Nghiên cứu kỹ thuật trồng cây trầu bà đế vương đỏ philodendron imperial red bằng phương pháp thủy canh tĩn

Các nghiên cứu về lợi ích của cây cảnh trong nhà đã được tiến hành trong hơn 30 năm qua và đã khẳng định cả vai trò trực tiếp và gián tiếp của cây cảnh trong nhà trong việc nâng cao chất

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

HOÀNG THỊ LOAN

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT TRỒNG CÂY TRẦU BÀ ĐẾ VƯƠNG ĐỎ (Philodendron imperial red) BẰNG

PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH TĨNH

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Người hướng dẫn khoa học: 1 NGND.GS.TS Nguyễn Quang Thạch

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực chưa từng được ai sử dụng để công bố trong trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn

Hoàng Thị Loan

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp

đỡ đó

Tôi xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới NGND.GS.TS Nguyễn Quang Thạch đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành bản luận văn này

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Thanh Hải, thầy giáo đồng hướng dẫn đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ tỉnh Phú Thọ đã tạo điều kiện giúp đỡ để tôi yên tâm học tập và thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã luôn điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên, khuyến khích tôi hoàn thành luận văn

Ngày 09 tháng 10 năm 2017 Tác giả luận văn

Hoàng Thị Loan

MỤC LỤC

Lời cam đoan I Lời cảm ơn II Mục lục III Danh mục chữ viết tắt V Danh mục bảng VI Danh mục biểu đồ VII Danh mục hình VIII Trích yếu luận văn IX Thesis abstract XI

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Giả thuyết khoa học 3

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.4 Phạm vi, đối tượng nghiên cứu 3

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.5 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

Phần 2 Tổng quan tài liệu 5

2.1 Tổng quan về cây cảnh trong nhà 5

2.1.1 Vai trò của cây cảnh trong nhà 5

2.1.2 Ô nhiễm không khí trong nhà 11

2.2 Nghiên cứu trồng thuỷ canh cây cảnh trong nhà 14

2.2.1 Nghiên cứu ngoài nước 14

2.2.2 Nghiên cứu trong nước 16

2.3 Giới thiệu về cây trầu bà đế vương đỏ 17

2.3.1 Phân loại 17

2.3.2 Đặc điểm sinh trưởng 17

2.3.3 Yêu cầu sinh thái 18

2.4 Sơ lược về kỹ thuật thuỷ canh 19

2.4.1 Cơ sở khoa học, lịch sử của kỹ thuật thuỷ canh 19

2.4.2 Các phương pháp thuỷ canh 20

2.4.3 Nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng 22

Phần 3 Vật lıệu và phương pháp nghiên cứu 26

3.1 Địa điểm, thời gian nghiên cứu 26

3.1.1 Địa điểm nghiên cứu 26

3.1.2 Thời gian nghiên cứu: 26

3.2 Đối tượng, vật liệu nghiên cứu 26

3.2.1 Đố tượng nghiên cứu 26

3.2.2 Vật liệu nghiên cứu 26

3.3 Nội dung nghiên cứu 27

3 4 Phương pháp nghiên cứu 28

3.4.1 Bố trí thí nghiệm 28

3.4.2 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi 28

3.4.3 Quy trình nghiên cứu 28

3.4.4 Các thí nghiệm tiến hành 29

3.4.5 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu 32

Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 33

4.1 Kết quả nghiên cứu 33

4.2 Thảo luận 56

4.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến sinh trưởng của cây 57

4.2.2 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật trồng thuỷ canh cây trầu bà đế vương đỏ 60

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 64

5.1 Kết luận 64

5.2 Kiến nghị 64

Tài liệu tham khảo 66

Phụ lục 71

ICs (Inorganic gaseous compounds)

Hợp chất khí vô cơ NASA Cục hàng không và quản lý không gian

TN Thí nghiệm

SBS (Sick Building Syndrome)

Hội chứng nhà kín

UTS (University of Technology, Sydney)

Đại học công nghệ Syney VOCs (Volatile organic compounds)

Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Thành phần hoá học của các dung dinh dưỡng (ppm) 27

Bảng 4.1.1 Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến sinh trưởng của cây 34

Bảng 4.1.2 Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến sinh trưởng của lá cây 37

Bảng 4.1.3 Ảnh hưởng của pH dung dịch đến sinh trưởng của cây 40

Bảng 4.1.4 Ảnh hưởng của pH dung dịch thủy canh đến sinh trưởng của lá cây 42

Bảng 4.1.5 Ảnh hưởng của EC dung dịch đến rễ cây 44

Bảng 4.1.6 Ảnh hưởng của EC dung dịch đến sinh trưởng của cây 46

Bảng 4.1.7 Ảnh hưởng của kỹ thuật cắt rễ đến sinh trưởng của rễ cây 49

Bảng 4.1.8 Ảnh hưởng của kỹ thuật cắt rễ đến sinh trưởng của cây 51

Bảng 4.1.9 Ảnh hưởng của độ ngập dung dịch đến rễ cây 53

Bảng 4.1.10 Ảnh hưởng của độ ngập rễ đến sự phát triển của cây 54

Bảng 4.1.11 Ảnh hưởng của thời gian thay dung dịch đến sinh trưởng của cây 56

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 4.1.1 Động thái tăng trưởng chiều cao của cây 35 Biểu đồ 4.1.2 Ngày hoàn thành lá mới 36 Biểu đồ 4.1.3 Ảnh hưởng của loại dung dịch đến kích thước lá 38 Biểu đồ 4.1.4 Ảnh hưởng của pH dung dịch đến động thái tăng trưởng chiều

cao cây 41 Biểu đồ 4.1.5 Ảnh hưởng của pH dung dịch đến kích thước lá 43 Biểu đồ 4.1.6 Ảnh hưởng của EC dung dịch đến tăng trưởng chiều cao cây 47 Biểu đồ 4.1.7 Ảnh hưởng của kỹ thuật cắt rễ đến động thái tăng trưởng chiều

cao cây 52

DANH MỤC HÌNH

Hình 4.1.1 Ảnh hưởng của loại dung dịch thuỷ canh đến sinh trưởng của cây 39

Hình 4.1.2 Ảnh hưởng của loại dung dịch thuỷ canh đến sinh trưởng của lá cây 39

Hình 4.1.3 Ảnh hưởng của pH dung dịch đến sinh trưởng của cây 44

Hình 4.1.4 Ảnh hưởng của EC dung dịch đến rễ cây (sau 30 ngày thí nghiệm) 46

Hình 4.1.5 Ảnh hưởng của EC dung dịch đến rễ cây (sau 90 ngày thí nghiệm) 48

Hình 4.1.6 Rễ mới hình thành và phát triển sau 15 ngày 50

Hình 4.1.7 Rễ cây sau 60 ngày thí nghiệm (A) Rễ cây tại công thức đối chứng, không cắt rễ; (B) Chậu cây tại công thức 1, cắt cụt hết rễ; (C) Bộ rễ cây phát triển sau khi cắt hết rễ - công thức 1 50

Hình 4.1.8 Ảnh hưởng của độ ngập rễ đến sự phát triển bộ rễ cây 54

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Hoàng Thị Loan

Tên Luận văn: “Nghiên cứu kỹ thuật trồng cây Trầu bà đế vương đỏ (Philodendron imperial red) bằng phương pháp thuỷ canh tĩnh”

Phương pháp nghiên cứu:

- Vật liệu nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trên cây Trầu bà đế vương đỏ (Philodendron imperial red) nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô Các vật liệu phục vụ cho nghiên cứu bao gồm các dung dịch dinh dưỡng (Knop, Imai, Hoagland) và nước lã; các dụng cụ, thiết bị phục vụ đo, đếm, điều chỉnh pH dung dịch

- Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu gồm 6 thí nghiệm; Các thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCBD) với 3 lần nhắc lại, 5 cây là một lần nhắc lại (n=15)

- Xử lý số liệu: Số liệu thu thập được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel và phần mềm SAS 9.1 Sự sai khác giữa các giá trị trung bình của các thông số được đánh giá theo phân tích ANOVA ở mức P <5%

Kết quả chính và kết luận:

1 Hoàn toàn có thể sử dụng kỹ thuật thuỷ canh để trồng cây Trầu bà đế vương đỏ Cây Trầu bà đế vương đỏ trồng thuỷ canh sinh trưởng tốt và có thể sử dụng như một cây cảnh trong nhà

2 Trong ba dung dịch thuỷ canh nghiên cứu (dung dịch Knop, Imai và Hoagland) thì dung dịch Hoagland là dung dịch thích hợp nhất cho sự sinh trưởng của cây Trầu bà

đế vương pH dung dịch là 6,0-6,5 và EC thích hợp là 1.000µS/cm là tối ưu cho sinh trưởng của cây

3 Biện pháp kỹ thuật cắt rễ có ảnh hưởng rất rõ đến thẩm mỹ của cây, tuỳ thuộc

mục đích sản xuất và thẩm mỹ của từng người mà có thể lựa chọn biện pháp cắt rễ hay không cắt rễ cho cây

4 Sự sinh trưởng của bộ rễ cây Trầu bà đế vương đỏ trồng thủy canh ít phụ thuộc vào tình trạng ngập rễ trong dung dịch Tùy thuộc vào sở thích thẩm mỹ mà có thể để mức nước ngập hoàn toàn hoặc rút nước cho phù hợp

5 Thời gian thay dung dịch có ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây, thay dung dịch 5-15 ngày 1 lần để cây sinh trưởng thuận lợi

THESIS ABSTRACT

Master candidate: Hoang Thi Loan

Thesis title: “Study on the cultivation technique of the Philodendron imperial red by Hydroponic Method”

Major: Biotechnology Code: 60 42 02.01

Educational organnization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Researchh Objectives:

Research on the technique of hydroponic cultivation of Philodendron imperial Red, to determine the technical parameters of hydroponics solution (pH, EC), suitable techniques for planting by static hydroponic method

Material and methods:

- Study Materials: The study was conducted on the Philodendron imperial red plant propagated by tissue culture Materials for research include nutrient solutions (Knop, Imai, Hoagland) and water; Measurement instruments, counting equipment, pH adjustment solutions

- Research method: The study included 6 experiments; The experiments were arranged in a randomized block design (RCBD) with 3 replications, 5 trees being repeated (n = 15)

- Data processing: Data collected was processed by Microsoft Excel software and SAS 9.1 software The difference between the mean values of the parameters was assessed by ANOVA analysis at P <5%

Main findings and conclusions:

1 It is entirely possible to use hydroponic techniques to grow Philodendron imperial red Philodendron imperial red by hydroponic growing well and can be used

as a indoor plants

2 In the three hydroponic solutions (Knop, Imai and Hoagland solutions), Hoagland solution is the most suitable solution for the growth of Trees The pH of the solution is 6.0-6.5 and the appropriate EC is 1.000μS/cm which is optimal for plant growth

3 Technique of rooting has a great influence on the aesthetics of plants, depending on the purpose of production and the aesthetics of each person that can choose the method of cutting roots or not cutting the roots of the tree

4 The growth of root buds of red king shrimps in hydroponic cultivation is less dependent on root stocking Depending on the aesthetic taste, it is possible to let the water level fully or drain water accordingly

5 The time taken to change the solution affects the growth of the tree, change the solution 5-15 days a time for the plant to grow smoothly

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Trong thời đại ngày nay, việc đưa cây xanh vào trong không gian sống của con người đang là một xu hướng mới và rất được ưa chuộng Cây cảnh trong nhà không chỉ được sử dụng với mục đích trang trí mà nó còn đóng vai trò như một

bộ lọc sinh học giúp cải thiện chất lượng không khí trong nhà Trồng cây cảnh trong nhà được đánh giá là một xu hướng của tương lai nhằm nâng cao chất lượng sống của con người đồng thời đây cũng là một giải pháp trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí trong nhà đang ngày càng trở nên bức thiết tại các khu vực đô thị

Theo kết quả nghiên cứu của nhóm các nhà khoa học thuộc Đại học công nghệ, Sydney (University of Technology, Sydney - UTS) công bố, có hơn 900 hỗn hợp của VOCs đã được phát hiện trong không khí trong nhà, nơi chúng gây

ra các vấn đề sức khỏe cho con người như benzene, formaldehyde, CO2, Ozone, (F.R Torpy et al., 2013)

Khi con người tiếp xúc với không khí ô nhiễm trong nhà thường gây nên các triệu chứng bệnh lý ảnh hưởng tới sức khoẻ và chất lượng sống của con người Y học gọi những triệu chứng bệnh trên là “Hội chứng bệnh xây dựng” (Sick Building Syndron - SBS) hay “Hội chứng nhà kín”, “Hội chứng nhà cao tầng”, “Hội chứng văn phòng” (Sick Building Syndron - SBS) Đây là kết quả từ

sự tác động của nhiều nhân tố trong nhà Biểu hiện bệnh lý là đau nhức xương, đau đầu, hắt hơi, mỏi mắt, khô ngứa da, mệt mỏi, hay cáu gắt, buồn ngủ … (HSE, 2000; Gabriela Soreanu et al., 2013)

Các nghiên cứu về lợi ích của cây cảnh trong nhà đã được tiến hành trong hơn 30 năm qua và đã khẳng định cả vai trò trực tiếp và gián tiếp của cây cảnh trong nhà trong việc nâng cao chất lượng sống của con người thông qua khả năng làm sạch không khí trong nhà như một tấm lọc sinh học, và các vai trò lợi ích của thực vật đối với con người như giảm stress, giảm đau, giảm sự mệt mỏi của tâm thần, nâng cao khả năng nhận thức của trẻ, và giảm bạo lực (Lohr, 2010) Những nghiên cứu trên đã góp phần nâng cao việc sử dụng cây trồng nhằm giải quyết các vấn đề về sức khoẻ, môi trường và cộng đồng

Thủy canh (Hydroponics) là một phương pháp trồng cây không sử dụng đất

Phương pháp này có thể được thực hiện ở những nơi đất xấu, địa hình không thuận lợi, có thể được áp dụng tại các không gian hẹp và do đó rất hữu ích trong các khu vực có không gian hạn chế như các khu đô thị Tuy nhiên, công nghệ thuỷ canh chủ yếu được ứng dụng trên cây rau mà ít được nghiên cứu, ứng dụng trên cây cảnh trong nhà

Trồng cây cảnh trong nhà nhà bằng phương pháp thủy canh mới được đề xuất vào năm 2004 bởi nhà thực vật học người Pháp Patrich Blanc với những nghiên cứu về bức tường xanh (green wall)(Sunakorn, 2014) Tại Pháp, Mỹ, Nhật, Thái lan đã bước đầu có những nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật trồng thủy canh trên một số loại cây cảnh cây cảnh trong nhà mà sản phẩm là những bức tường xanh nhằm làm sạch không khí, giảm tiếng ồn, giảm bức xạ mặt trời tại những khu vực gần cửa kính, cải thiện năng suất lao động cho những nhận viên văn phòng

Ở nước ta, cây cảnh trong nhà (CCTN) cũng đã chiếm một thị phần nhất định trong thị trường hoa - cây cảnh và có xu hướng phát triển khá nhanh so với các chủng loại cây cảnh khác Hiện nay, thị trường CCTN khá phong phú về chủng loại cây, mẫu mã sản phẩm

Phát triển cây cảnh trong nhà trồng bằng phương pháp thủy canh ở nước

ta còn khá mới mẻ và hầu như chưa được nghiêm cứu Các thông số về dung dịch dinh dưỡng, pH, EC dung dịch và các biện pháp kỹ thuật gần như chưa được đề cập Việc nghiên cứu kỹ thuật trồng thủy canh CCTN sẽ là nền tảng cho sự phát triển dòng sản phẩm ứng dụng công nghệ cao, đem lại một hướng

đi mới cho mảng sản phẩm CCTN với không gian trang trí nội thất mới mẻ, độc đáo, nâng cao hiệu quả kinh tế cho người sản xuất, mở ra hướng ứng dụng mới cho công nghệ thủy canh trên đối tượng là cây cảnh trong nhà Đặc biệt, đây sẽ là tiền đề cho những nghiên cứu về trồng thủy canh cây cảnh trong nhà tại nước ta

Cây Trầu bà đế vương đỏ (Philodendron imperial red) thuộc ho ráy (Araceae), cây có khả năng sinh trưởng mạnh và được đánh giá là loài có khả năng làm sạch không khí tốt hơn cả so với những cây cảnh trong nhà khác Ứng dụng công nghệ thủy canh để trồng và phát triển sản phẩm mới, qua đó có thể xác định được các chỉ số EC, pH dung dịch và các biện pháp kỹ thuật phù hợp là cần thiết trong xu hướng phát triển và sử dụng cây cảnh trong nhà hiện nay

Từ những vấn đề trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật

trồng thủy canh cây Trầu bà đế vương đỏ (Philodendron imperial red) bằng phương pháp thủy canh tĩnh” nhằm đánh giá khả năng thích ứng với điều kiện trồng thủy canh của cây Trầu bà đế vương đỏ, xác định các chỉ số pH và EC dung dịch, đề xuất một số kỹ thuật phù hợp để trồng thủy canh nâng cao giá trị thẩm

mỹ, thúc đẩy sinh trưởng, bước đầu tạo sản phẩm mới cho dòng cây cảnh trong nhà trồng thủy canh phục vụ nhu cầu của thị trường

1.2 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Cây Trầu bà đế vương đỏ có khả năng sinh trưởng thuận lợi trong điều kiện trồng thủy canh tĩnh

Các kỹ thuật cắt rễ, quản lý độ ngập rễ, điều chỉnh thời gian thay dung dịch dinh dưỡng giúp cây sinh trưởng tốt, nâng cao giá trị thẩm mỹ cho cây

1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật trồng thủy canh cây Trầu bà đế vương đỏ (Philodendron imperial red), từ đó xác định được các thông số kỹ thuật của dung dịch thuỷ canh (pH, EC), các kỹ thuật phù hợp để trồng cây Trầu bà đế vương đỏ bằng phương pháp thủy canh tĩnh

1.4 PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Cây Trầu bà đế vương đỏ (Philodendron imperial red) được nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô và được thu mua tại nhà vườn Phong Tuyền, huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Các nghiên cứu được thực hiện từ tháng 2 đến tháng 10 năm 2017, trong điều kiện nhà mái che thuộc Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ tỉnh Phú Thọ

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

* Những đóng góp mới của đề tài

Ở nước ta, những nghiên cứu về trồng thuỷ canh cây Trầu bà Đế vương đỏ hầu như chưa có Vì vậy, đề tài cung cấp những thông tin mới về nghiên cứu trồng thuỷ canh cây Trầu bà Đế vương đỏ

* Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Kết quả của đề tài sẽ cung cấp thông tin cơ bản (loại dung dịch, các chỉ số

pH, EC tối ưu) để trồng thủy canh cây Trầu bà đế vương đỏ Làm tiền đề cho các nghiên cứu mở rộng trên cây Trầu bà đế vương đỏ và các nghiên cứu trên giống cây cảnh trong nhà khác

* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Kết quả nghiên cứu của đề lài là cơ sở mở ra một hướng sản xuất mới, tạo sản phẩm mới trên thị trường cây cảnh trong nhà, góp phần làm đa dạng sản phẩm cây cảnh trong nhà

- Kết quả của để tài là cơ sở khoa học để xây dựng quy trình trồng thủy canh một cây Trầu bà đế vương đỏ

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TỔNG QUAN VỀ CÂY CẢNH TRONG NHÀ

- Cây cảnh trong nhà (indoor plants): là nhóm cây cảnh dùng trang trí trong nhà, có khả năng chịu bóng, có thể sinh trưởng bình thường trong điều kiện ít ánh sáng hoặc ánh sáng tán xạ

- Đặc điểm chung của nhóm cây cảnh trong nhà là có thân, lá đẹp, nhiều màu sắc và hình dạng khác nhau, không có hiện tượng rụng lá hàng năm, tuổi thọ của lá cao Cây có khả năng sinh trưởng mạnh và thích ứng với nhiều loại đất trồng

2.1.1 Vai trò của cây cảnh trong nhà

* Đối với môi trường trong nhà

Có thể nói, những nghiên cứu sớm nhất về cây cảnh nội thất được thực hiện bởi các nhà khoa học NASA vào năm 1898 trên 10 đối tượng cây nội thất, khi những công nhân liên tục có những triệu chứng về da, mắt và thần kinh Tại nghiên cứu này, các nhà khoa học đã khẳng định khả năng làm sạch không khí trong nhà (giảm đáng kể hàm lượng khí benzen, fomandehyte) của 10 đối tượng cây nội thất (Gerbera jamesonii, Hedera helix, Dracaena marginata, Spathiphyllum “Mauna Loa”, Sansevieria laurentii, Dracaena dermensis

“Warneckei”, Chamaedorea seifritzii, Dracaena massangeana, Dracaena deremensis “janet Craig”)

