnh hưởng c a nước ủ

Nước là nguyên nhân hạn chế lớn nhất đến năng suất và chất lượng rau hơn bất kỳ mộ ế ốt y u t nào khác Nước óng vai trò quan trong trong đới s ng đ ốcây rau, hàm lượng nước trong rau chiếm từ 75% ÷ 95% Theo I.B.Libner Nonneck thì hàm lượng nước từ 85% ÷ 95% Cung cấp y đầ đủ nước cho rau trong quá trình sinh trưởng là biện pháp c bảơ n để đạt n ng su t cao, ch t ă ấ ấlượng tốt (cây rau tươi, ngon và có hương vị) Nước thiếu cây rau sinh trưởng kém, thấp bé, còi cọc, năng suất chất lượng giảm Nước thừa trong quá trình sinh trưởng làm cho cây mềm yếu, nồng độ đường th p, nồng độ các chất hòa ấtan giảm…d n đến chất lượng kém ẫ

Nước là yếu tố cơ bản để quang h p, nh hưởng đến quá trình trao đổi ợ ảchất trong cây, đến trạng thái chất nguyên sinh Nước còn có tác dụng quan trọng trong quá trình vận chuy n, s giãn n và s lớể ự ở ự n lên c a lá Vì v y nước ủ ậ

có vai trò trong quyết định đến s sinh trưởng phát triển của cây rau Có nước ựthì cây mới thực hiện được các hoạt động s ng, nên có thể nói không có nước ốthì không có sự sống Nước là thành ph n c bảầ ơ n c u tạấ o nên ch t nguyên ấsinh Các quá trình trao đổi chất trong cây đều cần có nước tham gia như ổ t ng hợp và phân giải chất hữu cơ Nước là nguyên liệu tham gia vào quá trình quang hợp, nước cần thiết cho sự vận chuy n v t ch t trong cây, là dung môi ể ậ ấhòa tan các chất, duy trì độ căng củ ếa t bào, làm cho cây tr ng thái cân b ng ở ạ ằ.v.v…Các trạng thái cân bằng nước trong cây theo [16] thể hiện b ng tằ ỷ số giữa lượng nước bay hơi và lượng nước cây hút Nếu khủng khoảng nước vào các thời kỳ sinh trưởng tới hạ đn ó thì sẽ ả nh hưởng trực tiếp đến năng su t và ấchất lượng [23], [24], [25], [28], [29], [33], [34], [36]

Trên cơ ở s phân tích trên việc thiết kế mộ ệ ốt h th ng tưới v a ti t ki m ừ ế ệnước, vừa đảm bảo nhu cầu của cây rau là một trong những vấn đề quan trọng trong quá trình trồng rau

Ảnh hưởng c a ch t dinh dưỡng và độ pH ủ ấ

Theo [16] thì nhìn chung trong quá trình sinh trưởng cây rau hấp thu 70%N, 20%P và 80%K bón vào đất trong suốt vụ trồng Rau là cây trồng có thời gian sinh trưởng ngắn, chất dinh dưỡng phong phú, năng suất cao Thời

vụ khẩn trương, vụ nọ tiếp vụ kia, một năm gieo trồng 2-3 vụ

Yêu cầu của cây rau v i chất dinh dưỡớ ng cũng thay đổi theo quá trình sinh trưởng Thời kỳ nảy m m cây l n lên nh chấ ự ữầ ớ ờ t d tr trong h t, khi cây ạ

có 4-5 lá thật, khả năng quang h p c a cây y u vì v y c n có dinh dưỡng t ợ ủ ế ậ ầ ừmôi trường đất hoặc môi trường đặc biệt khác Thời kỳ này rễ dễ ấ r t mẫn c m ảvới nồng độ dung dịch đất Thời kỳ hình thành các cơ quan sử dụng (b p, ắthân, củ, rễ, quả,…) là thời kỳ tốc độ sinh trưởng r t m nh, c n cung cấp đầy ấ ạ ầ

đủ chất dinh dưỡng, c biệđặ t là các ch t dinh dưỡng hòa tan V i các rau khác ấ ớnhau yêu cầu với các nguyên tố đ a lượng cũng thay đổi: Loại rau hút nhiều chất dinh dưỡng như cả ắi b p gi ng trung; lo i rau hút dinh dưỡng trung bình ố ạnhư cà chua, cà, hành…; loại rau hút ít chất dinh dưỡng như: xà lách, rau diếp,

…Ngoài những yếu tố trên cây trồng còn chịu ảnh hưởng của gió, của vật hại như cỏ dại, sâu hại.v.v…

Với tính chất quan trọng việc cung cấp dĩnh dưỡng cho cây rau qua các thời kỳ sinh trưởng rất cần thiết Vì vậy, đối v i phương pháp trồng rau ớkhông dùng đất cần phải xây dựng được hệ thống cung cấp dung d ch dinh ịdưỡng cho cây rau cho đúng tỷ lệ nhất định

Ảnh hưởng c a gió ủ

Gió cũng là yếu tố gây tr ng i cho s n xu t rau Trên đất khô h n, gió ở ạ ả ấ ạlàm xói mòn đất mạnh hơn trên đất được tưới Khi t b khô, nh vụn thành đấ ị ỏbột thì sẽ mấ đt i tác d ng che ph , b o v mặt đất Đất nhỏ vụn còn gây ra ụ ủ ả ệhiện tượng phá vỡ kế ất c u c a đất và m t i s liên k t gi a các h t c a đất ủ ấ đ ự ế ữ ạ ủTrên đất được tưới, hàm lượng mùn ở đất cát thấp, gió sẽ làm cho đất và dinh

dưỡng bị trôi dạt và cuốn đi Trong quá trình trồng rau sạch trong nhà trồng rau có mái che thì gió cũng ít ảnh hưởng đến sự phát triển quả cây rau, tuy nhiên gió cũng tham gia vào sự thụ phấn khi trồng những cây rau lấy quả

Ảnh hưởng c a nh ng v t h i ủ ữ ậ ạ

Sâu bệnh hại và cỏ dại là nh ng v t mà cây tr ng không mong mu n, ữ ậ ồ ốchúng có mặ ởt mọ ơi n i, m i lúc Nh ng v t h i này thường phát tri n mạọ ữ ậ ạ ể nh ởnhững nơi dinh dưỡng phong phú Khi chúng ta sử dụng nh ng gi ng m i, ữ ố ớnhững loại rau có nhiều chất dinh dưỡng cũng là môi trường thuận lợi cho những vật hại phát triển, nhưng không phải tất cả sâu hại đề gây nguy hiểm cho sản xuất rau Rau được trồng trong nhà thì cũng hạn chế được những sâu bệnh, khi sử dụng lưới ch ng côn trùng, ây c ng là u iểố đ ũ ư đ m c a vi c tr ng ủ ệ ồrau trong nhà lưới, nhà kính

1.4 CÁC CÔNG TRÌNH LIÊN QUAN

1.4.1 Các công trình trong nước

Một số cơ sở sản xu t rau s ch trong nhà lưới có mái che nước ta ấ ạ ởhiện nay

Hiện nay, Việt Nam cũng đã xây dựng nhiều mô hình sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, mang lại hiệu quả kinh tế cao Một số mô hình thử nghiệ đm ã được triển khai t i các thành phố ớạ l n như sau:

Tại Hà Nội: Khu nông nghiệp công nghệ cao khởi công tháng 4/2002

đã hoàn thành và i vào ho t động tháng 9/2004 V n đầu t 24 t đồng (1,5 đ ạ ố ư ỷtriệu USD), trong đó 50% v n ngân sách thành phố và 50% vốn cơ quan chủ ốquản – Công ty TNHH Nhà nước một thành viên đầu t phát tri n nông ư ểnghiệp Hà Nội Khu được xây dựng trên diện tích 7,5 ha với 5500 m2 trồng dưa chuột, cà chua, ớt ngọt; 2.000 m2 trồng hoa, các giống u đề được nhập từ ISRAEL Hình ảnh của khu công nghệ cao Hà nội được trình bày trên hình 1.1

Với các tiến bộ mới v gi ng, quy trình ch m bón, h th ng dinh ề ố ă ệ ố

dưỡng được cung cấp tự động, ánh sáng và nhiệt độ được đ ều chỉnh, năng isuất cây trồng ở đ ây đạt khá cao và việc s n xu t bước đầu được xem là hi u ả ấ ệ

quả Song các thiết bị đ ề i u khiể đề được nhập ngoại giá thành cao và phụ n u thuộ ấc r t nhi u đến công ngh c a nước ngoài [51] ề ệ ủ

Tại Hải Phòng: Dự án được th c hi n t i xã M Đức huy n An Lão ự ệ ạ ỹ ệ

với tổng đầu tư 22,5 tỷ đồng Cơ quan chủ trì là Trung tâm phát triển Lâm nghiệp Hải Phòng Hình ảnh khu sản xuất rau cao nghệ cao ở Hải phòng được thể hiện trên hình 1.2

Khu nông – lâm nghiệp công nghệ cao Hải Phòng đã xây d ng các khu ựchức năng như: khu bảo tồn cây ăn quả đầu dòng và vườn ươm cây giống; khu sản xuất giá thể; khu nhà nuôi cấy mô tế bào; khu nhà kính, khu nhà lưới sản

Hình 1.1 Hình ảnh của khu công nghệ cao sản xuất rau ở Hà nội

Hình 1.2 Hình ảnh của khu công nghệ cao sản xuất rau ở ả H i Phòng

xuất rau sạch chất lượng cao; khu nhà lưới sản xuất cây cảnh Hiện nay, các khu nhà lưới, nhà kính sản xu t rau và hoa ã ho t động và cho s n ph m ấ đ ạ ả ẩđược 2 ÷ 3 vụ N ng su t cà chua, d a chu t đạt 200 ÷ 250 t n/ha/n m, hoa ă ấ ư ộ ấ ăhồng cũng đạt 200 ÷300 bông/m2

Tại Lâm Đồng từ đầu 2004 ã kh i động các chương trình tr ng i m đ ở ọ đ ểtrong đó có chương trình nông nghiệp công nghệ cao Trong kế hoạch phát triển từ 2004 - 2010 Lâm Đồng dự kiến xây dựng mộ ốt s khu nông nghi p ệcông nghệ cao với quy mô 15.000 ha Các hoạt động chính ở các khu này là sản xuất rau, hoa, dâu tây và chè Tổng số vốn đầu t là 2.700 t đồng, trong ư ỷ

tư lớn (7 tỷ đồng/ha hay xấp xỉ 0,5 triệu USD)

- Những khu sản xuất nông nghi p trệ ồng rau không dùng đất với quy

mô lớn trình bày ở trên sử dụng công ngh mớệ i, hi n đại và n ng su t đạt ệ ă ấđược cũng r t cao nh d định ấ ư ự

- Công nghệ và thiết bị đều nh p ngoạậ i nên kinh phí đầu tư ban đầu lớn đối với thu nhập của người nông dân nước ta hiện nay Mặt khác trong quá trình sản xuất rau sạch phụ thuộc nhiều đến công nghệ trồng rau của nước ngoài và không làm chủ được thi t b nh p ngo i ế ị ậ ạ

Một số công trình nghiên cứu về công nghệ trồng rau sạch không dùng đất ở nước ta

Đã có nhi u mô hình s n xu t nông nghiệp trồng rau không dùng đất ề ả ấcủa bà con nông dân ở mộ ốt s địa phương v i quy mô nh , nh ng hi u qu ớ ỏ ư ệ ả

đem l i khá l n dù m c đầu t th p Nh vậạ ớ ứ ư ấ ư y, m rộở ng vi c ng d ng công ệ ứ ụnghệ cao trong sản xuất nông nghiệp ven đô là xu thế chung, chúng ta cũng phải đi theo hướng này

- Tháng 6-1995, kỹ thuật trồng cây trong dung dịch bắt đầ đượu c triển khai ở Việt Nam và cơ quan được giao tiến hành thử nghiệm là Đại học Nông nghiệp Hà Nội Trong vài năm gần đây, tại trung tâm sinh học và B môn ộSinh lý thực vật của trường Đại học Nông nghiệp Hà Nộ đi ang trồng thử nghiệm một số loại rau ăn lá và ăn quả bằng các dung dịch tự pha chế thay thế dần cho nguyên liệu pha chế dung dịch nhập từ Đài Loan

- Theo tác giả Hồ Hữu An ch nhi m đề tài tr ng i m c p Nhà nước ủ ệ ọ đ ể ấ

KC 07 20 (2003 -2005) sản xuất rau sạch (rau an toàn) bằng phương pháp không dùng đất là phương pháp gieo và trồng rau hoàn toàn không dùng đất tức là trồng trong dung dịch hay trồng rau trên cách giá thể, nên không bị ô nhiễm các kim loại nặng, hoá chất bảo vệ thực vật, vi sinh vật có hại, chủ

động trong việ ấc l y nguồn nước không ô nhiễm tưới cho cây rau, cây rau đểđược cung cấp y đầ đủ các lo i phân bón (trên 10 nguyên t a, vi lượng), t ạ ố đ ừlúc cây con giống đến các giai đ ạo n sinh trưởng, phát triển, do đó chúng phát huy được tiềm năng về năng su t và ch t lượng c a gi ng Theo tác gi Hồ ấ ấ ủ ố ảHữu An, 2003 trồng rau trong nhà lưới, nên tránh được côn trùng gây bệnh, hạn chế các loại sâu, bệnh, giảm mức tố đi a việc phun thuốc bảo vệ thực vật

Với việc trồng rau trong nhà có mái che, luôn chủ động thời vụ, đặc biệt trồng được cả trái v , h n ch ụ ạ ếđược rủi ro, các công vi c n ng nh c nh t của người ệ ặ ọ ấtrồng rau đ ợu c giải phóng (như cày, cuốc, xới, lên luống, bổ hốc tr ng, làm ồ

cỏ, phân bón…), sau mỗ ụ ồi v tr ng có th tr ng ti p luôn mà không ph i cày ể ồ ế ảbừa, lên luống, làm cỏ như ngoài đồng ruộng Mặt khác với phương pháp trồng rau này tận dụng được diện tích không có khả năng canh tác mà v n t o ẫ ạ

ra được sản phẩm có năng suất và chất lượng cao Cũng theo tác gi Hồ Hữu ả

An, 2004 đã chứng minh rằng: bằng phương pháp trồng rau không dùng đất

có thể trồng quanh năm, hạn chế sâu bệnh, thuốc bảo vệ thực vật, đảm bảo được môi trường sống và gi m công lao độả ng, và t n ng su t cao (cà chua đạ ă ấ

có thể đạt 160 ÷ 170 tấn/ha/n m, dưa chuột 250 ÷ 260 tấă n/ha/n m) ă

- Theo tác giả Nguyễn Quốc Vọng ã nhiều năm nghiên cứđ u v công ềnghệ trồng rau không dùng đất ở nước ngoài thì phương pháp trồng rau này cung cấp cho cây trồng chất dinh dưỡng thích hợp nhất cho mỗi th i k sinh ờ ỳtrưởng và sinh sản, kiểm soát được chất dinh dưỡng, nhờ vậy có th gi m chi ể ảphí đầu tư phân bón Quan trọng hơn, phương pháp này cho phép loại trừ hoàn toàn được thuốc bảo vệ thực vật vì có khả năng ki m soát được sâu ể

bệnh Ngoài ra, phương pháp này còn có ưu đ ểm khác là do không dùng đất inên các công việc nặng nhọc như cày bừa, cuốc xới, làm cỏ, bón phân của con người đã được giải phóng Việc chăm sóc, thu hái dễ dàng, đem lại hiệu quả cao Có th tậể n d ng m t b ng trên di n tích không canh tác, đất cằn cỗi, ụ ặ ằ ệbạc màu để sản xuất rau

Với các kết quả tổng h p và phân tích trên vi c tr ng rau b ng ợ ở ệ ồ ằphương pháp không dùng đất là kỹ thuật rất có nhiều triển vọng Việt Nam ở

do đó cần đẩy m nh nghiên c u và ng d ng ra s n xu t ph c v đời s ng ạ ứ ứ ụ ả ấ ụ ụ ố1.4.2 Các công trình nước ngoài

Trên thế giới, quá trình phát triển nông nghiệp công nghệ cao đang diễn

ra mạnh mẽ trên diện rộng ở những nước có khoa học công nghệ phát triển

Ðó là sự kế ợ ứt h p ng d ng các công ngh tr ng i m c a th i đại nh công ụ ệ ọ đ ể ủ ờ ưnghệ thông tin, công nghệ vật li u m i, công ngh sinh h c, công ngh nano ệ ớ ệ ọ ệ

để tạo ra nông s n có n ng su t, ch t lượng cao, giá thành h D a vào công ả ă ấ ấ ạ ựnghệ gien, các nước tiên tiế đã tạo ra được các giống cây trồng có năng suất n cao, công nghệ chọn lọc lai tạo giống, vật nuôi có thể rút ngắn thời gian nuôi, phát triển nhanh về ố s lượng nh công nghệ nhân bản vô tính [73] ờ

Ơ Hà Lan hiện có xấp xỉ 12000 ha diện tích trồng rau trong nhà lưới

Ở Canada hi n có x p x 600 ha s n xu t rau trong nhà lưới ệ ấ ỉ ả ấ

Ở Úc hi n có xấệ p x 1500 ha di n tích tr ng rau trong nhà lưới, cà chua ỉ ệ ồ

và dưa chuột có thể đạt được 500 tấn/ha và 250 tấn/ha

Jeremy Badgery-Parker

Efficient trolley systems

Hình 1.3 Một số hình nh s n xu t rau trong nhà lưới Hà lan ả ả ấ ở

Jeremy Badgery-Parker

Integrated pest management

Jeremy Badgery-Parker

Hình 1.4 Mộ ốt s hình nh s n xu t rau trong nhà lưới Canada ả ả ấ ở

Hình 1.5 Một số hình ảnh sản xuất rau trong nhà lưới ở Úc

Ở Anh n m 1988 ã có 38 khu vườn khoa h c Hi n nay Anh có x p ă đ ọ ệ ở ấ

xỉ 120 ha trồng cà chua trong nhà lưới

Ở Nh t B n hi n có x p x 35000 ha di n tích tr ng rau trong nhà lưới, ậ ả ệ ấ ỉ ệ ồtrong đó 95% là nhà lợp plastic, với những cây chính như rau ăn lá, dâu tây, dưa chuột, cà chua

Khu công nghệ cao xuất hiện đầu tiên Mỹở vào n m 1939 và 40 n m ă ăsau Mỹ đ ã có trên 100 khu [100]

Năm 2002, Trung Quố đc ã xây dựng 400 khu công nghệ cao, nhờ đ ó s ựgia tăng giá trị sản xu t nông nghi p đạt 42%, đạt giá tr sản lượng bình quân ấ ệ ịkhoảng 40 nghìn đến 50 nghìn USD/ha/năm, gấp 40 ÷ 50 lần so với mô hình sản xuất trước đó Trung Quốc hiện đã có khoảng 500 khu nông nghiệp công nghệ cao và trên 4.000 mô hình sản xuất nông nghiệ ứng dụng công nghệ cao p tại các vùng sinh thái khác nhau Những khu này đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển n n nông nghi p hi n đại c a Trung Qu c: T ng nhanh ề ệ ệ ủ ố ăđược năng su t cây tr ng, v t nuôi; t o được gi ng lúa cao s n (lúa siêu n ng ấ ồ ậ ạ ố ả ăsuất 12 tấn/ha) có mang gen kháng sâu bệnh; các giống cà chua năng suất 140 tấn/ha, rau cải đỏ ng t n ng su t 60 t n/ha… v i ch t lượng cao và đồng nh t ọ ă ấ ấ ớ ấ ấ[101]

Nhờ ứ ng dụng thành công và hiệu quả công nghệ tưới phục v cho ụ

Jeremy Badgery-Parker

Carbon dioxide

Hình 1.6 Một số hình ảnh sản xuất rau trong nhà lưới ở Anh

canh tác nông nghiệp cũng như trong hệ th ng nhà kính, nhà lưới mà n n ố ềnông nghiệp Isarel có năng suất và chất lượng cao, chẳng hạn cà chua đạt 250

÷ 300 tấn/ha, bưởi đạt 100 ÷ 150 tấn/ha, hoa cắt cành đạt 1,5 ÷ 2 triệu cành/ha, tạo ra giá trị sản lượng bình quân t 120 nghìn đến 150 nghìn ừUSD/ha/năm [100]

Hiệu qu mang l i t các mô hình trên ã kh ng định các mô hình công ả ạ ừ đ ẳnghệ cao và khu nông nghiệp công nghệ cao đã và ang tr thành i n hình đ ở đ ểcho nền nông nghiệp tri th c c a th k XXI ứ ủ ế ỷ

Kết luận chương 1

Rau sạch óng vai trò quan trọng trong nền kinh tế và sinh hoạt của đngười Việt Nam Hiện nay, trong xu hướng phát triển của xã hội các nhà máy được xây dựng ngày m t nhi u Các ch t th i công nghi p t các nhà máy gây ộ ề ấ ả ệ ừ

ảnh hưởng tr c ti p đến s n xu t rau và ch t lượng tr ng rau Rau s ch (rau an ự ế ả ấ ấ ồ ạtoàn) là rau phải đảm bảo các qui định về tiêu chuẩn của FAO và c c vệ sinh ụ

an toàn thực phẩm của Việt Nam

Ảnh hưởng c a i u ki n ngo i c nh nh nước, dinh dưỡng, khí hậu ủ đ ề ệ ạ ả ưv.v đến khả năng sinh trưởng của cây rau và n ng xuất cây trồng ă

Giới thiệu về các công trình nghiên cứu liên quan và hướng nghiên cứu trong và ngoài nước trong quá trình trồng rau sạch bằng phương pháp không dùng đất Trên cơ sở đ ó, tiếp tục phân tích quy trình công nghệ trồng rau sạch và đề ra hướng nghiên cứu để áp d ng qui trình vào sản xuất rau ụsạch

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU VÀ PHÂN TÍCH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ TRỒNG RAU SẠCH KHỒNG DÙNG ĐẤT

2.1 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ TRỒNG RAU SẠCH KHÔNG DÙNG ĐẤT Ở NƯỚC NGOÀI

Các nước trên thế giới, trong sản xuất nông nghiệp, ngành trồng rau

rất phát triển và đã có một quá trình lịch sử lâu đời Đ ều được họ quan tâm là ichất lượng, năng suất và hiệu quả kinh tế của các s n ph m rau s ch, trong ó ả ẩ ạ đnăng suất được quan tâm nhất Để tăng n ng su t, các nhà nông h c s dụng ă ấ ọ ửphân bón và các hoá chất bảo vệ thực vật nên các hoá chất, kim lo i nặng, ạnitrat và một số vi sinh vật có hại tồn d trong rau qu quá m c cho phép làm ư ả ứ

ảnh hưởng đến s c kho củứ ẻ a c ng đồng, vì v y các t ch c FAO và WHO ã ộ ậ ổ ứ đqui định rất chặt chẽ về vấn đề này C ng chính vì v y mà khái ni m s n xu t ũ ậ ệ ả ấrau sạch, rau an toàn được quan tâm nhiều trong thập k cu i c a th kỷ XX ỷ ố ủ ếNhững phương pháp, công nghệ sản xu t rau s ch được đưa vào các chương ấ ạtrình nghiên cứu và phát triển của nhiều quốc gia trên thế giới

Vấn đề sản xu t rau s ch theo truy n th ng v n không ng ng phát ấ ạ ề ố ẫ ừtriển, bên cạnh ó m t công ngh tr ng rau m i được hình thành và phát tri n, đ ộ ệ ồ ớ ể

đó là công ngh tr ng rau không dùng đất Trồng rau không dùng đất cho ệ ồphép các quốc gia có diện tích canh tác hẹp cũng tự sản xu t được rau s ch ấ ạMặt khác trồng rau theo kiểu này sẽ tránh được s xâm h i c a các vi sinh v t ự ạ ủ ậ

có hại từ môi trường tự nhiên, dễ dàng hơn cho việc chăm sóc và đảm bảo các nhu cầu về chất và nước cho cây rau ở ỗ m i thời kỳ phát triển Chính vì vậy mà công nghệ trồng rau không dùng đất cho năng suất cao và đảm bảo an toàn Công nghệ trồng rau không dùng đất được chia làm hai lo i: tr ng trong dung ạ ồdịch và trồng trên các giá thể Công nghệ này cũng đang được nghiên cứu và

phát triển tại Việt Nam Để đảm bảo thực hiệ đn úng qui trình công nghệ sản xuất rau sạch trồng trên giá thể cần ph i có nh ng h th ng t động hóa ả ữ ệ ố ựNghiên cứu thiết kế và chế tạo h th ng t động hóa cho qui trình s n xu t ệ ố ự ả ấnày chính là mục tiêu của đề tài

2.1.1 Công nghệ trồng rau không dùng đất

Công nghệ trồng rau không dùng đất là phương pháp áp dụng cho các

hệ thống trồng rau không d a vào đất để làm môi trường m c r , nó bao g m ự ọ ễ ồ

cả trồng rau trong dung dịch và tr ng trên các giá th khác nhau ã có m t quá ồ ể đ ộtrình nghiên cứu lâu dài

2.1.1.1 Trồng rau trong dung dịch

Là phương pháp trồng rau bao gồm các hệ thống không có giá thể hoặc chỉ dùng giá thể trong giai đ ạo n gieo và chăm sóc cây con bao gồm các loại hệ thống sau:

- Hệ thống trồng trong dung dịch sâu

- Hệ thống trồng trong dung dịch nổi

- Hệ thống trồng trong dung dịch sâu có h i l u và không h i l u v i ồ ư ồ ư ớ

kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng và phun mù dinh dưỡng

2.1.1.2 Trồng rau trên các giá thể

Khác với hệ thống trồng rau trong dung dịch chỗ, khi trồng cây trên ởgiá thể rễ cây phát tri n trên môi trường ch t r n giúp cho cây có n i c trú ể ấ ắ ơ ưchắc chắn, không cần phải đỡ cây như trong dung dịch, đặc biệt có lợ đối với i các loại rau cao cây tr ng trên giá th và được tưới dung dịch dinh dưỡng ồ ểbằng phương pháp tưới nhỏ giọt Trồng rau trên giá thể bao gồm các hệ thống sau đây:

- Trồng rau trên giá thể ơ, hệ ố tr th ng mở: bao gồm các h th ng đơn gi n ệ ố ảdùng cát hoặc các vật liệu khác nhau dạng hạt mịn hoặc hệ ống môi trường thlen đá hiện đại Nhưng người đầu tiên dùng cát hoặc các giá thể trơ khác để

trồng cây, người ta chia phương pháp trồng rau trên giá thể trơ, hệ thống mở thành các loại sau: trồng trên cát thành luống, trồng trên cát trong toàn thể nhà kính, phương pháp rãi cát, phương pháp trồng trên các giá thể trơ trong túi và phương pháp trồng rau trên len đá

- Trồng rau trên giá thể ơ tr , hệ th ng kín: đặc trưng của hệ thống này là ốmột bộ phận các máng hay luống không thấm nuớc chứa một kết cấu thô hoặc trơ để tạo đ ềi u kiện cho dung dịch sinh trưởng thấm dễ dàng

- Trồng rau trên giá thể ơ tr tự nhiên: các chấ ữt h u c do có kh năơ ả ng gi ữnước và các chất dinh dưỡng cao hơn cát và sỏi, vì vậy trồng cây trên các giá thể hữu c cầơ n s ch m sóc ít h n V i giá th hữự ă ơ ớ ể u c người ta có th tr ng ơ ể ồrau trong máng, trồng trong túi và tưới tĩnh phía dưới các giá thể hữu cơ

Dung dịch dinh dưỡng để trồng cây không dùng đất: Theo PGS.TS Hồ Hữu An, 2003 các chất dinh dưỡng được cung cấp chủ yếu dưới d ng các ạmuối và axít vô cơ, bao gồm nhóm chính: Các nguyên tố đ a lượng: carbon, oxi, hydro, nitơ, kali, canxi, photpho, lưu huỳnh Các nguyên t vi lượng: s t, ố ắmangan, kẽm, đồng… ây là những nguyên tố ốĐ t i cần thiết đối với cây rau đã được phân tích trên cơ sở khoa h c u i m c a công ngh tr ng rau s ch ọ Ư đ ể ủ ệ ồ ạkhông dùng đất ở ch : cung c p đầy đủ, chính xác cho m i lo i cây b t đầu t ỗ ấ ỗ ạ ắ ừmỗi thời vụ qua các thời kỳ sinh trưởng, phát triển bằng phương pháp tưới

nhỏ giọt dưới dạng dung dịch Nồng độ và tỉ lệ các ch t dinh dưỡng trong ấdung dịch, độ pH và EC có thể đ ề i u khiển được tuỳ theo từng thời kỳ sinh trưởng phát triển của cây rau Đây là những lợi thế lớn c a công ngh tr ng ủ ệ ồrau sạch không dùng đất mà các công nghệ khác không có được Hiện nay có nhiều công thức pha dung dịch đã được nghiên cứu và ứng dụng vào sản xuất rau sạch

Có nhiều kỹ thuật cung cấp dinh dưỡng cho rau trong nhà có mái che Nhưng hiện nay trên thế giới phổ biến 2 kiểu đó là kiểu hồi lưu (NFT-

Nutrient Film Technique) và không hồi lưu RtW (Run to Waste) [75]

Mô hình kiểu hồ ưu NFT i l

Nguyên lý hoạt động của mô hình: Dung dịch sau khi cung cấp cho cây sẽ được thu h i tại bình nhỏ (Transfer tank), và được bơm qua thiết bị ọồ l c (để lọc lấy chấ ữt h u c còn l i) tớơ ạ i bình ch a (Drain tank) Sau ó dinh dưỡng ứ đđược bơm t i bình ti p theo (Recycle tank) qua h th ng kh trùng ớ ế ệ ố ử(Disinfection system) Nước sau khi xử lý, khử trùng, được đưa vào bơm 1 (pump 1) qua van 3 chiều (The three – way valve đặt tỷ lệ) để i u ch nh cho đ ề ỉ

EC là 1.0 Van 3 chiều có thể được i u chỉđ ề nh thủ công hoặc tự động theo giá trị đặt trước (setpoint) của bơm 1 Trong mô hình là ví dụ về EC c a cà chua ủchỉ ra cho thấy lượng dinh dưỡng thêm vào chu trình mới là 1.6 để đạt được yêu cầu về EC =2.6 ở bình chứa dung dịch cung cấp cho hệ thống cây (Daily Batch Tank) qua bơm 2 (pump 2) vì (1.0 ở dung dịch tái chế cộng v i 1.6 ớ

bằng 2.6) Trong hệ thống này người trồng đ ều chỉnh để đầu ra là 40% nhưng i

Hình 2.1: Hệ thống hồi lưu NFT của Smith Graeme, 2003

HÖ thèng luèng c©y trång (Greenhouse Growing System)

B×nh chøa dd sau xö lý (Recycle Tank)

B×nh chøa n- í c s¹ch

(Raw Water Tank)

HÖ thèng khö trï ng (Disinfection System)

EC = 2.6*

B×nh dung dÞch dinh d- ì ng (Daily Batch Tank)

Van 3 chi Òu

Dung dÞch thu håi kho¶ng 40% (Nutrien t Recirculation Typically 40%)

B¬m 2

EC = 1.6*

B×nh chøa dd sau läc (Drain Tank )

ThiÕt bÞ läc (Organic filter )

(Pump 2) B¬m 1

(Pump 1)

B×nh dung

dÞch

không bị thất thoát ra môi trường Kết quả là tiết kiệm được 40% phân bón, 40% nước và không làm ô nhiễm môi trường [75]

Mô hình kiểu RtW

Nguyên lý hoạt động của mô hình: Mô hình này chỉ ra là nước sạch được bơm t bình ch a (Raw water tank) vào bình ch a dung d ch (Daily ừ ứ ứ ịBatch Tank) đặt trước giá trị EC và pH theo nhu cầu của cây (trong mô hình này lấy ví dụ đặt EC của cà chua, EC = 2.6) Trước khi và bình này, dung dịch

đó ph i được i u chỉả đ ề nh EC và pH b i các bình A, B và Acid Sau ó dung ở đdịch này được bơm tới hệ thống luống cây trồng Dung dịch sau khi cung cấp cho cây trồng (khoảng 20 ÷ 30 %) sẽ được thu hồi và xử lý hoặc sử dụng để trồng loại cây khác [78]

2.1.2 Các thiế ịt b phục vụ cho công nghệ

Để sản xuất rau sạch theo hướng công nghi p c n ph i đầu t các thi t ệ ầ ả ư ế

bị tương ứng với công nghệ trồng được lựa chọn Có thể phân thiết bị ả s n xuất rau theo kiểu công nghiệp làm 3 loại chính: nhà trồng, hệ thống chăm sóc và

hệ thống thiết bị phục vụ cho yêu cầu khác của công nghệ

Hình 2.2 Hệ thống không hồi lưu RtW của Smith Graeme, 2003

B

HÖ thèng luèng c©y trång (Greenhouse Growi ng System)

B×nh chøa n- í c s¹ch

(Raw Water Tank )

EC =2.6*

B×nh chøa dd di nh d- ì ng (Daily Batch Tank)

DD ch¶y ®i (Free-Drainage Nutrient)

B¬m 1

(Pump 1)

B¬m 2 (Pump 2)

Typically

20 -30%

EC =2.6*

Nhà trồng: Trên thế giới hiện nay đã nghiên cứu và ứng dụng một sốnhà trồng rau sạch theo ki u công nghiệp: nhà lưới không có mái che, nhà lưới ể

có mái che và nhà kính Mộ ố ểt s ki u nhà tr ng có mái che được trinh bày hình ồ2.3

- Nhà lưới không có mái che: Để chống côn trùng truy n b nh, h n ch phun ề ệ ạ ếthuốc bảo vệ thực vật, một phần nào giảm nhiệt độ và tránh dập nát rau khi mưa cần phải có nhà lướ i để trồng rau Lưới có thể bằng thép, b ng ằPolyethylen hay Aluminet với độ mau khác nhau Khung nhà bằng thép cacbon thường, thép không rỉ hoặc bằng gỗ,…Lo i này có ưu đ ểạ i m: đầu tư ban đầu ít, thích hợp với người vốn ít Nhược đ ểi m: không có khả năng t ng ănhiệt mùa đông, không chịu mư đa á, tuyết vùng ôn đới Hiện nay một số nước như Trung Quốc, Thái lan, Mê hi cô, … đã sử dụng

- Nhà lưới có mái che: Nhà có thể ph bằủ ng Polyethylen ho c b ng h p ch t ặ ằ ợ ấcacbonát để chống mưa, bão, tránh dập nát rau, chống tia cực tím Nhà loại này có thể bố trí thêm h th ng thông gió t nhiên để gi m nhi t độ, nh ng ệ ố ự ả ệ ưkhông lắp được hệ thống đ ềi u hoà trong nhà lúc cần thiết

- Nhà kính: loại này cao cấp, bởi có mái che và vật liệu che xung quanh trong suốt bằng Polyethylen hoặc bằng hợp chất cacbonát đủ ánh sáng cho cây quang hợp, chống côn trùng, chống được tia cực tím Loại nhà này cần có hệ

f) e)

d) Hình 2.3 Một số kiểu nhà trồng có mái che của Beytes Chris, 2003

thống làm thoáng, làm mát, đặc biệt là trong những tháng nóng Các thiết bị cần thiết để hộ ợ tr cho nhà kính để cây rau phát tri n t t quanh n m: thi t b ể ố ă ế ịthông gió cưỡng bức, tự nhiên; hệ thống làm mát, cấp nhiệt như đ ề i u hoà nhiệt

độ, bốc h i nước, lưới ph n quang H th ng cung c p COơ ả ệ ố ấ 2 và hệ thống kiểm soát, đ ềi u chỉnh khí hậu trong nhà Các hệ thống này có thể đ ề i u khiển bằng thủ công, cơ khí hoặc tự động hoàn toàn

Các thiế ịt b ch m sóc: Các hệ thống thiết bị phụ thuộc vào công nghệăsản xuất rau Các thiết bị chăm sóc đối với công nghệ sản xuất rau trên nền đất

có thể chia thành các hệ thống: tưới, phân bón Hệ ống tưới nhỏ giọt tự động thđược sử dụng cho công ngh tr ng rau trên các giá th theo th i gian, dung ệ ồ ể ờlượng khác nhau Hệ thống này có thể sử dụng trên quy mô diện tích trồng rau khác nhau tuỳ thuộc vào thiết kế và tính toán hệ thống để xác định được áp suất đầu đường ống chính Một số thiết bị tưới nhỏ giọt được s d ng trên thế ử ụgiới có thể tưới bằng trọng l c, tướự i phun, t i phun s ng ho c phun c c ướ ươ ặ ựnhỏ

Hệ thống thiết bị phụ trợ cho công nghệ Theo kết quả nghiên cứu : của đề tài KC 07 20-2003, Theo tác giả, PGS.TS Hồ Hữu An, thì sản xuất rau theo kiểu công nghiệ đp òi hỏi qui trình công nghệ phải chính xác ở mộ ốt s khâu quan trọng Đối với công nghệ này yêu cầu các bộ phận lọc không được tắc kẹt, định lượng chất phải được hoà tr n đồng đều trong dung d ch nước ộ ịtưới, theo tỷ lệ nh t địấ nh và chính xác theo qui nh c a nhà nông h c B đị ủ ọ ộphận tưới yêu cầu đảm b o úng dung lượng và th i gian B ph n i u ch nh ả đ ờ ộ ậ đ ề ỉ

áp lực, bộ phân kiểm soát pH, EC và hấp thụ nước theo đ ềi u ki n ánh sáng ã ệ đđược nghiên cứu một cách hoàn thi n Ngoài ra, còn có h th ng thu h i và x ệ ệ ố ồ ử

lý dung dịch th a sau khi tưới nh m đảm bảừ ằ o môi trường theo tiêu chu n c a ẩ ủthế giới

Hệ thống đ ều khiển quá trình phục vụ công nghệi

- Hệ thống i u khiển quá trình của Jack Ross, 2001: hđ ề ệ thống đ ều ikhiển quá trình sản xu t rau s ch trong nhà lưới có mái che b ng phương pháp ấ ạ ằkhông dùng đấ đượt c trình bày hình 2.4

Hệ ố th ng i u khi n quá trình sảđ ề ể n xu t rau s ch trong nhà lưới có mái ấ ạche bằng phương pháp không dùng đất bao gồm các thành phần chính nh : ưmáy tính, bàn phím, màn hình và hệ thống kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính với các thiết bị vào ra như sau:

Thiết bị đầu vào (Input interface equipment) là các cảm biế đn o mức

CO2, nhiệt độ không khí, độ ẩm, cường độ ánh sáng trong nhà l i hoặc nhà ướkính và lượng EC, pH của dung dịch dinh dưỡng tưới cho cây rau

Thiết bị đầu ra (Output interface equipment) là các hệ thống bơm, quạt thông gió, hệ thống làm ấm (heaters), hệ thống phun sương, làm mát (coolers)

Hình 2.4 Hệ thống i u khiển quá trình của Jack Ross,2001 đ ề

Hệ thống đ ều khiển được thực hiện trên máy tính, đo các thông số đầu ivào thông qua hệ thống cảm biến Chương trình đ ềi u khiển được viết theo quy trình công nghệ trồng rau từ chương trình này đ ềi u khiển các thông số đầu ra

- Hệ thống i u khiển quá trình của Garzoli Keith, 2001: hđ ề ệ thống đ ều ikhiển quá trình được trình bày ở hình 2.5

Các tín hiệu đầu vào hệ thống bao gồm các thông số bên trong, bên ngoài nhà trồng rau Trong đó, các thông số bên trong nhà trồng bao gồm: nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, EC và pH của dung dịch dinh dưỡng, các thông số bên ngoài nhà trồng nh là nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí, ưcường độ ánh sáng, tốc độ và hướng gió, tỉ lệ lượng mưa

Hình 2.5.Hệ thống i u khiển quá trình của Garzoli Keith, 2001 đ ề

- Lượng nước mưa

- Lưu dữ liệu môi

trường

- Giám sát quá trình

đ ềi u khi n ể

- Theo dõi sinh

trưởng của cây rau

- Kiểm tra các thông

s iố đ ều khiển với chế

độ đặ t

- iĐ ều khiển các thông

s ố ảnh hưởng đến quátrình sinh trưởng củacây rau

- Lựa chọn các loại cây rau

- Xác định nhu cầu cần

đ ềi u khi n ể

Các tín hiệu đầu ra là tín hi u để iệ đ ều khiển hệ thống làm mát, làm

ấm, qu t thông gió, máy b m, i u ch nh cường độ ánh sáng và các van đ ệạ ơ đ ề ỉ i n được gắn đầu các lu ng tr ng rau ố ồ

Ngoài ra hệ thống i u khiển quá trình còn có các mô đun, giúp cho đ ềviệc theo dõi, giám sát quá trình trồng rau, cụ thể như sau: Mô đun giúp máy tính làm nhiệm vụ ghi lại những i u kiện môi trường hàng giờ (hoặc hàng đ ềphút), từ đó xác định những dấu hiệu bất thường đối với cây (như phát triển chậm, phát sinh mầm bệnh) và thay đổi hay hiệu chỉnh kịp thời các thông số đầu vào Mô đun bảo vệ hệ ố th ng giúp cho trong quá trình làm vi c, n u phát ệ ếhiện có sự cố nh báo tình tr ng h ng b m, trục trặ đ ệư ạ ỏ ơ c i n, tình trạng gió mạnh thì hệ thống ngừng làm việc hoặc báo về trung tâm đ ềi u khiển Mô đun giám sát hệ thống theo dõi, kiểm tra việc thực hiệ đn úng theo quy trình công nghệ đặt ra tại các v trí ho c khu v c M t khác, quá trình làm vi c c a h th ng ị ặ ự ặ ệ ủ ệ ố

đ ềi u khi n được th c hi n b i máy tính v i ph n m m i u khi n Thông qua ể ự ệ ở ớ ầ ề đ ề ểphần mềm này người trồng rau nhập các thông số đặt qua bàn phím hoặc lựa chọn loại cây trồng Sau đó, máy tính ch n những hoạọ t động i u khiển thích đ ềhợp và đưa chúng vào quy trình hoạt động như yêu cầu của người i u khi n đ ề ểTrong nhiều hệ thống, giá trị trung bình của các thông số khí hậu khác nhau

có thể được tự động tính toán ở bấ ỳt k kho ng th i gian nào c n (hàng phút, ả ờ ầgiờ, ngày và tuần) Những giá trị này được lưu trữ, hiển thị và in theo yêu cầu

Tóm lại, máy tính sẽ đ ề i u khiển hệ thống linh hoạt để ra những quyết

định liên quan n việ đ ềđế c i u khiển môi trường trong nhà có mái che tạo môi trường khí hậu thuận lợi cho cây trồng Chẳng hạn khả năng th c hi n h ự ệ ệthống thống gió đ ềi u khi n theo hướng gió đó là với đợt gió mạnh, bộ thông ểgió ở hướng gió thổ ẽi s được óng và phía d i hướng gió mở - trong tr ng đ ướ ườhợp không có gió, cả hai hướng s mởẽ M t khác, luôn cung c p đảm b o ặ ấ ảchính xác số lượng dung dịch dinh d ng cho cây rau theo từưỡ ng lo i cây và ạ

giai đ ạo n sinh trưởng Bảng 2.1 dưới đây chỉ ra những thông số đ ề i u khiển và những hệ thống mà sử dụng để tác động làm thay đổi giá trị của thông s i u ố đ ềkhiển

Bảng 2.1: Tương quan của các thông số đ ều khiển với hệ thống thiết bị iThông số đ ề i u

khi n ể Hệ thống tác động tới thông số đ ề i u khi n ể

- Hệ thống thông gió ( Lỗ thông gió, quạt)

- Bộ thay đổi nhiệt (Heat exchanger)

- Hệ thống phun sương (Misters, foggers, humidifiers )

- Máy giảm độ m (Dehumidifier) ẩKhí CO2

- Bộ thông gió ( Lỗ thông gió, quạt)

- Cơ ấ c u hệ thống cung cấp CO2

Cường độ chiếu

sáng

(Illumination)

- Màn che nóng/ánh sáng (Thermal/shade screens)

- Rèm che (Blackout curtains)

- Đèn (Lights )

- Hệ thống i u khiển quá trình của Harford Kevin, 2001: hệđ ề thống

đ ềi u khi n quá trình được trình bày hình 2.6 H thốể ở ệ ng i u khi n quá trình đ ề ểđược thực hi n b i vi c k t n i b i u khi n v i máy tính, thông qua phần ệ ở ệ ế ố ộ đ ề ể ớmềm ECOS đang được sử dụng nông nghi p Úc Ph n m m ECOS i u ở ệ ầ ề đ ềkhiển quá trình tưới, nhiệt độ, dung dịch dinh dưỡng (đối vớ ệ ối h th ng hồ ưi l u

NFT), pH, EC, hệ thống làm ấm, thông gió và phun sương, thêm nữa là CO2trong nhà Super Maxi –Span (tên một lo i nhà lưới có mái che ghép) ạ

Hệ thống là chuyên gia trong việc giám sát và đ ềi u khiển nhà lưới có mái che, phần mềm tích hợp trên bất kỳ máy tính PC 486 nào có sử dụng Windows 95/98/2000 Phần mềm sau khi được cài đặt cho phép truy nhập bởi những chuyên viên ngành nông nghiệp, nhà cung cấp dịch vụ hoặc người trồng rau Trên hình 2.6 là hệ thống đ ềi u khiển quá trình, được sử dụng b i ởphần mềm ECOS v i các thông s đầớ ố u vào và u ra, c th nh sau: đầ ụ ể ư

Các thông số đầu vào là thông s môi trường trong và ngoài nhà trồng ố

như nhiệt độ không khí, độ ẩm, cường độ ánh sáng, CO2, lượng mưa, hướng gió, pH và EC

Hình 2.6 Hệ thống iđ ều khiển quá t rình của Har ford Kevin, 2001

MÁY TÍNH (phần mềm ECOS)

- Hệ th ng làm ố ấm

- Hệ thống làm mát

- Cung cấp CO2

- Hệ thống cung cấpdinh dưỡng

Các thông số đầu ra là các tín hiệu để i u khiển máy bơm cho hệ đ ềthống tưới, phun sương, quạt thông gió và hệ thống cung cấp dung dịch dinh dưỡng cho cây trồng

Qui trình sản xuất rau sạch kiểu công nghiệp của thế giới

Qui trình sản xuất rau sạch kiếu công nghệ của th gi i được trình bày ế ớtrên hình 2.7 như sau:

Để thực hi n được qui trình sảệ n xu t rau s ch ki u công nghệ củấ ạ ế a th ếgiới phải kết hợp giữa công nghệ trồng rau và thiết bị phục vụ cho công nghệ Trong đó công nghệ trồng rau không dùng đất trong nhà lưới cho mái che được trồng theo hai phương pháp tr ng trong dung d ch và tr ng trên giá th , ồ ị ồ ểvới hai phương pháp này có thể thích hợp cho các loại rau khác nhau Vì vậy,

Qui trình sản xuất rau sạch kiểu công nghiệp của thế giới

Công nghệ trồng rau

không dùng đất

Thiết bị phục vụ công nghệ

Trồng trong

dung dịch

Trồng trên giá thể

Các loại nhà trồng

Thiết bị chăm sóc

T.bị phục

v ụ đặc biệt

lưu

Kiểm soát các thông số ả nh

hưởng đến quá trình trồng rau

Hình 2.7 Qui trình sản xuất rau sạch kiểu công nghiệp của thế giới

theo Hồ ữ H u An,2003

để lựa ch n phương pháp tr ng rau người ta c n c vào lo i cây tr ng, ví d ọ ồ ă ứ ạ ồ ụnhư cây dưa chuột, cà chưa, ớt ngọt được trồng trên các giá thể và cây xà lách, rau muống được trồng trong dịch Ngoài ra hệ thống trồng rau được thiết kế theo kiểu hồi lưu và không hồi lưu với bộ đ ề i u khiển kết hợp máy tính

để theo dõi, kiểm soát các thông số ả nh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây rau Đối với thiết bị phục vụ cho công nghệ được chia thành ba loại: Nhà trồng, thiết bị chăm sóc và thiết bị đ ề i u khiển với các loại thiết bị này phải được thiết k theo qui trình công ngh tr ng rau tuỳế ệ ồ thu c vào khu v c, địa ộ ựhình và đặc đ ểi m thời ti t tế ại nơi được trồng rau

2.2 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ TRỒNG RAU SẠCH KHÔNG DÙNG ĐẤT Ở TRONG NƯỚ C

Hiện nay, trong nước ã có nhi u chuyên gia nông h c nghiên c u ở đ ề ọ ứ

về qui trình trồng rau sạch bằng phương pháp không dùng đất đã cho kết quảkhả quan như [3], [5], [9], [10], [11], [22], [26], [35], [37], [38], [40], [46], [48], [49] Với các kết quả này, bước đầu qui trình trồng rau sạch không dùng

đất đã được áp dụng ở mộ ốt s địa phương nh các thành ph nh Hà N i, H i ư ố ư ộ ảPhòng, Đà lạt….Như vậy, người tr ng rau ã làm được làm quen với quy ồ đtrình công nghệ trồng không dùng đất Tuy nhiên, các thiết bị phục vụ cho công nghệ chưa đượ đồng bộ hoặc thủ công trừ các cơ sở sảc n xu t l n thi t ấ ớ ế

b ịđược nhập từ nước ngoài thì thiết bị tương đối đồng bộ nh ng giá thành l i ư ạquá cao Qui trình công nghệ ả s n xuất rau sạch trong nước hiện nay được trình bày hình 2.8 Với qui trình công nghệ sản xu t rau s ch trong nước hiện nay, ấ ạ

cũng được chia thành đó là công nghệ trồng rau không dùng đất và thiết bịphục vụ công nghệ Trong đó công nghệ trồng rau theo hai phương pháp đó là trồng trong dung dịch và trồng trên giá thể, với hai phương pháp này được trồng theo kiểu không hồi lưu và kiểm soát các thông số ả nh hưởng đến quá trình trồng rau chủ yếu theo phương pháp o r i i u ch nh, tuy nhiên ch có đ ồ đ ề ỉ ỉ