Tính c ấ p thi ế t c ủa đề tài
An toàn thực phẩm đang là vấn đề nghiêm trọng trong xã hội, khi nhiều nhà nông lạm dụng hóa chất, phân bón và thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất Thông tin về ngộ độc thực phẩm do dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và kim loại nặng trên rau quả đã làm dấy lên lo ngại trong cộng đồng Người tiêu dùng đôi khi chọn rau quả dựa trên tiêu chí không hợp lý, như có sâu hoặc lá rau không tươi Nhu cầu về rau sạch và an toàn ngày càng cao đã dẫn đến sự ra đời của nhiều hợp tác xã và cơ sở sản xuất rau an toàn, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu Thủy canh, một phương pháp trồng rau không cần đất và không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, đang nổi lên như một giải pháp hiệu quả Kỹ thuật này giúp cây phát triển trong môi trường tối ưu, hạn chế cỏ dại, côn trùng và bệnh tật từ đất Công nghệ thủy canh đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia để cung cấp thực phẩm, đặc biệt trong bối cảnh dân số tăng nhanh và đất canh tác ngày càng bị thu hẹp và ô nhiễm.
Nhật Bản, Israel và các nước Châu Âu đã tiên phong trong việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh để sản xuất rau sạch Tại Việt Nam, mặc dù kỹ thuật này được đánh giá cao, nhưng hiện nay việc phát triển ứng dụng thủy canh trong sản xuất rau sạch vẫn đang trong giai đoạn khởi đầu.
Trong những năm gần đây, Việt Nam đã bắt đầu triển khai mô hình trồng rau thủy canh (RTC), với sự phát triển ban đầu tập trung ở khu vực miền Nam.
TP HCM, Đà Lạt, Huế, Nha Trang và Hà Nội, cùng các tỉnh như Thái Nguyên, đã bắt đầu áp dụng phương pháp nông nghiệp công nghệ cao (CNC) từ năm 2018, đánh dấu bước tiến mới trong phát triển sản xuất rau an toàn (RAT) Thủy canh là một trong những phương pháp tối ưu, giúp khắc phục nhược điểm của trồng rau truyền thống, với nhiều ưu điểm nổi bật như không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, cây vẫn phát triển tốt và an toàn cho sức khỏe Phương pháp này cũng giúp giảm ô nhiễm môi trường do lạm dụng hóa chất, tiết kiệm thời gian chăm sóc và có thể trồng ở nhiều địa hình khác nhau mà không cần đất, từ đó đơn giản hóa quá trình canh tác.
Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên nổi bật với đội ngũ giảng viên được đào tạo chuyên sâu về nông nghiệp công nghệ cao từ các quốc gia phát triển Kể từ tháng 1 năm 2018, trường đã trở thành địa chỉ tin cậy trong việc ứng dụng công nghệ này thông qua Trung tâm ươm tạo và hỗ trợ khởi nghiệp số 1 Mô hình thí điểm đầu tiên được triển khai là trồng rau muống, giúp trường tham gia tích cực vào các dự án và nghiên cứu liên quan đến nông nghiệp CNC.
Mô hình trồng muống thủy canh công nghệ cao tại Trung Tâm Ươm Tạo Công Nghệ và Hỗ Trợ Khởi Nghiệp trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã cho thấy hiệu quả kinh tế đáng kể trong dự án khởi nghiệp số 1 Việc áp dụng công nghệ hiện đại không chỉ tối ưu hóa năng suất mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất, góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành nông nghiệp.
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung
Mô hình trồng rau muống thủy canh trong nhà kính tại trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên đã cho thấy hiệu quả tích cực, mở ra hướng phát triển sản xuất rau ăn lá và rau ăn quả Bài viết đề xuất một số giải pháp nhằm thúc đẩy chuyển giao công nghệ nông nghiệp CNC đến các hộ gia đình, hợp tác xã, trang trại, doanh nghiệp và các sở khoa học công nghệ trong tỉnh và khu vực miền Bắc.
Mục tiêu cụ thể
- Góp phần hệ thống hóa những vấn đề lý luận và thực tiễn liên quan đến khóa luận
- Tìm hiểu thực trạng sản xuất và tiêu thụ rau an toàn trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên
- Đánh giá được hiệu quả mô hình sản xuất rau muống thủy canh tại nhà kính trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên
- Đánh giá những thuận lợi, khó khăn khi triển khai mô hình sản xuất rau muống thủy canh tại nhà kính
Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả mô hình trồng rau muống thủy canh trong nhà kính và thực tiễn sản xuất, đồng thời áp dụng cho các loại rau ăn lá và rau ăn quả khác Tập trung vào phát triển các loại rau trái vụ, rau gia vị và rau có giá trị kinh tế cao để tối ưu hóa sản xuất và đáp ứng nhu cầu thị trường.
Ý nghĩa của đề tài
Ý nghĩa trong học tập và khoa học
Quá trình thực tập tốt nghiệp mang lại cho sinh viên cơ hội tiếp cận thực tế, củng cố kiến thức và kỹ năng đã học, đồng thời giúp họ vận dụng những kiến thức đó vào sản xuất thực tế Thực tập cũng góp phần thu thập dữ liệu về thực tiễn sản xuất, trở thành tài liệu tham khảo quý giá cho các nghiên cứu liên quan Qua đó, sinh viên học cách thực hiện một đề tài khoa học và hoàn thành khóa luận một cách hiệu quả.
Nghiên cứu đề tài hỗ trợ sinh viên ôn tập kiến thức cơ bản và chuyên môn trong quá trình học, đồng thời mở rộng cơ hội tiếp cận kiến thức thực tiễn.
Ý nghĩa thực tiễn
Trồng rau Công Nghệ Cao trong nhà kính mang lại cái nhìn tổng thể về phương pháp canh tác hiện đại Bài viết tổng hợp những kinh nghiệm và số liệu quan trọng, giúp lập kế hoạch phát triển cho các năm tiếp theo Đây cũng là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhà nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực nông nghiệp.
Làm cơ sở cho việc tham khảo, chuyển giao công nghệ trồng rau thủy canh tại khu vực thành phố Thái Nguyên và các tỉnh trong cả nước
Kỹ thuật trồng rau thủy canh mang đến cho người dân cái nhìn mới mẻ và cụ thể hơn về phương pháp canh tác này Công nghệ trồng rau thủy canh không chỉ giúp tiết kiệm nước mà còn tối ưu hóa không gian trồng trọt, mang lại năng suất cao và chất lượng rau củ tốt hơn Những ưu điểm nổi bật của phương pháp này đang ngày càng thu hút sự quan tâm của nhiều người.
Cơ sở lý lu ậ n
Các lý thuyết về đánh giá
2.1.1.1 Khái niệm đánh giá Đánh giá là nhìn nhận và phân tích toàn bộ quá trình triển khai thực hiện, các kết quả thực hiện cũng như hiệu quả thực tế đạt được trong mối quan hệ với nhiều yếu tố, so sánh với mục tiêu ban đầu [8] Đánh giá để khẳng định những gì đã thực hiện bằng nguồn lực của gia đình, thôn bản và những hỗ trợ từ bên ngoài với những gì thực sự đã đạt được
Trong đánh giá quá trình sản xuất người ta có thể hiểu như sau:
- Là quá trình thu thập và phân tích thông tin để khẳng định:
+ Liệu mô hình có đạt được các kết quả và tác động hay không?
