THỦY CANH W

Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếpvào môi trường dinh dưỡng hoặc giá thể mà không phải là đất.. Ở trong nước: Việc nuôi trồng thủy canh được biết đến khá l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

-2007-LỜI GIỚI THIỆU

Mỗi một ngày trôi qua , cuộc sống của con người cũng theo đó mà phát triển Và cứ như thế , dường như cuộc sống dần dần trở nên vượt khỏi tầm kiểm soát của họ

Phải , để có một cuộc sống sung túc , đầy đủ thật sự là điều mà ai cũng mơ ước nhưng trái lại chúng ta dần phải đánh đổi cái mà con người cần nhất : sức khỏe

Nhưng cũng không thể phủ nhận rằng bên cạnh đó con người cũng

đã nghiên cứu ra rất nhiều phương thức để vừa cải thiện cuộc sống vừa có thể đảm bảo an tòan cho sức khỏe của chúng ta

Và một trong những phương pháp để có thể sản xuất ra rau sạch mà không hao tốn quá nhiều nhân công hay sức lực , chúng ta cũng có thể tự làm tại nhà Chính là Thủy Canh

Nhóm làm đề tài này mong rằng sẽ giúp cho các bạn cũng như mọi người hiểu biết thêm phần nào về cách thức trồng trọt này

MỤC LỤC

Lời giới thiệu ………2

Phần I : Tổng quan về kỹ thuật thuỷ canh I / Giới thiệu ………4

II / Lợi ích của việc nuôi trồng thuỷ canh ……… 7

Phần II : Chất dinh dưỡng – Môi trường nuôi trồng thuỷ canh I / Nhu cầu - nhiệm vụ chất dinh dưỡng ………10

II / Dung dịch dinh dưỡng ……… 13

Phần III : Các yếu tố môi trường ảnhhưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng thủy canh I / Ảnh hưởng của sự thoáng khí 19

II / Ảnh hưởng của sự ngập úng 19

III / Ảnh hưởng của nhiệt độ 20

IV / Ảnh hưởng của ánh sáng 20

V / Ảnh hưởng của nồng độ và tỉ lệ nguyên tố khoáng 20

VI / Ảnh hưởng của giá thể 20

Phần IV : Các loại hình thuỷ canh I / Hệ thống thuỷ canh không hồi lưu ……… 20

II / Hệ thống thuỷ canh hồi lưu ……….20

III / Hệ thống có sử dụng giá thể rắn ……… 20

IV / Hệ thống khí canh ……… 21

V / Kỹ thuật thuỷ canh màng mỏng dinh dưỡng NFT ……… 21

Phần V : Quy trình kỹ thuật thuỷ canh I / Hệ thống thủy canh của trung tâm phát triển rau Châu Á ……… 23

II / Qui trình thủy canh ……… 24

III / Một số điểm cần lưu ý khi trồng thủy canh vào mùa mưa ở miền Nam ….24 IV / So sánh giữa cây trồng cần đất và thủy canh ………25

V / Một ví dụ về qui trình kĩ thuật thủy canh ………26

Nhận xét chung ……….29

Tài liệu tham khảo ………30

PHẦN I TỔNG QUAN THỦY CANH HỌC

(hydroponics)

I / GIỚI THIỆU:

1 Kỹ thuật thủy canh là gì?

Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếpvào môi trường dinh dưỡng hoặc giá thể mà không phải là đất các giá thể

có thể là cát , trấu, vỏ xơ dừa , than bùn, vermiculite perlite

Kỹ thuật thủy canh là một trong những nghề làm vườn hiện đại chọnlựa môi trường tự nhiên cần thiết cho cây phát triển là chọn sử dụngnghững chất thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây, tránhđược sự phát triển của côn trùng, cỏ dại và các bệnh tật từ đất

Mô hình thủy canh

2 Sơ lược lịch sử nghiên cứu:

2.1 Ngoài nước:

Kỹ thuật thủy canh đã có từ lâu.theo những từ ngữ ghi chép từ chữtượng hình của người ai cập trong vài năm trước công nguyên, đã mô tả lại

sự trồng cây trong nước

Sự nghiên cứu của những niên đại gần đây cho thấy vườn treobabilon và vườn nổi kashimir và tại aztec indians của Mehico cũng cònnhiều nơi trồng cây trên vỉa hè trong những hồ cạn hiên tại vẫn còn nhiều

bè trồng cây được tìm thấy ở gần thành phố Mehico

1699 , John Woodward ( Người Anh ) đã thí nghiệm trồng cây trongnước có chứa các loại đất khác nhau

