Nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng đơn sắc đến sinh trưởng và năng suất của rau xà lách rasta trên hệ thống thủy canh hồi lưu

Đầu đề luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố tỷ lệ ánh sáng red/blue/green, cường độ quang hợp, thời lượng chiếu sáng của ánh sáng đơn sắc đến sinh trưởng và năng suất của rau xà lác

NGUYỄN TẤT THÀNH THỰC HỌC - THỰC HÀNH - THỰC DANH - THỰC NGHIỆP

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT CỦA RAU

XÀ LÁCH RASTA TRÊN HỆ THỐNG

THỦY CANH HỒI LƯU

Sinh viên thực hiện : Trương Ngọc Huy

Th.S Trương Thanh Hưng

TP HCM, 2020

ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH THỰC HỌC - THỰC HÀNH - THỰC DANH - THỰC NGHIỆP

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG ĐƠN SẮC ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT CỦA RAU

XÀ LÁCH RASTA TRÊN HỆ THỐNG

THỦY CANH HỒI LƯU

Sinh viên thực hiện : Trương Ngọc Huy

- -oOo -

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1 Đầu đề luận văn:

Nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố (tỷ lệ ánh sáng red/blue/green, cường độ quang hợp, thời lượng chiếu sáng) của ánh sáng đơn sắc đến sinh trưởng và năng suất của rau xà lách rasta trên hệ thống thủy canh hồi lưu

2 Mục tiêu

Xác định được các thông số về loại đèn, tỷ lệ, cường độ, thời lượng chiếu sáng

trong quy trình trồng rau xà lách rasta và đề xuất được hệ thống ánh sáng cho hiệu quả kinh tế là cao nhất (đầu tư ít, năng suất cao, chất lượng tốt) cho cây rau xà lách rasta

trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

3 Nội dung:

Khảo sát Nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố (tỷ lệ ánh sáng red/blue/green, cường

độ quang hợp, thời lượng chiếu sáng) của ánh sáng đơn sắc đến sinh trưởng và năng suất của rau xà lách rasta trên hệ thống thủy canh hồi lưu

4 Thời gian thực hiện: tháng 5/2020 đến tháng 9/2020

Người hướng dẫn chính: GS.TS.NGND Nguyễn Quang Thạch

Người hướng dẫn phụ: Th.S Trương Thanh Hưng

Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thông qua Bộ môn

TP HCM, ngày… tháng……năm2020

LỜI CẢM ƠN

Được sự phân công của quý thầy cô khoa CNSH, Trường Đại Học Nguyễn Tất

Thành, sau gần bốn tháng thực tập em đã hoàn thành Khóa luận tốt nghiệp

Để hoàn thành nhiệm vụ được giao, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thân còn có

sự hướng dẫn tận tình của thầy cô, cô chú, anh chị tại các doanh nghiệp

Em chân thành cảm ơn thầy GS.TS.NGND Nguyễn Quang Thạch và thầy

Trương Thanh Hưng đã định hướng và tận tâm hướng dẫn, chỉ dạy cho em, để em

hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này Một lần nữa em xin chân thành gởi lời cảm

ơn sâu sắc đến Thầy và em kính chúc Thầy dồi dào sức khoẻ tiếp tục đóng góp vào sự

nghiệp đào tạo nhân lực cho nước nhà

Xin cảm ơn trường Đại học Nguyễn Tất Thành, các thầy cô trong khoa đã dạy

bảo em trong suốt 4 năm học, thư viện, doanh nghiệp, công ty, bạn bè đã dìu dắt em

trong suốt thời gian qua Tất cả các mọi người đều nhiệt tình giúp đỡ

Tuy nhiên vì kiến thức chuyên môn còn hạn chế và bản thân còn thiếu nhiều kinh

nghiệm thực tiễn nên nội dung của báo cáo không tránh khỏi những thiếu xót, em rất

mong nhận sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầy cô cùng toàn thể cán bộ, công nhân

viên tại các doanh nghiệp để báo cáo này được hoàn thiện hơn

Một lần nữa xin gửi đến thầy cô, bạn bè cùng các cô chú, anh chị tại các doanh

nghiệp lời cảm ơn chân thành và tốt đẹp nhất!

Trương Ngọc Huy

Khoa Công nghệ Sinh học Trường Đại Học Nguyễn Tất Thành

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

TÓM TẮT iv

SUMMARY v

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT viii

ĐẶT VẤN ĐỀ ix

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1

1.1 Giới thiệu chung về rau xà lách 1

1.1.1 Nguồn gốc và phân bố 1

1.1.2 Phân loại 1

1.1.3 Đặc điểm sinh thái học cây xà lách 2

1.1.4 Yêu cầu ngoại cảnh 2

1.1.5 Giá trị của cây xà lách 3

1.1.6 Thời gian 4

1.2 Phương pháp thủy canh 4

1.2.1 Khái niệm về kỹ thuật thủy canh 4

1.2.2 Cơ sở khoa học của kỹ thuỷ canh 4

1.2.3 Các hệ thống thủy canh cơ bản 5

1.3 Đèn led và tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ đèn led trong nông nghiệp 6

1.3.1 Khái niệm cơ bản về đèn LED 6

1.3.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ đèn led trong nông nghiệp trên thế giới 9

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

2.1 Nơi thực hiện 13

2.2 Vật liệu nghiên cứu nghiên cứu 13

2.2.1 Đèn Light – emitting dioes (LED) 13

2.2.2 Cây trồng 13

2.2.3 Dung dịch dinh dưỡng 13

2.2.4 Hệ thống thí nghiệm 14

2.3 Nội dung nghiên cứu 15

2.4 Phương pháp nghiên cứu 16

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 19

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20

3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ đèn led red/blue/Green đến sinh trưởng và năng suất rau xà lách rasta (lactuca sativa) trồng trên hệ thồng thủy canh hồi lưu 20

3.2 Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng red/blue/green đến sự tăng trưởng và năng suất của rau xà lách rasta (lactuca sativa) trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu 24

3.3 Ảnh hưởng của thời lượng chiếu sáng red/blue/Green đến sinh trưởng và năng suất rau xà lách rasta (lactuca sativa) trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu 26

3.2 Ảnh hưởng của một số loại đèn led đã chế tạo dùng cho trồng cây trong nhà đến sự sinh trưởng và năng suất của giống rau xà lách rasta (lactuca sativa) trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu 28

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

PHỤ LỤC 36

Ứng dụng công nghệ vào sản xuất đang là yêu cầu tất yếu của mỗi nền nông nghiệp hiện đại Trong đó hệ thống chiếu sáng cho quá trình quang hợp của cây là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và năng suất cây Ở nội dung nghiên cứu này chúng tôi tiến hành bố trí thí nghiệm trên hệ thống đèn LED Red/Blue/green gồm: các cặp tỉ lệ bước sóng (ánh sáng LED trắng, 8/1/1, 7/2/1, 6/3/1), cường độ ánh sáng (110µM/m2