+ Mức độ đạt được so với mục tiêu thông qua các hoạt động đã chỉ ra
Đánh giá hiệu quả hoạt động sản xuất thông qua việc áp dụng các phương pháp điều tra hệ thống là rất cần thiết Việc này không chỉ giúp xác định kết quả đạt được mà còn phân tích những vấn đề có thể cản trở tiến độ sản xuất, từ đó có biện pháp giải quyết kịp thời để nâng cao hiệu suất làm việc.
- Trong quá trình đánh giá yêu cầu phải lập kế hoạch chi tiết và có khoa học, lấy mẫu theo phương pháp thống kê
- Việc đánh giá sẽ tiến hành đo đếm định kỳ theo giai đoạn
- Việc đánh giá sẽ tập trung vào các chỉ số kết quả và đánh giá tác động [8]
2.1.1.2 Các loại đánh giá Đánh giá có nhiều loại khác nhau Phạm vi ở đây có thể sắp xếp thành 2 loại chính như sau:
Đánh giá tính khả thi là quá trình xác định khả năng thực hiện một hoạt động hoặc sản xuất trong các điều kiện cụ thể Đánh giá này thường được thực hiện bởi tổ chức tài trợ, nhằm phân tích các khả năng thực hiện để làm cơ sở cho quyết định phê duyệt việc triển khai hoạt động sản xuất.
Đánh giá định kỳ là quá trình xem xét và đánh giá các công việc trong từng giai đoạn thực hiện, có thể là toàn bộ hoặc từng công việc cụ thể Thường áp dụng cho các dự án dài hạn, đánh giá định kỳ có thể diễn ra sau ba tháng, sáu tháng hoặc một năm, tùy thuộc vào hoạt động sản xuất Mục tiêu của đánh giá định kỳ là xác định điểm mạnh, điểm yếu, cùng những khó khăn và thuận lợi trong một khoảng thời gian nhất định, từ đó đưa ra những điều chỉnh cần thiết cho các giai đoạn tiếp theo.
Đánh giá cuối kỳ là quá trình tổng hợp và đánh giá toàn diện tất cả các hoạt động cũng như kết quả sản xuất khi kết thúc một giai đoạn.
Đánh giá cuối kỳ có mục đích tổng hợp toàn bộ quá trình thực hiện, giúp nhận diện các thế mạnh và điểm yếu, cũng như những thành công và hạn chế Qua đó, việc phân tích nguyên nhân của từng vấn đề sẽ cung cấp những bài học quý giá, từ đó điều chỉnh sản xuất hoặc các hoạt động khác để đạt hiệu quả cao hơn.
Đánh giá tiến độ thực hiện là quá trình xem xét thời gian thực tế của việc triển khai các nội dung, nhằm xác định xem hoạt động có diễn ra đúng theo kế hoạch đã định hay không, cũng như đánh giá tốc độ thực hiện là nhanh hay chậm.
Đánh giá tình hình chi tiêu tài chính là quá trình xem xét cách thức sử dụng kinh phí để đảm bảo tuân thủ các nguyên tắc đã được quy định, từ đó có thể thực hiện điều chỉnh cần thiết và rút ra kinh nghiệm cho các lần chi tiêu sau.
Đánh giá tổ chức thực hiện bao gồm việc phân tích sự phối hợp giữa các thành phần tham gia và cách thức tổ chức công việc Cần xem xét hiệu quả của sự kết hợp giữa các mô hình và hoạt động trong cùng một địa bàn, từ đó rút ra nhận xét về tính hiệu quả của sự phối hợp này.
Đánh giá kỹ thuật là quá trình xem xét và xác nhận tính mới mẻ của các kỹ thuật được áp dụng trong sản xuất, đồng thời kiểm tra xem các bước thực hiện có tuân thủ đúng quy trình kỹ thuật đã được thiết lập hay không.
Môi trường hiện nay đang trở thành một vấn đề cấp bách toàn cầu, do đó, việc đánh giá mức độ ảnh hưởng của nó là vô cùng cần thiết Chúng ta cần chú trọng hơn đến các vấn đề môi trường để bảo vệ hành tinh và đảm bảo tương lai bền vững cho các thế hệ sau.
Đánh giá khả năng mở rộng là quá trình phân tích xem liệu kết quả sản xuất có thể được áp dụng một cách rộng rãi hay không, và nếu có, cần những điều kiện gì để thực hiện điều đó.
Hiệu quả kinh tế
2.1.2.1 Khái niệm hiệu quả kinh tế
Hiệu quả kinh tế (HQKT) là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực kinh tế, liên quan trực tiếp đến sản xuất hàng hóa và nhiều quy luật kinh tế khác Có nhiều quan điểm khác nhau về HQKT, được thể hiện qua các nghiên cứu của các tác giả như Farrell (1950), Schuhz (1964), Rizzo (1979) và Đỗ Kim Chung.
Năm 1997, Phạm Vân Đình nhấn mạnh sự cần thiết phải phân biệt ba khái niệm cơ bản: hiệu quả kỹ thuật, hiệu quả phân bổ nguồn lực và hiệu quả kinh tế Hiệu quả kinh tế được xác định là khả năng đạt được kết quả sản xuất tối đa từ việc sử dụng các yếu tố đầu vào theo tỷ lệ nhất định Farrell cho rằng hiệu quả kinh tế chỉ đạt được khi có sự kết hợp của hiệu quả kỹ thuật và hiệu quả phân bổ Tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả kinh tế đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn các chỉ tiêu kinh tế phù hợp, nhằm đánh giá chất lượng sử dụng nguồn lực.
Nền sản xuất trong chế độ xã hội chủ nghĩa hướng tới việc đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu vật chất và văn hóa của từng thành viên trong xã hội Mức độ thỏa mãn này về kinh tế phụ thuộc vào khối lượng, cấu trúc và giá trị sử dụng của sản phẩm và dịch vụ, cũng như sự phù hợp với nhu cầu xã hội Do đó, tiêu chuẩn cơ bản trong việc lựa chọn các quyết định kinh tế sản xuất phải dựa vào hiệu quả kinh tế của sự phát triển.
Khái niệm HQKT là tương đối, phụ thuộc vào trình độ phát triển kinh tế, xã hội, lịch sử, truyền thống và điều kiện tự nhiên của từng quốc gia, địa phương Nó bị ảnh hưởng bởi sự phát triển khoa học công nghệ, biến động kinh tế trong nước và quốc tế, cũng như thay đổi nhu cầu và thị hiếu người tiêu dùng HQKT không phải là mục tiêu cuối cùng của sản xuất mà cần đáp ứng nhu cầu vật chất và tinh thần của toàn xã hội.
Hiệu quả sản xuất không chỉ liên quan đến khía cạnh kinh tế tài chính mà còn phải xem xét đến hiệu quả xã hội và môi trường Mục tiêu chính của hoạt động sản xuất kinh doanh là tạo ra lợi nhuận Tuy nhiên, trong bối cảnh nền kinh tế chuyển từ cơ chế kế hoạch hóa tập trung sang kinh tế thị trường có sự quản lý của nhà nước, việc đánh giá hiệu quả kinh tế không thể chỉ dựa vào lợi nhuận Các nhà khoa học kinh tế thống nhất rằng việc đánh giá hiệu quả sản xuất cần phải dựa trên ba yếu tố: kinh tế, xã hội và môi trường.