- Những năm 60 của thế kỷ 19 Sachs &Knop (Đức) đã sản xuất racác dung dịch để nuôi cây

- Trong những năm 30 của thế kỳ 20 ts.W.F.Gericke (California) đãphổ biến rộng rải thuỷ canh ở nước mỹ nhưng nông trại thủy canh di động

đã cung cấp thực phẩm rau tươi cho lính mỹ trong suốt thời gian chiếntranh quân sự tại Nam Thái Bình Dương

Trong số đó trong trại lớn nhất thì trồng cho mục đích kinh doanhnhư hoa Cẩm Chướng, Layon, Cúc…

Ngoài ra còn có các cơ sở trồng thủy canh hoa ở Ý, Đức, ThụyĐiển…

Đa phần ở nước châu mỹ la tinh trồng thực phẩm phục vụ cho lươngthực là chủ yếu: nam phi 400ha, hà lan 3600ha…

Nhật Bản đẩy nhanh kỹ thuật thủy canh để sản xuất rau sạch antoàn thực phẩm là một trong những vấn đề mà người nhật quan tâm, họlươn lo ngại thuốc trừ sâu, các chất phụ gia nông nghiệp Hơn nữa vì diệntích canh tác hẹp nên kiểu trồng thủy canh này lại đáp ứng nhanh nhu cầucho tinh thần và đời sống người Nhật Bản

2.2 Ở trong nước:

Việc nuôi trồng thủy canh được biết đến khá lâu, nhưng chưa đượcnghiên cứu có hệ thống và được ứng dụng để trồng các loại cây cảnh nhiềuhơn

Từ 1993, gs, Lê Đình Lương _ khoa sinh học ĐH quốc gia Hà Nộiphối hợp với tổng nghiên cứu và triển khai Hồngkong đã tiến hành nghiên

cứu toàn diện các khía cạnh khoa học xã hội cho việc chuyển giao côngnghệ và phát triển thủy canh ở Việt Nam

Đến tháng 10/1995 mạng lưới nghiên cứu và triển khai được pháttriển ở Hà Nội, Tp.Hcm , Côn Đảo, sở khoa học công nghệ ở một số tỉnhthành Công ty Gold Garden& Gino, nhóm sinh viên Đại Học Khoa Học TựNhiên Tp Hcm với phương pháp thủy canh vài loại rau xanh thông dụng,cải xanh, cải ngọt, xà lách…phân viện công nghệ sau thu hoạch Viện sinhhọc 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 trồng thủy canh

+ Nghiên cứu trồng các loại cây khác nhau , cấy truyền từ nuôi cấy môvào hệ thống thủy canh trước khi đưa vào đất một số cây ăn quả khó trồngtrực tiếp vào đất

+ Triển khai thủy canh ở quy mô gia đình, thành thị và nông thôn

+ Kết hợp thủy canh với dự án rau sạch ở thành phố

Quá trình và các hệ thống trong việc nghiên cứu trồng hoa ngũ sắc theo quy

mô thủy canh

Hệ thống thủy canh theo quy mô nhỏ

II / LỢI ÍCH CỦA VIỆC NUÔI TRỒNG THỦY CANH :

1 Lợi ích của việc nuôi trồng thủy canh :

Ngày nay thủy canh có vai trò quan trọng trong đời sống hằng ngàycủa chúng ta Nó tạo ra vô số điều kiện thuận lợi từ việc phát triển cây trồngkhông tốn diện tích đất canh tác, lợi thế thu hoạch sản phẩm cao tránh tìnhtrạng thất thu do các điều kiện khách quan lẫn chủ quan, đáp ứng ược nhucầu anh sạch vệ sinh an toàn thực phẩm của con người trong thời kỳ pháttriển hiện đại…

 Tóm lại những ưu điểm của kỹ thuật thủy canh hiện đại:

1/ Không cần đất, chỉ cần không gian để đất hộp dụng cụ cây trồng, do vây

có thể triển khai ở những vùng đất như hải đảo, vùng núi xa xôi, cũng nhưtại gia đình trên sân thượng , balcon…

2/ Không phải làm đất, không có cỏ dại , không cần tưới

3/ Trồng được nhiều vụ có thể trồng trái vụ

4/ Không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các hóa chất độc hại khác

5/ Năng suất cao, vì có thể trồng liên tục.

