Nghiên cứu lựa chọn một số loại giá thể và dung dịch dinh dưỡng thích hợp cho trồng rau thủy canh

Xuất phát từ những tồn tại của kỹ thuật trồng cây trong dung dịch để sản xuất rau an toàn và tìm ra công thức thích hợp nhất ở điều kiện Việt Nam mà tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu lựa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THÚY NGA

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MỘT SỐ LOẠI GIÁ THỂ VÀ DUNG DỊCH DINH DƯỠNG THÍCH HỢP CHO TRỒNG RAU THỦY CANH

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội - 2017

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -

NGUYỄN THÚY NGA

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN MỘT SỐ LOẠI GIÁ THỂ VÀ DUNG DỊCH DINH DƯỠNG THÍCH HỢP CHO TRỒNG RAU THỦY CANH

Chuyên ngành: Khoa học Môi Trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Ngân Hà

Hà Nội – 2017

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình làm nghiên cứu, từ khi chọn đề tài, lên dàn ý đến bố trí thí nghiệm tại nhà cũng như khi phân tích các chỉ tiêu tại phòng thí nghiệm, em đã nhận được sự quan tâm tận tình của thầy, cô, gia đình, bạn bè

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy cô, cán bộ trong khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội nói chung và các thầy, cô, anh, chị, bạn bè trong bộ môn Thổ nhưỡng và Môi trường đất nói riêng cùng toàn thể thầy cô tham gia giảng dạy tại lớp Cao học Khoa học Môi trường K22 đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện đề tài

Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính

trọng đến TS Nguyễn Ngân Hà người đã tận tình trực tiếp hướng dẫn và tạo rất

nhiều điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới chị Phạm Thanh Tâm cùng tập thể cán bộ Phòng phân tích Môi trường – Viện Công nghệ Môi trường Việt Nam và tập thể cán

bộ Trung tâm vi sinh vật Công nghiệp – Viện Công nghiệp thực phẩm đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình làm luận văn này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã tạo điều kiện

cả về vật chất và tinh thần giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 1 năm 2018

Học viên Nguyễn Thúy Nga

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

1.1 Phương pháp thủy canh 3

1.1.1 Khái niệm thủy canh [16] 3

1.1.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp thủy canh 3

1.2 Tình hình nghiên cứu về phương pháp trồng rau thủy canh trên Thế giới và ở Việt Nam 6

1.2.1 Tình hình nghiên cứu về phương pháp trồng rau thủy canh trên Thế giới6 1.2.2.Tại Việt Nam 9

1.3.Dinh dưỡng trong thủy canh 11

1.3.1 Nhu cầu và vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng 11

1.3.2 Dung dịch dinh dưỡng thủy canh 17

1.4 Giá thể trong nuôi trồng thủy canh 17

1.5 Một số loại rau thường được trồng theo phương pháp thủy canh 20

1.6 Đặc điểm sinh học của cây cải xanh 20

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 23

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 23

2.1.2 Vật liệu nghiên cứu 23

2.1.3 Phạm vi nghiên cứu 23

2.2 Nội dung nghiên cứu 23

2.3 Phương pháp nghiên cứu 24

2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp 24

2.3.3 Quy trình trồng rau cải xanh bằng phương pháp thủy canh tĩnh 24

2.3.4 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 30

2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 31

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32

3.1 Ảnh hưởng của các loại giá thể và dung dịch thủy canh khác nhau đến sinh trưởng và năng suất của rau cải xanh 32

3.1.1 Một số tính chất của giá thể sử dụng để trồng thủy canh rau cải 32

3.1.2 Ảnh hưởng của các dung dịch dinh dưỡng và giá thể đến động thái ra lá của cây cải xanh 32

3.1.3 Ảnh hưởng của các dung dịch thủy canh và giá thể khác nhau đến chiều cao cây cải xanh 35

3.1.4 Ảnh hưởng của các dung dịch và giá thể khác nhau đến năng suất cải xanh 37

3.2 Ảnh hưởng của các loại giá thể và dung dịch thủy canh khác nhau đến chất lượng của rau cải xanh 39

3.3 Một số chỉ tiêu đánh giá mức độ an toàn của rau trồng trên các giá thể và dung dịch thủy canh khác nhau 42

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

PHỤ LỤC 52

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Nồng độ (ppm) các chất dinh dưỡng trong 28 các dung dịch sử dụng 28 Bảng 2.2 Bảng kí hiệu và dung dịch dinh dưỡng sử dụng trong thí nghiệm 29 Bảng 3.1 Một số tính chất của giá thể 32 Bảng 3.2 Ảnh hưởng của các dung dịch và giá thể đến sự ra lá của cây rau cải xanh 33 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến sự ra lá của rau cải xanh 34 Bảng 3.4 Ảnh hưởng của giá thể đến sự ra lá của rau cải xanh 35 Bảng 3.5 Ảnh hưởng của các dung dịch và giá thể khác nhau đến chiều cao của cây rau cải xanh 35 Bảng 3.6 Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến chiều cao của rau cải xanh37 Bảng 3.7 Ảnh hưởng của giá thể đến chiều cao của rau cải xanh 37 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của các dung dịch và giá thể khác nhau đến năng suất cải xanh 38 Bảng 3.9 Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến năng suất của rau cải xanh38 Bảng 3.10 Ảnh hưởng của giá thể đến năng suất của rau cải xanh 39 Bảng 3.11 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng rau 40 Bảng 3.12 Một số chỉ tiêu đánh giá mức độ an toàn của rau cải xanh 43

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

- FAO (Food and Agriculture Organization): Tổ chức Nông lương quốc tế

- AVRDC: Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Rau Châu Á

- TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

- WHO (World Health Organization): Tổ chức y tế thế giới

Nhu cầu về rau xanh trên thị trường ngày càng tăng cao, người nông dân không ngần ngại lạm sử dụng nhiều loại phân bón vô cơ, các chất kích thích tăng trưởng, hóa chất bảo vệ thực vật (thuốc trừ sâu, diệt cỏ, ký sinh trùng…) với mong muốn nâng cao năng suất, đem lại hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên hệ quả của việc lạm dụng hóa chất nông nghiệp trong thời gian dài đã làm chất lượng môi trường sản xuất đi xuống, nông sản không an toàn ảnh hường nghiêm trọng đến sức khỏe người tiêu dùng, người sản xuất