Cơ sở cho sự phát triển xã hội là sự gia tăng không ngừng của lực lượng vật chất, trong đó phát triển kinh tế hiệu quả không chỉ nâng cao khả năng tích lũy và tiêu dùng mà còn tạo điều kiện cho việc cải thiện trình độ văn hóa, khoa học, chăm sóc sức khỏe và bảo vệ môi trường Việc giải quyết tốt các vấn đề xã hội không chỉ là mục tiêu mà còn là động lực cho sự phát triển bền vững của nền kinh tế quốc dân.
Theo Nguyễn Tiến Mạnh (1995), hiệu quả kỹ thuật là mức độ sử dụng các yếu tố đầu vào của người sản xuất trong quá trình sản xuất Nó được xác định bằng tỷ lệ giữa năng suất thực tế đạt được và năng suất tối đa có thể đạt được tại mỗi mức đầu vào nhất định, trong điều kiện công nghệ và giá cả không đổi.
Hiệu quả kỹ thuật là khái niệm quan trọng trong kinh tế vi mô, được sử dụng để đánh giá cách thức sử dụng nguồn lực một cách hiệu quả Nó liên quan đến khía cạnh vật chất của sản xuất, phản ánh số lượng sản phẩm được tạo ra từ nguồn lực đã đầu tư.
Hiệu quả kỹ thuật được thể hiện qua hàm sản xuất Q=f(X1, X2…Xn), liên quan chặt chẽ đến các khía cạnh của quá trình sản xuất Nó phụ thuộc vào bản chất kỹ thuật, trình độ công nghệ, và khoa học kỹ thuật áp dụng trong sản xuất, cũng như kỹ năng của người sản xuất.
Theo Nguyễn Tiến Mạnh (1995), hiệu quả phân bổ là chỉ tiêu đánh giá hiệu quả sản xuất và giá đầu vào, phản ánh giá trị sản phẩm thu thêm trên mỗi đồng chi phí đầu vào Hiệu quả này thực chất là hiệu quả kỹ thuật, tính đến yếu tố giá của đầu ra, nên còn được gọi là hiệu quả giá Để xác định hiệu quả này, cần tuân theo các điều kiện lý thuyết biên nhằm tối đa hóa lợi nhuận, tức là giá trị biên của sản phẩm phải tương đương với giá trị chi phí biên của nguồn lực sản xuất.
Khi nhấn mạnh vào HQKT, cần chú trọng đến việc giải quyết các vấn đề xã hội và môi trường Điều này giúp tạo ra một môi trường kinh tế và xã hội lành mạnh, đồng thời thúc đẩy sự phát triển bền vững của hệ sinh thái.
2.1.1.4 Quan điểm đánh giá hiệu quả kinh tế của sự phát triển kinh tế sản xuất
Phạm trù hiệu quả kinh tế (HQKT) lần đầu tiên xuất hiện trong các văn bản pháp quy vào năm 1920, khi chỉ đề cập đến HQKT của vốn đầu tư xây dựng cơ bản Hiện nay, HQKT đã trở thành một khái niệm quan trọng trong nền kinh tế thị trường, với nhiều quan điểm khác nhau về cách đánh giá Tiêu chuẩn để đánh giá hiệu quả kinh tế sản xuất là vấn đề phức tạp và chưa có sự đồng thuận, nhưng có thể tóm gọn theo ba quan điểm chính.
HQKT, theo hệ thống quan điểm thứ nhất, được xác định bởi tỷ số giữa kết quả thu được (bao gồm các nguồn lực, vật lực, tiền vốn) và chi phí đã bỏ ra để đạt được kết quả đó Công thức thể hiện HQKT theo quan điểm này là một yếu tố quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả hoạt động.
Kết quả thu được Q HQKT = - ≈ H = -
Chi phí bỏ ra C Ưu điểm: Phản ánh rõ việc sử dụng nguồn lực thể hiện thông qua chi phí sản xuất
Nhược điểm của phương pháp này là không phản ánh đầy đủ quy mô của hoạt động kinh tế, mặc dù tỷ lệ đạt được có thể cao, nhưng mức độ thành công lại không đáng kể do lượng tuyệt đối nhỏ và lợi ích kinh doanh mang lại không nhiều Hơn nữa, quan điểm này chưa phân tích được tác động và ảnh hưởng của các yếu tố nguồn lực tự nhiên.
HQKT, theo hệ thống quan điểm thứ hai, được định nghĩa là hiệu số giữa giá trị sản xuất đạt được và chi phí bỏ ra để đạt được hiệu quả đó Công thức tính HQKT có thể được biểu diễn rõ ràng để thể hiện mối quan hệ này.
Các lo ạ i hi ệ u qu ả
Hiệu quả sản xuất là khái niệm mô tả khả năng của một thị trường trong việc sản xuất sản phẩm với chi phí thấp nhất trong dài hạn, sử dụng công nghệ hiện có.
Hiệu quả sản xuất đạt được khi xã hội không thể tăng sản lượng của một loại hàng hóa mà không phải giảm sản lượng của loại hàng hóa khác Một nền kinh tế hiệu quả hoạt động tại giới hạn khả năng sản xuất của mình.
Hiệu quả xã hội của hoạt động sản xuất kinh doanh được thể hiện qua khả năng tạo việc làm cho người dân trong khu vực, từ đó nâng cao thu nhập và cải thiện mức sống vật chất lẫn tinh thần Điều này góp phần thực hiện công bằng xã hội.
Hiệu quả môi trường trong sản xuất nông nghiệp cần đảm bảo bảo vệ và cải thiện môi trường sinh thái, đồng thời thúc đẩy phát triển nông nghiệp nông thôn bền vững Điều này có nghĩa là phát triển liên tục thông qua việc khai thác hợp lý các nguồn lực, nhằm đáp ứng nhu cầu hiện tại và bảo tồn cho các thế hệ tương lai.
Giới thiệu chung về thủy canh
2.1.4.1 Khái niệm về thủy canh
Kỹ thuật thuỷ canh (hydroponic) cho phép trồng thực vật trong dung dịch dinh dưỡng, cung cấp đầy đủ các nguyên tố khoáng cần thiết cho cây Để cây phát triển khỏe mạnh, cần đảm bảo đủ ánh sáng, CO2 cho quang hợp và O2 cho hô hấp Công nghệ này đã được nghiên cứu từ thế kỷ XVII và hiện nay đã phát triển nhằm cung cấp nông sản sạch, xanh và không ô nhiễm Với quy mô gia đình, cây trồng có thể phát triển mạnh mẽ trên sân thượng, lan can hay bậu cửa mà không cần đất Ở quy mô thương mại, nhà kính trồng hoa, rau, củ, quả cho năng suất cao và an toàn, không bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm từ đất Đặc biệt, việc trồng không cần đất cho phép tận dụng không gian theo chiều dọc, giúp tăng diện tích sản xuất hiệu quả.
* Lợi ích của trồng cây bằng phương pháp thủy canh
Hệ thống trồng cây không cần đất, chỉ cần không gian để đặt hộp dụng cụ trồng, cho phép triển khai ở những khu vực cằn cỗi như hải đảo và vùng núi xa xôi, cũng như tại gia đình trên sân thượng hoặc ban công Phương pháp này không yêu cầu làm đất, không gặp phải cỏ dại và không cần tưới nước, mang lại sự tiện lợi cho người trồng.