/s, 130µM/m2/s, 150µM/m2/s, 180µM/m2/s) và thời lượng chiếu sáng ngày/đêm (10/14, 12/12, 14/10, 18/6) trên hệ thống thuỷ canh hồi lưu, nhằm khảo sát và tìm ra điều kiện chiếu sáng thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và năng suất rau xà lách Rasta Kết quả cho thấy, ở tỉ lệ LED Red/Blue/green 7/2/1, cường độ ánh sáng 180µM/m2/s và thời lượng chiếu sáng 14/10 (ngày/đêm) mang lại hiệu quả tốt nhất với chiều cao cây là 23,19cm, số lá là 12,74lá/cây, chỉ số diệp lục SPAD đạt 19,20, cùng với đó khối lượng, năng suất thực tế đạt lần lượt là 135,07g/cây; 2482,8 g/m2 cao hơn so với các mức thực nghiệm khác Khi đem so sánh với các loại đèn thương mại LED trắng R660/B450/G550=32/35/33, LED vàng

R660/B450/G550=57/17/26 kết quả bộ đèn nghiên cứu vẫn có năng suất thực tế cao hơn

và đạt 1753,37g/m2 gấp 1,2 - 1,1 lần so với đèn LED trắng, LED vàng Với kết quả nghiên cứu này là cơ sở để ứng dụng vào các mô hình trồng rau cũng như các nghiên cứu liên quan

SUMMARY

The application of technology in production is an inevitable requirement of each modern agriculture In which, the lighting system for plant photosynthesis is one of the important factors affecting plant growth and productivity In this research content we conduct experimental arrangement on Red / Blue / green LED systems including: wavelength ratio pairs (white LED, 8/1/1, 7/2/1, 6/3/1), light intensity (110µM/m2/s, 130µM/m2/s, 150µM/m2/s, 180µM/m2/s) and lighting duration day / night (10 / 14, 12/12, 14/10, 18/6) on the return hydroponic system, to investigate and find out the most suitable lighting conditions for the growth and yield of Rasta lettuce The results show that, at the Red / Blue / green 7/2/1 ratio, the light intensity is 180µM/m /s and the illumination duration of 14/10 (day / night) gives the best results with tree height is 23.19cm, number of leaves is 12.74lbs / tree, chlorophyll index SPAD reaches 19.20, along with that volume, actual yield is 135.07g / tree respectively; 2482.8g/m2 higher than other experimental levels When compared with the white LED commercial lights R660 / B450 / G550 = 32/35/33, yellow LED R660 / B450 / G550 = 57/17/26, the research luminaire results still have high practical productivity and reach 1753.37g/m2, 1.2-1.1 times more than white LED, yellow LED This research result is the basis for application in vegetable growing models as well as related studies

Hình 1.1 Mô hình thủy canh tĩnh 5

Hình 1.2 Mô hình thủy canh tuần hoàn 6

Hình 1.3 Sự phát photon/ánh sáng đèn LED từ đường giao nhau của chất bán dẫn loại p và n khi điện được cung cấp 7

Hình 1.4 Bốn loại cấu hình đèn LED 7

Hình 3.1 Tỉ lệ ánh sáng của cái loại đèn LED trong thí nghiệm 22

Hình 3.2 Tỉ lệ đèn LED trong thí nghiệm 32

Hình 3.3 Xà lách Rasta trồng bằng phương pháp thủy canh hồi lưu sau 28 ngày trồng ở các ở các bộ đèn LED chế tạo khác nhau 33

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Chiều cao cây, số lá trên cây, chỉ số SPAD của rau xà lách rasta trồng bằng phương pháp thủy canh hồi lưu sau 28 ngày trồng ở các tỉ lệ ánh sáng red/blue/green khác nhau 20Bảng 3.2 Năng suất của cây xà lách Rasta trồng bằng phương pháp thủy canh hồi lưu sau 28 ngày trồng ở các tỉ lệ ánh sáng đèn LED R600-700/B400-500/G500-600 khác nhau 21Bảng 3.3 Chiều cao cây, số lá/cây, chỉ số SPAD và diện tích lá của cây xà lách Rasta trồng bằng phương pháp thủy canh hồi lưu sau 28 ngày trồng ở các cường độ ánh sáng đèn LED khác nhau 25Bảng 3.4 Khối lượng cây và năng suất của cây xà lách Rasta trồng bằng phương pháp thủy canh hồi lưu sau 28 ngày trồng ở các cường độ ánh sáng LED khác nhau 26Bảng 3.5 Chiều cao cây, số lá/cây và diện tích lá của cây xà lách Rasta trồng bằng phương pháp thủy canh hồi lưu sau 28 ngày trồng ở các thời lượng chiếu ánh sáng đèn LED khác nhau 27Bảng 3.6 Khối lượng cây và năng suất của cây xà lách Rasta trồng bằng phương pháp thủy canh hồi lưu sau 28 ngày trồng ở các thời lượng chiếu ánh sáng (ngày/đêm) đèn LED khác nhau 28Bảng 3.7 Chiều cao cây, số lá/cây, chỉ số SPAD và diện tích lá của giống rau xà lách Rasta trồng trên hệ thống thuỷ canh hồi lưu ở các bộ đèn LED chế tạo khác nhau 30Bảng 3.8 Khối lượng cây và năng suất của giống rau xà lách Rasta trồng trên hệ thống thuỷ canh hồi lưu ở các bộ đèn LED chế tạo khác nhau 31

ATP Adenosine triphosphate

CTCP Công ty cổ phần

HPS High Pressure Sodium lamp (đèn sodium cao áp) LED Light Emitting Diode (diode phát sáng)

NADPH Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate

PAR Photosynthetically active radiation

PFAL Plant Factory with Artificial Lighting TNHH TM Trách nhiệm hữu hạn Thương mại

UV Ultraviolet

ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Tính cấp thiết của đề tài

Diệp lục là sắc tố quang hợp chính, có vai trò hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời, chuyển thành dạng năng lượng kích thích điện tử của phân tử diệp lục Trong quang phổ hấp thụ của diệp lục, có hai vùng ánh sáng mà diệp lục hấp thụ mạnh nhất tạo nên hai đỉnh hấp thu cực đại Đó là vùng ánh sáng đỏ với bước sóng từ 630nm – 720nm và vùng ánh sáng xanh dương với bước sóng từ 430nm – 460nm Nếu điều khiển được ánh sáng trong các mô hình trồng cây, chúng ta sẽ có được một năng suất cây trồng cực cao, không còn bị lệ thuộc quá nhiều vào ánh sáng tự nhiên mang tính mùa vụ nữa, mà có thể hoàn toàn điều tiết cho cây trồng theo thời vụ mình đã định ra

để làm sao tối ưu hóa được bài toán kinh tế cho nông nghiệp

Đến nay, công nghệ đèn LED đã tạo ra được các loại đèn LED đơn sắc, có phổ ánh sáng khác nhau, siêu bền và siêu tiết kiệm điện phù hợp với các yêu cầu của cây trồng Việc trồng cây bằng đèn LED trên thế giới đã phát triển rộng rãi, không chỉ với

mô hình trồng cây tại nhà mà còn cả với các mô hình thương mại (được coi như nhà máy sản xuất cây trồng – plant factory) Ở nước ta, các nghiên cứu đưa đèn LED vào ứng dụng trong nông nghiệp vẫn còn rất mới mẻ Để có thể áp dụng thành công đèn LED trong sản xuất nông nghiệp ở Việt nam hiện nay, công việc đầu tiên là cần xác định được loại đèn với phổ và cường độ ánh sáng thích hợp cho từng loại cây Trên cơ

sở đó đề xuất cho nhà sản xuất đèn và khuyến cáo nông dân áp dụng

Thông thường người ta sử dụng hai chùm sáng màu đỏ (R) và màu xanh (B) có đỉnh cực đại ở độ dài sóng 662 nm và 430nm Lúc đó, quang phổ đèn led gần trùng với quang phổ hấp thụ của các diệp lục tố của cây trồng Như vậy, các loài cây trồng có thể hấp thụ tối đa để chuyển năng lượng ánh sáng đèn led thành năng lượng tế bào, trong khi hiệu suất sử dụng của cây đối với năng lượng mặt trời và các nguồn ánh sáng trắng chỉ vào khoảng 35%