Trong những nghiên cứu đầu tiên, các loài thực vật trong nhà được đưa vào các buồng kín bằng kính với thể tích 4,6-9,5 cm3 Các nhà khoa học NASA đã bơm Benzen, trichloroethylene và các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà formandehyde-com-mon Kết quả theo dõi cho thấy, tại những buồng kín có cây, không khí sạch hơn đáng kể sau 24 giờ Để mở rộng kết quả nghiên cứu này, các nhà khoa học thuộc NASA đã xây dựng một mô hình sinh thái khép kín hỗ trợ cuộc sống có tên là “BioHome” tại Trung tâm không gian Stennis Không gian được bố trí như một căn hộ khép kín với phòng bếp, phòng khách, phòng ngủ và phòng tắm Mô hình này nhằm kiểm tra khả năng làm sạch không khí của một số loài cây cảnh trong nhà Kết quả cho thấy, con người có thể sống thoải mái trong một không gian kín có bố trí cây cảnh trong nhà Đã có rất nhiều nghiên cứu

khẳng định kết quả của NASA trong khoảng thời gian từ cuối năm 1980 đến những năm 2000 NASA đã công bố danh sách những thực vật tốt nhất có khả năng cải thiện chất lượng không khí trong nhà

Các nhà khoa học người Australia cũng đã tiến hành một loạt thí nghiệm tại

ba toà nhà văn phòng riêng biệt trong khoảng thời gian 9 tuần Các nhà khoa học

đã khẳng định tại những không gian có thực vật, chất lượng không khí được cải thiện rõ rệt thông qua việc đo nồng độ các chất gây ô nhiễm không khí

Một nhóm nghiên cứu từ Đại học bang Pennsylvania công bố kết quả của một nghiên cứu mới về tác động của ba loài cây trồng phổ biến trong nhà là cây Con rắn, cây Nhện và Ráy leo (cây chân rết) Những cây trồng này được nghiên cứu để xác định hiệu quả của chúng trong việc làm giảm nồng độ ozone trong môi trường kín được trang bị hệ thống cấp không khí, nồng độ ozone có thể được

đo và điều chỉnh Ozone sau đó được bơm vào các phòng, nồng độ ozone được kiểm tra 5-6 phút 1 lần Kết quả cho thấy, tại các phòng có cây trồng, nồng độ ozone giảm mạnh hơn so với phòng không có cây và không có sự khác biệt giữa các cây thí nghiệm

Nhóm các nhà khoa học thuộc Đại học Công nghệ, Sydney (UTS) đã thực hiện một loạt các thí nghiệm trong hơn 10 năm về cây cảnh trong nhà và IAQ Nhóm nghiên cứu đã thực hiện những nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và trong các văn phòng làm việc với 11 loài cây cảnh trong nhà

Đối với nghiên cứu về khả năng làm giảm VOCs của cây cảnh trong nhà, nhóm nghiên cứu đã sử dụng tám phòng thí nghiệm Perspex được kiểm soát nhiệt

độ ở mức cao nhất Họ đã sử dụng VOCs gây ô nhiễm trong nhà là Benzen, toluene và xylene (có trong các vật liệu trong nhà như sơn tường, sơn gỗ ) cùng với n-hexane (có trong mực in, keo và vecni) Nghiên cứu được thực hiện với thời gian phơi nhiễm là 8h/ngày (thời gian tiếp xúc tối đa đối với các nhân viên văn phòng ở Úc) trong 3 tuần với các điều kiện ánh sáng và nồng độ VOCs khác nhau Kết quả nghiên cứu cho thấy: Tốc độ giảm nồng độ VOCs tăng mạnh sau 4-5 ngày tiếp xúc (cây trồng cần một khoảng thời gian để thích ứng với VOCs để tạo các phản ứng cho việc hấp thụ và làm sạch không khí), khi tăng nồng độ VOCs thì tốc độ loại bỏ các chất cũng tăng lên; tất cả các loài thử nghiệm đều có khả năng làm sạch không khí; khả năng làm sạch không khí của cây cảnh trong nhà được thực hiện cả khi cây quang hợp và hô hấp

Để kiểm tra khả năng làm sạch không khí của cây cảnh trong nhà trong điều kiện thực tế, nhóm nghiên cứu UTS đã thực hiện thí nghiệm để kiểm tra khả năng làm sạch không khí của cây cảnh trong nhà đối với việc loại bỏ đồng thời các chất VOCs, CO2 và COC Họ đã sử dụng 60 văn phòng (diện tích 10-15m2/phòng) Các văn phòng được đặt tại ba toà nhà, bố trí tỷ lệ 2 phòng có điều hoà/1 phòng không có điều hoà Việc kiểm tra lấy mẫu được thực hiện hàng tuần

và thí nghiệm được tiến hành trong 5-9 tuần Kết quả cho thấy, tất cả cây trồng đều cho hiệu quả làm sạch tương đương như các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm; cũng từ thí nghiệm này, các nhà khoa học đã phát hiện ra một tỷ lệ khí

CO khá cao trong các phòng có điều hoà là 225ppb trong khi các phòng không có điều hoà nồng độ khí CO là 70ppb; trong các văn phòng có bố trí cây mức CO giảm 90%; mức CO2 giảm 10% đối với các phòng có điều hoà và 40% đối với các phòng không có điều hoà;

Khi nghiên cứu về khả năng làm sạch benzen của cây Crassula portulacea, Liu và cộng sự đã chỉ ra rằng với 1m2 diện tích lá có thể loại bỏ hoàn toàn benzen trong thời gian tiếp xúc 0,44 giờ với 25,5 m3 phòng bị ô nhiễm 150ppb benzen Mohd Mahathir Suhaimi1 et al (2016) trường đại học Tun Hussein Onn Malaysia đã nghiên cứu khả năng làm giảm lượng CO2 trong phòng lên đến 23,9% Năm 2009, các nhà khoa học thuộc Đại học Georgia, Úc (UGA) đã công bố kết quả nghiên cứu trên 28 loại cây cảnh nội thất có khả năng làm sạch không khí Đến nay, đã có khoảng 120 loài thực vật được khảo sát trong các nghiên cứu

về khả năng loại bỏ VOCs (R Wood et al., 2006; Y.-Ju et al., 2007; J Tarran, 2007) Trong đó các loài thuộc Dracaena deremensis chi Huyết giác (Janet Craig), họ Phất dụ (Dracaenaceae) và Spathiphyllum wallisii (Lan Ý) là cây trồng chậu được nghiên cứu nhiều nhất, nhưng không phải là cây trồng có hiệu suất tốt nhất trong việc làm sạch không khí (R Wood et al., 2006; Y.-Ju et al) Theo D.S Yang et al (2009), một chậu cây đơn có thể loại bỏ 10-20% VOCs trong một giờ có thể loại bỏ 225 mg/m3 VOCs Một nghiên cứu của Liu et al (2007) về khả năng loại bỏ benzene của cây Crassula portulacea Kết quả cho thấy với m2 diện tích lá có thể loại bỏ hoàn toàn benzen trong không gian phòng 25,5m3 có nồng độ 150 ppb với thời gian phơi nhiễm là 0,44 giờ Vì vậy, cần có thêm nhiều cây để có chất lượng không khí tốt hơn

*Đối với sức khoẻ con người

Đã có rất nhiều nghiên cứu khẳng định về lợi ích của cây cảnh trong nhà

trong việc làm sạch không khí, tạo cho con người cảm giác hạnh phúc, bình tĩnh, giảm bớt mệt mỏi của sự tập chung cao độ ngay cả khi chỉ lướt qua cây trong vài giây

Một trong những vai trò đầu tiên của thực vật đối với con người đó là khả năng làm giảm căng thẳng Năm 1979, Roger S Ulrich đã nghiên cứu về khả năng làm giảm căng thẳng ở con người của thực vật Trong nghiên cứu, tác giả

đã sử dụng đối tượng nghiên cứu là những người đang trong tình trạng căng thẳng sau khi xem một một video tai nạn lao động Những người này sau đó được chia làm hai nhóm, nhóm 1 được xem những hình ảnh thiên nhiên và nhóm 2 được xem những hình ảnh khu đô thị không có thực vật Tác giả đánh giá sự tăng giảm căng thẳng ở hai nhóm đối tượng thong qua việc theo dõi huyết áp và mức

độ căng cơ Kết quả cho thấy, những người thuộc nhóm 1 cải thiện được tình cảm, thể chất tốt, có liên quan đến giảm căng thẳng, trong khi những người ở nhóm 2 thể hiện sự gia tăng nỗi buồn

Trong các nghiên cứu ban đầu, Moore nhận thấy rằng các tù nhân khi được tiếp xúc với thiên nhiên (thực vật và chim chóc) ít gây rối hơn và ít phải sử dụng thuốc ổn định thần kinh hơn những tù nhân khác Đối với những bệnh nhân đang hồi phục sau phẫu thuật, Urich chỉ ra rằng: những người có tầm nhìn hướng ra vườn cần ít thuốc giảm đau và về nhà sớm hơn so với những bệnh nhân khác Những sinh viên học tập trong phòng học có bố trí cây xanh có kết quả học tập cao hơn những sinh viên khác Các nghiên cứu đối với nhân viên văn phòng cũng chỉ ra rằng, những người được làm việc trong môi trường có cây xanh có cảm giác hạnh phúc, ít nghỉ làm và có hiệu quả công việc cao, hạn chế việc sử dụng thuốc lá ở những người hút thuốc lá

Một nghiên cứu khác đã thực hiện với những người được giao nhiệm vụ căng thẳng và được đưa về hai môi trường làm việc khác nhau Nhóm 1 được đưa

về phòng làm việc có bố trí những chậu cây cảnh bên trong phòng làm việc và nhóm 2 đưa về phòng làm việc không được bố trí cây cảnh bên trong Kết quả cho thấy, những người thuộc nhóm 1 huyết áp giảm hơn so với lúc trước đưa vào phòng làm việc và nhóm 2 không có sự thay đổi về huyết áp

Trong các nghiên cứu của Fjeld và các cộng sự, họ thấy rằng, khi cây cảnh trong nhà được đưa vào môi trường làm việc thì tỷ lệ vắng mặt của người lao động giảm hơn 60% điều này có nghĩa là năng suất lao động được tăng đáng kể Nhóm tác giả cũng chỉ ra rằng việc đặt cây trong lớp học cũng làm giảm đáng kể

tỷ lệ nghỉ học của học sinh Trong các nghiên cứu khác, nhóm nghiên cứu cũng chỉ ra việc đưa cây vào môi trường làm việc, sinhh hoạt, điều trị bệnh giúp con người giảm được cảm giác đau đớn, lo lắng, trầm cảm và thù địch

Trong một cuộc điều tra trực tuyến của Dravigne và cộng sự tại Texas và vùng Trung Tây về tác động của cây trong nhà và văn phòng có cửa sổ xanh (văn phòng có cửa sổ nhìn ra cây) nhằm đánh giá về mức độ hài lòng với môi trường làm việc Đã có 450 người trả lời, cao nhất là văn phòng có cây xanh, tiếp theo là

có cây nhưng không có cửa sổ, thấp hơn nữa là có cửa sổ nhưng không có cây và thấp nhất là không có cửa sổ và không có cây Điều thú vị mà nhóm tác giả đưa

ra đó là những người tham gia cuộc khảo sát đã đánh giá cây cảnh trong nhà cao hơn việc có cửa sổ tại các văn phòng Những nghiên cứu này đã chỉ ra rằng, cây trồng trong nhà có thể cải thiện được chất lượng và hiệu quả, năng suất làm việc Những thí nghiệm trên cho thấy rằng việc tiếp xúc với thực vật va môi trường làm việc trực tiếp hoặc thông qua những hình ảnh thiên nhiên giúp con người giảm căng thẳng

Nhiều nghiên cứu khác sử dụng thực vật sống và thiên nhiên đã mở rộng nghiên cứu ban đầu về khả năng làm giảm căng thẳng của thực vật Một cuộc khảo sát ở Thuỵ Điển cho thấy, những người thường xuyên đến thăm các không gian xanh thấy xuất hiện ít bệnh liên quan đến căng thẳng hơn những người khác Một nghiên cứu đối với những người đi bộ trong rừng và những người đi bộ trong khu đô thị cho thấy huyết áp và nhịp tim của những người đi bộ trong rừng thấp hơn so với những người đi bộ trong khu đô đô thị

Các nhà nghiên cứu A&M Texas thấy rằng những người tình nguyện để các loại cây hoa rực rỡ trên bàn và các loại cây xanh trong phòng giúp đem lại nghiều

ý tưởng sáng tạo hơn so với những văn phòng vắng bóng hoa và cây xanh Bên cạnh đó, văn phòng có cây xanh còn giúp giảm huyết áp sau những giờ làm việc căng thẳng

Đặt các chậu cây cảnh để bàn làm việc trong công sở có lợi cho sức khỏe của con người, một nghiên cứu mới vừa khẳng định điều đó Chúng làm giảm mệt mỏi, căng thẳng, khô cổ, đau đầu, ho và hiện tượng da khô ở các nhân viên công sở

Nghiên cứu do chuyên gia tâm lý môi trường - tiến sĩ Tina Bringslimark và cộng sự tại Đại học Life Sciences ở Nauy và Đại học Uppsala ở Thụy Điển cùng

thực hiện Trong khảo sát thứ hai, thực hiện trên 385 nhân viên văn phòng, nhóm nghiên cứu tìm hiểu tỷ lệ nghỉ việc vì ốm và số cây cảnh mà mỗi nhân viên có thể nhìn thấy từ bàn làm việc của họ Kết quả là, người nào càng nhìn thấy nhiều cây hơn, số ngày nghỉ ốm càng ít

Chậu cây cảnh đặc biệt có lợi cho các văn phòng nơi nhân viên không có cửa sổ, theo một báo cáo từ Đại học bang Washington Trong nghiên cứu của Mỹ này, các nhân viên công sở hoàn tất các công việc trên máy tính trong những căn phòng có và không có cây cảnh để bàn làm việc Khi có mặt cây cảnh, nhân viên làm việc hiệu quả hơn và thời gian phản ứng nhanh hơn 12% Họ cũng ít căng thẳng hơn và có huyết áp thấp hơn

Tiến sĩ Virginia Lohr, trưởng nhóm nghiên cứu cũng cho biết mật độ bụi ở nơi làm việc có thể giảm đi 20% khi văn phòng có các chậu cây cảnh nhiều lá Còn tiến sĩ Bringslimark cho biết cây cảnh có tán lá tốt hơn hoa cảnh “Bề mặt lá rộng tạo ra nhiều ôxy hơn và giúp phân hủy chất độc tích lũy trong không khí văn phòng”

Theo Giáo sư Tove Fjeld Đại học Nông nghiệp Na Uy cho rằng thực vật không chỉ phục vụ như một phương tiện để xử lý không khí, chúng cũng là một phần của quá trình tiến hóa Khi nhìn vào 50 - 70 năm qua, một thông báo rằng trong thế giới phương Tây quá trình đô thị hóa đã diễn ra Hiện nay, hàng triệu người sống với ít hoặc không có tiếp xúc với thiên nhiên - không có rừng, hồ, công viên hoặc khu vườn Ngoài ra, cuộc sống hiện tại của con người dành 75 đến 90% thời gian là ở trong nhà và Dự báo đến năm 2050 có khoảng 70% dân

số trên thế giới sẽ sống ở các đô thị

Các lĩnh vực chuyên môn bao gồm các ảnh hưởng của môi trường tâm lý của con người được gọi là môi trường tâm lý học Nghiên cứu môi trường tâm lý

đã chỉ ra liên kết rõ ràng về mức độ ổn định tâm lý, mức độ căng thẳng, các khía cạnh quan trọng khác của đời sống con người và các yếu tố môi trường Tất cả những nghiên cứu này chỉ ra rằng tự nhiên (chẳng hạn như các nhà máy, hồ và rừng) có thể cung cấp một đóng góp quan trọng vào việc giảm căng thẳng Một môi trường đô thị chính là nguyên nhân gây căng thẳng tâm lý

* Đối với cảnh quan trong nhà

Sau một loạt các nghiên cứu về vai trò của cây cảnh trong nhà đối với việc làm sạch không khí, cải thiện chất lượng sống của con người, nhón tác giả

Margaret Burchett, Fraser Torpy và Jason Brenman thuộc UTS đã đưa ra kết luận

“Chúng ta hãy nhớ rằng nghiên cứu về làm vườn trên các loại cây cảnh khác nhau như hoa Cẩm chướng hgay Hoa hồng không bao giờ kết thúc và chúng được trồng và nghiên cứu trong khoảng 4 nghìn năm Sự phát triển của các cây cảnh trong nhà để cải thiên IAQ đang còn rất mới Cần phải có sự công nhận sâu hơn trong ngành công nghiệp cây cảnh trong nhà, những nghiên cứu về bản chất của chúng là cần thiết Có bằng chứng rõ ràng rằng cây cảnh trong nhà không chỉ

là đồ trang trí mà chúng còn là một hệ thống lọc không khí di động linh hoạt, giá

cả phải chăng, có khả năng tự điều chỉnh, chúng giúp nâng cao tinh thần, hỗ trợ

sự hài lòng trong công việc, nâng cao hiệu suất làm việc”

Việc sử dụng cây cảnh trong nhà như một thứ công cụ trang trí không gian bên trong các toà nhà ngày nay không còn xa lạ ở nhiều nước Đặc biệt là tại những khi vực đô thị, khi mà con người rất khó để có thể tiếp xúc với không gian xanh tự nhiên trong khi con người tiến hoá và phát triển cùng tự nhiên Vì thế mà khi đánh giá về mức độ hài lòng đối với không gian văn phòng xanh, gần như toàn bộ nhân viên đều phản ứng tích cực với một chậu cây trong phòng làm việc

Từ những nghiên cứu về vai trò của cây cảnh trong nhà đối với việc làm sạch không khí và nâng cao sức khoẻ thể chất và sức khoẻ tiinh thần của con người mà ngày nay, cây cảnh trong nhà được xem như một giải pháp hữu ích hàng đầu trong việc cải thiện chất lượng sống của con người

2.1.2 Ô nhiễm không khí trong nhà

Chất lượng không khí trong nhà là mối quan tâm hàng đầu của các nhà khoa học đối với sức khoẻ con người Các nguy cơ về sức khoẻ tăng lên do ô nhiễm không khí trong nhà bao gồm các bệnh hen, viêm phế quản, viêm phổi, đột qụy, đau tim và hội chứng đột tử ở trẻ em sau sinh

Người dân đô thị sử dụng khoảng 85-90% thời gian ở trong nhà (nhà ở và không gian công cộng), điều này có thể giải thích mối quan hệ trực tiếp giữa chất lượng không khí trong nhà và nguy cơ sức khoẻ cộng đồng (B.F.Yu et al 2009;

K Koistinen et al., 2008; SCHER, 2007) Chất lượng không khí trong nhà (IAQ) được Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ xếp hạng là mối quan tâm y tế công cộng hàng đầu (EPA, 2009) Không khí trong nhà bị ô nhiễm bởi các hạt mịn, bioaerosols và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (Volatile Organic Compound -VOCs) Mức độ ô nhiễm ở các vùng và các cơ sở công nghiệp khác nhau Chúng

có tác động tiêu cực tới sức khoẻ con người, những biểu hiện bệnh mà nguyên

nhân là ô nhiễm không khí trong nhà được gọi là "Hội chứng bệnh xây dựng bệnh" (Sick building syndrome - SBS), được thể hiện bằng mắt, mũi, dị ứng da,

dị ứng, rối loạn hô hấp, đau đầu và sự mệt mỏi là một trong những biểu hiện điển hình nhất của ô nhiễm không khí trong nhà (A Aydogan and L.D Montoya, 2011; P Wargocki, 2000; D.S Yang et al., 2009 Ngày nay, hội chứng bệnh này được gọi dưới khá nhiều cái tên như “Hội chứng bệnh văn phòng” hay “Hội chứng nhà kín”

Ô nhiễm không khí trong nhà được xếp hạng là là một trong những rủi ro sức khoẻ cộng đồng lớn nhất thế giới Chương trình phát triển Liên hợp quốc ước tính có hơn 2 triệu người chết mỗi năm có liên quan đến ô nhiễm trong nhà, trong khi các nghiên cứu khác ước tính rằng con số đó gấp 14 lần so với ước tính của Liên hợp quốc

Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (United States Environmental Protection Agency - EPA) đã công bố có hơn 900 VOCs có thể có mặt trong không khí trong nhà Ở nồng độ thấp, các loại hợp chất này có thể gây mất tập trung, nhức đầu, khô mắt, mũi, họng, buồn nôn…

Các chất ô nhiễm không khí trong nhà được tạo ra từ nhiều nguồn khác nhau như hoạt động nghề nghiệp, vật liệu, sản phẩm nội thất, vật nuôi, nhà để xe dưới lòng đất, các nguồn không khí ngoài trời, và các phản ứng hóa học của không khí trong nhà (B.F.Yu et al 2009; D.S Yang et al., 2009; G Clausen et al., 2011) Đặc biệt, hàng trăm VOCs, bao gồm hydrocacbon thơm, rượu, aldehyde và hợp chất clo được thải ra không khí trong nhà từ đồ gỗ, thảm và vật liệu xây dựng, dung dịch xịt phòng, khử mùi, các chất tẩy rửa, vệ sinh, hoặc phụ thuộc vào các ngành sản xuất công nghiệp xung quanh (ngành công nghiệp hữu

cơ, sơn trạm, và vận tải) C.H Ao and S.H Lee, 2002; S.S Kim et al., 2008) Các hợp chất khí vô cơ (Inorganic gaseous compounds - IC) như carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), nitơ oxit (NOx) và SO2 là sản phẩm của các quá trình đốt cháy như đốt nhiên liệu hoá thạch, dầu hỏa, thiết bị sử dụng gas (lò nướng, lò sưởi, bình nước nóng bằng gas), khói thuốc lá và cũng liên quan đến việc tiếp xúc nguồn khí ô nhiễm ngoài trời (giao thông đường bộ, nhà máy điện và nhà máy lọc dầu) (B.F.Yu et al 2009; K.R Smith et al., 2002; B.C Wolverton et al., 1985; T.W Ashenden et al., 1995)

Mặc dù mức độ ô nhiễm của các chất đơn lẻ thường thấp hơn mức cho phép giới hạn được quy định đối với nơi làm việc của tổ chức Nghề nghiệp An toàn và

Quản lý Y tế (Occupational Safety and Health Administration - OSHA PEL) nhưng mức tích lũy các chất gây ô nhiễm và thời gian phơi nhiễm kéo dài là nguyên nhân chính gây nên các bệnh liên quan đến ô nhiễm không khí trong nhà (M Burchett et al., 2010; K.R Smith et al., 2002)

Những nỗ lực gần đây trên toàn thế giới đang được thực hiện đối với việc phòng ngừa và hạn chế các nguồn gây ô nhiễm không khí trong nhà (tức là thực hiện các tiêu chuẩn IAQ và các quy định phát thải, giáo dục người dân) và phát triển hệ thống làm sạch không khí một cách bền vững Hệ thống làm sạch không khí trong nhà chủ yếu được thiết kế để loại bỏ các hạt bụi có trong không khí (sử dụng bộ lọc cơ học và bộ lọc tĩnh điện) mà không loại bỏ được các hợp chất khí gây ô nhiễm Việc loại bỏ các hợp chất khí bằng cách sử dụng các công nghệ như

sử dụng bộ lọc hấp phụ, oxy hóa quang xúc tác chất tẩy rửa và máy phát ozone tỏ

ra tốn kém và không hiệu quả (B.F.Yu et al 2009; EPA, 2008)

Nghiên cứu sử dụng thực vật như một hệ thống lọc sinh học tỏ ra hiệu quả

và có thể hướng tới một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho các phương pháp thông thường Chúng có thể loại bỏ hầu hết các chất ô nhiễm trong nhà như bụi

và các VOCs, ICs (D Llewellyn et al., 2011; Y Ju et al., 2007; M Burchett et al., 2010) Một sự kết hợp và tối ưu hóa các công nghệ khác nhau có thể khắc phục nhược điểm của hệ thống làm sạch không khí (B.F.Yu et al 2009)

Tại Úc, vấn đề ô nhiễm không khí trong nhà đã được chính quyền nhà nước quan tâm quản lý để nâng cao chất lượng sống cho người dân Năm 1996, nước

Úc đã thực hiện một cuộc đánh giá toàn diện về tình trạng không khí trong đó có chất lượng không khí trong nhà (IAQ) Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà thường có nồng độ cao hơn ngoài trời Các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu như sợi amiang phát ra từ các sản phẩm amiang xơ, đặc biệt là chất bụi của amiang; bụi radon phát ra từ một số loại đất nhỏ trong các công trình xây dựng bằng đất; khói thuốc lá được phát ra từ thuốc lá, tình trạng ô nhiễm khói thuốc lá đặc biệt nghiêm trọng tại các khu vực công cộng, khu vui chơi, giải trí; formaldehyde trong các tòa nhà sử dụng sản phẩm gỗ ép, sơn tường ; nitrogen dioxide phát ra từ khí thải, đặc biệt là những nhà có có sử dụng

lò sưởi Từ kết quả của cuộc tổng điều tra đánh giá chất lượng không khí, nước

Úc đã đưa ra quy định về lượng VOCs trong nhà được quy định quản lý nồng độ không vượt quá 500µg/m3 (tức 500ppb hoặc 0,5ppm)

Không khí bên ngoài khi đi vào trong không gian nhà, nó sẽ bị ô nhiễm nhiều hơn từ các nguồn gây ô nhiễm trong nhà Điều này có nghĩa là không khí trong nhà nhiều bụi hơn, mức độ CO2 cao hơn từ hô hấp của con người, nhiều VOCs hơn, và đối với các không gian có thiết bị khí đốt thì nồng độ NOx, SOx,

CO2 và CO tăng từ đó là tăng cảm giác ngột ngạt, mất tập chung và buồn ngủ VOCs liên tục được phát ra từ đồ nhựa, đồ nội thất, sơn, máy tính, máy photocopy… và các dung môi hoà tan như nước xịt phòng, chất tẩy rửa…

Ozone là thành phần chính của ô nhiễm không khí Ô nhiễm ozone thường được kết hợp với không khí ngoài trời, khí cũng thâm nhập vào môi trường trong nhà Ozone có thể được phát ra từ các máy photocopy, máy in laser, đèn tia cực tím và một số hệ thống lọc không khí tĩnh điện, tất cả đều góp phần làm tăng hàm lượng ozone trong nhà Những tác động của ozone đến sức khoẻ con người phải

kể đến các triệu chứng phù phổi, xuất huyết, viêm và giảm chức năng phổi

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nồng độ CO2 trong nhà tăng khiến con người mất tập chung và buồn ngủ, hiệu suất học tập của học sinh và năng suất làm việc của nhân viên văn phòng giảm khi nồng độ CO2 tăng (hiện tại nồng độ CO2 toàn cầu đạt khoảng 370ppm) Các dự báo về sự nóng lên toàn cầu dự đoán mức CO2

trong môi trường xung quanh sẽ tăng lên 500ppm Để dảm bảo các mục tiêu phát triển đô thị bền vững, ba yếu tố cơ bản là môi trường, xã hội và kinh tế Cây cảnh trong nhà được đánh giá là yếu tố tiêu chuẩn của hệ sinh thái đô thị, Pliska đã nhấn mạnh việc sử dụng cây cảnh trong nhà nhằm giảm CO2 và giảm nhiệt độ văn phòng từ đó giảm tiêu thụ năng lượng trong các thành phố

2.2 NGHIÊN CỨU TRỒNG THUỶ CANH CÂY CẢNH TRONG NHÀ 2.2.1 Nghiên cứu ngoài nước

Liên hợp quốc ước tính đến năm 2050, 70 % dân số thế giới sễ sống ở các thành phố (UNFPA, 2007) Điều đó có nghĩa là con người ngày càng có ít cơ hội sống và hoà nhập cùng thế giới tự nhiên Tương lai của họ sẽ là ô nhiễm và tiếng ồn Vai trò của cây cảnh trong nhà đã được nghiên cứu và khẳng định ở nhiều khía cạnh, nó được xem là một nhân tố để giải quyết những vấn đề của hiện tại

và tương lai loài người khi đối mặt với đô thị hoá

Cây cảnh trong nhà đã được các nhà khoa học và kiến trúc sư đặc biệt quan tâm bởi chúng như một giải pháp hàng đầu về cải thiện chất lượng sống của con người và là điểm nhấn để tạo nên những kiến trúc xanh độc đáo

NASA là tổ chức đầu tiên trên thế giới nghiên cứu về vai trò của cây cảnh trong nhà và cũng là tổ chức đầu tiên nghiên cứu về trồng thủy canh cây cảnh trong nhà Tại một nghiên cứu về khả năng loại bỏ benzen trong không khí của cây cảnh trong nhà, các nhà khoa học đã so sánh gữa hai nhóm công thức thí nghiệm gồm những cây trồng trong chậu đất và những cây được trồng thủy canh Tuy nhiên, tại thí nghiệm này, các nhà chỉ kết luận về khả năng làm sạch benzen

mà chưa có kết luận về trồng cây cảnh trong nhà bằng phương pháp thủy canh Ngày nay, với những thông tin về vai trò của cây trong nhà đối với khả năng làm sạch không khí trong nhà, các nhà khoa học đã bước đầu có những nghiên cứu về trồng cây cảnh trong nhà trong đó có kỹ thuật trồng thủy canh Nhà thực vật người Pháp Patrich Blanc là cha đẻ của phát minh “Green wall” với hệ thống trồng thủy canh cây nội thất đầu tiên trên thế giới Năm 2009, ông đã đưa ra mô hình “Green over Grey”, tại mô hình này, rễ cây được phát triển tự do dọc tường theo chiều thẳng đứng mà không bị giới hạn không gian phát triển (Pasinee, 2014)

Năm 2004, Walgreen (một công ty cung cấp hệ thống Hydroponics) đã nghiên cứu mô hình vườn tường tại văn phòng làm việc Với mô hình này, cây nội thất được thiếu kế như một bức tranh thu nhỏ và hoạt động như một tấm lọc giúp làm sạch không khí và cải thiện chất lượng làm việc của nhân viên văn phòng

Tường sống, hay còn được gọi là bức tường xanh, hệ thống trồng dọc, vườn dọc, tường thực vật đã thể hiện rõ vai trò quan trọng trong việc làm tăng thêm giá trị và vẻ đẹp cho không gian nội thất

Hiện nay, vườn dọc đã gây chú ý cho người dân từ nhiều quốc gia, bao gồm Thái Lan, vì nhận thức về môi trường thúc giục mọi người cố gắng sống trong môi trường xanh nhưng tình hình không thích hợp vì hầu hết người dân đô thị sống trong các khu vực nhỏ như nhà chung cư hoặc tòa nhà thương mại (Phasini, 2013) Tại Thái Lan, người ta đã quan tâm đến cách lựa chọn cây cảnh phù hợp với kiểu trồng trọt và môi trường sống lâu hơn, đẹp mắt và dễ chăm sóc Vì vậy, nhóm các nhà khoa học Thái Lan đã nghiên cứu lựa chọn loại cây cảnh phù hợp

để trồng thuỷ canh theo phương pháp vườn dọc Đồng thời, họ cũng thực hiện nghiên cứu về chiếu sáng cho cây tại những khu vực văn phòng thiếu sáng Các

hệ thống tưới tiêu tự động hoặc thủy canh sử dụng cùng nhau để bón phân thích hợp cho vườn dọc theo loại hệ thống cảm biến tự động châm phân Mục đích của

nghiên cứu này là tìm ra những cây phù hợp với văn hoá trong vườn dọc trong xây dựng và bằng cách sử dụng dung dịch dinh dưỡng hydroponic trong hệ thống thực địa, dễ chăm sóc và sống lâu Họ đã nghiên cứu trên 32 loài cây cảnh trong nhà với các đặc tính là có hình dáng, màu sắc đẹp, sức sống tốt, có khả năng sống trong môi trường ánh sáng yếu Kết quả, các nhà khoa học đã đưa ra 12 loài phù hợp trồng vườn dọc với cường độ chiếu sáng từ 500-2.000lux; nồng độ dung dịch

là 0,8mS/cm (Phonpho S., 2017)

Bộ lọc sinh học thực vật (Plant-assisted biotrickling filters - PBTFs) là các

hệ thống lọc sinh học tích cực bao gồm bộ lọc sinh học (BTF) được trang bị cây cảnh trong nhà trồng bằng phương pháp thủy canh và các túi vật liệu để hỗ trợ bộ

rễ phát triển, chúng liên liên tục tiếp xúc với không khí bị ô nhiễm và được cung cấp dinh dưỡng thong qua hệ thống tưới nhỏ giọt Thủy canh cây trồng (cây trồng được trồng trong một giải pháp dinh dưỡng, không có đất) đại diện cho một khái niệm để loại bỏ các vấn đề đất và khó khăn trong chăm sóc cây trồng trong chậu Công nghệ lọc sinh học bằng thực vật được phát triển tại Đại học Guelph, Ontario, Canada để loại bỏ VOCs trong nhà dưới điều kiện năng động Công nghệ được cấp bằng sáng chế và mô tả ở nơi khác (A.B Darlington et al., 2001) Hiện đang được thương mại hóa bởi Darlington

Năm 2005, nhóm nghiên cứu thuộc trường Đại học Tài nguyên môi trường

và Đại học Lâm nghiệp Trung Nam đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dinh dưỡng và loại dung dịch thủy canh đến tỷ lệ sống và sinh trưởng của 6 loại cây cảnh trong nhà bao gồm: Hyacinthus orientalis, Rosa hybrida, Schefflera adorata, Echinicactus grusonii, Reiceckea carnea và Cycas revoluta Kết quả nghiên cứu cho thấy, các cây thí nghiệm đều yêu cầu một chế độ dinh dưỡng thấp bằng ½ so với nồng độ sử dụng cho các loại cây trồng khác Dung dịch dinh dưỡng của Steiner phù hợp với sự phát triển cảu cây Schefflera adorata, Dung dịch dinh dưỡng của Yamasaki phù hợp với sự sinh trưởng của cây Echinicactus grusonii, Reineckia carnea; dung dịch dinh dưỡng Yamasaki cũng thuận lợi cho

sụ sinh trưởng của cây Cycas revolute Cuối cùng, nhóm tác giả đưa ra kết luận

“các dung dịch khác nhau phù hợp với các loại dinh dưỡng khác nhau và với các nồng độ khác nhau”

2.2.2 Nghiên cứu trong nước

Cây cảnh trong nhà bước đầu là chủ đề được các nhà khoa học quan tâm, vì

vậy số lượng các nghiên cứu còn hạn chế Tại Việt Nam, những nghiên cứu về cây nội thất còn rất hạn chế về số lượng Năm 2009, tác giả Nguyễn Văn Quy thuộc Đại học Nông Lâm Huế đã nghiên cứu trồng cây nội thất bằng phương pháp thủy canh Tác giả đã đưa ra dung dịch dinh dưỡng trồng thủy canh nội thất với tên thương mại NQ2

Năm 2012, tác giả Lê Thị Thu Sa cũng thực hiện đề tài “nghiên cứu kỹ thuật thuỷ canh (Hydroponics) trồng cây Lan Ý (Spathiphyllum wallisii R.) và cây Trầu bà đế vương tím (Philodendron erubescens imperiial L.) tại Buôn Ma Thuột” Kết quả đề tài tác giả xác định dung dịch thuỷ canh phù hợp để trồng cây Lan Ý là dung dịch Knop có bổ sung 5ppm NAA + 0,025g/l Bo Tuy nhiên, môi trường này lại không phù hợp với cây Trầu bà đế vương tím

Việc nghiên cứu trồng thuỷ canh cây Trầu bà đế vương đỏ là cần thiết trong giai đoạn hiện nay, đưa việc ứng dụng công nghệ thuỷ canh đi thêm một bước nhỏ trong việc ứng dụng trên đối tượng là cây cảnh, là tiền đề cho sự phát triển của ngành sản xuất và kinh doanh cây cảnh trong nhà ở nước ta

2.3 GIỚI THIỆU VỀ CÂY TRẦU BÀ ĐẾ VƯƠNG ĐỎ

2.3.1 Phân loại

Cây Trầu bà đế vương đỏ có tên khoa học Philodendron imperial red, thuộc chi Philodendron, họ Ráy (Aracaea)

Tên tiếng Việt: Trầu bà đế vương đỏ, Đại đế đỏ

2.3.2 Đặc điểm sinh trưởng

Trầu bà đế vương đỏ là một trong những cây Philodendrons lai được phát triển trong những năm gần đây Có tài liệu cho rằng dạng lai này được tìm thấy tại Trung Quốc và được những người làm vườn lưu giữ và phát triển

Cây được đánh giá là loại cây dễ chăm sóc, có thể thích ứng với các điều kiện sống khác nhau Cây có hai kiểu sinh trưởng điển hình của chi Philodendron là phụ sinh hoàn toàn (Hemiepiphytic) và phụ sinh không hoàn toàn (secondary Hemiepiphytic)

Sinh trưởng phụ sinh hoàn toàn (Hemiepiphytic): Hạt giống nảy mầm và phát triển trên thân cây hoặc trong các kẽ lá, chúng phát triển như một loại thực vật biểu sinh đến khi chúng đạt được một kích thước và độ tuổi đủ lớn, khi đó bộ

rễ sẽ phát triển xuống tới mặt đất, rễ cây bắt đầu hút các chất dinh dưỡng từ đất

và tăng trưởng kích thước một cách nhanh chóng Một số loài lại có quan hệ cộng sinh với kiến, Philodendrons có các tuyến tiết mật hoa để thu hút kiến và kiến làm tổ trong vùng rễ của cây, ngược lại Philodendrons lại sử dụng nước và các chất dinh dưỡng lấy từ tổ kiến đồng thời kiến lại là loài bảo vệ Philodendrons khỏi những loài côn trùng ăn lá khác như bọ cánh cứng hay một số loài sâu ăn lá Sinh trưởng phụ sinh không hoàn toàn (secondary Hemiepiphytic): hạt giống được phân tán tại các vị trí trên mặt đất hoặc trên những thân cây, kẽ lá gần mặt đất, khi hạt nảy mầm và phát triển thành cây, bộ rễ của chúng đã phát triển

và hấp thu dinh dưỡng từ đất ngay từ những giai đoạn đầu tiên của chu kỳ sống Cây tiếp tục leo lên trên những thân cây hoặc vách đã theo kiểu phụ sinh, đối với những cây mọc tại các vị trí cách xa gốc cây hoặc vách đá, chúng bò lan trên mặt đất cho đến khi tìm được những thân cây để leo lên Philodendrons thực hiện cơ chế tìm kiếm vùng giá thể leo theo kiểu phát triển theo hướng tìm vùng tối (Scototropism), khi đã tìm được giá thể để leo lên Khi đạt được chiều cao nhất định, Philodendrons dừng kiểu phát triển theo vùng tối mà thực hiện phát triển theo hướng tìm sáng (Phototropic), các lóng, đốt (internodes) rút ngắn và dày lên, kích thước lá cũng tăng trưởng nhanh chóng,

Philodendrons có thể được trồng ở ngoài trời trong điều kiện khí hậu ôn hoà, tại những nơi có bóng râm Chúng phát triển mạnh trong đất ẩm giàu mùn Trong điều kiện khí hậu ôn hoà, chúng có thể được trồng trong chậu và có thể sống trong những điều kiện ánh sáng yếu trong khi những loài khác thì không

Lá cây hình bầu dục và xếp xít nhau trên thân Lá non của cây có màu đỏ, sau chuyển màu xanh

2.3.3 Yêu cầu sinh thái

Cây có thể sống trong điều kiện ánh sáng thấp, nhưng có thể phát triển nhanh chóng trong điều kiện ánh sáng trung bình Ở những điều kiện ánh sáng mạnh, cây phát triển kém Lá cây dễ bị cháy nắng khi bị ánh sáng trực tiếp chiếu vào với cường độ mạnh Trầu bà đế vương đỏ có thể được trồng ở ngoài trời trong điều kiện khí hậu ôn hoà, tại những nơi có bóng râm Chúng phát triển mạnh trong đất ẩm giàu mùn Trong điều kiện khí hậu ôn hoà, chúng có thể được trồng trong chậu với giá thể tơi xốp, giàu mùn

Cây ưa ẩm, nhưng có thể chịu hạn khá Cây có thể phát triển bình thường trong điều kiện độ ẩm đất trên 50% Ở những tháng mùa đông, cây có thể sống

trong điều kiện độ ẩm thấp hơn

Cây có thể sinh trưởng trong một chế độ dinh dưỡng nghèo nàn thông thường chỉ bằng ½ so với yêu cầu phát triển Khi cây không hình thành lá mới thì

nó không cần một chế độ bổ sung dinhh dưỡng

Cây sinh trưởng tốt trong điều kiện nhiệt độ ấm áp 20-300C (70-850F) Cây thường bị gây hại bởi một số loại côn trùng ăn lá (sâu, bọ cánh cứng)

và rệp Bệnh thường gặp là bệnh do vi khuẩn Erwinia Blight làm thối phồng lá Bệnh gây hại trong điều kiện nóng ẩm, mưa nhiều, độ ẩm không khí cao

Cây thường được nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô, bộ phận được dùng làm nguyên liệu nuôi cấy là nhánh (off- shoots) hoặc sử dụng phương pháp tạo lớp không khí (air layering)

Toàn cây có chứa canxi oxalat, cây được xếp vào nhóm cây cảnh trong nhà

có độc với độ độc cấp 2

2.4 SƠ LƯỢC VỀ KỸ THUẬT THUỶ CANH

2.4.1 Cơ sở khoa học, lịch sử của kỹ thuật thuỷ canh

Nước có vai trò quan trọng trong sự sống, chúng có mặt trong tất cả các cơ thể sống, chúng là một trong những thành phần chính cấu tạo nên keo nguyên sinh Mọi quá trình trao đổi chất trong cơ thể đều cần có nước tham gia Đối với thực vật, nước là môi trường vận chuyển của các chất và tham gia vào các phản ứng sinh hóa 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 phụ thuộc vào từng giai đoạn phát triển của cây

Từ những nghiên cứu ban đầu về trồng cây trong những lọ nước nhỏ của Robert Boyle vào năm 1666 đến nghiên cứu về trồng cây Bạc hà của Jonh Wood Ward (1699) trong nước có độ tinh khiết khác nhau1 đã mở ra hướng nghiên cứu

về các yếu tố dinh dưỡng đối với cây trồng và các phương pháp trồng cây Một loạt những nghiên cứu về yếu tố dinh dưỡng của Julius von Sachs và Wilhelm Knop trong những năm 1859-1875 dẫn đến sự phát triển của kỹ thuật trồng trọt

1 Ông đã sử dụng 3 môi trường nước khác nhau là nước cất, nước tự nhiên và nước đục (dung dịch đất) Kết quả cho thấy, những cây sống trong môi trường nước đục sinh trưởng tốt nhất, tiếp đến là những cây sống trong môi trường nước tự nhiên và cây trong môi trường nước tinh khiết sinh trưởng kém nhất

Do đó, ông kết luận rằng “Sinh trưởng của cây nhờ vào các chất lấy từ đất, trong nước có chứa đất tốt hơn không có đất”

mà tiêu biểu là danh sách 9 yếu tố quan trọng cho sự phát triển của cây trồng (Douglas, 1975)

Từ dung dịch đầu tiên dùng để trồng cây do Knop đưa ra, trải qua gần 70 năm nghiên cứu và cải tiến, trong những năm 1929-1937, William Frederick Gericke thuộc Đại học California đã thực hiện các thí nghiệm trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng có chứa thành phần các nguyên tố theo tỷ lệ nhất định, từ đây, ông đề xuất thuật ngữ “Hydroponics” Thuật ngữ hydroponics nhằm mô tả hình thức canh tác trong dung dịch nước đã hòa tan các chất dinh dưỡng Với phương pháp canh tác này, cây trồng được cung cấp những chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây (Gericke, 1940)

Trong chiến tranh thế giới thứ II, thủy canh được quân đội Hoa Kỳ sử dụng trên một số quần đảo Tây Thái Bình Dương để cung cấp rau sạch cho quân đội

mà đất đã bị ô nhiễm do chiến tranh Từ thập niên 80, kỹ thuật thủy canh đã được ứng dụng để sản xuất rau quả và hoa có giá trị thương mại đáng kể

Ngày nay, đã có rất nhiều dung dịch dinh dưỡng được nghiên cứu và pha chế để phù hợp với từng loại cây trồng và từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây Khoa học đã liên tục nghiên cứu và cải tiến các hệ thống trồng cây trong dung dịch từ hệ thống trồng cây trong dung dịch nước sâu của Gericke (1930) cho đến hệ thống trồng trong dung dịch nước sâu tuần hoàn của Kyowa and Kubota (1977-1983); sau đó là kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng

Hiện nay, công nghệ trồng cây trong dung dịch đã được phát triển rộng rãi trên toàn thế giới, từ đơn giản đến phức tạp Tại những nước có nền nông nghiệp hiện đại, công nghệ thuỷ canh được nghiên cứu và thiết kế điều khiển bằng công nghệ cao, có thể sử dụng trồng nhỏ lẻ và cũng có thể sản xuất ở quy mô lớn tạo

ra các sản phẩm có độ đồng đều cao, năng suất lao động cũng như độ an toàn thực phẩm được kiểm soát chặt chẽ đảm bảo an toàn với người sử dụng

2.4.2 Các phương pháp thuỷ canh

* Khái niệm:

Thuỷ canh (Hydroponics) là kỹ thuật trồng cây không dùng đất Cây trồng được trồng trực tiếp trong môi trường dinhh dưỡng hoặc trong giá thể Giá thể được sử dụng có thể là cát, trấu hun, sơ dừa, than bùn, sỏi nhẹ, đất nung Kỹ thuật thuỷ canh là một trong những kỹ thuật hiện đại nhất của nghề làm vườn

Trồng cây không sử dụng đất đã được đề xuất từ lâu bởi các nhà khoa học như Knop, Kimusa… (Hoàng Minh Tấn và Nguyễn Quang Thạch, 1994)

* Phân loại hệ thống thuỷ canh

Căn cứ vào đặc điểm dung dịch dinh dưỡng có thể chia thành hai phương pháp thủy canh như sau (FAO, 1992):

- Hệ thống thủy canh tĩnh: ở hệ thống này, 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 hơn, nhưng hạn chế là thường thiếu Oxygen trong dung dịch, dễ gây chua ngộ độc cho cây

- Hệ thống thủy canh động: Là loại hệ thống mà trong quá trình trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng chuyển động, chi phí cao hơn nhưng dung dịch không bị thiếu Oxygen Các hệ thống thủy canh động được hoạt động trên nguyên lý thủy triều, sục khí, tưới nhỏ giọt và có thể chia làm hai loại như sau: + Thủy canh mở: là hệ thống thủy canh động mà trong đó dung dịch dinh dưỡng không có sự tuần hoàn trở lại gây lãng phí dung dịch

+ Thủy canh kín: là hệ thống thủy canh động mà trong đó dung dịch dinh dưỡng có sự tuần hoàn trở lại nhờ hệ thống bơm hút dinh dưỡng hồi quy

* Kỹ thuật trồng thủy canh tĩnh

- Hệ thống trồng cây trong nước sâu (hệ thống Gericke): là phương pháp trồng cây không dùng đất đầu tiên được thực hiện năm 1930 Hệ thống này gồm một hệ thống máng chứa dung dịch, trên mặt máng căng một lớp lưới bên trên rải một lớp cát mỏng Rễ cây nhúng hoàn toàn hay 1 phần vào dung dịch ở trạng thái tĩnh hay tuần hoàn liên tục Người ta điều khiển khoảng cách giữa lớp lưới và bề mặt dung dịch để tăng dần khoảng lưu không ở vùng rễ ngay dưới gốc cây cho phù hợp với loại cây và tuổi của cây (Vũ Quang Sáng và cs., 2007)

Ngày nay, kỹ thuật thủy canh tĩnh được phát triển và hoàn thiện cho phù hợp với điều kiện canh tác và mục địch khác nhau Cây trồng được trồng trong các hộp chứa dung dịch dinh dưỡng, như bình thủy tinh (thường được ứng dụng tại nhà),

xô nhựa, bồn, hoặc bể chứa Dung dịch được giữ ở mức đủ thấp để một phần rễ ở trên dung dịch để rễ có đủ oxy Các cây trồng được trồng trong các rọ nhựa đặt vào một lỗ đực cắt vừa đủ rộng đặt nổi lên trên mặt dung dịch Có thể có một đến nhiều cây trồng trên mỗi dụng cụ chứa Kích thước dụng cụ chứa có thể tăng lên

khi kích thước cây trồng tăng lên Một hệ thống trồng thủy canh tĩnh làm tại nhà

có thể được xây dựng từ các hộp đựng thức ăn bằng nhựa hoặc bình thủy tinh với bình sục khí Dụng cụ chứa được bao phủ bằng các vật liệu cắt sáng nhằm hạn chế sự hình thành tảo, rêu Dung dịch dinh dưỡng được thay đổi theo lịch trình, chẳng hạn như mỗi tuần một lần hoặc khi nồng độ giảm xuống dưới một mức nhất định như được xác định bằng độ dẫn điện Khi dung dịch giảm xuống do sự hút nước, dinh dưỡng của cây, dinh dưỡng được bổ sung vào dụng cụ chứa tùy thuộc vào từng loại cây trồng và mức độ tiêu hao dung dịch của cây trồng

- Trồng cây thủy canh nổi: Là dạng trồng cây trong nước, cây được đỡ bằng vật liệu chất dẻo Cây trồng nổi trên bè thả trên dung dịch hồi lưu được sục khí tạo thành 1 dòng bè di chuyển trên máng Ở phương pháp này, dinh dưỡng không

bị giảm đến mức rễ cây không ngập được trong dung dịch

2.4.3 Nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng

Dung dịch dinh dưỡng để trồng cây bằng kỹ thuật thủy canh được nghiên cứu và phát triển cùng với sự phát triển của các kỹ thuật thủy canh Sau khi các nhà khoa học xác định được 16 nguyên tố thiết yếu cần thiết cho sự sinh trưởng

và phát triển của cây trồng bao gồm: C, H, O, N, P, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn,

Mo, B và Cl Đã có rất nhiều nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng để nuôi trồng cây bằng phương pháp thủy canh

Dung dịch Knop là dung dịch thủy canh đầu tiên trong lịch sử phát triển của dung dịch dinh dưỡng thủy canh (từ giữa thế kỷ 19) Dung dịch Knop với thành phần dinh dưỡng đơn giản chỉ gồm 6 loại muối vô cơ trong đó có chứa các nguyên

tố đa lượng và trung lượng, không có các nguyên tố vi lượng Do vậy, cây trồng sinh trưởng trong dung dịch này không được tốt (J Benton Jones, 2009)

Sự quan trọng của dung dịch dinh dưỡng đối với cây trồng đã được Liebig

và Karl Sprengel, Wiegman và Polsof nghiên cứu và khẳng định vào năm 1942 Sau đó được Sacks khẳng định lại trong nghiên cứu về trồng thủy canh, tại nghiên cứu này, ông cũng chỉ ra rằng lông hút có vai trò quan trọng trong việc hấp thu dinh dưỡng

Theo Midmore, việc nghiên cứu để hoàn thiện dung dịch dinh dưỡng cho một loại theo từng mùa vụ là tối cần thiết vì các loại rau khác nhau yêu cầu chế

độ dinh dưỡng và nước khác nhau (Howard M Resh, 2013)

Một nghiên cứu khác của Midmore về nhiệt độ đối với cây trồng, ông đã

chỉ ra rằng nhiệt độ thích hợp sẽ giúp các enzim hoạt động tốt, nếu nhiệt độ cao trên 400C sẽ làm phần lớn enzyme bị biến tính

Larsen đã pha chế ding dịch bằng cách cải tiến bằng cách cải tiến từ dung dịch của Stainer với các thành phần dinh dưỡng thấp hơn so với dung dịch ban đầu nhưng rất phù hợp với cây cà chua trong trong nhà kính, nó là cơ sở của nhiều loại dung dịch sau này

Kết quả nghiên cứu của Carbonell et al (1994) cho thấy, asen trong dung dịch dinh dưỡng làm tăng sự hấp thụ Fe và giảm hấp thụ Bo, Cu, Mn, Zn Trong dinh dịch thủy canh, pH là một số đo nồng độ ion H+, dựa vào pH ta có thể xác định dung dịch có tính kiềm hay tính axit Mỗi cây lại phù hợp với từng ngưỡng pH nhất định, thông thường trong khoảng 6,0-7,5 Nếu pH quá thấp hoặc quá cao có thể gây hại trực tiếp đến rễ cây pH cao gây kết tủa Fe2+, Mn2+,

PO43-, Ca2+, Mg2+ Nếu thiếu một trong các yếu tố trên cây sẽ bị thiếu dinh dưỡng và gây chết cây

Độ dẫn điện (EC) của một dung dịch là khả năng dẫn điện của dung dịch này được đo bằng những điện cực có diện tích bề mặt là 1cm2 ở khoảng cách 1cm, đơn vị tính là mS/cm; hầu hết các dung dịch dinh dưỡng có giá trị EC nhỏ hơn 4 mS/cm, nếu lớn hơn sẽ gây hại cho câytrồng

Chỉ số EC cũng như TDS2 chỉ 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

Sự thay đổi pH trong dung dịch dinh dưỡng thường xảy ra khá nhanh, phụ thuộc vào kích thước của hệ thống rễ và thể tích dinh dưỡng của một cây

Sự sinh trưởng của cây là một trong những nhân tố làm cho môi trường trở nên

có tính axit hơn, vì trong quá trình sinh trưởng rễ giải phóng ra các axit hữu cơ và ion H+

2 Tổng khối lượng chất rắn hòa tan được đo bằng máy đo TDS theo đơn vị ppm

Ngoài ra, pH của dung dịch còn bị ảnh hưởng bởi giá thể Một số giá thể trước khi sử dụng cần phải được xử lí để tạo tính trơ về mặt hóa học Trong quá trình gieo trồng, đầu rễ đâm xuyên qua lớp giá thể trong suốt quá trình phát triển thì lớp tế bào bên ngoài bao quanh đầu rễ bị bong ra do tiếp xúc với những vật thể cứng, nhọn trong giá thể, đặc biệt là scoria, sỏi, cát Vì vậy, sau khi thu hoạch

và di chuyển cây ra khỏi giá thể, những phần còn lại của rễ vẫn bám giữ trên giá thể Giá thể được sử dụng càng lâu thì những nhân tố hữu cơ đọng lại trong đó càng nhiều và cần nhiều sự điều chỉnh cần thiết để đạt được pH mongmuốn

Độ pH có ảnh hưởng lớn đến mức độ hoạt động của các nguyên tố khác nhau với cây trồng Dưới 5,5 thì khả năng hoạt động của P, K, Ca, Mg và Mo giảm đi rất nhanh, trên 6,5 thì Fe và Mn trở nên bất hoạt Do đó, việc điều khiển

pH của dung dịch dinh dưỡng rất quan trọng Trong thủy canh, đa số các cây trồng thích hợp với môi trường hơi axit đến gần trung tính, pH tối ưu từ 5,8 - 6,5 Nếu pH xuống dưới 5,5 thì KOH hoặc một vài chất có tính kiềm phù hợp khác có thể được thêm vào dung dịch để pH tăng lên Nếu pH quá cao, H3PO4 hay HNO3 có thể được sử dụng

Ngoài ra, người ta còn có thể sử dụng một số hóa chất thích hợp có tính đệm trong dung dịch dinh dưỡng Đó là những chất có khả năng chống lại sự thay đổi pH của môi trường, tức là duy trì nồng độ H+ trong một khoảng cho trước Trong hệ thống thủy canh rất ít chất đệm thích hợp, thường dùng nhất là các muối của photpho (H2PO4-, HPO42-) Tuy nhiên, nếu duy trì hàm lượng photpho ở các muối trên ở mức đủ để ổn định pH (1 - 10mM) thì sẽ gây hại cho cây

Trong nuôi trồng thủy canh, pH có thể được cân bằng bởi hoạt động của cây Nếu pH tăng (môi trường bị kiềm hóa) khi đó cây sẽ thải ra các muối axit vào môi trường nhưng điều này lại làm tăng lượng độc tố trong môi trường và làm hạn chế

sự dẫn nước Nếu pH giảm (môi trường bị axit hóa) thì cây sẽ thải ra các ion bazơ, quá trình này có thể làm hạn chế quá trình hấp thu các muối gốc axit

Nhìn chung, pH của môi trường thủy canh cần được kiểm tra thường xuyên

2 - 3 lần/ tuần, nên thực hiện việc kiểm tra này vào các thời điểm có nhiệt độ như nhau bởi vì pH của môi trường có thể bị thay đổi theo ánh sáng và nhiệtđộ

Từ những dung dịch dinh dưỡng đơn giản chỉ gồm các muối vô cơ Ngày nay, dung dịch dinh dưỡng trồng thủy canh đã bao gồm các nguyên tố thiết yếu

đa, trung, vi lượng, bổ sung vi sinh vật và các dung dịch đệm nhằm ổn định được

pH dung dịch và nâng cao khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây trồng

Đến nay, các nhà khoa học đã liên tục nghiên cứu pha chế và cho ra nhiều loại dung dịch dinh dưỡng trồng thủy canh phù hợp cho nhiều loại cây trồng khác nhau (chủ yếu là các loài rau, hoa) như dung dịch để trồng lúa của Axan, dung dịch trồng củ cải đường của Belouxov, dung dịch trồng cà chua của Mori, Winsor, Larsen, dung dịch trồng dưa chuột của Sudradfat và Herenati

Tóm lại: Từ những thông tin tổng quan vừa nêu, chúng tôi thấy rằng, kỹ thuật thuỷ canh là kỹ thuật canh tác hiện đại, nó có thể được ứng dụng tại các không gian với diện tích nhỏ Bằng những nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng

và vai trò của các nguyên tố thiết yếu đối với sinh trưởng, phát triển của cây trồng, ngày nay, đã có rất nhiều dung dịch dinh dưỡng được nghiên cứu và pha chế phù hợp với nhiều loại cây trồng khác nhau

Không khí ngày càng trở lên ô nhiễm trong đó có không khí trong nhà Chất lượng không khí trong nhà ảnh hưởng lớn đến chất lượng sống của người dân Việc giảm thiểu tình trạng ô nhiễm không khí trong nhà đang là vấn đề quan tâm không chỉ của các nhà quản lý mà còn là vấn đề quan tâm của các nhà khoa học Những nghiên cứu về vai trò của thực vật đối với con người đã được khẳng định Đặc biệt là những nghiên cứu về khả năng làm sạch không khí trong nhà cùng những vai trò khác nhằm nâng cao chất lượng sống của con người đã được nghiên cứu và công nhận

Nhu cầu sử dụng cây cảnh trong nhà như một loại công cụ trang trí, đồng thời là một bộ máy lọc không khí hiệu quả đang được tăng lên tại hầu hết các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam

Những nghiên cứu vê trồng thuỷ canh đã bước đầu được nghiên cứu và phát triển trên thế giới Tại nước ta, những nghiên cứu về cây cảnh trong nhà còn rất hạn chế trong đó có những nghiên cứu về trồng thuỷ canh cây cảnh trong nhà

PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

3.1.1 Địa điểm nghiên cứu

Các thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện nhà mái che, có lưới cắt sáng thuộc Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ tỉnh Phú Thọ

3.1.2 Thời gian nghiên cứu:

Đề tài được thực hiện trong 08 tháng, từ tháng 2 đến hết tháng 9 năm

2017 Các thí nghiệm được thực hiện trong 07 tháng, từ tháng 02 đến hết tháng 08 năm 2017

3.2 ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

3.2.1 Đố tượng nghiên cứu

- Cây Trầu bà đế vương đỏ (Philodendron imperial red) được nhân giống bằng phương pháp nuôi cấy mô tế bào và được thu mua tại nhà vườn Phong Tuyền, huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên

- Cây sinh trưởng khoẻ mạnh, đồng đều, không có dấu hiệu nhiễm sâu bệnh hại

3.2.2 Vật liệu nghiên cứu

- Các vật liệu phục vụ cho nghiên cứu bao gồm các dung dịch dinh dưỡng (Knop, Imai, Hoagland) và nước lã

+ Dung dịch Knop: Là dung dịch thuỷ canh đầu tiên được Knop nghiên cứu

và công bố năm 1862

+ Dung dịch Imai: Được Hideo Imai nghiên cứu pha chế và công bố năm

1987 Dung dịch Imai là dung dịch chủ yếu được sử dụng cho cây rau ăn lá + Dung dịch Hoagland: Được nghiên cứu và phát triển bởi Hoagland và Armon vào năm 1938 và được Armon sửa đổi lại năm 1950 Dung dịch thủy canh Hoagland cung cấp đầy đủ dưỡng chất cho cây trồng sinh trưởng và phát triển và phù hợp với phần lớn cây trồng

- Các dụng cụ thí nghiệm bao gồm thước thẳng, bút đo pH và EC của HANNA, cốc nhựa dùng 1 lần, cốc đong, ống đong được sử dụng trong quá trình chăm sóc, thực hiện thí nghiệm và đo đếm các chỉ tiêu

- Giấm ăn (acid acetic) và nước vôi trong được sử dụng để điều chỉnh pH trong các thí nghiệm

Bảng 3.1 Thành phần hoá học của các dung dinh dưỡng (ppm)

Knop Imai Hoagland

Nguồn: Howard M Resh, 2013 Hydroponic Food Production

CRC Press Taylor &Francis Group 3.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nội dung 1: Ảnh hưởng của dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng của cây + Đánh giá ảnh hưởng của loại dung dịch thuỷ canh đến sinh trưởng của cây + Đánh giá ảnh hưởng của pH dung dịch đến sinhh trưởng của cây

+ Đánh giá ảnh hưởng của EC dung dịch đến sinh trưởng của cây

- Nội dung 2: Ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến sinh trưởng và thẩm mỹ của cây Trầu bà đế vương đỏ

+ Ảnh hưởng của kỹ thuật cắt rễ đến sinh trưởng của cây