Trồng được nhiều vụ không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các hóa chất độc hại khác
- Năng suất cao, vì có thể trồng liên tục
- Sản phẩm hoàn toàn sạch, đồng nhất, giàu dinh dưỡng và tươi ngon
- Không tích lũy chất độc, không gây ô nhiễm môi trường
- Không đòi hỏi lao động nặng nhọc, người già, trẻ em đều có thể tham gia hiệu quả
* Hạn chế của kỹ thuật thủy canh
- Chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống cao, thời gian thu hồi vốn lâu
Kỹ thuật thủy canh đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao, vì người thực hiện cần có kiến thức vững về sinh lý cây trồng, hóa học và kỹ thuật trồng trọt Do dung dịch dinh dưỡng trong thủy canh có tính đệm hóa thấp hơn so với đất, việc sử dụng quá liều một chất dinh dưỡng có thể gây hại cho cây, thậm chí dẫn đến chết cây Mỗi loại rau có yêu cầu dinh dưỡng riêng biệt, nên việc nghiên cứu và pha chế dung dịch dinh dưỡng phù hợp là rất khó khăn Điều này buộc người trồng rau phải mua dung dịch dinh dưỡng từ nhà sản xuất với giá thành cao, ảnh hưởng đến chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm.
Sâu hại và dịch bệnh có khả năng lây lan nhanh chóng trong canh tác thủy canh, mặc dù phương pháp này đã giảm thiểu nhiều nguồn bệnh so với địa canh Tuy nhiên, vấn đề bệnh cây vẫn tồn tại và đôi khi gây thiệt hại lớn hơn so với địa canh, do mầm bệnh có thể phát triển mạnh trong không khí khi điều kiện thuận lợi Khi mầm bệnh xuất hiện, chúng có thể nhanh chóng lan ra toàn bộ hệ thống, đặc biệt là trong các hệ thống kín hoặc khi sử dụng lại dung dịch dinh dưỡng.
2.1.4.2 Lý luận về trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng
Nước đóng vai trò thiết yếu trong sự sống của sinh vật, đặc biệt là thực vật, với 80-95% thành phần cấu tạo của vật chất tươi trong cây là nước Mọi quá trình trao đổi chất đều cần nước, không chỉ là môi trường vận chuyển mà còn tham gia vào các phản ứng hóa sinh, giúp khử CO2 Nước cũng ảnh hưởng đến quang hợp qua việc điều chỉnh nhiệt độ lá và sự mở, đóng khí khổng Nhu cầu nước của cây thay đổi theo từng giai đoạn phát triển, bên cạnh đó, các chất khoáng như N, P, K, và các nguyên tố vi lượng cũng rất quan trọng cho sự phát triển của cây Nghiên cứu từ Salm - Horstmar và Sachs - Knop đã chỉ ra rằng cây trồng cần 16 nguyên tố cơ bản để sinh trưởng bình thường.
Kỹ thuật thủy canh cho phép trồng cây mà không cần đất, dựa vào việc cung cấp đầy đủ dinh dưỡng từ dung dịch Trong số 16 nguyên tố thiết yếu cho sự phát triển của cây, ba nguyên tố chính là H, C, O được cây hấp thụ từ khí cácbonnic và nước, trong khi 13 nguyên tố còn lại được lấy từ đất Cơ sở khoa học của phương pháp này nằm ở việc cây trồng phát triển phụ thuộc vào muối khoáng, ánh sáng và sự lưu thông không khí, chứ không phải vào môi trường đất.
2.1.4.3 Khái niệm công nghệ cao
Công nghệ cao (CNC) tích hợp thành tựu khoa học hiện đại, mang lại sản phẩm chất lượng và tính năng vượt trội, đồng thời thân thiện với môi trường CNC đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và hiện đại hóa ngành sản xuất và dịch vụ Hiện tại, Nhà nước đang đầu tư phát triển CNC tập trung vào bốn lĩnh vực chính: công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới và công nghệ tự động hóa.
Hoạt động công nghệ cao bao gồm nghiên cứu, phát triển, tìm kiếm, chuyển giao và ứng dụng công nghệ tiên tiến Ngoài ra, nó còn liên quan đến đào tạo nguồn nhân lực cho ngành công nghệ cao, ươm tạo công nghệ và doanh nghiệp công nghệ cao, sản xuất sản phẩm và cung ứng dịch vụ công nghệ cao, cũng như phát triển nông nghiệp công nghệ cao.
- Sản phẩm công nghệ cao: là sản phẩm do CNC tạo ra, có chất lượng, tính năng vượt trội, giá trị gia tăng cao, thân thiện với môi trường
Công nghệ CNC được phân thành bốn mức độ: công nghệ hiện đại, công nghệ tiên tiến, công nghệ trung bình tiên tiến và công nghệ trung bình Trong đó, công nghệ hiện đại là sự kết hợp và ứng dụng các thành tựu của công nghệ thông tin, công nghệ sinh học và công nghệ vật liệu mới.
2.1.4.4 Quy trình sản xuất giữa rau thường và thủy camh
Sản xuất rau truyền thống chủ yếu dựa vào kinh nghiệm lâu năm, nhưng người dân vẫn lạm dụng phân bón và thuốc hóa học, dẫn đến dư lượng thuốc bảo vệ thực vật cao Điều kiện sản xuất không đảm bảo, như đất và nước ô nhiễm chứa kim loại nặng, cũng như việc sử dụng phân tươi, góp phần vào tình trạng ngộ độc thực phẩm Mặc dù gần đây người dân đã nâng cao nhận thức về an toàn thực phẩm, nhưng vẫn còn một số người vì lợi ích kinh tế mà tiếp tục sản xuất rau không đảm bảo an toàn.
Phương pháp trồng rau thủy canh, mặc dù có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng về lâu dài lại mang lại giá thành sản phẩm tối ưu Chi phí lớn nhất trong kỹ thuật này chủ yếu đến từ việc đầu tư vào các vật liệu và dụng cụ cần thiết.
Trong phương pháp thủy canh, cây trồng được cung cấp dinh dưỡng đầy đủ theo nhu cầu ở từng giai đoạn phát triển Việc điều chỉnh lượng dinh dưỡng, dù là đủ hay thiếu, có thể thực hiện ngay lập tức.
Mô hình trồng rau thủy canh cho phép tận dụng diện tích hiệu quả hơn so với trồng thổ canh Phương pháp này rất phù hợp với những không gian hạn chế, như sân thượng và ban công của nhà phố.
Trồng rau bằng phương pháp thủy canh giúp giảm thiểu đáng kể sâu bệnh so với phương pháp trồng truyền thống Khi được thực hiện trong nhà kính và thường xuyên khử trùng, khả năng xuất hiện sâu bệnh gần như không có.
Trồng cây bằng phương pháp thổ canh thường dễ dàng hơn, nhưng nếu có đủ điều kiện thích hợp, phương pháp thủy canh có thể trở nên đơn giản và tiết kiệm thời gian Nhờ đó, công sức chăm sóc cây trồng cũng giảm đáng kể.
- Về tốc độ phát triển:
Giới thiệu chung về cây rau muống
Rau muống có tên khoa học là Ipomoea aquatica Forsk, thuộc họ Khoai lang
Convolvulaceae Lá rau muống hình tam giác hay hình mũi tên, hoa trắng hoặc tím, quả nang chứa 4 hạt có lông màu hung
Rau muống có nguồn gốc từ các khu vực nhiệt đới châu Á, châu Phi, Trung Á, Nam Mỹ và châu Đại Dương Đây là cây ngắn ngày, sinh trưởng nhanh và cho năng suất cao, thích hợp với nhiệt độ cao và đủ ánh sáng Rau muống có thể được trồng trên nhiều loại đất như đất sét, đất cát, đất pha cát, đất ẩm giàu mùn hoặc đất được bón phân hữu cơ, với độ pH từ 5,3 đến 6,0 Rau muống được phân loại thành hai loại chính.