Tuy nhiên, Ở một số nghiên cứu lại cho rằng ánh sáng green thúc đẩy quá trình quang hợp của lá hiệu quả hơn ánh sáng red và năng suất lượng tử quang hợp của màu green không thấp hơn ánh sáng red hay blue (3)

Vậy ánh sáng green có thực sự cần thiết cho sự phát triển của cây hay không? Tỷ lệ giữa các loại ánh sáng, cường độ quang

là thế nào? Để giải đáp cho những câu hỏi ấy tôi tiến hành đề tài: “nghiên cứu ảnh

hưởng các yếu tố (tỷ lệ ánh sáng red/blue/green, cường độ quang hợp, thời gian chiếu sáng) của ánh sáng đơn sắc đến sinh trưởng và năng suất rau xà lách rasta trên hệ

thống thủy canh hồi lưu”

2 Mục tiêu của đề tài

Xác định được các thông số về loại đèn, tỷ lệ, cường độ, thời lượng chiếu sáng

trong quy trình trồng rau xà lách rasta và đề xuất được hệ thống ánh sáng cho hiệu quả kinh tế là cao nhất (đầu tư ít, năng suất cao, chất lượng tốt) cho cây rau xà lách rasta

trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

Yêu cầu của đề tài:

- Xác định được các thông số thích hợp của hệ thống đèn LED Red/Blue/Green trong trồng rau xà lách rasta trên hệ thống thủy canh hồi lưu

 Xác định được loại tỷ lệ của các loại ánh sáng (red/blue/green) ảnh hưởng đến

sự sinh trưởng và năng suất của rau xà lách rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

 Xác định được cường độ quang hợp thích hợp của hệ đèn LED (red/blue/green)

đến sinh trưởng và năng suất giống rau xà lách rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi

lưu

 Xác định được ảnh hưởng thời lượng chiếu sáng của hệ đèn LED đến sự sinh

trưởng và năng suất giống rau xà lách rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

- Xác định và đề xuất được hệ thống ánh sáng cho hiệu quả kinh tế là cao nhất

(đầu tư ít, năng suất cao, chất lượng tốt) cho cây rau xà lách rasta trồng trên hệ thống

thủy canh hồi lưu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu chung về rau xà lách

1.1.1 Nguồn gốc và phân bố

Cây xà lách hoang dại (Lactuca serriola) xuất phát từ vùng tiểu Á Trung Đông,

và được sử dụng làm rau ăn từ thời Cổ đại Cây xuất hiện trong những khu vườn tại La

Mã và Hy Lạp từ khoảng 500 năm trước thời kỳ Ki-Tô giáo, nhưng lúc đó được xem

là món sang trọng dành cho ngày lễ hội, hay cho giới quý tộc

Columbus đã đưa hạt giống xà lách đến Châu Mỹ vào năm 1493 và cây rau đã phát triển nhanh chóng ngay từ 1494 tại Bahamas, đến 1565 cây trở thành loại rau thông dụng nhất tại Haiti và cây đến Batư từ 1610 Tại Hoa Kỳ, vào năm 1806 đã có đến 16 loại xà lách được trồng tại các vườn ở Mỹ, để sau đó trở thành loại cây hoa màu đáng giá nhất và 85% sản lượng tại Mỹ là do vùng phía Tây cung cấp: California, Aiona, Colorado, Washington, Oregon và Idaho

Nhiều chủng loại đã được lai tạo, cho những cây rau hình dáng thay đổi, từ lá úp lại như bắp cải đến lá xoăn, lá mọc dài

Cây được phân bố ở Bắc Bán Cầu và được nhập trồng ở nhiều nước nhiệt đới như Trung Quốc, Ấn Độ

Ở nước ta, xà lách được trồng ở nhiều nơi, từ vùng đồng bằng đến vùng núi, từ Bắc chí Nam, nó thích ứng với khí hậu mát Cây xà lách phân bố chủ yếu ở các vùng lạnh như Sapa, Đà Lạt và một số tỉnh ở cùng Đồng bằng Sông Cửu Long như: Bến Tre, Vĩnh Long

1.1.2 Phân loại

Xà lách là thực vật bậc cao có đơn vị phân loại như sau:

Tên tiếng anh: Salad

Tên khoa học: Lactuca sativa

Họ: Cúc (Asteraceac)

Bộ: Cúc (Asteridae)

Lớp: Hai lá mầm (Dicotyledoneae)

Ngành: Hạt kín (Angiospermatophyta)

1.1.3 Đặc điểm sinh thái học cây xà lách

1.1.4 Yêu cầu ngoại cảnh

c Độ ẩm

Xà lách là cây ưa ẩm, độ ẩm đồng ruộng thích hợp nhất là 70 - 80%, độ ẩm không khí là 65% - 75%

d Đất và dinh dưỡng

Yêu cầu về đất: Xà lách ưa cát pha đến thịt nhẹ, giàu dinh dưỡng và nhiều chất

hữu cơ Độ pH thích hợp nhất cho xà lách là 6 – 6,5

Riêng với xà lách khí CO2 rất quan trọng cho cây sinh trưởng, nhất là trong nhà kính người ta phun CO2 với nồng độ 1000ppm – 1500 ppm, còn ngoài đồng cần 300 ppm trong không khí để cây sinh trưởng tốt 1

1.1.5 Giá trị của cây xà lách

a Giá trị dinh dưỡng

Xà lách được sử dụng là rau ăn sống quan trọng và phổ biến ở vùng ôn đới trước đây Tuy nhiên, ngày nay nó cũng có vai trò lớn trong hỗn hợp rau ở vùng nhiệt đới Rau xà lách có giá trị dinh dưỡng cao Trước hết nó cung cấp chất tươi, chất xơ cho cơ thể để cân bằng và tiêu thụ lượng đạm, mỡ từ thịt cá trong thức ăn Phần lớn các loại thực phẩm, được nấu chín vì vậy enzim, vitamin không còn nhiều, chỉ duy rau xà lách luôn luôn được dùng tươi sống với số lượng lớn trong mỗi bữa ăn Vì vậy, xà lách là nguồn vitamin chủ yếu trong bữa ăn