Ở Việt Nam, người dân cũng ngày càng nhận thức rõ hơn về các mối nguy hại đó nên có những đòi hỏi ngày càng cao về chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm Trong đó vấn đề sản xuất rau an toàn được người dân hết sức quan tâm

Rau an toàn là rau cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Không chứa dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật quá mức cho phép

 Không chứa lượng NO3- cao quá mức cho phép

 Không có các vi khuẩn và ký sinh trùng gây bệnh cho người

 Không có tồn dư một số kim loại nặng như Hg, Pb, Cd …

Để sản xuất nông sản sạch nói chung và rau sạch nói riêng hiện nay trên thế giới có nhiều giải pháp và thủy canh là một trong những phương pháp mang lại hiệu quả cao Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào dung dịch dinh dưỡng hoặc trồng trên các giá thể không phải đất Các giá thể

có thể là cát, trấu, vỏ xơ dừa, than bùn, Vermiculite, Perlite

Trồng cây trong dung dịch cũng là một giải pháp quan trọng và lý tưởng tạo

ra nông sản không những sạch mà còn cho năng suất cao, sản phẩm đồng nhất và mang tính công nghệ cao Ở Việt Nam nhiều nghiên cứu thử nghiệm trồng cây

2

theo phương pháp thủy canh đều cho ra các kết quả khả quan, tuy nhiên vì đây là vấn đề mới mẻ nên còn nhiều tồn tại chưa được giải quyết như:

 Loại dung dịch và giá thể thích hợp cho từng loại cây trồng

 Giống cây trồng và thời vụ thích hợp với sản xuất bằng phương pháp thủy canh

Xuất phát từ những tồn tại của kỹ thuật trồng cây trong dung dịch để sản xuất rau an toàn và tìm ra công thức thích hợp nhất ở điều kiện Việt Nam mà tôi tiến

hành đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn loại giá thể và dung dịch dinh dưỡng thích

hợp cho trồng rau thủy canh”

Mục tiêu nghiên cứu: Lựa chọn được dung dịch dinh dưỡng và giá thể phù

hợp cho trồng rau cải thủy canh

3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1 Phương pháp thủy canh

1.1.1 Khái niệm thủy canh [16]

Theo PGS.TSKH Nguyễn Xuân Nguyên, Thủy canh (Hydroponics) là hình thức canh tác trồng cây trong dung dịch, là kỹ thuật trồng cây không dùng đất Cây trồng được trồng trên hoặc trong dung dịch dinh dưỡng cùng với các loại giá thể,

sử dụng dinh dưỡng hòa tan trong nước dưới dạng dung dịch Tùy theo từng kỹ thuật mà toàn bộ hoặc một phần bộ rễ cây được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng

Kỹ thuật thủy canh là một trong những kỹ thuật tiến bộ của nghề làm vườn hiện đại Trong đó, sử dụng những chất dinh dưỡng thích hợp, cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng tránh được sự phát triển của cỏ dại, côn trùng và bệnh tật lây nhiễm từ đất

1.1.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp thủy canh

 Ưu điểm

- Không cần đất, chỉ cần không gian để đặt dụng cụ trồng thủy canh, do vậy

có thể triển khai ở những vùng đất cằn cỗi như hải đảo, vùng núi xa xôi cũng như tại các hộ gia đình trên sân thượng, ban công

- Có thể chủ động điều chỉnh dinh dưỡng cho cây, các loại dinh dưỡng được cung cấp theo nhu cầu của từng loại rau, đồng thời có thể lại bỏ được các chất có hại cho cây và không có các chất tồn dư của vụ trước

- Tiết kiệm nước do cây sử dụng trực tiếp nước trong dụng cụ đựng dung dịch, nước không bị thất thoát do ngấm vào đất và bốc hơi

- Giảm chi phí nhân công do giảm một số khâu như: không phải làm đất, không phải làm cỏ, không phải vun xới và không phải tưới nước

- Dễ thanh trùng vì chỉ cần rửa bằng nước lã sạch

- Không phải sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, không có vi sinh vật gây hại và điều chỉnh được dinh dưỡng nên tạo ra sản phẩm rau an toàn đối với người sử dụng

- Trồng được rau trái vụ do điều khiển được các yếu tố môi trường tác động như điều chỉnh được dinh dưỡng, nhiệt độ, ánh sáng

- Cần nắm được những kiến thức và kĩ thuật trồng thủy canh cơ bản

- Giá thành đầu tư và sản xuất cao dẫn đến giá thành sản phẩm cao, tiêu thụ sản phẩm sẽ khó khăn

- Trong khi đó, nước ta là nước nông nghiệp được ưu đãi của tự nhiên vào chính vụ nên việc sản xuất rau theo phương pháp truyền thống rất dễ và giá thành

rẻ Điều này làm cho việc cạnh tranh của rau thủy canh đối với rau trồng theo phương pháp truyền thống rất khó khăn

- Chưa có biện pháp nào cụ thể để phân biệt rau thủy canh và rau truyền thống

- Thời gian thu hồi vốn lâu đối với đầu tư hệ thống thủy canh tuần hoàn

- Yêu cầu kỹ thuật cao: Khi sử dụng kỹ thuật thủy canh yêu cầu người thực hiện phải có kiến thức về sinh lý cây trồng, về hóa học và kỹ thuật trồng trọt cao hơn vì tính đệm hóa trong dung dịch dinh dưỡng thấp hơn trong đất, nên việc sử dụng quá liều một dinh dưỡng nào đó có thể gây hại hoặc thậm chí có thể dẫn đến chết cây Mỗi loại rau có yêu cầu về mặt dinh dưỡng khác nhau chính vì vậy việc nghiên cứu từng loại dung dịch dinh dưỡng phù hợp với từng loại rau gặp nhiều khó khăn, việc pha chế dung dịch dinh dưỡng cũng ngày càng khó khăn nên người trồng rau phải mua dung dịch dinh dưỡng của người sản xuất với giá thành cao, ảnh hưởng đến chi phí sản xuất vào giá thành sản phẩm