Rau muống nước là loại rau mọc ở nơi ẩm ướt và có nhiều nước, thậm chí có thể phát triển thành từng bè trôi nổi trên kênh mương hoặc hồ Với thân to và cuống đỏ, rau muống nước thường được chế biến bằng cách luộc, mang lại hương vị ngon hơn so với xào hoặc ăn sống.
- Rau muống cạn, trồng trên luống đất, cần không nhiều nước, thân thường trắng xanh, nhỏ Loại thứ hai thường thích hợp với xào hoặc có thể ăn sống.
Cơ sở thực tiễn
Tình hình s ả n xu ấ t và tiêu th ụ rau trên th ế gi ớ i và ở Vi ệ t Nam
2.2.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau trên thế giới
Theo thống kê của FAO (2008) [22]: Năm 1980, toàn thế giới sản xuất được
375 triệu tấn rau, năm 1990 là 441 triệu tấn, năm 1997 là 596,6 triệu tấn và năm
Năm 2001, sản lượng rau đạt 678 triệu tấn, trong đó cải bắp và cà chua chiếm lần lượt 50,7 triệu tấn và 88,2 triệu tấn với năng suất 24,4 tấn/ha Mức tiêu thụ rau bình quân đạt 110 kg/người/năm, tuy nhiên, trình độ phát triển nghề trồng rau giữa các quốc gia có sự khác biệt rõ rệt.
M.shajahan (1991) cho biết nếu tính sản lượng theo đầu người ở các nước phát triển sản lượng cao hơn hẳn các nước đang phát triển, các nước phát triển tỷ lệ cây rau so với cây lương thực là 2/1, trong khi ở các nước đang phát triển là 1/2 Châu Á có sản lượng rau hàng năm đạt khoảng 400 triệu tấn với mức tăng trưởng 3% (khoảng
5 triệu tấn/năm), mức tiêu dùng rau của các nước Châu Á là 84 kg/người/năm
Trung Quốc là quốc gia đang phát triển có sản lượng rau cao nhất thế giới, đạt 70 triệu tấn/năm, trong khi Ấn Độ đứng thứ hai với 65 triệu tấn Bên cạnh việc tăng sản lượng, chất lượng rau cũng ngày càng được chú trọng Nhiều tiến bộ kỹ thuật đã được áp dụng nhằm hạn chế tồn dư độc hại trong sản phẩm rau, bao gồm hàm lượng NO3, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và kim loại nặng Các phương pháp như trồng rau không dùng đất, trồng trong dung dịch và trồng cây trong điều kiện che chắn, cùng với việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật an toàn cho đất và môi trường, đang được triển khai để cải thiện chất lượng rau.
Rau quả được tiêu thụ rộng rãi trên toàn thế giới, với nhu cầu tăng 3,6% mỗi năm theo FAO (2006), trong khi mức cung cấp chỉ tăng 2,8% Sự kết hợp giữa rau và hoa quả mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, dẫn đến nhu cầu tiêu thụ ngày càng cao Dự báo nhu cầu tiêu thụ rau quả toàn cầu sẽ đạt mức tăng 5% mỗi năm Nhật Bản là quốc gia tiêu thụ rau quả nhiều nhất, với 17 triệu tấn mỗi năm, tương đương 100 kg/người Xu hướng tiêu thụ hiện tại chủ yếu tập trung vào các loại rau tự nhiên và giàu vitamin, với mức tiêu thụ trung bình toàn cầu là 154-172 g/ngày.
Theo FAO (2006), mức tiêu thụ rau và hoa quả tươi của người Anh đạt 79,6 kg/người/năm Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ cho biết, tiêu thụ rau đã tăng đáng kể trong những năm gần đây do sự thay đổi trong cơ cấu dân số, thị hiếu tiêu dùng và thu nhập của người dân.
2.2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ rau ở Việt Nam
Việt Nam có truyền thống trồng rau lâu đời, bắt đầu từ thời Vua Hùng với sự xuất hiện của rau bầu bí trong vườn gia đình Rau được nhập vào nước ta từ thế kỷ thứ X, và vào thế kỷ 18, Lê Quý Đôn đã tổng kết các vùng phân bố rau Ngành trồng rau tại Việt Nam đã hình thành từ rất sớm, nhưng trước đây, do nền kinh tế tự túc, nghề này còn manh mún với chủng loại rau nghèo nàn và sản lượng thấp Hiện nay, Việt Nam có khoảng 70 loài thực vật được sử dụng làm rau, với hơn 30 loại rau trồng, trong đó 15 loại chủ lực chiếm hơn 80% là rau ăn lá Sản xuất rau đã không ngừng tăng trưởng từ năm 1967 đến nay, đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu Theo Tổng cục Thống kê, từ năm 2007 đến 2010, diện tích, năng suất và sản lượng rau đều tăng, với diện tích đạt 722.580 ha và sản lượng 11.510.77 tấn vào năm 2008.
Năm 2009, tổng diện tích trồng rau đạt 735.335 ha với năng suất 16,12 tấn/ha, sản lượng 11.885.067 tấn Tuy nhiên, miền Bắc ghi nhận sự giảm diện tích rau, từ 335.497 ha năm 2007 xuống 330.578 ha năm 2009, mặc dù năng suất tăng từ 14,60 tấn/ha lên 14,99 tấn/ha, sản lượng cũng nhích nhẹ lên 4.956.667 tấn Đặc biệt, vùng Đồng bằng Sông Hồng chứng kiến sự giảm diện tích do đô thị hóa tăng nhanh, nhưng năng suất và sản lượng vẫn tăng hàng năm nhờ vào sự phát triển của kỹ thuật canh tác, từ 160.747 ha và năng suất 18,64 tấn/ha (năm 2007) xuống 142.505 ha và năng suất 19,88 tấn/ha (năm 2009), sản lượng giảm còn 2.832.753 tấn.
Các tỉnh miền Nam Việt Nam đang chứng kiến sự gia tăng về diện tích và sản lượng rau Cụ thể, năm 2007, diện tích trồng rau đạt 370.644 ha với năng suất 20,14 tấn/ha, sản lượng 6.194.730 tấn; đến năm 2009, diện tích tăng lên 404.757 ha, năng suất giảm còn 17,11 tấn/ha nhưng sản lượng vẫn tăng lên 6.928.400 tấn Theo khảo sát của Viện Nghiên cứu Rau Quả, 100% hộ gia đình tại Việt Nam tiêu thụ rau, với rau muống và cà chua là những loại rau phổ biến nhất Từ năm 1993 đến 1998, rau muống được tiêu thụ bởi 95% số hộ, trong khi cà chua đạt 88% Từ năm 1998 đến 2002, các loại rau như đậu đỗ và bắp cải trở nên phổ biến, với mức tiêu thụ rau tăng 10% mỗi năm Trung bình, người Việt Nam tiêu thụ 54 kg rau/người/năm, với giá trị tiêu thụ rau hàng năm khoảng 126.000 đồng/người Một khảo sát gần đây cho thấy tổng lượng rau tiêu thụ bình quân đầu người đã tăng gấp đôi trong 10 năm qua, dự báo mức tiêu thụ sẽ đạt 140 kg/người/năm vào năm 2010 Mặc dù rau xanh giữ vai trò quan trọng trong bữa ăn hàng ngày, nhưng chất lượng rau không đảm bảo khiến người tiêu dùng lo ngại Do đó, ngành sản xuất rau quả hiện nay hướng đến việc cung cấp rau chất lượng cao, đặc biệt là cho các vùng đông dân cư.