Xà lách chứa nhiều vitamin A, C chất khoáng: kali, canxi, sắt, có vai trò chữa một số bệnh Theo viện nghiên cứu ung thư ở Mỹ (1998), thực phẩm chứa nhiều vitamin A, C như xà lách có khả năng ngăn chặn một số dạng ung thư

b Giá trị kinh tế

Trong các loại rau thì xà lách có diện tích trồng nhiều nhất nên chiếm một vị trí đáng kể trong cơ cấu cây rau các loại Với khoảng thời gian sinh trưởng đến thu hoạch ngắn, xà lách thường được trồng gối vụ, trồng xen giữa 2 vụ cây lương thực như ngô, khoai, sắn Nhờ vậy nó góp phần tăng thu nhập cho nông dân, tạo thêm việc làm cho hàng trăm người lao động ở khu vực nông thôn Xà lách còn giúp đất được luân canh với giai đoạn ngắn để đất có thời gian tiêu huỷ chất hữu cơ và phục hồi dinh dưỡng đất với loại cây trồng chính ở vụ tiếp theo

Xà lách còn là cây ít có sâu bệnh Do vậy luân canh xà lách sẽ giúp sự gián đoạn vòng đời của sâu bệnh, giảm thiểu được sự tồn tại của sâu bệnh đối với vụ trồng chính tiếp theo sau Thêm vào đó với bộ lá phát triển nhanh và rộng, che phủ toàn bộ diện tích đất canh tác đã góp phần hạn chế cỏ dại cho vụ sau

Xà lách còn được trồng xen với ngô, đậu, cao lương để tận dụng tối đa diện tích, hạn chế cỏ dại và góp phần tăng thu nhập cho nhà nông

1.1.6 Thời gian

Từ lúc đưa lên giàn đến lúc thu hoạch rơi vào khoảng 4 tuần, khoảng 28-30 ngày

1.2 Phương pháp thủy canh

1.2.1 Khái niệm về kỹ thuật thủy canh

Thủy canh (Hydroponics) là kỹ thuật trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng, đồng thời cung cấp đủ và đúng lúc các nguyên tố khoáng cần thiết cho cây trồng Rễ cây được trồng bằng kỹ thuật thủy canh được tiếp xúc trực tiếp với nước hoặc được trồng trong miếng bọt biển hoặc xơ dừa Trồng cây trong dung dịch đã được đề xuất từ lâu đời bởi các nhà khoa học như Knop, Kimusa, 3

Những năm gần đây, phương pháp này vẫn tiếp tục được nghiên cứu hoàn thiện và sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới Với ưu điểm cần ít nước và đất hơn so với phương pháp canh tác truyền thống, sản xuất rau theo phương pháp thủy canh phù hợp với các vùng đô thị có diện tích đất canh tác nông nghiệp nhỏ hẹp hoặc những nơi đất bị ô nhiễm các chất độc nhằm phục

vụ nhu cầu tại chỗ cũng như kinh doanh Phương thức này sẽ hạn chế được sâu bệnh hại, chủ động thời vụ, một năm gieo trồng được nhiều vụ, do đó năng suất và chất lượng cây trồng cao hơn trồng ngoài đất 1

1.2.2 Cơ sở khoa học của kỹ thuỷ canh

Từ xưa người ta đã thấy được vai trò của nước đối với đời sống của sinh vật nói chung và thực vật nói riêng Nước là một trong những thành phần cấu tạo nên keo nguyên sinh, thành phần của vật chất tươi trong cây bao gồm 80 – 95% nước Mọi quá trình trao đổi chất trong cơ thể đều cần có nước tham gia Nước là môi trường vận chuyển của các chất và tham gia vào các phản ứng sinh hóa để tạo chất khử mang năng lượng lớn dùng để khử CO2 trong cơ thể thực vật Bên cạnh đó nước còn ảnh hưởng gián tiếp đến quang hợp như làm giảm nhiệt độ mặt lá, đóng mở khí khổng… tuy nhiên nhu cầu nước của cây nhiều hay ít còn phụ thuộc vào từng giai đoạn phát triển của cây 4

Cùng với nước thì các chất khoáng cũng có vai trò quan trọng đối với hoạt động

sống của cây Khi nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng của cây từ năm 1849 đến 1856 Salm – Horstmar đã chứng minh rằng cây lúa mạch muốn sinh trưởng và phát triển bình thường phải cần đến những nguyên tố như N, P, S, Ca, K, Mg, Si, Fe, Mn Đến năm 1938, hai nhà sinh lý học thực vật người Đức là Sachs và Knop đã phát hiện rằng

để cây trồng sinh trưởng phát triển bình thường cần phải có 16 nguyên tố cơ bản là C,

H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, Bo, Cl Từ đó các ông đã đề xuất phương pháp trồng cây trong dung dịch Trong 16 nguyên tố cơ bản kể trên thì có 3 nguyên tố là C, H, O cây lấy chủ yếu từ khí Cacbonic và nước, 13 nguyên tố còn lại cây phải lấy từ đất là chính Như vậy cơ sở khoa học của kỹ thuật thủy canh và khí canh là dựa vào bản chất của sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng chỉ phụ thuộc vào một số yếu tố như nước, muối khoáng, ánh sáng, sự lưu thông không khí…mà không phụ thuộc vào môi trường trồng cây có đất hay không Cho nên chúng ta có thể trồng cây mà không dùng đất, chỉ cần đáp ứng đầy đủ những yêu cầu trên

1.2.3 Các hệ thống thủy canh cơ bản

Căn cứ vào đặc điểm sử dụng dung dịch dinh dưỡng có thể chia thành hai hệ thống thủy canh 1 như sau:

1.2.3.1 Hệ thống thủy canh tĩnh

Rễ cây một phần được nhúng liên tục trong dung dịch dinh dưỡng, là hệ thống

mà trong quá trình trồng cây dung dịch dinh dưỡng không chuyển động Hệ thống này

có ưu điểm là không phải đầu tư chi phí thiết bị làm chuyển động dung dịch nên giá thành thấp, nhưng hạn chế là thường thiếu Oxygen trong dung dịch, dễ gây chua ngộ độc cho cây

Hình 1.1 Mô hình thủy canh tĩnh

1.2.3.2 Hệ thống thủy canh tuần hoàn

Rễ cây một phần được nhúng liên tục trong dung dịch dinh dưỡng, là loại hệ thống mà trong quá trình trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng chuyển động và có sự tuần hoàn trở lại nhờ hệ thống bơm hút dinh dưỡng hồi quy Chi phí đầu tư cao nhưng dung dịch không bị thiếu Oxygen

Hình 1.2 Mô hình thủy canh tuần hoàn 1.3 Đèn led và tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ đèn led trong nông

nghiệp

1.3.1 Khái niệm cơ bản về đèn LED

Đèn LED (Light Emitting Diode) là thuật ngữ dùng để chỉ chất bán dẫn diode được hình thành bằng sự tiếp xúc vật liệu loại p và loại n Áp dụng điện áp chuyển tiếp trong phạm vi thích hợp của diode để di chuyển các điện tích dương ở phía vật liệu loại p và các điện tích âm ở phía vật liệu n loại sang phía bên kia cho phép hai điện tích này kết hợp lại với nhau Việc tái kết hợp có thể tạo ra một photon, có năng lượng tương đương với (hoặc trong một số trường hợp ít hơn) lượng mà một electron phát ra (Hình 1.4) Bước sóng của các photon được tạo ra bởi quá trình tái kết hợp phụ thuộc vào năng lượng được giải phóng bằng cách chuyển đổi