- Lan truyền mầm bệnh: Canh tác thủy canh tuy đã giảm đáng kể nguồn bệnh nhưng vấn đề bệnh cây trong kỹ thuật thủy canh vẫn xảy ra và thỉnh thoảng tổn thất do bệnh gây ra còn lớn hơn nhiều so với cây địa canh vì trong không khí luôn tồn tại mầm bệnh khi gặp điều kiện thuận lợi chúng sẽ sinh sôi nảy nở Khi mầm bệnh đã xuất hiện thì trong thời gian ngắn nó đã có mặt trên toàn hệ thống, đặc biệt càng nhanh đối với các hệ thống kín hoặc dùng lại dinh dưỡng

- Chỉ áp dụng được với các loại rau quả, hoa ngắn ngày

5

Bảng 1 1 So sánh giữa trồng cây theo phương pháp địa canh và

phương pháp thủy canh

Trong đất, vi sinh vật phân hủy các chất

hữu cơ phức tạp thành các muối vô cơ có

những nguyên tố cơ bản mà cây trồng có thể

hấp thụ như nitơ, phốt pho, kali … và các

nguyên tố vi lượng

Thức ăn cho cây là các muối vô

cơ mà cây có thể hấp thụ trực tiếp từ dung dịch dinh dưỡng

Đất trồng không thể cung cấp đủ dinh

dưỡng trên mỗi diện tích cho hệ rễ có thể hấp

thu

Cây trồng có thể nhận đủ dinh dưỡng mọi lúc

Khó xác định và kiểm soát mức độ dinh

dưỡng, giá trị pH của môi trường đất để phù

hợp với các loại cây trồng khác nhau Có thể

điều chỉnh dinh dưỡng của đất bằng cách bón

phân nhưng khó xác định được nhu cầu cần

thiết của cây trồng

Giá trị pH và dinh dưỡng của môi trường được chủ động điều chỉnh và kiểm soát cho phù hợp với mỗi loại cây trồng khác nhau

Đất trồng có thể là vật mang sinh vật gây

hại cho cây trồng

Các môi trường thủy canh là trơ, sạch, không mang mầm bệnh gây hại Đòi hỏi nhiều công chăm sóc: làm đất,

tưới tiêu, bón phân, diệt sâu bệnh …, cây

sinh trưởng chậm và cần nhiều không gian để

sinh trưởng

Thủy canh giúp tăng sinh trưởng

và sản lượng cây trồng, giảm các bệnh gây hại và công chăm sóc

 Lịch sử phát triển kỹ thuật thủy canh trên thế giới

Kỹ thuật thủy canh đã có từ lâu nhưng khoa học hiện đại về thủy canh thực tế

đã xuất hiện vào khoảng năm 1936 khi những thử nghiệm của tiến sỹ W.E.Gericke

ở trường đại học California được công bố Ông đã trồng thành công một số loại cây trong nước trong đó có cây cà chua trong 12 tháng có chiều cao 7,5m Gericke công bố khả năng thương mại của ngành thủy canh và đặt tên cho nó là

“hydroponics” trong tiếng Hy Lạp là nước và “ponos” có nghĩa là lao động Vì vậy thủy canh hiểu theo nghĩa đen là làm việc với nước [16]

Vườn treo Babylon, vườn nổi ở Trung Quốc là một hình thức thủy canh Nên văn minh Aztec và người Hy Lạp cổ đại cũng đã áp dụng hình thức thủy canh Năm 1699, nhà khoa học Anh John Woodward đã thí nghiệm trồng cây trong nước có chứa các loại đất khác nhau và kết luận rằng: “Chính các chất hòa tan trong đất đã thúc đẩy sự phát triển của thực vật chứ không phải là đất”

Nhiều thập kỉ sau đó các nhà khoa học đã phân tích thành phần cơ bản của thực vật và khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng cho sự phát triển của cây bằng thực nghiệm Năm 1938, nhà dinh dưỡng thực vật Dennis R.Hoagland đã đưa ra công thức dung dịch dinh dưỡng thủy canh mà ngày nay vẫn còn được sử dụng [16] Những năm 30 của thế kỉ XX, W.E.Gericke đã phổ biến rộng rãi phương pháp thủy canh ở nước Mỹ Tuy nhiên, những ứng dụng trên quy mô lớn khi đó còn rất ít, cho đến năm 1944 khi Mỹ sử dụng phương pháp thủy canh trồng rau cung cấp cho quân đội ở vùng xa Đại Tây Dương và các nơi khác đã chứng minh: mỗi vụ trồng ¼ ha rau xà lách có thể cung cấp cho 400 người sử dụng

Sau chiến tranh thế giới thứ hai, sự phát triển của ngành thủy canh tương đối chậm và chỉ đến cuối thập niên XX sự phát triển của nó mới bắt đầu bùng nổ Nguyên nhân chính giải thích cho sự bùng nổ này là do nhiều người cho rằng có thể ứng dụng thủy canh thành công trong thương mại [16]

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

Á áp dụng kỹ thuật thủy canh trồng rau trong dung dịch dinh dưỡng không cần đất Hàng năm Singapore tiêu thụ lượng rau trị giá 260 triệu USD

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 nghĩ và thận trọng đối với những phụ gia thực phẩm hay thuốc trừ sâu nông nghiệp Hơn nữa, do diện tích canh tác hạn hẹp nên chính phủ Nhật đặc biệt khuyến khích phát triển phương pháp nông nghiệp thủy canh [16]

 Kết quả nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng để trồng rau bằng kỹ thuật

thủy canh trên thế giới

Dung dịch dinh dưỡng để trồng cây bằng kỹ thuật thủy canh được nghiên cứu cùng với sự ra đời của kỹ thuật thủy canh Sau khi các nhà khoa học xác định được sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng sẽ không bình thường nếu thiếu 1 trong 16 nguyên tố hóa học sau: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo,

B, Cl; hàng loạt các dung dịch dinh dưỡng để nuôi trồng thủy canh được các nhà khoa học đưa ra Dung dịch dinh dưỡng đầu tiên được sử dụng để nuôi cấy là của nhà sinh lý thực vật Knop (từ giữa thế kỷ 19) Dung dịch Knop có đặc điểm là thành phần rất đơn giản, chỉ gồm 6 muối vô cơ, trong đó chứa các nguyên tố đa và trung lượng nhưng không chứa các nguyên tố vi lượng Do vậy, khả năng sinh trưởng của cây trồng trong dung dịch này không được tốt Sau dung dịch Knop là các dung dịch dinh dưỡng phổ biến để nuôi trồng thực vật bậc cao Từ những dung dịch dinh dưỡng đơn giản như: Hoagland – Amon chỉ gổm 4 hợp chất muối vô cơ cho đến những dung dịch phức tạp gồm hàng chục loại muối vô cơ khác nhau như dung dịch của Arnon, của Olsen và của Sinsadze … [11]; một số dung dịch gần đây thường được sử dụng như dung dịch của FAO, của Đài Loan…

8

Các nhà khoa học đã nghiên cứu các dung dịch dinh dưỡng cho một số loài cây trồng như: dung dịch để trồng lúa của Axan, dung dịch để trồng củ cải đường của Belouxov, dung dịch để trồng cà chua của Kitxon, dung dịch để trồng chè của Khan và Xcurea, dung dịch để trồng táo của Mori… [11], dung dịch của Winsor (1973) để trồng cà chua [18]

Larsen đã pha chế dung dịch bằng cách cải tiến dung dịch của Stainer, có thành phần dinh dưỡng thấp hơn nhiều nhưng rất phù hợp cho cà chua trồng trong nhà kính; nó là cơ sở cho nhiều loại dung dịch sau này [52]

Carbonell và cộng sự (1994) nhận xét: có Asen trong dung dịch dinh dưỡng làm tăng sự hấp thụ Fe và giảm hấp thụ Bo, Cu, Mn, Zn [48] Trong dung dịch thủy canh, pH là một số đo của nồng độ ion H+, dựa vào pH ta có thể xác định được dung dịch tính kiềm hay axit Mỗi loại cây có một ngưỡng pH nhất định cho quá trình sinh trưởng Ngưỡng pH trung bình cho cây sinh trưởng và phát triển trong khoảng từ 6,0 đến 7,5 Nếu pH quá thấp (< 4,5) hoặc quá cao (> 9) có thể gây hại trực tiếp cho rễ cây, pH cao sẽ gây kết tủa Fe2+, Mn2+, PO43-, Ca2+, Mg2+ Nếu thiếu một trong các nguyên tố trên sẽ gây lên các triệu chứng thiếu chất cho cây và cây có thể chết

Độ dẫn điện (EC) của dung dịch có ảnh hưởng đến năng suất của xà lách Theo Freigin (1991) thì ngưỡng EC tới hạn có thể gây hạn chế sinh trưởng của xà lách ở nồng độ 5 và 10mM KNO3 là 5dS/m và năng suất giảm 6,5% trên mỗi đơn

vị EC tăng trên ngưỡng Huet (1994) kết luận năng suất của xà lách cao nhất ở EC

= 1,6 dS/m [50]…

Ngoài ra, còn có rất nhiều các nghiên cứu khác trên thế giới về dung dịch dinh dưỡng trong thủy canh như: Maruo và cộng sự nghiên cứu phương thức khả thi để kiểm soát tỷ lệ hút nước của rau trồng trên lèn đá và màng mỏng dinh dưỡng [53]; Hohjo và cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của các dạng nitơ, nồng độ sinh dưỡng và nồng độ canxi đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng cà chua bằng màng mỏng dinh dưỡng [49]; Pardossi và cộng sự nghiên cứu kiểm soát dinh dưỡng khoáng của dưa trồng bằng màng mỏng dinh dưỡng

Từ năm 1966 đến năm 2012 đã có trên 500 sáng chế về kỹ thuật trồng cây thủy canh Nhật Bản là nước dẫn đầu với khoảng 260 sáng chế, chiếm 47% Theo

9

sau đó là Hàn Quốc với 103 sáng chế chiếm 19%, Mỹ với 46 sáng chế chiếm 9%… [60]

1.2.2 Tại Việt Nam

 Lịch sử phát triển kỹ thuật thủy canh ở Việt Nam [55] [56]

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 viện nghiên cứu và phát triển Hồng Kông (R&D Hong Kong) 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 mô hình thủy canh được phát triển ở Hà Nội, TP HCM, 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 ứng dụng thành công phương pháp thủy canh với vài loại rau thông dụng, cải xanh, cải ngọt, xà lách… Phân viện công nghệ sau thu hoạch, Viện Sinh học nhiệt đới cũng đã có những nghiên cứu và sản xuất theo phương pháp thủy canh Nội dung chủ yếu là:

- Thiết kế và phối hợp sản xuất các nguyên liệu dùng cho thủy canh

- Nghiên cứu trồng các lọai 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 quy mô gia đình, thành thị và nông thôn Kết hợp thủy canh với dự án rau sạch của thành phố

Từ tháng 9/2006, phương pháp trồng rau thủy canh được thử nghiệm tại Phân viện Sinh học Đà Lạt Hệ thống này không cần công chăm sốc bởi hệ thống nước tưới, chế độ dinh dưỡng cho rau hoàn toàn tự động Sau khi thành công rau

xà lách bằng phương pháp thủy canh, Phân viện Sinh học Đà Lạt tiếp tục trồng thử nghiệm khoai tây và cũng cho kết quả tốt

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

10

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 [58]

 Kết quả nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng để trồng cây bằng kỹ thuật

thủy canh ở Việt Nam

Việc 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

Ở Việt Nam, khi thủy canh bắt đầu được nghiên cứu thì dung dịch dinh dưỡng chủ yếu được nhập từ Đài Loan Để chủ động về dinh dưỡng đã có một số tác giả nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng để trổng cây bằng phương pháp thủy canh như: Công ty Phân bón sông Gianh đã pha chế được dung dịch dinh dưỡng thủy canh Thăng Long để trồng một số loại rau ăn lá và ăn quả Nguyễn Thị Dần (1998), đã khảo nghiệm dung dịch này và kết luận dung dịch dinh dưỡng Thăng Long không thua kém gì so với dung dịch dinh dưỡng của Đài Loan đối với rau ăn

lá, hoa và quả về năng suất và chất lượng Đặc biệt, ớt ngọt trồng bằng dung dịch này có năng suất cao hơn 72,8% và giá thành dung dịch cũng thấp hơn 46,3% so với dung dịch Đài Loan [2]

Năm 1996, Nguyễn Khắc Thái Sơn và Nguyễn Quang Thạch đã sử dụng 8 loại dung dịch trong đó có 4 loại được sử dụng nguyên bản là dung dịch nhập từ Đài Loan (đối chứng), dung dịch FAO, dung dịch Knop, dung dịch I Mai và 4 dung dịch được cải tiến từ 4 dung dịch nguyên bản trên Qua theo dõi ảnh hưởng của chúng tới sự sinh trưởng và phát triển của rau cải và quá trình sinh trưởng, phát triển, năng suất của cà chua cho thấy: Tất cả 7 dung dịch tự pha chế và cải tiến đầu cho năng suất cải xanh thấp hơn, trong đó dung dịch FAO cho năng suất cải xanh cao nhất đạt 76,8% so với dung dịch nhập từ Đài Loan Tuy nhiên, đối với quá trình sinh trưởng, phát triển và năng suất của cà chua thì có tới 4 trong 7

11

dung dịch tự pha chế và cải tiến cho năng suất cao hơn; đặc biệt là dung dịch Knop cải tiến bằng cách bổ sung thêm vi lượng và sắt của Đài Loan đã cho năng suất đạt 5,69 kg/m2 vượt 82,37% so với sử dụng dung dịch nhập từ Đài Loan [23] Nguyễn Quang Thạch và cộng sự (1998) đã tự pha chế 2 dung dịch dinh dưỡng (NC1 và NC2) để trồng thử nghiệm một số loại rau ăn lá và kế quả là: Cả 2 dung dịch tự chủ động pha chế này đều cho sản phẩm rau xà lách và rau cải có chất lượng tương đương, năng suất đạt từ 70 – 90% so với cùng loại rau trồng bằng dung dịch nhập từ AVRDC, nhưng giá thành dung dịch tự chế chỉ bằng 1/3 nên giá rau giảm từ 20 – 27% so với dung dịch dinh dưỡng nhập từ AVRDC

Vũ Quang Sáng (2000), đã nghiên cứu cải tiến dung dịch FAO và Knop bằng cách bổ sung vi lượng đối với sinh trưởng, phát triển và năng suất của cà chua VR2 và XH2 kết luận: Chủ động được việc pha chế dung dịch FAO và Knop cộng với vi lượng để trồng cà chua bằng phương pháp thủy canh, không cần điều chỉnh

pH mà chỉ cần bổ sung dung dịch dinh dưỡng khi cây ra hoa Năng suất cà chất lượng cà chua trồng trên 2 dung dịch này tốt và giá thành hạ hơn so với sử dụng dung dịch dinh dưỡng nhập từ AVRDC [20]

1.3 Dinh dƣỡng trong thủy canh

1.3.1 Nhu cầu và vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng

Có tất cả 16 nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của các loại cây trồng bao gồm: cacbon (C), hydro (H), oxi (O), nitơ (N), kali (K), photpho (P), lưu huỳnh (S), canxi (Ca), magie (Mg), sắt (Fe), bo (B), mangan (Mn), đồng (Cu), kẽm (Zn), molypden (Mo) và clo (Cl) Trong đó, các nguyên tố C, H, O được cung cấp đầy đủ cho cây trồng từ không khí (CO2 và O2) và nước (H2O) Các nguyên tố còn lại được gọi là nguyên tố dinh dưỡng hay nguyên tố khoáng cần thiết cho cây Một lượng rất nhỏ các nguyên tố này có thể được cây hút từ giá thể (như K, N, Ca…) hoặc từ nước tưới (như Ca, Mg…) còn lại hầu hết chúng được cung cấp bởi người trồng qua dung dịch dinh dưỡng [5]

Các nguyên tố dinh dưỡng có vai trò quan trọng trong sự phát triển của cây trồng Sự thiếu hụt hoặc dư thừa bất kì một nguyên tố nào đều ảnh hưởng xấu đến

sự phát triển năng suất cũng như chất lượng của cây trồng [5]

Vai trò của một số nguyên tố dinh dưỡng [11]

 Nguyên tố đa lƣợng, trung lƣợng

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%), 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

- Nitơ (N)

N 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

N có ý nghĩa quan trọng nhất đối với đời sống thực vật N là yếu tố dinh dưỡng đóng góp rất quan trọng trong việc điều tiết quá trình sinh lý, trao đổi chất của cây N 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 N 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

13

Khi cung cấp đầy đủ N cho cây làm tổng hợp auxin tăng lên (Phạm Đình Thái, 1980) N 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 trao đổi chất Nếu cũng cấp thiếu hay thừa N thì đều ảnh hưởng xấu đến quá trình sinh trưởng phát triển và năng suất của cây trồng

- Photpho (P)

P là thành phần quan trọng trong sự sinh trưởng, P cần thiết cho sự phân chia

tế bào, sự tạo hoa và trái, sự phát triển của rễ

P có liên quan lớn đến sự tổng hợp đường, tinh bột vì P 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 P xâm nhập vào thực vật dưới dạng các hợp chất vô

cơ (P2O5, KH2PO4…) theo con đường đồng hóa sơ cấp P bởi hệ rễ đã tham gia vào hầu hết các quá trình trao đổi chất của cây

- Kali (K)

K làm gia tăng quá trình quang hợp và thúc đẩy sự vận chuyển gluxit từ phiến lá vào các cơ quan K còn tác động rõ rệt đến trao đổi protit, lipit, đến quá trình hình thành các vitamin K 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

K 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 K rất cần thiết cho sự sinh trưởng và nó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng quả

Nguồn K 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 N K giúp cho việc tăng tính chống chịu của cây với nhiệt độ thấp, khô hạn và bệnh

- Canxi (Ca)

Ca là thành phần muối pectat của tế bào có ảnh hưởng trên tính thấm của màng Ca có là chất hoạt hóa của vài enzim nhất là ATPase Ca cần với một khối lượng lớn cho thân và rễ Ca cũng cần cho sự hút N

14

Lượng Ca thấp cũng ảnh hưởng đến kích thước của trái Khi thiếu Ca đặc biệt trong môi trường thủy canh thì rễ sẽ bị nhầy nhụa làm sự hấp thu chất dinh dưỡng sẽ bị trở ngại, cây ngừng sinh trưởng phát triển và chết Biểu hiện thiếu Ca

ở chồi lá non thường bị xoắn, lá bị tua cháy bìa lá, thân cuốn hay gãy, sinh trưởng kém, cây có thể bị chết

Ca2+ được sử dụng dưới dạng Ca(NO3)2, CaCl2, CaSO4…

- Magiê (Mg)

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

sử dụng dưới dạng MgSO4.H2O, MgO

- Lưu huỳnh (S)

Giữ vai trò đệm trong tế bào (trao đổi anion với các tế bào) S là thành phần cấu trúc của cystein, methyonin, tạo cầu nối S - S (đisunfua) tạo cấu trúc bậc 3 của protein S 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

 Nguyên tố vi lƣợng

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

Zn có tác dụng phối hợp với GA3 Zn 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

Zn 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 Zn 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 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

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

Sử dụng Cu dưới dạng CuSO4 5H2O

- Mangan (Mn)

Ảnh hưởng của Mn đối với cây trồng khá giống Fe, ngoại trừ bệnh vàng lá không xuất hiện ở các lá non, như trong trường hợp của Fe Có sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa hàm lượng khác nhau giữa Fe và Mn Cần cân đối lượng Mn và Fe là không đổi trong giới hạn để cây trồng phát triển tốt nhất

Bảng 1 2 Thành phần dinh dƣỡng trung bình đƣợc sử dụng trong các

công thức thủy canh (ppm)

17

1.3.2 Dung dịch dinh dưỡng thủy canh

Trong hệ thống thủy canh, tất cả các thành phần dinh dưỡng cần thiết được cung cấp cho cây ở dạng dung dịch, chứa muối khoáng và phân bón tan trong nước

Phương pháp thủy canh cho phép người canh tác kiểm soát các thành phần cần thiết bằng cách điều chỉnh hay thay đổi dung dịch dinh dưỡng cho phù hợp với từng giai đoạn phát triển của cây trồng và cung cấp cho chúng với một lượng cân bằng Các chất dinh dưỡng hiện diện ở dạng ion trong dung dịch thủy canh, cây trồng không cần phải tìm kiếm hay cạnh tranh với các sinh vật khác như khi trồng trong đất Do đó, việc tối ưu hóa điều kiện dinh dưỡng của hệ thống thủy canh cũng dễ hơn nhiều so với đất

Dung dịch dinh dưỡng dùng cho dung dịch thủy canh phải đáp ứng những điều kiện sau [11]:

- Độ pH: Giá trị pH tối thích nằm trong khoảng 5,8 – 6,5 Giá trị pH càng lệch ra khỏi khoảng này thì càng ảnh hưởng tiêu cực đến hệ thống thủy canh, pH trên 7,5 sẽ làm giảm khả năng hấp thu sắt và có thể gây ra hiện tượng úa vàng thân, pH dưới 6,0 sẽ làm giảm mạnh khả năng hòa tan axit photphoric, ion canxi

và mangan Có thể sử dụng các chất đệm hóa họa để giữ ổn định giá trị pH

- Độ dẫn điện EC cũng như tổng khối lượng chất rắn hòa tan (TDS) 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 thụ khoáng chất mà chúng cần, do vậy việc duy trì giá trị EC và TDS ở một mức ổn định là rất quan trọng Nếu dung dịch có chỉ số EC (hoặc TDS) cao thì hấp thu nước của cây diễn ra nhanh hơn sự hấp thu khoáng, hậu quả là nồng độ các chất dinh dưỡng rất cao và gây ngộ độc cho cây Khi đó ta cần bổ sung thêm nước vào môi trường Ngược lại, nếu chỉ số EC (hoặc TDS) thấp thì cây hấp thu chất khoáng nhanh hơn hấp thu nước và khi đó chúng ta phải bổ sung thêm chất khoáng vào dung dịch

1.4 Giá thể trong nuôi trồng thủy canh

Giá thể trồng cây phải có nhiều tính chất giống đất, phải có chỗ dựa cho hệ thống rễ, tạo điều kiện cho rễ mọc dài ra để tìm nước và chất dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây

18

Có nhiều vật liệu thích hợp có thể sử dụng làm giá thể trong thuỷ canh Việc lựa chọn một giá thể nào đó phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm giá tiền, hiệu quả, cân nặng, tỉ lệ xốp, tính đồng đều và bền vững, tính vô trùng cao, bền và có khả năng tái sử dụng được Giá thể phải không chứa các vật thể gây độc có thể gây ảnh hưởng tới môi trường dinh dưỡng và độ pH của môi trường

Có nhiều vật liệu thích hợp có thể sử dụng làm giá thể trong thuỷ canh Việc lựa chọn một giá thể nào đó phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm giá tiền, hiệu quả, cân nặng, tỉ lệ xốp, tính đồng đều và bền vững, tính vô trùng cao, bền và có khả năng tái sử dụng được Giá thể phải không chứa các vật thể gây độc có thể gây ảnh hưởng tới môi trường dinh dưỡng và độ pH của môi trường

Hơn nữa trong phương pháp trồng thủy canh, hệ thống càng dùng ít giá thể, vận hành càng dễ dàng và càng đỡ tốn kém, vì vậy giá thể được giảm thiểu đáng

kể Tuy nhiên, không vì vậy vai trò của giá thể bị tiêu giảm theo mức lượng sử dụng Như đã biết, hạt ở dạng tiềm sinh cũng như cây chuẩn bị ra rễ chứa rất nhiều chất dinh dưỡng dự trữ nhưng với hàm lượng nước thấp ( 12% - 14%), giới hạn quá trình vận chuyển và biến dưỡng, do đó cây trồng được nuôi dưỡng trong dung dịch dinh dưỡng và giá thể tốt sẽ giúp quá trình phát triển trở nên hoàn thiện hơn

 Các đặc điểm của giá thể

Một giá thể lý tưởng cho cây trồng là loại có khả năng giữ nước tương đương với

độ thoáng khí, và có các đặc điểm sau:

- Có khả năng giữ ẩm, hút ẩm nhanh, thấm nước dễ dàng

- Có khả năng giữ độ thoáng khí

- Có pH trung bình và khả năng ổn định pH

- Có khả năng tái sử dụng hoặc phân hủy an toàn cho môi trường

- Có khả năng tạo các lỗ gieo hạt, trồng cây

- Giá thể phải nhẹ, rẻ và thông dụng

- Sạch bệnh, không có nguồn nấm bệnh lây nhiễm ( bởi nó đóng vai trò như một hệ thống dẫn nước và dinh dưỡng đến bộ rễ)

 Một số giá thể được sử dụng trong trồng thủy canh [6][11]

- 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

19

nhiều khoáng 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 được thanh trùng trước khi sử dụng

- 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 riêng mùn cưa Nhưng không phải mùn cưa nào cũng thích hợp

để trồng rau thủy canh, một số mùn cưa có chất độc khi còn tươi, có thể gây ảnh hưởng môi trường dinh dưỡng

- Vỏ cây, xơ dừa: Đây là vật liệu tương đối rẻ tiền, có khả năng chống phân huỷ

do vi khuẩn cao Phần lớn các nghiên cứu dùng vỏ cây hoặc xơ dừa, cần phải cho qua dòng nước chảy chậm để loại bỏ hợp chất tanin có trong vỏ cây và xơ dừa

- 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 0,10 – 1,00 mm Cát có nguồn gốc từ biển, cần phải loại bỏ hoàn toàn muối Vỏ sò lẫn trong cát có thể gây rắc rối nếu không xử lí thích hợp,

do 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 sắt lại trong dung dịch, gây hiện tượng thiếu hụt sắt cho cây

- 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

- Scoria (xỉ nham thạch): Đây là một loại đá trên bề mặt núi lửa, có khả

năng giữ nước rất tốt Scoria có một số tính chất lý tưởng để để làm giá thể như:

+ So với sỏi và cát nó nhẹ hơn Tỷ trọng khoảng 600 – 1000 kg/m

+ Vì được hình thành nơi có nhiệt độ rất cao nên nó trơ, khô, có nhiều kích thước khác nhau

+ Rất xốp, có nhiều lỗ khí và túi khí

20

+ Khả năng giữ nước khoảng 250 –350 kg/m

+ Cách nhiệt tốt, không dẫn điện từ thành nhựa của vỏ chậu vào giá thể

- Vermiculite: Vermiculite là một loại magie nhôm silicat ngậm nước dưới

dạng tinh thể dẹt Sau khi được xử lý, vermiculite là một vật liệu nhẹ Đôi khi nó phải ứng kiềm do sự có mặt của đá vôi magie trong quặng nguyên thuỷ Có khả năng trao đổi lẫn khả năng giữ nước cao Tuy nhiên, sau một thời gian kéo dài, cấu trúc của vermiculite có chiều hướng thoái hoá và vật liệu chuyển hoá về mặt vật lý

để trở lại trạng thái tự nhiên ban đầu tạo thành

- Perlite: Perlite là một dẫn xuất của đá núi lửa chứa silic Vật liệu có khoảng

2 – 5% ẩm, và sau khi nghiền và gia nhiệt tới vào khoảng 10000C, sẽ nở ra tạo thành một vật liệu có tỷ trọng nhẹ theo thể tích 130 – 180 kg/m3 Vật liệu có một cấu trúc chặt chẽ, khả năng giữ nước tốt, có tính ổn định vật lý, và đối với phần lớn các mục đích sử dụng có tính trơ hoá học Tuy nhiên, nó chứa 6,9 % nhôm và một phần nhôm có thể giải phóng trong dung dịch pH thấp gây ra những hậu quả bất lợi cho sự sinh trưởng của cây

1.5 Một số loại rau thường được trồng theo phương pháp thủy canh

Các loại rau ăn lá đều trồng được theo phương pháp thủy canh Trong đó các loại rau họ cải như cải ngọt, cải dưa, cải bắp, súp lơ, cải chít, cải ngồng,… đều rất thích hợp trồng theo phương pháp này Rau muống vốn là loại rau dễ trồng, trồng được cả trên cạn và dưới nước Chính vì thế mà rau muống là một loại rau phổ biến được dung trong công nghệ trồng rau sạch theo phương pháp thủy canh Ngoài ra những loại rau salad như xà lách, rau diếp rất thích hợp phát triển trong môi trường thủy canh Những loại rau này trồng thủy canh cho năng suất cao hơn so với trồng trên đất

Những loại rau thích hợp trồng thủy canh ngoài các loại rau cho bữa ăn chính còn có rất nhiều các loại rau gia vị phù hợp với phương pháp trồng này như: hành

lá, hẹ, rau kinh giới, là húng quế, thyme (cỏ xạ hương), ngò tây

1.6 Đặc điểm sinh học của cây cải xanh

Cây cải xanh tên khoa học Brassica juncea (L.) thuộc họ cải Brassicaceae

Cây thảo hàng năm, cao 20 - 30cm hay hơn, rễ trụ ít phân nhánh Lá mọc từ gốc hình trái xoan, tù, có cuống, rộng 60cm, lá có hơi cay, có răng cưa không đều, lá ở

Họ Cải tập trung trong khu vực ôn đới và có sự đa dạng về loài lớn nhất tại khu vực ven Địa Trung Hải Họ này chứa khoảng 338 - 350 chi và khoảng 3.700 loài

Họ này bao gồm các loài cây thân thảo với chu kỳ sống là một, hai hay lâu năm Cải xanh có tầm quan trọng kinh tế lớn, cung cấp nhiều loại rau về mùa đông trên khắp thế giới Chúng bao gồm cải bông xanh, cải brussels, cải xoăn (tất cả đều

là các giống cây trồng từ một loài là Brassica oleracea) Các loại cải khác của họ Brassicaceae còn có cải dầu (gồm cải dầu Canola và các loại khác), cải canh

* Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của cải xanh

- Ánh sáng

Các giống cải xanh ưa ánh sáng tán xạ, cường độ ánh sáng vừa phải có khả năng chịu bóng râm Ánh sáng mạnh cùng với nhiệt độ không khí cao sẽ làm cho cây cằn cỗi dẫn đến năng suất và chất lượng giảm Một số giống có thể qua giai đoạn ánh sáng trong điều kiện chiếu sáng ngắn

Như vậy những nội dung đã được nêu ra trong chương I:

- Trình bày các khái niệm cơ bản về phương pháp thủy canh Nêu ra ưu, nhược điểm của phương pháp thủy canh

- Tổng quan một số công trình nghiên cứu về phương pháp thủy canh, về dung dịch dinh dưỡng trong thủy canh, giá thể trong thủy canh trong nước và trên thế giới

- Vai trò của các nguyên tố vi lượng, đa lượng cần thiết cho cây trồng trong dung dịch thủy canh

- Đặc điểm, thành phần, tính chất cơ bản của dung dịch dinh dưỡng dùng trong kỹ thuật thủy canh

- Một số loại rau cơ bản thường được trồng theo phương pháp thủy canh

- Đặc điểm sinh học của rau cải xanh được trồng trong thí nghiệm của đề tài

23

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Rau cải xanh (Brassica juncea L.): Hạt giống cải xanh Hoàng Mai của công

ty giống cây trồng Trang Nông

2.1.2 Vật liệu nghiên cứu

Giá thể trồng rau thủy canh: 3 loại giá thể

+ Cát thạch anh (TA) mua sẵn ở cửa hàng vật liệu lọc nước sau đó vo, rửa sạch bụi bẩn bằng nước sạch

+ Mụn xơ dừa (XD): Mua ở trên thị trường và là sản phẩm được cung cấp bởi Công ty TNHH Giống cây trồng Phú Nông

+ Hỗn hợp trấu tươi – mụn xơ dừa trộn theo tỷ lệ 1:1 (HH) : Trấu tươi được

xử lý trước bằng cách ngâm trong nước 3 ngày (thay nước 1 lần/ngày), sau đó để ráo nước cho khô rồi mới trộn với mụn xơ dừa

- Các dung dịch dinh dưỡng cho thủy canh:

+ 1 dung dịch dinh dưỡng pha theo công thức Hoagland và Amon

+ 2 dung dịch dinh dưỡng bán sẵn trên thị trường: TC – Mobi, Hydro Greens

2.1.3 Phạm vi nghiên cứu:

Rau cải xanh được trồng theo phương pháp thủy canh tĩnh quy mô hộ gia đình tại Số nhà 74b ngách 99.158 Định Công Hạ, Định Công, Hoàng Mai

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá ảnh hưởng của các loại dung dịch dinh dưỡng và giá thể khác nhau tới sinh trưởng và năng suất rau cải xanh

- Đánh giá ảnh hưởng của các loại dung dịch dinh dưỡng và giá thể khác nhau tới chất lượng rau cải xanh

- Lựa chọn dung dịch dinh dưỡng thích hợp và giá thể thích hợp để trồng rau cải xanh an toàn theo phương pháp thủy canh

24

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp

Các tài liệu thứ cấp phục vụ cho nghiên cứu được thu thập từ sách, các bài báo khoa học, báo cáo chuyên đề, đề tài nghiên cứu khoa học, các quy định, hướng dẫn của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

2.3.2 Phương pháp theo dõi thí nghiệm

Trong quá trình trồng cây thí nghiệm tiến hành theo dõi một số chỉ tiêu sinh trưởng của cây trồng như: số lá, chiều cao của tất cả các cây vào ngày thứ 10, ngày thứ 20, ngày thứ 30, ngày thứ 38 sau khi trồng (ngày thu hoạch)

- Năng suất thực thu: Được cân trực tiếp sau khi thu hoạch, cân phần ăn được của cây rau (bỏ rễ) bằng cân có độ chính xác 2 chữ số

2.3.3 Quy trình trồng rau cải xanh bằng phương pháp thủy canh tĩnh

Tiến hành bố trí thí nghiệm trồng rau cải xanh thủy canh tại nhà với 3 loại dung dịch dinh dưỡng khác nhau và 3 loại giá thể khác nhau (9 công thức thí nghiệm) Với mỗi loại dung dịch dinh dưỡng lặp lại thí nghiệm 3 lần trong điều kiện hoàn cảnh và chăm sóc như nhau

và không gian bên trên dung dịch để rễ hô hấp

- Trên nắp thùng tiến hành khoan 6 lỗ có đường kính bằng nhau sao cho vừa

đủ lọt ly nhựa chứa cây trồng và giá thể, khoảng cách giữa các lỗ khoan đều nhau

B, Khung:

Địa điểm bố trí thí nghiệm tại ban công tầng 5 có mái che, nên không phải làm mái che và cũng không cần kê quá cao bởi không bị tác động của nhiệt độ nền lên dung dịch Dùng kệ cao 50 cm để đặt các hộp xốp thí nghiệm