2.2.1.3 Tình hình sản xuất rau an toàn trái vụ ở Việt Nam
Trong 10 năm trở lại đây, các cơ quan nghiên cứu trong nước, các tổ chức quốc tế, các doanh nghiệp nông nghiệp đã tổ chức nghiên cứu, thử nghiệm nhiều kỹ thuật sản xuất rau an toàn, rau hữu cơ, kết hợp trồng rau trái vụ tăng hiệu quả sản xuất, tăng chất lượng sản phẩm cho xuất khẩu và tiêu dùng trong nước Trong đó, có khá nhiều nghiên cứu về kỹ thuật thủy canh với 2 hệ thống thủy canh là: hệ thống thủy canh tĩnh và hệ thống thủy canh động Giới thiệu một số mô hình sản xuất thử nghiệm, như sau [13]
Tại Hà Nội, một khu nông nghiệp công nghệ cao đã được khởi công vào tháng 4/2002 và chính thức hoạt động từ tháng 9/2004 Dự án có tổng vốn đầu tư 24 tỷ đồng (1,5 triệu USD), trong đó 50% là từ ngân sách thành phố và 50% từ cơ quan chủ quản.
Công ty TNHH Nhà nước một thành viên Đầu tư phát triển nông nghiệp Hà Nội đã xây dựng khu vực nông nghiệp trên diện tích 7,5 ha, trong đó 5.500 m² trồng dưa chuột, cà chua và ớt ngọt, cùng 2.000 m² trồng hoa, với giống cây nhập khẩu từ Israel Nhờ áp dụng công nghệ mới về giống, quy trình chăm bón và hệ thống dinh dưỡng khoáng tự động, năng suất cây trồng tại đây đạt cao, bước đầu cho thấy hiệu quả sản xuất Các giống cà chua trồng trong nhà kính công nghệ cao của Israel đều là giống chịu nhiệt, cho năng suất cao và chất lượng tốt, đạt cao nhất 226,5 tấn/ha Giống dưa chuột cũng được chọn lọc phù hợp cho nhà kính, có tỉ lệ đậu quả cao và năng suất tốt, với vụ xuân hè đạt năng suất 78 tấn/ha.
Năng suất dưa chuột đạt 116 tấn/ha, trong khi vụ thu đông chỉ đạt 74 tạ/ha, nhưng chất lượng đều đảm bảo tiêu chuẩn rau an toàn Đối với giống ớt ngọt, năng suất trong vụ không cao, chỉ dao động từ 50 đến 120 tấn/ha, tuy nhiên sản phẩm vẫn đạt tiêu chuẩn rau an toàn.
Thành phố Hà Nội đã phát triển các mô hình ứng dụng công nghệ tiên tiến trong sản xuất rau an toàn tại các khu vực Vĩnh Tuy và Lĩnh Nam thuộc huyện Thanh Trì.
Vân Nội (Đông Anh) đã phát triển nhiều trang trại ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất rau và hoa Tính đến năm 2002, thành phố Hà Nội có 54 quầy bán rau an toàn và thực phẩm sạch Hiện tại, thành phố đang triển khai các dự án nông nghiệp công nghệ cao, bao gồm mô hình rau, hoa chất lượng cao với diện tích 16 ha ở huyện Từ Liêm, mô hình nông nghiệp công nghệ cao Nam Hồng (Đông Anh) với 30 ha và mô hình ở Kim Sơn (Gia Lâm) với 15 ha.
Tại thành phố Hồ Chí Minh, một khu sản xuất nông nghiệp công nghệ cao rộng 100 ha đã được phê duyệt, bao gồm các khu vực sản xuất rau thủy canh, trồng trên giá thể không đất, nuôi trồng lan và sản xuất nấm Từ năm 2000 đến nay, ngành nông nghiệp đã ghi nhận tốc độ tăng trưởng ấn tượng, với mức tăng trưởng lần lượt là 3,7% vào năm 2001, 4,7% vào năm 2002, và năm nay có sự bùng nổ tăng trưởng.
Tình hình sản xuất và ứng dụng kỹ thuật thủy canh trong nước và thế giới
Dung dịch dinh dưỡng cho kỹ thuật thủy canh đã được nghiên cứu và phát triển cùng với sự ra đời của phương pháp này Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng sự sinh trưởng của cây trồng phụ thuộc vào 16 nguyên tố hóa học thiết yếu: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl Dung dịch dinh dưỡng đầu tiên được sử dụng là của nhà sinh lý thực vật Knop vào giữa thế kỷ 19, với thành phần đơn giản chỉ gồm 6 loại muối vô cơ, cung cấp các nguyên tố đa và trung lượng nhưng thiếu vi lượng, dẫn đến khả năng sinh trưởng của cây không đạt yêu cầu Sau dung dịch Knop, nhiều công thức dinh dưỡng khác đã được phát triển để nuôi trồng thực vật bậc cao hiệu quả hơn.
Các nhà khoa học đã nghiên cứu các dung dịch dinh dưỡng chuyên biệt cho nhiều loại cây trồng, bao gồm dung dịch cho lúa của Axan, củ cải đường của Belouxov, cà chua của Kitxon, chè của Khaan và Xcurea, cũng như táo của Mori Ngoài ra, dung dịch của Winsor (1973) cũng được áp dụng cho việc trồng cà chua Carbonell và cộng sự (1994) đã chỉ ra rằng Asen có trong dung dịch dinh dưỡng có thể làm tăng sự hấp thụ sắt (Fe) nhưng lại giảm sự hấp thụ bo (B), đồng (Cu) và mangan (Mn).
Nghiên cứu của Carbonell và cộng sự (Mỹ - 1994) chỉ ra rằng nguyên tố asen có ảnh hưởng tiêu cực đến hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong cây cà chua trồng thủy canh Cụ thể, sự hiện diện của asen trong dung dịch dinh dưỡng làm tăng khả năng hấp thu sắt, nhưng lại giảm hấp thu các nguyên tố vi lượng như B, Cu, Mn và Zn, dẫn đến việc phá hủy cấu trúc cây.
2.2.2.2 Kết quả nghiên cứu về sâu bệnh hại trong kỹ thuật thủy canh trên thế giới
Trong môi trường dung dịch dinh dưỡng, bệnh tật ở cây có thể lây lan nhanh chóng, đặc biệt trong hệ thống thủy canh động Đây là một vấn đề đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu từ các nhà khoa học trên toàn thế giới.
Năm 1986, Etridiazole và Furalaxyl đã được chứng minh có khả năng ngăn chặn nấm Pythium gây hại cho cây dưa chuột trong hệ thống thủy canh Tuy nhiên, theo Stanghellini và Rasmussen (1994), bệnh ở rễ là một trong những yếu tố chính hạn chế tiềm năng sản lượng tối đa của bất kỳ loại cây trồng nào trong kỹ thuật thủy canh.
Một số biện pháp kiểm soát bệnh trong kỹ thuật thủy canh:
Vệ sinh hệ thống thủy canh là một biện pháp cơ học hiệu quả trong việc phòng bệnh Khi bệnh đã xuất hiện, cần xử lý dung dịch dinh dưỡng để ngăn chặn sự lây lan Có nhiều phương pháp xử lý dung dịch dinh dưỡng, bao gồm lọc, sử dụng sóng siêu âm, ozon hóa và chiếu tia cực tím để khử hoạt tính nhiệt.