6/ Sản phẩm hoàn toàn sạch và đồng nhất, giàu dinh dưỡng và tươi ngon.7/ Không tích lũy chất độc không gây ô nhiễm môi trường

8/ Không đòi hỏi lao động nặng nhọc, người già , trẻ em đều có thể thamgia hiệu quả

 Tuy nhiên kỹ thuật thủy canh cũng có nhiều yếu điểm:

1/ Chỉ trồng được cây rau quả ngắn ngày

2/ Giá thành sản phẩm còn cao

2 Thủy canh với việc sản xuất rau sạch :

Việc ngộ độc thực phẩm do thuốc trừ sâuhay hóa chất bảo vệ thựcvật chiếm tỷ lệ cao Tuy ngộ độc không không gây ra ngộ độc tức thờinhưng ảnh hưởng lâu dài có thể gây ung thư

Các thuốc trừ sau độc hại tưới vào rau với nồng độ gấp 10-20 lần, cókhi 50 lần Chính vì thế mà tình trạng rau sạch để sử dụng trở thành mốinhu cầu cấp thiết

 Vậy thế nào là rau sạch?

Định nghĩa rau sạch có rất nhiều ý kiến khác nhau Hiện nay, ở ViệtNam chưa có một tiêu chuẩn nào chính xác cho rau sạch chỉ có thể xácđịnh được bằng việc dựa vào giới hạn cho phép của dung lượng thuốc trừsâu và thuốc bảo vệ thực vật của FAO & WHO: “ rau sạch là rau có dưlương thuốc bảo vệ thực vật không vượt mức cho phép dư lượng các độc

tố vi sinh có hại tới sức khẻo con người ở mức tối thiểu cho phép”

Hiện nay sản xuất rau sạch được tiến hành theo các mô hình côngnghệ khác nhau : thủy canh cách ly, nhà lưới cách ly, canh tác hữu cơ vàsản xuất trên đồng ruộng

Tuy nhiên với mọi mô hình vấn đề then chốt vẫn là phân bón, nướctưới, quy trình sử dụng nông dược và các biện pháp nông học khác nhau

để bảo vệ thực vật

PHẦN II CHẤT DINH DƯỠNG - MÔI TRƯỜNG

NUÔI TRỒNG THUỶ CANH

I / Chất dinh dưỡng : 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, H, C, S, Mg, Mn, Fe, Cu, Zn, Bo, Mo Một số nguyên tố thì chỉ cần với

số lượng rất ít, tuy nhiên một trong số các nguyên tố đó có thể trở thànhmột nhân tố giới hạn đối với sự lành mạnh của cây Nhiều nguyên tố đượctìm thấy trong các enzyme và co-enzyme, trong khi những chất khác thìquan trọng đối với sự tích trữ thức ăn Sự thiếu hụt bất kì một nguyên tốnào đều thể hiện ra với những triệu chứng và đặc thù riêng, có thể cho tabiết là cây đang thiếu loại nguyên tố nào

Carbon và oxy được cung cấp bởi không khí ở dạng CO2 Khí CO2được xâm nhập vào cơ thể thực vật qua quang hợp hay hòa tan trongnước

1 Các nguyên tố :

a) Oxy (O 2 ) :

O2 đóng vai trò quan trọng đối vơí 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 hôhấp khi hấp thụ O2 qua rễ có thể giảm sút nếu như rễ mọc trong nướckhông được thoáng khí, hoặc ở giữa lớp cát mà không khí không thể vàođược

b) Hydro (H 2 ) :

Cây hấp thụ H2 hầu hết là từ nước, thông qua quá trình thẩm thấu ở

rễ Nó rất quan trọng vì chất béo và cacbohydrat đều có thành phần chính là

H, cùng với O và C Tính acid của môi trường phụ thuộc vào lượng ion H+,còn tính kiềm tùy thuộc vào lượng ion OH-

2 Nguyên tố đa lượng:

Hiện diện vài phần nghìn đến vài phần trăm

Bao gồm: N:1-3%; K: 2-4%; Ca: 1-2%; Mg: 0.1-0.7%; S: 0.1-0.6%; 0.5%

P:0.1-Có thể xếp Cl, Na, Si vào nhóm nguyên tố đa lượng vì chúng có hàmlượng rất thay đổi tùy thuộc vào loài thực vật

a) Nitơ (N 2 ) :

Là thành phần bắt buộc của protit chất đặc trưng cho sự sống

Các hợp chất Nitơ còn cung cấp năng lượng cho cơ thể, tham giacấu tạo ADP và ATP.

Nitơ còn là thành phần của nhiều Vit B1, B2, B6, PP…đóng vai trò lànhóm hoạt động của nhiều hệ enzyme õy hóa khử, trong đó có sự tạo thànhadenine

Nitơ còn tác động nhiều mặt đến sự đồng hóa CO2, khi thiếu Nitơcường độ đồng hóa CO2 giảm làm giảm cường độ quang hợp Khi cung cấpđầy đủ Nitơ cho cây làm tổng hợp auxin tăng lên Nitơ còn ảnh hưởng đếncác chỉ tiêu hóa keo của chất sống như độ ưa nước, độ nhớt…từ đó ảnhhưởng đến cường độ quang hợp, hô hấp và các quá trình sinh lý trao đổichất Dạng sử dụng ure, (NH4)2SO4, NH4NO3…

Nếu cây trồng hấp thu N2 vượt quá nhu cầu thì than cây sẽ mềmmỏng và khó hình thành hoa Tuy nhiên, nếu không cung cấp đủ lượng cầnthiết, cây sẽ bị cứng do thừa xenlulo và lignin ở thành tế bào

Nitơ là nguyên tố đa lượng duy nhất mà cây trồng có thể hấp thụ ở

Khi thiếu P cây có biểu hiện rõ rệt về hình thái bên ngoài, là năngsuất giảm

Sự thiếu P thường đi đôi với sự thiếu N2 và có triệu chứng gần tương

tự nhau vì P liên hệ đến sự biến dưỡng N2

c) Kali (K) :

K làm gia tăng đến sự 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

K rất cần thiết cho sự sinh trưởng và có vai trò quan trọng trong việcduy trì chất lượng quả

Tuy nhiên, khi tăng hàm lượng K thì lại gây ảnh hưởng bất lợi choviệc hấp thụ Mg

K giúp cho việc tăng tính chống chịu của cây với nhiệt độ thấp, khôhạn và bệnh

Khi thiếu K thì sự tích tụ ammoniac cao, gây độc hại cho cây

Khi nồng độ Ca cao trong môi trường thì Fe bị kết tủa cho nên cácchất này giảm hoặc không di chuyển vào trong tế bào, kết quả lá bị vàng ( vì

Fe là thành phần cấu tạo các diệp lục tố) Ca còn là chất hoạt hóa của vàienzyme nhất là ATPase

Khi thiếu Ca đặc biệt là trong môi trường thủy canh thì rễ sẽ bị nhầynhụa đưa đến sự hấp thu chất dinh dưỡng bị trở ngại, cây ngừng sinhtrưởng phát triển và chết Biểu hiện thiếu ở ngọn chồi lá non thường bịxoắn, lá bị tua cháy bìa lá, than cuống hao gãy, sinh trưởng bị chết

Ca2+ còn là chất đối kháng của ion K+

e) Magiê(Mg) :

Là thành phần cấu trúc của diệp lục tố, có tác dụng sâu sắc và nhiềumặt đến quá trình quang hợp, phụ trợ cho nhiều enzyme đặc biệt ATPaselien quan trong biến dưỡng carbonhydrat, sự tổng hợp acid nucleic, sự bắtcặp của ATP với các chất phản ứng

Khi thiếu Mg lá bị vàng, quang hợp kém dẫn đến năng suất giảm

Các nguyên tố vi lượng : Cu, Bo, Zn, Mo…

Giữ vai trò đệm trong tế bào

S là thành phần cấu trúc của cystein, methyonin, tạo cầu nối S-S tạocấu trúc bậc 3 của protein

c)Sắt (Fe) :

Có vai trò quan trọng trong phản ứng oxy hóa khử, là nhân của poocphyrin, Fe tham dự trong chuyển điện tử ở quang hợp

Fe còn xúc tác sự khử CO2 của OAA ( oxaloacetic acid), succinicacid Fe đóng vai trò kết hợp giữa enzyme và đài chất để enzyme dễ dànghoạt động

Sự thiếu hụt nhanh chóng biểu hiện ở trên lá và sẽ ngăn chặn sựsinh trưởng và phát triển Dự thiếu hụt Fe thường dẫn đến bệnh vàng látrầm trọng, giảm lượng clorophin ở lá Fe không hoạy động mạnh trong cây

và tác động thiếu này sẽ biểu hiện màu vàng trên những lá non

Lượng Fe giảm trong môi trường dung dịch dinh dưỡng khá nhanh

so với những nguyên tố khác trong môi trường do:

- Qúa trình oxy hóa Fe bởi tia UV khi mà dung dịch dinh dưỡng cungcấp 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 môitrường

- 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

Si có 2 hiệu quả đáng kể sau:

- Chống lại sự tấn công của côn trùng và bệnh tật

- Chống lại tác dụng của kim loại

II Dung dịch dinh dưỡng :

1 Sự pha chế :

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 lànước

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 hóachất

Sự thành công hay thất bại của việc trồng thủy canh đều phụ thuộcvào 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

Nếu pH xuống dưới 5.5, KOH hay một vài chất thích hợp khác có thểthêm vào dung dịch để tăng pH lên

Sự thay đổi pH trong dung dịch dinh dưỡng thường xảy ra khánhanh, phụ thuộc vào độ lớn của hệ thống rễ và thể tích dinh dưỡng củamột cây

Giá thể được sử dụng càng lâu thì những nhân tố hữu cơ đọng lạitrong đó càng nhiều và cần nhiều sự điều chỉnh cần thiết để đạt được pHnhư mong muốn

Trong thủy canh đa số các cây trồng thích hợp với môi trường hơiacid đến gần trung tính, pH tối ưu từ 5.8-6.5

Trong nuôi trồng thủy canh, pH được cân bằng bởi hoạt động củacây Nếu pH tăng khi đó cây sẽ thải ra các muối acid vào môi trường, đó cóthể là nguyên nhân làm chất độc trong môi trường tăng lên và làm hạn chế

sự dẫn nước nếu pH giảm xuống thì cây sẽ thải ra các thành phần ionbazơ, có thể làm giới hạn việc hấp thu các muối gốc acid, nên rễ cây khôngcần thiết hấp thu

Nhìn chung pH của môi trường nên kiểm tra thường xuyên khi trồngthủy canh có thể 2-3 lần/ tuần

- 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 tếbào

3 Nhiệt độ :

Dao động về nhiệt độ trong môi trường dinh dưỡng ở thủy canhkhông chỉ tác động đến pH mà còn ảnh hưởng đến độ hòa tan của cácdưỡng chất

Nhiệt độ của nước thích hợp để hòa tan các chất khoáng là 20-22oC

4 Bổ sung chất dinh dưỡng :

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

 Độ dẫn điện (electro – conductivity EC ) hay yếu tố dẫn điện(conductivity factor – CF ) có thể được biểu diễn như millisiemen (mS) hayphần triệu (ppm)

Electro – conductivity để chỉ tình chất của một môi trường có thểchuyển tải đượi dòng điện Độ dẫn điện của một dung dịch là sự dẫn củadung dịch này được đo giữa những điện cực có bề mặt là 1 cm2 ở khoảngcách 1 cm , đơn vị tính là mS/cm ; hoặc được thể hiện đơn vị ppm (partsper million) đối với những máy đo TDS (total dissolved salt )

Chỉ số EC chỉ diễn tả tổng nồng độ ion hoà tan trong dung dịch , chứkhông thể hiện được nồng độ của từng thành phần riêng biệt

Trong suốt quá trình tăng trưởng , cây hấp thu khoáng chất mà chúngcần , do vậy duy trì EC ở một mức độ ổn định là rất quan trọng

Nếu dung dịch có chỉ số EC cao thì sự hấp thu nước của cây diễn ranhanh hơn sự hấp thu khoáng chất , hậu quả là nồng độ dung dịch sẽ rấtcao và gây độc cho cây Khi đó ta phải bổ sung thêm nước vào môitrường

Ngược lại , nếu EC thấp , cây sẽ hấp thu khoáng chất nhanh hơn hấpthu nước và khi đó ta phải bổ sung thêm khoáng chất vào dung dịch

Một số giới hạn EC và TDS đối với một số loại cây trồng :