Hình 1.3 Sự phát photon/ánh sáng đèn LED từ đường giao nhau của chất bán dẫn loại

p và n khi điện được cung cấp

Chú thích: Các vòng tròn trắng và đen tương ứng biểu thịđiện tích dương và tích

điện âm

LED đầu tiên phát ra ánh sáng có thể nhìn thấy là loại LED đỏ, do Nick Holonyak phát hiện vào năm 1962 vì vậy Holonyak được xem là cha đẻ của LED 9 Hiện nay, có thể chế tạo ra các đèn LED phát ra các tia sáng đơn sắc với các phổ ánh sáng riêng biệt, nên hoàn toàn có thể sử dụng các đèn LED vào các mục đích khác nhau trong điều khiển cây trồng

Dựa vào kết cấu, người ta chia ra làm 4 loại đèn LED: loại đèn xe (lamp) (còn được gọi đèn báo hiệu hoặc đèn tròn), loại thiết bị gắn bề mặt (surface mount device - SMD), loại năng lượng cao (high-power) và loại thông lượng (flux) có

hai cực dương và hai cực âm hình như bốn chân của một bảng (Hình 1.5)

Hình 1.4 Bốn loại cấu hình đèn LED

1.3.1.1 Ưu điểm của đèn LED trong nông nghiệp

Đèn LED đã được khai thác cho nhiều ứng dụng, từ các nghiên cứu thực vật

cơ bản đến các canh tác thương mại trong các nhà kính hoặc nhà máy trồng cây với ánh sáng nhân tạo (PFAL) Một lợi ích nổi bật của đèn LED là khả năng phát ra ánh sáng đơn sắc Lợi ích này cho phép người trồng thiết kế các công thức chiếu sáng riêng cho việc trồng trọt Ánh sáng quang phổ rộng có thể được tổng hợp nếu một

số loại đèn LED có bước sóng khác nhau được kết hợp 2 Bên cạnh đó chúng còn có khả năng tiết kiệm năng lượng bằng cách không cung cấp các bước sóng ánh sáng ít hoặc không cần thiết cho cây trồng 5

Theo Massa và cs, 2008 đèn LED có tiềm năng bổ sung lợi ích từ việc nhắm mục tiêu bước sóng cụ thể để giảm và phòng dịch hại, tăng nồng độ vitamin, khoáng chất, tinh bột hoặc các hợp chất phenolic trong mô thực vật

Đèn LED không phát ra bức xạ hồng ngoại cho phép chiếu xạ mà không làm nóng cây trồng Nên có thể bố trí đèn LED gần với cây trồng 5Tính năng không có nhiệt của đèn LED trở nên đặc biệt có ích trong các chiến lược trồng trọt đa tầng trong PFAL 5Nếu bức xạ hồng ngoại rất cần thiết để kiểm soát hình thái sinh lý của cây trồng 6, thì việc chiếu đồng thời các đèn LED màu đỏ xa và các đèn LED xác định khác có thể là một giải pháp

Đèn LED có tuổi thọ cao: 35.000-50.000 giờ, độ an toàn của đèn LED cho phép chúng được sử dụng thân thiện trong môi trường lao động, trong khi các hệ thống chiếu sáng khác có thể gây nguy hiểm với người lao động Ngoài ra, đèn LED có thể

dễ dàng di chuyển vì độ tin cậy cơ học của nó 16 Hơn nữa, hướng chiếu xạ của đèn LED không giới hạn ở tỉ lệ đi xuống Việc chiếu xạ hướng lên hoặc sang bên có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đèn LED nằm gần các cây trồng Những chiếu xạ này có thể bổ sung liều lượng nhẹ cho lá bên dưới của cây mật độ cao

1.3.1.2 Nhược điểm của việc sử dụng đèn LED

Một bất lợi dễ thấy và bất lợi quan trọng nhất liên quan đến việc sử dụng đèn LED trong trồng trọt là chi phí ban đầu cao hơn của hệ thống chiếu sáng vào thời điểm này Tuy nhiên, hiệu suất chi phí của đèn LED đã được cải thiện một cách chính xác

mỗi năm, bất lợi này có thể được giải quyết trong vài năm tới 4

Okada (2012) trình bày dự toán chi phí điện chiếu sáng hàng năm cho nhà máy

Có thể giảm được bằng cách trao đổi 3000 bóng đèn huỳnh quang (Fls) 40W với mỗi đèn chiếu tiêu thụ 4W trên cùng một số nguồn ánh sáng LED, loại 22,5W với đèn LED xanh dương và đỏ, có thể cung cấp cùng một mức PPFD trên dàn như FLs Đối với ước tính, giả sử là điều kiện của 1 kWh ¼ 20 yen (= 0,19 USD) và thời gian chiếu sáng 16 h d-1

Theo ước tính của ông, chi phí điện chiếu sáng hàng năm có thể giảm khoảng 10 triệu yen (= 95,000 USD) cho một nhà máy trồng cây Ông còn chỉ ra rằng việc sử dụng các nguồn ánh sáng LED thay vì đèn FLs còn làm giảm chi phí điện để làm mát

1.3.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ đèn led trong nông nghiệp trên thế giới

Trên thế giới, các ứng dụng của đèn LED cho nghiên cứu trong trồng trọt đã được tiến hành mạnh mẽ từ những năm 1990 7

Đèn huỳnh quang trong hệ thống trồng cây với ánh sáng nhân tạo (PFAL) đã dần dần được thay thế bằng đèn LED sau lần đầu tiên đèn LED PFAL được tạo ra vào năm 2005 để sản xuất thương mại rau ăn lá Tính đến năm 2015, hơn 10 trong khoảng 200 hệ thống trồng cây với ánh sáng nhân tạo ở Nhật Bản hoạt động dựa vào đèn LED Trong khi ánh sáng bổ sung cho cây trồng nhà kính với đèn cao áp (HPS) vẫn phổ biến chủ yếu ở Hà Lan và Bắc Mỹ từ những năm 1990, 7 các phiên bản đèn HPS được cũng đang được thay thế bằng đèn LED

Theo T Kozai và cs (2016) 7hình thái học thực vật (sự ra hoa, chiều dài lóng, phân nhánh, rễ…) và sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp (sắc tố, vitamin…) đều bị ảnh hưởng đáng kể bởi chất lượng ánh sáng và quang chu kỳ Do đó, chất lượng ánh sáng đèn LED khác nhau có thể được sử dụng để kiểm soát hình thái và sản xuất chất chuyển hóa thứ cấp hiệu quả hơn, tăng giá trị của cây trồng

Rất nhiều báo cáo nghiên cứu cho rằng ánh sáng hàng ngày cần thiết cho quang hợp (DLI) có bước sóng hoạt động (400 – 600nm) nhận được trong khoảng thời gian 24 giờ ảnh hưởng đến tăng trưởng và hình thái cây trồng về tích lũy sinh khối, diện tích lá, chiều cao cây và số hoa Ví dụ, Currey và Lopez (2015) báo cáo rằng lá, thân, và sinh khối rễ

tích lũy tăng tương ứng là 122% và 211% của cây phong lữ thảo và cây dạ yên thảo khi DLI tăng từ 2 – 13mol/m2

/d Trong một nghiên cứu khác, cây dạ yên thảo ngắn hơn 6 cm khi DLI tăng 6,5 - 13,0mol/m2

/d 8quan sát thấy rằng số lượng chồi bên trong cây hoa ngũ sắc và cây dạ yên thảo tăng 7,1 và 7,0 khi DLI tăng từ 5 – 43mol/m2/d

Năm 2009, Li 9 và Kubota đã kiểm tra ảnh hưởng của tia UV-A, xanh dương, xanh

lá cây, đỏ, và đỏ xa, với chất phytochemicals (tổng số anthocyanin, carotenoid, chlorophyll, các hợp chất phenolic tổng hợp và Ascorbic acid) và sự phát triển (thay đổi sinh khối, chiều dài thân, chiều dài và rộng lá theo lượng ánh sáng hấp phụ) trong rau diếp Nồng độ carotenoid trong lá rau diếp bị ảnh hưởng bởi ánh sáng, chất xanthophylls

và β carotene tăng lên 6-8% trong ánh sáng màu xanh dương, mặc dù chúng giảm 16% dưới ánh sáng đỏ Xanthophylls có một đỉnh điểm hấp thụ ở 446 nm trong vùng có thể nhìn thấy được và được tạo ra để bảo vệ cây trồng phát triển dưới ánh sáng bước sóng xanh dương Tuy nhiên, hiện nay, cơ chế tăng β-carotene vẫn chưa được biết Hàm lượng carotenoid và chlorophyll giảm 12-16% với ánh sáng đỏ xa

12-Jang và cs (2013) điều tra ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng (bóng tối, FLs, xanh dương, xanh lá cây, vàng và đỏ) đối với sự phát triển của nấm (Bunashimeji) Kết quả nồng độ ergosterol tăng lên tối đa dưới đèn LED xanh dương, tối thiểu là dưới đèn LED màu đỏ, cho thấy cả cường độ và chất lượng (quang phổ) ánh sáng đều có ảnh hưởng đến sinh tổng hợp vitamin

1.3.3 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ đèn led trong nông nghiệp tại Việt Nam

Việc nghiên cứu thiết bị chiếu sáng ứng dụng vào nền nông nghiệp nước ta đã được tiến hành từ cách đây nhiều năm, tuy nhiên các nhà khoa học chủ yếu là sử dụng bóng đèn sợi đốt, bóng đèn huỳnh quang và compact để nghiên cứu điều khiển quá trình ra hoa và tạo quả ở một số cây trồng, trong đó chủ yếu là cây cúc và thanh long

Ví dụ, Nguyễn Quang Thạch và Đặng Văn Đông (2002; 2005) 8 đã đề xuất biện phát chiếu sáng quang gián đoạn cho những giống cúc đông để ngăn cản sự ra hoa sớm Biện pháp này có tác dụng rõ rệt trong việc kéo dài thời gian sinh trưởng sinh dưỡng, kìm hãm sự ra hoa sớm, nâng cao năng suất (tỷ lệ nở hoa), chất lượng hoa, đồng thời tiết kiệm năng lượng và an toàn thiết bị cho người dân Trương Thị Đẹp

(1998) đã sử dụng bóng đèn 100W để thắp sáng cho thanh long, tác giả đã kết luận thời gian thắp đèn tốt nhất 4 giờ liên tục 10 ÷ 15 đêm mới gây được cảm ứng ra hoa Các nhà khoa học của Viện Khoa học Kỹ thuật nông nghiệp Miền Nam (2005) chỉ ra phương pháp dùng bóng đèn dây tóc 100W chiếu sáng từ lúc mặt trời sắp lặn đến 10 giờ tối, liên tục 15 ngày để tăng khả năng đậu quả 9.

Các nghiên cứu ứng dụng đèn LED trong nông nghiệp ở nước ta còn rất mới mẻ Các nhà khoa học cùng các nhà chế tạo thiết bị chiếu sáng mới nghiên cứu cho ra đời được các loại đèn LED chuyên dụng nuôi cấy mô của một số giống cây trồng Năm

2014, Nguyễn Thanh Phương và cs so sánh ảnh hưởng của bộ bóng đèn huỳnh quang thông thường (HQ T10-40W, cường độ bức xạ quang hợp 20-25 µmol/m2

/s) với bộ đèn huỳnh quang cải tiến 1 bóng HQNNT8-36W 865 và hai bộ đèn LED chế tạo dựa trên phổ ánh sáng mà cây trồng hấp phụ được là bộ bóng LED 17R-3B (17Red-3Blue)

và bóng LED 13R-4B-3W (13Red - 4Blue-3White) đến cây cẩm chướng Hồng Hạc

in-vitro Họ khẳng định đèn LED 17R-3B cho số lượng và chất lượng chồi cây nhân

giống tốt hơn ở các công thức đèn khác

Nguyễn Thị Mai và cộng sự (2016), đã so sánh ảnh hưởng của các loại đèn LED

có tỉ lệ ánh sáng đỏ (R), ánh sáng xanh (B) và ánh sáng trắng (W) khác nhau với đèn

huỳnh quang đến các giai đoạn tái sinh in-vitro cây cà phê Kết quả đưa ra ánh sáng

LED (R/B/W = 41/21/38) tác động tích cực đến các giai đoạn tạo mô sẹo phôi từ lá và ánh sáng LED (R/B/W = 58/21/21) thích hợp giai đoạn nảy mầm của phôi thủy lôi Nguyễn Khắc Hưng và cs (2016) cho biết đèn LED có tỉ lệ ánh sáng đỏ (R) và

xanh (B) phù hợp cho sự sinh trưởng của chồi và rễ cây sâm dây trong điều kiện

in-vitro là R/B = 80/20 Ngoài ra, hàm lượng các sắc tố quang hợp cũng như khối lượng

chất khô tích lũy ở các chồi sinh trưởng dưới đèn LED R+B đều cao hơn ánh sáng trắng huỳnh quang

TS Nguyễn Bá Nam và cs (2016) 10 đã tổng kết được đèn LED thích hợp cho một số giống cây nuôi cấy mô Đặc biệt, tác giả chỉ ra, đèn LED có tỉ lệ 80R:20B phù

hợp với giai đoạn thích nghi và sinh trưởng của cây con ở giai đoạn ex vitro Trong

điều kiện nhà kính, hệ thống chiếu sáng đèn LED tỷ lệ 70R:30B thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển 2 giống Cúc Sapphire và Kim cương, tỷ lệ 60R:40B phù hợp cho

giống Cúc Đóa vàng

Tuy nhiên, đến thời điểm hiện tại, chưa có công bố nghiên cứu khoa học nào sử dụng đèn LED trên các mô hình trồng rau để chủ động hoàn toàn môi trường canh tác, không bị ảnh hưởng bởi sự biến đổi của khí hậu, sự tấn công của sâu bệnh và có thể cung cấp rau an toàn chất lượng với số lượng lớn quanh năm Đồng thời hiện nay, các nguồn sáng LED đang sử dụng có phổ ánh sáng không phù hợp hoàn toàn với phổ quang hợp của từng loại cây trồng nói chung và cây rau nói riêng Vì vậy, việc nghiên cứu để cho ra đời những sản phẩm đèn LED có phổ ánh sáng phù hợp với từng loại cây trồng giúp tăng năng xuất, tiết kiệm điện, đặc biệt là giúp tạo ra những sản phẩm sạch, sản phẩm trái vụ là hết sức cần thiết

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nơi thực hiện

Đề tài được tiến hành tại: Viện Sinh học Nông nghiệp Tất Thành 2374 QL1A, Khu phố 2, Phường Trung Mỹ Tây, Quận 12, Tp Hồ Chí Minh

2.2 Vật liệu nghiên cứu nghiên cứu

2.2.1 Đèn Light – emitting dioes (LED)

Các bộ đèn LED được sử dụng trong nghiên cứu này gồm có:

Bộ đèn LED trắng: có tỉ lệ ánh Red bước sóng 660nm (R660), ánh sáng Blue bước sóng 450nm (B450), ánh sáng Green bước sóng 550nm (G550) với các tỉ lệ tương ứng R/B/G tương ứng là 32/35/33 do Công ty cổ phần (CTCP) Bóng đèn Phích nước Rạng Đông cung cấp

Bộ đèn LED vàng: có tỉ lệ ánh sáng Red bước sóng 660nm (R660), ánh sáng Blue bước sóng 450nm (B450), ánh sáng Green bước sóng 550nm (G550) với các tỉ lệ tương ứng R/B/G tương ứng là 57/17/26 do CTCP Bóng đèn Phích nước Rạng Đông cung cấp

Bộ đèn LED: có tỉ lệ ánh sáng Red bước sóng 600-700 nm (R660-700), ánh sáng Blue bước sóng 400-500nm (B400-500), ánh sáng Green bước sóng 500-600 nm (B400-

500)docông ty PTP Singapore cung cấp

2.2.3 Dung dịch dinh dưỡng

Dung dịch dinh dưỡng SH1 do Viện Sinh học Nông nghiệp Tất Thành pha chế, thành phần và hàm lượng được trình bày ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Thành phần dung dịch dinh dưỡng SH1

Thành phần

nguyên tố

Hàm lượng (g/l)

Thành phần nguyên tố

Hàm lượng (g/l)

Hệ thống thủy canh hồi lưu (động)

Sử dụng dàn thủy canh hồi lưu 4 tầng, mỗi tầng 4 ống trồng cây, mỗi ống trồng được 8 cây (Hình 2.1) Dung dịch chảy tuần hoàn qua các ống có khoan lỗ khoảng cách 15 cm để đặt giỏ trồng cây Bố trí các loại đèn LED giống nhau về chất lượng ánh sáng nhưng khác nhau về cường độ ánh sáng khác nhau trên các tầng

Hình 2.1 Hệ thống thủy canh kết hợp đèn LED

( Nguồn : viện sinh học nông nghiệp Tất Thành)

Thiết bị:

Bút đo EC: EC HANNA HI 98303, HANNA, Italya

Bút đo pH: máy đo PH HANNA HI98127, HANNA, Italya

Máy đo SPAD: SPAD -502 Plus, hãng KONICA MINOLTA, Japan

Cân kỹ thuật: WTC 600, Radwag (EU), 2013

Đồng hẹn giờ: 24 Hours timer, hãng UP Aquarium, China

Rọ nhựa: được sản xuất từ chất liệu nhựa đường, rọ hình cốc miệng loe, cao 5cm, xung quanh và đáy có lỗ cho rễ đâm ra ngoài, Việt Nam

Ống nhựa thuỷ canh lục giác uPVC: 110mm x 55mm, Việt Nam

2.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố (tỷ lệ red/blue/green, cường độ

quang hợp, thời lượng chiếu sáng) của ánh sáng đơn sắc đến sinh trưởng và năng

suất của rau xà lách rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ các loại ánh sáng red, blue, green đến

sinh trưởng và năng suất giống rau xà lách Rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng cường độ quang hợp của ánh sáng đơn sắc

đến sự sinh trưởng và năng suất giống rau xà lách Rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng thời lượng chiếu sáng của ánh sáng đơn

sắc đến sự sinh trưởng và năng suất giống rau xà lách Rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

Nội dung 2: So sánh hiệu quả kinh tế của một số hệ thống ánh sáng đang được

ứng dụng

So sánh hiệu quả kinh tế tích đến các tiêu chí sau:

 Chi phí ( đầu tư, vận hành )

 Năng suất ( giá thành sản phẩm )

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Xơ dừa đã qua xử lý được cho vào các vỉ ươm vơi ẩm độ thích hợp là 60%

Cho hạt giống vào các khay ươm đã chuẩn bị này, mỗi hạt một lỗ, dùng lưới đen che các khay ươm, cho vào giàn ươm bát đầu chạy nước lã, cài thời gian cung cấp nước cho dàn ươm đảm bảo ẩm độ đạt 60 - 65%

Sau 2 ngày các hạt bắt đầu nảy mầm, lấy lưới đen ra Lúc này chạy dinh dưỡng cho dàn ươm với mức EC = 800mS/cm

Khi cây con được khoản 10 ngày bắt đầu xuất hiện hai lá thật thì tăng mức EC = 1.200mS/cm, chăm thêm ba ngày có thể xuất vườn để tiến hành các thí nghiệm Khi

đó cây đã đảm bảo độ đồng nhất các chỉ tiêu (cao cây, số lá) cho bố trí thí nghiệm

Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố (tỷ lệ, cường độ quang hợp, thời

lượng chiếu sáng) của ánh sáng đơn sắc đến sinh trưởng và năng suất của rau xà lách rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

Thí nghiệm 1: nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ các loại ánh sáng red, blue, green đến

sinh trưởng và năng suất giống rau xà lách Rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

- Tỉ lệ ánh sáng đơn sắc red/blue/green trong đèn led

- CTĐC: Đèn LED trắng của công ty Rạng Đông (Tỷ lệ R660/B450/G550 = 32/35/33)

- CT1: Tỷ lệ của ba loại ánh sáng red/blue/green là: 8/1/1

- CT2: Tỷ lệ của ba loại ánh sáng red/blue/green là: 7/2/1

- CT3: Tỷ lệ của ba loại ánh sang red/blue/green là: 6/3/1

Dựa vào số liệu đo thực tế tỉ lệ các loại ánh sáng red/blu/green từ các bóng đèn led hiện đang có trên thị trường nhằm đề xuất các tỉ lệ khác nhau để đưa vào nghiệm thức bố trí thí nghiệm

Các công thức được chiếu sáng với cùng cường độ quang hợp PPFD: 130 µM/m2

/s, cùng chu kì chiếu sáng (14/10) (sáng/tối), dung dịch dinh dưỡng: EC là 1.800µS/cm, pH là 6,3

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng cường độ quang hợp của ánh sáng đơn sắc

đến sự sinh trưởng và năng suất giống rau xà lách Rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu

Đèn LED a có tỷ lệ thích hợp ở nội dung 1 sẽ được chọn lựa để tiếp tục tiến hành nội dung 2

- CT1: Đèn LED a, cường độ quang hợp 110µM/m2/s

- CT2: Đèn LED a, cường độ quang hợp 130µM/m2/s

- CT3: Đèn LED a, cường độ quang hợp 150µM/m2/s

- CT4: Đèn LED a, cường độ quang hợp 180µM/m2

/s

Các công thức có cùng chu kì chiếu sáng (14/10) (sáng/tối) là như nhau, dung dịch dinh dưỡng có EC là 1.800µS/cm, pH là 6,3

Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng thời lượng chiếu sáng của ánh sáng đơn

sắc đến sự sinh trưởng và năng suất giống rau xà lách Rasta trồng trên hệ thống thủy

canh hồi lưu

Loại đèn LED a có cường độ b thích hợp ở nọi dung 2 sẽ được lựa chọn để tiến hành thí nghiệm 3

- CT1: Đèn LED a, cường độ b, chu kì chiếu sáng 10/12 (sáng/tối)

- CT2: Đèn LED a, cường độ b, chu kì chiếu sáng 12/12 (sáng/tối)

- CT3: Đèn LED a, cường độ b, chu kì chiếu sáng 14/10 (sáng/tối)

- CT4: Đèn LED a, cường độ b, chu kì chiếu sáng 16/8 (sáng/tối)

Các công thức được chiếu sáng với cùng cường độ PPFD µM/m2

/s là như nhau dung dịch dinh dưỡng có EC là 1.800µS/cm, pH là 6,3

Nội dung 2: So sánh hiệu quả kinh tế của một số hệ thống ánh sáng đang được

ứng dụng

- CT1: Ánh sáng tự nhiên

- CT2: Đèn LED trắng công ty Rạng Đông

- CT3: Đèn LED vàng công ty Rạng Đông

- CT3: Đèn LED a, cường độ quang hợp b, chu kì chiếu sáng c được nghiên cứu của đề tài

Các Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) một yếu tố với 3 lần lặp lại được trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu, mỗi lần lặp lại theo dõi 10 cây trong một công thức Tất cả các nội dung đều sử dụng nền môi trường dung dịch dinh dưỡng SH1 do viện sinh học Nông nghiệp Tất Thành pha chế, các yếu tố phi thí nghiệm là hoàn toàn đồng nhất giữa các công thức với nhau

Chỉ tiêu theo dõi

- Chiều cao cây (cm): Dùng thước đo từ cổ rễ đến chóp lá cao nhất của cây từ

ngày thứ 7 đến khi thu hoạch (7 ngày/lần)

- Số lá/cây (lá): Số lá được đếm từ lá mầm từ ngày thứ 7 đến khi thu hoạch (7

ngày/lần)

- Chỉ số spad: Dùng máy đo chỉ số Spad (chỉ số diệp lục) đo một cây khoảng 3-4

lá rồi tính giá trị trung bình của cây Đo từ ngày thứ 7 đến khi thu hoạch (7

ngày/lần)

- Năng suất cá thể (g/cây): Dùng cân phân tích cân khối lượng của cây từ phần

thân trở lên Đo sau khi thu hoạch

- Năng suất lý thuyết (NSLT) (g/m 2

): năng suất cá thể x mật độ trồng/m2

- Năng suất thực thu (NSTT) (g/m 2

): Cân khối lượng thực tế của cạy rau trên ô thí nghiệm khi thu hoạch, rồi quy đổi ra trên đơn vị diện tích m2

2.5 Phương pháp xử lý số liệu

Các số liệu thí nghiệm được phân tích thống kê bằng phần mềm SAS 9.1 và MS

Excel 2013

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Ảnh hưởng của tỉ lệ đèn led red/blue/Green đến sinh trưởng và năng suất rau

xà lách rasta (lactuca sativa) trồng trên hệ thồng thủy canh hồi lưu

Các thí nghiệm ở nội dung này nhằm mục đích tìm ra được tỉ lệ của ba loại ánh sáng (Red/Blue/Green), cường độ chiếu sáng, thời lượng chiếu sáng thích hợp cho cây

xà lách rasta trồng trên hệ thống thủy canh hồi lưu Đồng thời so sánh kết quả với sự sinh trưởng phát triển của cây xà lách này khi trồng trong điều kiện ánh sáng tự nhiên

để đánh giá tính khả thi của việc trồng xà lách nói riêng và trồng các loại cây khác trong nhà chung, trong các khu vực không có hoặc thiếu ánh sáng tự nhiên

Bảng 3.1 Chiều cao cây, số lá trên cây, chỉ số SPAD của rau xà lách rasta trồng bằng

phương pháp thủy canh hồi lưu sau 28 ngày trồng ở các tỉ lệ ánh sáng red/blue/green

khác nhau

Nghiệm

thức

Bộ đèn tỉ lệ ánh sáng red/blue/green

Chiều cao cây (cm)

Số lá trên cây ( lá)

Chỉ số SPAD

R660/B450/G550=32/35/33 15,30

c

7,60c 10,32cCT2 R600-700/B400-500/G500-600 = 8/1/1 24,57a 10,93a 14,65b

CT4 R600-700/B400-500/G500-600 = 6/3/1 20,60b 9,30b 13,38b

LSD0.05 3,00 1,51 1,92

Ghi chú: Những trị số trong cùng 1 cột có cùng 1 chữ cái là không có sự sai khác

ở mức sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa 5% theo phần mềm SAS

Dựa vào số liệu chỉ số SPAD của bảng 3.1 cho thấy bóng đèn LED trắng có sự khác biệt và có mức ý nghĩa về mặt thống kê so với 3 nghiệm thức còn lại Ở bộ đèn LED R600-700/B400-500/G500-600 = 8/1/1 và bộ đèn LED R600-700/B400-500/G500-600 = 6/3/1 có sự khác nhau nhưng không có ý nghĩa về mặt thống kê, và hai bộ này có sự khác biệt về mặt thống kê so với bộ đèn LED R600-700/B400-

500/G500-600 = 7/2/1 Trong đấy Chỉ số SPAD ở bộ đèn LED 500/G500-600 = 7/2/1 đạt 17,51 là cao nhất và cao gấp 1,7 lần so với ánh sáng bóng đèn LED trắng Trong khi chỉ số SPAD của bộ đèn LED R600-700/B400-500 = 8/1/1 đạt 14,65 gấp 1,4 lần so với bóng đèn LED trắng Bộ đèn LED R600-700/B400-500/G500-600 = 6/3/1 cho chỉ số SPAD là 13,38 cao gấp 1,3 lần so với đèn LED trắng

R600-700/B400-Bảng 3.2 Năng suất của cây xà lách Rasta trồng bằng phương pháp thủy canh hồi lưu

sau 28 ngày trồng ở các tỉ lệ ánh sáng đèn LED R600-700/B400-500/G500-600 khác nhau

Nghiệm

thức

Bộ đèn tỉ lệ ánh sáng red/blue/green

Khối lượng cây(g/cây)

Năng suất lý thuyết (g/m 2 )

Năng suất thực tế (g/m 2 )

Ghi chú: Những trị số trong cùng 1 cột có cùng 1 chữ cái là không có sự sai khác

ở mức sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa 5% theo phần mềm SAS

Dựa vào kết quả của bảng 3.2 ta thấy được về chỉ tiêu khối lượng và năng suất thực tế của bóng đèn led trắng có sự khác biệt về mặt thống kê so với ba công thức còn lại Trong đấy CT3(R600-700/B400-500/G500-600=7/2/1) với khối lượng cây và năng suất thực tế lần lượt là (108,82g/cây – 1860,2g/m2) là cao nhất và CT1 (Bóng đèn LED

trắng R660/B450/G550=32/35/33) với khối lượng cây và năng suất thực tế lân lượt là ( 72,11g/cây- 1238,01g/m2) cho giá trị thấp nhất