Biện pháp hóa học trong nông nghiệp bao gồm việc khử trùng giá thể trước khi sử dụng, bổ sung thuốc diệt nấm, biocides và các chất hoạt tính bề mặt vào dung dịch dinh dưỡng Ngoài ra, phun hóa chất ngay khi bệnh mới xuất hiện cũng là một phương pháp hiệu quả để phòng trừ bệnh.
2.2.2.3 Tình hình phát triển kỹ thuật thủy canh trên thế giới
Theo tài liệu của Trung tâm Thông tin Nông nghiệp và Công nghiệp thực phẩm trồng trọt không dùng đất (1992), nghiên cứu về kỹ thuật trồng cây không dùng đất đã phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu, đặc biệt là đối với rau ăn lá và ăn quả Sau khi hệ thống thủy canh trong nước sâu của Gericke được giới thiệu vào năm 1930, nhiều cơ sở trồng thương mại đã được thành lập, như cơ sở trồng cây Hydroponic ở Nhật Bản, nơi áp dụng kỹ thuật trồng trên giá thể trơ với dung dịch dinh dưỡng hồi lưu Diện tích trồng thủy canh toàn cầu đã tăng từ khoảng 10 ha vào năm 1940 lên 300 ha vào năm 1970 và đạt 6000 ha vào năm 1980 Đến năm 2001, diện tích trồng thủy canh đã dao động từ 20.000 đến 25.000 ha, cho thấy sự phát triển vượt bậc trong lĩnh vực này.
6 - 8 tỷ USD (Hassan estimate bas on Carruthers 1999 pro-rata for additional production data)
Vào năm 1989, HydroHarvest tại Ashby, Massachusetts, Hoa Kỳ, đã sản xuất rau quanh năm trên diện tích 3.400 m², trong đó 69% là rau diếp, 13% cải xong, 13% hoa cắt và 5% cho các thí nghiệm khác Đến năm 1994, Mỹ có khoảng 220 ha rau trồng trong nhà kính, 75% trong số đó được trồng không dùng đất mà sử dụng dung dịch Các loại rau chủ yếu bao gồm cà chua, dưa chuột, rau diếp và ớt Năm 1991, Bắc Âu đã có hơn 4.000 ha rau trồng trong dung dịch Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng hệ thống trồng cây không dùng đất với nhiều kỹ thuật và dung dịch khác nhau, bao gồm cả dung dịch vô cơ và hữu cơ, nhằm đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng cao.
Hà Lan dẫn đầu thế giới về công nghệ sản xuất thủy canh với diện tích lên tới 10.000 ha, theo sau là Tây Ban Nha với 4.000 ha, Canada 2.000 ha, Nhật Bản 1.000 ha, New Zealand 550 ha, Anh 460 ha, Mỹ 400 ha và Italy 400 ha Trong khoảng thời gian 20 năm từ 1980 đến nay, ngành thủy canh đã có sự phát triển mạnh mẽ tại các quốc gia này.
2001), diện tích trồng thuỷ canh của thế giới đã tăng gấp 5lần từ 5.000 ha lên 25.000 ha
Hà Lan dẫn đầu thế giới về sản xuất rau bằng công nghệ thủy canh với diện tích 13.000 ha và thu hút khoảng 40.000 lao động Giá trị sản xuất thủy canh chiếm 50% tổng giá trị sản xuất rau quả của quốc gia này Các loại rau ăn quả như ớt, cà chua và dưa chuột là sản phẩm chủ lực phục vụ xuất khẩu, bên cạnh đó, hoa cắt như hoa hồng, gerbera và caration cũng được xuất khẩu thương mại đến nhiều quốc gia trên toàn cầu.
Công nghệ thủy canh đang phát triển mạnh mẽ tại Tây Ban Nha, với diện tích nhà lưới hiện đạt 30.000 ha, chiếm hơn 20% tổng diện tích trồng theo phương pháp này.
Tại Canada, diện tích sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ thủy canh đã tăng từ 100 ha năm 1987 lên 2.000 ha vào năm 2001, với các công nghệ như Rockwool, perlite và NFT để sản xuất cà chua, dưa chuột và ớt Hơn 50% sản lượng cà chua và ớt, cùng với 25% dưa chuột, được sản xuất bằng công nghệ thủy canh và xuất khẩu sang Mỹ Năm 1988, thủy canh đã trở thành phương pháp trồng rau phổ biến trong nhà kính ở Canada, đóng góp khoảng 1,4 tỷ USD vào tổng giá trị sản xuất rau của quốc gia.
Tại Nhật Bản, kỹ thuật trồng cây trong dung dịch chủ yếu được áp dụng để sản xuất rau, với năng suất cao như cà chua đạt 130 - 140 tấn/ha/năm và dưa leo đạt 250 tấn/ha/năm Hiện nay, ngoài hệ thống thủy canh cho cà chua, dưa leo, và dâu tây, Nhật Bản còn sử dụng các phương pháp trồng cây khác như hệ thống khí canh và kỹ thuật trồng trên màng mỏng dinh dưỡng NFT để trồng rau ăn lá và rau cao cấp Sản xuất thủy canh ở Nhật Bản gắn liền với công nghệ chế biến thực phẩm, trong đó phần lớn sản phẩm được cung cấp cho ngành chế biến thực phẩm và một phần nhỏ phục vụ cho thị trường bán lẻ.
Tại New Zealand, ngành nông nghiệp trong nhà lưới đang phát triển mạnh mẽ với việc sản xuất thủy canh, cây ăn quả, rau và hoa cắt Hiện nay, tất cả các nhà lưới tại New Zealand đều áp dụng công nghệ thủy canh và hướng đến xuất khẩu Chính phủ New Zealand đã triển khai nhiều chính sách khuyến khích phát triển công nghệ này, đặc biệt là ở các khu vực ven công nghiệp và ngoại ô các đô thị lớn.
* Tại Anh, người ta xây dựng hệ thống (NFT) trồng cây trên màng mỏng dinh dưỡng chuyên sản xuất cà chua với diện tích 8,1 ha (mật độ 22.230 cây/ha)
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật thủy canh ở Việt Nam
2.2.3.1 Kết quả nghiên cứu về dung dịch dưỡng để trồng cây bằng kỹ thuật thủy canh ở Việt Nam Ở Việt Nam, khi kỹ thuật thuỷ canh bắt đầu được nghiên cứu thì dung dịch dinh dưỡng chủ yếu nhập từĐài Loan Để chủđộng vềdinh dưỡng đã có một số tác giả nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng để trồng cây bằng kỹ thuật thuỷ canh như: Công ty Phân bón Sông Gianh đã pha chế được dung dịch dinh dưỡng thủy canh Thăng Long để trồng các 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, chất lượng rau, hoa và quả Đặc biệt, ớt ngọt trồng trong dung dịch này cho năng suất cao hơn 72,8% so với dung dịch Đài Loan Giá thành sử dụng của dung dịch này thấp hơn 46,3% do giá dinh dưỡng chỉ bằng 1/3 giá dung dịch nhập từ Đài Loan [1]
Năm 1996, Nguyễn Khắc Thái Sơn và Nguyễn Quang Thạch đã nghiên cứu 8 loại dung dịch dinh dưỡng, bao gồm 4 loại nguyên bản nhập từ Đài Loan (đ/c), dung dịch FAO, dung dịch Knop, dung dịch I Mai và 4 loại dung dịch cải tiến Kết quả theo dõi cho thấy, tất cả 7 dung dịch tự pha chế và cải tiến đều cho năng suất rau cải xanh thấp hơn so với dung dịch FAO, trong đó dung dịch FAO đạt năng suất cao nhất.
So với dung dịch nhập từ Đài Loan, hiệu quả của các dung dịch tự pha chế đạt 76,8% Đặc biệt, trong quá trình sinh trưởng, phát triển và năng suất của cà chua, có đến 4 trong 7 dung dịch tự pha chế cho năng suất cao hơn Dung dịch Knop cải tiến, với việc bổ sung vi lượng và sắt từ Đài Loan, đã mang lại năng suất cà chua ấn tượng.
5,69 kg/m 2 vượt 82,37% so với sử dụng dung dịch nhập từ Đài Loan [4]
Nguyễn Quang Thạch và cộng sự (1998) đã tiến hành pha chế hai dung dịch dinh dưỡng NC1 và NC2 để thử nghiệm trồng một số loại rau ăn lá, và từ đó đưa ra kết luận rằng cả hai dung dịch này đều có hiệu quả trong việc hỗ trợ sự phát triển của rau.
Dung dịch tự chế NC1 và NC2 cho sản phẩm rau xà lách và rau cải có chất lượng tương đương với năng suất đạt từ 70 – 90% so với rau trồng bằng dung dịch nhập từ AVRDC Tuy nhiên, giá thành của hai dung dịch tự chế chỉ bằng 1/3, giúp giảm chi phí rau từ 22 – 27% so với việc sử dụng dinh dưỡng nhập khẩu từ AVRDC.
Vũ Quang Sáng (2000) đã nghiên cứu cải tiến dung dịch FAO và Knop bằng cách bổ sung vi lượng để tối ưu hóa sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của cà chua VR2 và XH2 Kết quả cho thấy việc pha chế dung dịch FAO và Knop kết hợp vi lượng cho phép trồng cà chua bằng kỹ thuật thủy canh mà không cần điều chỉnh pH, chỉ cần bổ sung dinh dưỡng khi cây ra hoa Năng suất và chất lượng quả cà chua từ hai dung dịch này cao hơn và có chi phí thấp hơn so với dung dịch dinh dưỡng nhập khẩu từ AVRDC.
2.2.3.2 Kết quả nghiên cứu về sâu bệnh hại trong trồng cây bằng kỹ thuật thủy canh ở Việt Nam
Viện Công nghệ Sinh học (2011) đã nghiên cứu việc sử dụng chế phẩm sinh học từ vi khuẩn đối kháng để kiểm soát nấm hại cây trồng Trong điều kiện nhà lưới, cây rau diếp nhiễm nấm R solani được xử lý với tế bào Burkholderia, Bacillus và Pseudomonas, cho thấy nấm R solani bị kiểm soát đến 75% so với lô rau không được xử lý Đặc biệt, sinh khối tươi và khô, cùng số lượng lá/cây của lô thí nghiệm được xử lý cao hơn đáng kể so với lô không được xử lý.
Nghiên cứu cho thấy, trên cây cà chua bị nhiễm nấm F oxysporum, việc xử lý bằng tế bào của Burkholderia và Bacillus đã giúp kiểm soát nấm này từ 67% đến 75% Kết quả cho thấy sinh khối tươi và khô của cây cà chua, số lượng lá mỗi cây, cũng như chiều cao cây ở lô thí nghiệm được xử lý cao hơn đáng kể so với lô không được xử lý (P < 0,05).
Burkholderia và Bacillus không chỉ kiểm soát hiệu quả nấm bệnh R solani và F oxysporum mà còn thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của rau diếp và khoai tây trong nhà lưới Đặc biệt, trong các thí nghiệm với tế bào và dịch ngoại bào của chủng vi khuẩn đối kháng, mật độ cùng loại vi sinh vật hữu ích xung quanh bộ rễ của cà chua và rau diếp không bị giảm so với nhóm đối chứng.
2.2.3.4 Kết quả nghiên cứu sản xuất rau ăn lá trái vụ bằng công nghệ thủy canh ở Việt Nam
Viện Nghiên cứu Rau Quả đã thực hiện nghiên cứu ứng dụng công nghệ thủy canh tuần hoàn để sản xuất rau ăn lá trái vụ trong giai đoạn 2007-2009.
Năm 2008, nghiên cứu về bốn loài rau (xà lách, cải xanh, cần tây và rau muống) đã chứng minh rằng rau ăn lá trồng trái vụ bằng kỹ thuật thủy canh tuần hoàn đạt tiêu chuẩn an toàn thực phẩm Viện Nghiên cứu Rau quả (2009) đã xác định các công thức giá thể tối ưu cho xà lách, cải xanh và cần tây, trong đó công thức 50% giá thể gốc kết hợp với 50% vụn xơ dừa cho kết quả tốt nhất trong điều kiện trái vụ Năm 2010, Viện tiếp tục xây dựng mô hình sản xuất rau ăn lá bằng công nghệ thủy canh tuần hoàn trong nhà lưới, cho thấy rau có khả năng thích ứng tốt, rút ngắn thời gian sinh trưởng và năng suất cao hơn từ 1,3 đến 1,4 lần so với trồng trên đất Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cao cần được nghiên cứu để giảm giá thành sản phẩm cho sản xuất đại trà.
Tổng quan tài liệu đã chỉ ra rằng công nghệ thủy canh đóng vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là trong việc trồng rau xanh ở những khu vực có điều kiện khó khăn Tại miền Bắc Việt Nam, công nghệ này hỗ trợ cung cấp rau xanh an toàn và liên tục trong suốt năm, đặc biệt ở các vùng sản xuất rau chuyên canh ven đô thị và khu công nghiệp Nhiều địa phương và doanh nghiệp, đặc biệt ở Hà Nội, đã áp dụng thành công kỹ thuật này.
Hải Phòng đã nhập khẩu thiết bị và ứng dụng kỹ thuật vào sản xuất, nhưng kết quả chưa đạt như mong đợi do chi phí nhập khẩu vật tư cao và giá thành sản phẩm thấp Để phát triển công nghệ này, cần tiến hành nghiên cứu chi tiết các kỹ thuật phù hợp với điều kiện đầu tư và ứng dụng của người trồng rau tại Việt Nam.
Mặc dù đã có một số nghiên cứu về trồng cây thủy canh tại Việt Nam, nhưng hiện chưa có nghiên cứu tổng thể nào về kỹ thuật thủy canh cho cây rau ăn lá Các nghiên cứu hiện tại chỉ đề cập đến từng kỹ thuật riêng lẻ, loại cây trồng, dung dịch và giá thể, chủ yếu tập trung vào khảo nghiệm các loại dung dịch và giá thể nhập khẩu hoặc từ các viện nghiên cứu Đặc biệt, chưa có nghiên cứu nào chuyên sâu về các loài rau ăn lá trái vụ trong điều kiện khí hậu miền Bắc Việt Nam Để khắc phục những hạn chế này, chúng tôi đã triển khai nghiên cứu Đề tài nhằm xây dựng quy trình kỹ thuật và đưa ra các khuyến cáo cho nhà sản xuất, góp phần đáp ứng nhu cầu của ngành sản xuất rau.
Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU