Hiển thị đơn giản hiển thị marc hiển thị isbd thiết kế, chế tạo nhà lưới bán tự động diện tích 32m2 để ươm cây giống lâm nghiệp tại thừa thiên huế

Ở Thừa Thiên Huế đã có một số nhà lưới, vườn ươm giống cây lâm nghiệp, nhưng đang còn ở mức đơn giản, nên chưa đáp ứng hết được các yêu cầu tốt nhất cho việc chăm sóc cây con khi gặp thờ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng dẫn khoa học của TS Khương Anh Sơn Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Thừa Thiên Huế, ngày tháng năm 2018

Tác giả Luận văn

Đinh Quốc Dương

LỜI CẢM ƠN

Trước hết tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm - Đại học Huế,quý thầy cô giáo phòng Đào tạo đại học và quý thầy cô giáo khoa Cơ khí - Công nghệ đã giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS.Khương Anh Sơn đã dành nhiều thời gian tâm huyết, trực tiếp hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu đề tài và hoàn chỉnh luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí và Cơ kỹ thuật

Tôi xin chân thành cám ơn gia đình nội, ngoại, vợ và các con đã luôn quan tâm, khích lệ và là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi trong suốt thời gian qua

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơnbạn bè, đồng nghiệp và các bạn sinh viên lớp Kỹ thuật cơ điện tử K48, Khoa Cơ khí – Công nghệđã luôn đồng hành, động viên, khích lệ, sẻ chia và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành Luận văn

Thừa Thiên Huế, ngày tháng năm 2018

Tác giả Luận văn

Đinh Quốc Dương

TÓM TẮT

Hiện nay, nước ta đang trên đà phát triển, xu hướng phát triển nông lâm nghiệp công nghệ cao đang được Đảng và Nhà nước đặc biệt quan tâm.Bởi vì, nhà lưới, nhà kính là một hệ thống thiết bị quan trọng làm tăng năng suất, giảm nhân công, sản xuất quy mô lớn và chủ động trong mọi thời tiết

Tuy nhiên, nhà kính, nhà lưới nhập khẩu từ nước ngoài có giá thành còn cao, vận hành, bảo trì, thay thế khó khăn Do đó, làm giá thành sản phẩm nông lâm nghiệp tăng lên Ở nước ta, đã có một số nghiên cứu, ứng dụng mô hình nhà lưới ươm giống cây lâm nghiệp Tuy nhiên, vẫn còn gặp phải một số hạn chế nhất định như: giá thành còn cao, chưa có mô đun lắp ghép hoặc lắp ghép chưa hoàn thiện, hệ thống làm việc chưa ổn định, quá trình bảo dưỡng, thay thế còn gặp nhiều khó khăn do chưa được đào tạo đầy đủ về chuyên môn Ở Thừa Thiên Huế đã có một số nhà lưới, vườn ươm giống cây lâm nghiệp, nhưng đang còn ở mức đơn giản, nên chưa đáp ứng hết được các yêu cầu tốt nhất cho việc chăm sóc cây con khi gặp thời tiết không thuận lợi.Đồng thời, việc xây dựng nhà lưới ươm giống cây lâm nghiệp còn phục vụ cho việc học tập, thực hành và nghiên cứu của sinh viên và cán bộ giáo viên của nhà trường

Đồng thời, theo nghị quyết của Đảng ủy trường Đại học Nông Lâm Huế số NQ/ĐU ngày 14/5/2018 về việc tổ chức lại sản xuất, nâng cao hiệu quả phục vụ đào tạo và nghiên cứu của Viện nghiên cứu phát triển Khuyến khích giáo viên và sinh viên tham gia nghiên cứu khoa học bằng các chương trình cụ thể tại Viện Hiện nay, tại Trung tâm thực hành lâm nghiệp Hương Vân, phường Hương Vân, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế là bộ phận trực thuộc Viện nghiên cứu phát triển đang rất cần có

200-hệ thống nhà lưới để ươm giống cây lâm nghiệp nhằm phục vụ cho việc học tập, thực hành và nghiên cứu của sinh viên và cán bộ giáo viên của nhà trường

Từ những vấn đề cần thiết nêu trên, nên tôi đã lựa chọn đề tài“Thiết kế, chế tạo nhà lưới bán tự động có diện tích 32m 2 để ươm cây giống lâm nghiệp tại Thừa Thiên Huế” để tiến hành nghiên cứu cho luận văn thạc sĩ của mình

Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu

- Các yếu tố ảnh hưởng đến cây Keo lai được nhân giống theo hình thức giâm hom

- Kết cấu, vật liệu, cấu trúc của nhà lưới

- Nhà lưới bán tự động với quy mô diện tích 32 m2

Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo nhà lưới bán tự động diện tích 32 m2

- Địa điểm nghiên cứu: Trung tâm Thực hành Lâm nghiệp Hương Vân,Viện nghiên cứu phát triển của Trường Đại học Nông lâm – Đại học Huế, phường Hương Vân, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế

Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu, phân tích tài liệu

- Phương pháp tính toán lý thuyết

- Phương pháp chuyên gia

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Nội dung nghiên cứu và kết quả

- Đánh giá sơ bộ thực trạng ươm cây giống tại Trung tâm Thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, Viện nghiên cứu phát triển, trường Đại học Nông lâm – Đại học Huế

- Tính toán, thiết kế và chế tạo nhà lưới

- Thiết kế hệ thống điều khiển tự động tưới phun sương trong nhà lưới

- Tính toán, đánh giá sơ bộ giá thành của nhà lưới

- Kiểm tra hoạt động của nhà lưới

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC v

DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 1

2.1 Mục tiêu chung 1

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

3.1.Ý nghĩa khoa học 2

3.2.Ý nghĩa thực tiễn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG NHÀ LƯỚI Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI 3

1.1.1 Tình hình ứng dụng nhà lưới trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng nhà lưới, nhà màngở Việt Nam 4

1.2 PHÂN TÍCH MỘT SỐ CẤU TRÚC NHÀ LƯỚI, NHÀ MÀNG 11

1.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ LƯỚI 14

1.3.1 Một số hệ thống điều khiển hệ thống tưới 14

1.3.2 Hệ thống điều khiển quá trình phục vụ công nghệ 15

1.4 NHẬN XÉT CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 16

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 ĐỐI TƯỢNG VA PHẠM VI NGHIEN CỨU 18

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 18

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 18

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 18

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu, phân tích tài liệu 18

2.3.2 Phương pháp tính toán lý thuyết 19

2.3.3 Phương pháp chuyên gia 19

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 19

CHƯƠNG3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHÀ LƯỚI 20

3.1 ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA CÂY KEO LAI 20

3.1.1 Đặc điểm cây Keo lai 20

3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 21

3.1.3 Ảnh hưởng của ánh sáng 22

3.1.4 Ảnh hưởng của nước 22

3.2 CƠ SỞ THIẾT KẾ NHÀ LƯỚI 23

3.2.1 Yêu cầu về thiết kế 23

3.2.2 Yêu cầu về kết cấu 23

3.2.3 Yêu cầu về vật liệu 23

3.2.4 Yêu cầu về thiết bị 24

3.3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TƯỚI CHO NHÀ LƯỚI 25

3.3.1 Nguyên tắc, yêu cầu và phân loại của hệ thống tưới 25

3.3.2 Lựa chọn phương pháp tưới cho nhà lưới 26

3.3.3 Tính toán chế độ tưới cho nhà lưới 28

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42

4.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA BÀN NGHIÊN CỨU 42

4.1.1 Vị trí địa lý địa lý tỉnh Thừa Thiên Huế 42

4.1.2 Đặc điểm khí hậu tỉnh Thừa Thiên Huế 42

4.2 ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG VƯỜN ƯƠM CÂY LÂM NGHIỆP CỦA TRUNG TÂM THỰC HÀNH LÂM NGHIỆP HƯƠNG VÂN THUỘC VNCPT 44

4.2.1 Giới thiệu về Trung tâm Thực hành Lâm nghiệp Hương Vân 44

4.2.2 Thực trạng vườn ươm cây lâm nghiệp của Trung tâm Thực hành Lâm nghiệp Hương Vân 44

4.3 THIẾT KẾ NHÀ LƯỚI 46

4.3.1 Thiết kế khung nhà lưới 46

4.3.2 Thiết kế hệ thống màng và lưới che 59

4.4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM VÀO THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG LẮP GHÉP VÀ PHÂN TÍCH LỰC CHO KHUNG NHÀ LƯỚI 62

4.4.1 Dùng phần mềm Solidworks để thiết kế và mô phỏng lắp ghép khung nhà lưới 62

4.4.2 Ứng dụng phần mềm Sap2000 v14 để phân tích lực cho kết cấu 64

4.5 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI 71

4.5.1 Lựa chọn vòi phun 72

4.5.2 Tính toán đường ống dẫn và bơm nước 73

4.6 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 80

4.6.1 Lựa chọn hệ thống điều khiển cho hệ thống tưới 80

4.6.2 Sơ đồ mạch điều khiển bơm nước 83

4.6.3 Lưu đồ thuật toán và nguyên lý làm việc của hệ thống tưới phun sương 83

4.7 CHẾ TẠO NHÀ LƯỚI 85

4.8 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 86

4.8.1 Dụng cụ đo 86

4.8.2 Kiểm tra sự làm việc của hệ thống nhà lưới 87

4.9 TÍNH TOÁN SƠ BỘ GIÁ THÀNH CỦA NHÀ LƯỚI 90

4.10 NHẬN XÉT VÀ THẢO LUẬN 92

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93

KẾT LUẬN 93

KIẾN NGHỊ 93

PHỤ LỤC 96

DANH MỤC KÝ HIỆU CÁC TỪ VIẾT TẮT

ĐHNL - Đại học Nông Lâm

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1 Quan hệ giữa độ dốc và mức tưới 26

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật chính của các loại vòi phun mưa thường được sử dụng để tưới cho cây trồng cạn 30

Bảng 3.3 Trị số H/d thích hợp đối với các loại cây trồng 30

Bảng 3.4 Đặc tính kỹ thuật của 4 loại vòi phun đang được dùng phổ biến trong sản xuất 32

Bảng 3.5 Mức độ giảm tốc độ thấm theo độ dốc bề mặt khu tưới 33

Bảng 3.6 Mối quan hệ giữa lưu lương, kích thước và tổn thất áp suất trên đường ống 37

Bảng 3.7 Quan hệ giữa vật liệu làm đường ống với các giá trị f, m và b 39

Bảng 4.1 Một số thông số về vật liệu xây dựng 1 khối nhà lưới 47

Bảng 4.2 Quan hệ giữa vật liệu làm đường ống với các giá trị f, m và b 76

Bảng 4.3.Giá trị hệ số tổn thất ξ1-3 đối với chạc 3 phân nhánh 77

Bảng 4.4 Kết quả thiết kế và lựa chọn cho hệ thống tưới 78

Bảng 4.5 Các loại khí cụ điện được lựa chọn 80

Bảng 4.6.Thông số kỹ thuật của timer TF 62N 82

Bảng 4.7 Nhiệt độ và độ ẩm của môi trường trong nhà lưới giâm hom và ngoài nhà lưới 88

Bảng 4.8 Tính sơ bộgiá thành nhà lưới 90

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Hệ thống tưới phun sương được điều khiển bằng máy tính trong nhà kính ở

Israel 3

Hình 1.2 Mô hình nhà lưới tại Nhật Bản 4

Hình 1.3 NGH giâm hom Keo lai, Bách xanh, Chiêu liêu 5

Hình 1.4 Vườn giâm hom cây lâm nghiệp quy mô thôn bản xây dựng tại huyện K’bang, tỉnh Gia Lai 6

Hình 1.5 Mô hình Keo lai giâm hom tại xã Phong Hóa, huyện Hướng Hóa 6

Hình 1.6 Vườn ươm sử dụng cọc gỗ và 1 lớp lưới đen che nắng 7

Hình 1.7 Vườn giâm hom quy mô nhỏ cho các hộ gia đình tại tỉnh Kontum 7

Hình 1.8 Nhà lưới ươm cây Keo loại hở tại tỉnh Nghệ An 8

Hình 1.9 Nhà giâm hom có khung mái che tại tỉnh Gia Lai 8

Hình 1.10 Vườn ươm cây Keo lai tại Trung tâm thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, trường ĐHNL Huế 8

Hình 1.11 Vườn ươm tại khoa Nông học, trường ĐHNL Huế 9

Hình 1.12 Nhà màng trồng thuỷ canh tại Trung tâm Nghiên cứu cây trồng Tứ Hạ - TP Huế 9

Hình 1.13 Nhà lưới trồng câyVanilla tại Trung tâm thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, trường ĐHNL Huế 10

Hình 1.14 Nhà màng trồng dưa lưới ở đường Bùi Thị Xuân, TP Huế 10

Hình 1.15 Một số dạng cấu trúc nhà lưới, nhà màng 12

Hình 1.16 Rơ le thời gian 14

Hình 1.17 Ổ cắm hẹn giờ 14

Hình 1.18 Van nước điện từ 14

Hình 1.19 Cảm biến nhiệt độ 14

Hình 1.20 Cảm biến độ ẩm 14

Hình 1.21 Cảm biến ánh sáng 14

Hình 1.22 Bộ điện tử điều khiển các hệ thống nhiệt độ, độ ẩm, che sáng trong các vườn ươm công nghệ cao 15

Hình 1.23 Hệ thống điều khiển quá trình của Jack Ross,2001 15

Hình 3.1 Cây Keo lai 20

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí vòi phun 31

Hình 3.3 Sơ đồ bố trí vòi phun, đường kính phun là 1,5m 35

Hình 3.4 Sơ đồ mặt cắt ngang trong một luống giâm hom 36

Hình 4.1 Nhiệt độ trung bình hàng tháng của TP Huế năm 2013 42

Hình 4.2 Nhiệt độ trung bình hàng tháng của TP Huế năm 2014 43

Hình 4.3 Nhiệt độ trung bình hàng tháng của TP Huế năm 2015 43

Hình 4.4 Hình dạng và hướng đặt của nhà lưới 48

Hình 4.5 Thông số kích thước mặt trước của khung thép 48

Hình 4.6 Thông số kích thước mặt sau của khung thép 49

Hình 4.7 Hình chiếu cạnh của khung nhà lưới 49

Hình 4.8 Mặt bằng vị trí cột 50

Hình 4.9 Sơ đồ bố trí móng giằng cột 50

Hình 4.10 Hình cắt một móng đơn của cột 50

Hình 4.11 Hình cắt một móng đơn giằng cột 51

Hình 4.12 Thanh xà dưới mái vòm 51

Hình 4.13 Kích thước thanh xà dưới mái vòm 51

Hình 4.14 Thanh xà cong mái vòm 52

Hình 4.15 Kích thước thanh xà cong dưới mái vòm 52

Hình 4.16 Kích thước thanh xà cong trên mái vòm 52

Hình 4.17 Thanh cột giữa và đầu hồi 53

Hình 4.18 Kích thước cột giữa và đầu hồi 53

Hình 4.19 Kích thước bát trái liên kết cột và khung mái vòm 54

Hình 4.20 Kích thước bát phải liên kết cột và khung mái vòm 54

Hình 4.21 Kích thước bát liên kết khung mái vòm 54

Hình 4.22 Kích thước thanh trụ giữa mái vòm 54

Hình 4.23 Kích thước thanh trụ ngoài của khung diềm 54

Hình 4.24 Kích thước khung diềm 55

Hình 4.25 Kích thước cửa nhà lưới 55

Hình 4.26 Cách lắp các thanh mái vòm 56

Hình 4.27 Cách lắp bát liên kết mái vòm 56

Hình 4.28 Cách lắp chân nhà lưới 57

Hình 4.29 Cách lắp thanh liên kết nhà lưới 58

Hình 4.30 Cách lắp liên kết mở rộng nhà lưới 59

Hình 4.31 Cách bố trí màng và lưới che 60

Hình 4.32 Giao diện khi bắt đầu quá trình làm việc vớiphần mềm Solidworks 62

Hình 4.33 Môi trường Part trong phần mềm Solidworks để tạo khung nhà lưới 63

Hình 4.34 Môi trường assembly dùng để lắp ghép các chi tiết trong phần mềm Solidworks 63

Hình 4.35 Mô phỏng lắp ghép mô hình 3D trên Solidworks 64

Hình 4.36 Nhập mô hình vào phần mềm Sap2000 64

Hình 4.37 Cửa sổ khai báo vật liệu 65

Hình 4.38 Cửa sổ lựa chọn hình dạng của chi tiết 65

Hình 4.39 Cửa sổ khai báo tiết diện thép trụ vuông 50x50 dày 1.5 mm 66

Hình 4.40 Cửa sổ khai báo tiết diện thép hộp 25 x 50, 1.5 mm 66

Hình 4.41 Gán tiết diện cho đối tượng 67

Hình 4.42 Cửa sổ lựa chọn liên kết 67

Hình 4.43 Cửa sổ khai báo các loại tải trọng 68

Hình 4.44 Cửa sổ tổ hợp các loại tải trọng 68

Hình 4.45 Cửa sổ gán tải trọng tập trung cho mô hình 69

Hình 4.46 Gán tải trọng cho mô hình 69

Hình 4.47 Biểu diễn chuyển vị của các thanh trong MH 70

Hình 4.48 Biểu diễn lực cắt trong các thanh của MH 70

Hình 4.49 Biểu diễn mômen trong các thanh của MH 70

Hình 4.50 Bố trí sơ đồ luống trên diện tích 32 m2 72

Hình 4.51 Phương pháp xác định khoảng cách vòi phun lý thuyết trên nhánh tưới 73

Hình 4.52 Sơ đồ bố trí ống và vòi phun 74

Hình 4.53 Đoạn ống T phân nhánh 76

Hình 4.54 Rơle thời gian thực TB118KE7 81

Hình 4.55 Timer TF 62N và đế 81

Hình 4.56 Khởi động từ và sơ đồ đấu dây 82

Hình 4.57 Module relay12V điều khiển đóng cắt bằng cảm biến nhiệt độ 82

Hình 4.58 Sơ đồ đấu dây của mạch điều khiển hệ thống tưới 83

Hình 4.59 Lưu đồ thuật toán của hệ thống tưới tự động trong nhà lưới 84

Hình 4.60 Sơ đồ mạch bảo vệ động cơ khi mức nước thấp dưới mức cho phép 85

Hình 4.61 Khoanthanh cong mái vòm 85

Hình 4.62 Bộ điều khiển hệ thống tưới phung sương 86

Hình 4.63 Chế tạo hệ thống phun sương 86

Hình 4.64 Thiết bị đo vi khí hậu EN150 87

Hình 4.65 Đồ thị so sánh nhiệt độ trong và ngoài nhà lưới 89

Hình 4.66 Đồ thị so sánh độ ẩm trong và ngoài nhà lưới 89

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, nước ta đang trên đà phát triển, xu hướng phát triển nông lâm nghiệp công nghệ cao đang được Đảng và Nhà nước đặc biệt quan tâm.Bởi vì, nhà lưới, nhà kính là một hệ thống thiết bị quan trọnglàm tăng năng suất, giảm nhân công, sản xuất quy mô lớn và chủ động trong mọi thời tiết

Tuy nhiên, nhà kính, nhà lưới nhập khẩu từ nước ngoài có giá thành còn cao, vận hành, bảo trì, thay thế khó khăn.Do đó, làm giá thành sản phẩm nông lâm nghiệp tăng lên Ở nước ta, đã có một số nghiên cứu, ứng dụng mô hình nhà lưới ươm giống cây lâm nghiệp Tuy nhiên, vẫn còn gặp phải một số hạn chế nhất định như: giá thành còn cao, chưa có mô đun lắp ghép hoặc lắp ghép chưa hoàn thiện, hệ thống làm việc chưa ổn định, quá trình bảo dưỡng, thay thế còn gặp nhiều khó khăn do chưa được đào tạo đầy đủ về chuyên môn Ở Thừa Thiên Huế đã có một số nhà lưới, vườn ươm giống cây lâm nghiệp, nhưng đang còn ở mức đơn giản, nên chưa đáp ứng hết được các yêu cầu tốt nhất cho việc chăm sóc cây con khi gặp thời tiết không thuận lợi

Đồng thời, theo nghị quyết của Đảng ủy trường Đại học Nông Lâm Huế số NQ/ĐU ngày 14/5/2018 về việc tổ chức lại sản xuất, nâng cao hiệu quả phục vụ đào tạo và nghiên cứu của Viện nghiên cứu phát triển Khuyến khích giáo viên và sinh viên tham gia nghiên cứu khoa học bằng các chương trình cụ thể tại Viện Hiện nay, tại Trung tâm thực hành lâm nghiệp Hương Vân, phường Hương Vân, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế là bộ phận trực thuộc Viện nghiên cứu phát triển đang rất cần có

200-hệ thống nhà lưới để ươm giống cây lâm nghiệp nhằm phục vụ cho việc học tập, thực hành và nghiên cứu cho sinh viên và cán bộ giáo viên của nhà trường

Từ những vấn đề cần thiết nêu trên, nên tôi đã lựa chọn đề tài“Thiết kế, chế tạo nhà lưới bán tự động có diện tích 32m 2 để ươm cây giống lâm nghiệp tại Thừa Thiên Huế”để tiến hành nghiên cứu cho luận văn thạc sĩ của mình

2 Mục tiêucủa đề tài

2.1 Mục tiêu chung

Thiết kế, chế tạo nhà lưới bán tự động có diện tích 32m2để ươm giống cây lâm nghiệp với giá thành phù hợp, khả năng làm việc ổn định để phục vụ thực hành, thực tập và nghiên cứu cho sinh viên và cán bộ giáo viên tại Trung tâm thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, Viện nghiên cứu phát triển của trường Đại học Nông Lâm– Đại hoc Huế

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá tình hình ươm cây lâm nghiệp tại Trung tâm thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, Viện nghiên cứu phát triển của trường trường Đại học Nông lâm – Đại học Huế

- Tính toán, thiết kế và chế tạo nhà lưới có khả năng tháo lắp được với diện tích 32 m2

- Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống tưới phun sương trong nhà lưới

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3.1.Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần chung cho lý luận về thiết kế, chế tạo

và điều khiển hệ thống nhà lướiươm cây giống lâm nghiệp quy mô nhỏ

3.2.Ý nghĩa thực tiễn

- Xây dựng cơ sở lý thuyết trong việc lựa chọn kết cấu, kích thước và vật liệu phù hợp với sự thay đổi về diện tích, mục đích của khung nhà lưới với yêu cầu thực tế đặt ra

- Kết quả của đề tài là hệ thống nhà lưới có thể phục vụ thực hành, thực tập và nghiên cứu cho sinh viên và cán bộ giáo viên tại Trung tâm thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, Viện nghiên cứu phát triển của trường Đại học Nông Lâm Huế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG NHÀ LƯỚI Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI

1.1.1 Tình hình ứng dụng nhà lưới trên thế giới

- Israel là quốc gia có hệ thống nhà lưới, nhà kính, nhà màng đa dạng và tiên tiến hàng đầu thế giới Các giải pháp công nghệ được nghiên cứu tỉ mỉ để đáp ứng yêu cầu từng loại cây trồng ở các khu vực khác nhau Các khung nhà lưới được chế tạo dạng mô đun có thể thay đổi được kích thước theo yêu cầu và chịu được sức gió cấp 10; màng che có độ bền cao nên người lắp đặt có thể di chuyển phía trên được (hình 1.1) Hệ thống tưới, bón phân và điều khiển các thông số trong nhà lưới được máy tính giám sát và điều khiển tự động

Hình 1.1 Hệ thống tưới phun sương được điều khiển bằng máy tính trong nhà kính

Hình 1.2 Mô hìnhnhà lưới tại Nhật Bản

- Ở các nước như Trung Quốc, Đài Loan, Thái Lan đã có nghiên cứu, sản xuất

và xuất khẩu các loại vật liệu dùng cho nhà lưới, nhà kính như lưới che sáng, lưới chắn côn trùng, ni lông chuyên dùng nhưng độ bền không cao so với Israel sản xuất

1.1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng nhà lưới, nhà màngở Việt Nam

1.1.2.1 Tình hìnhnghiên cứu mô hình nhà lưới, nhà màng cho việc ươm giống cây lâm nghiệp

Ở nước ta đã có một số nhà khoa học nghiên cứu các MH nhà lưới để ươm cây lâm nghiệp thông qua một số đề tài, dự án như sau:

Trong nghiên cứu của Lê Xuân Phúc và các cộng sự (2006-2008) đã đề cập đến việc cải tiến nhà giâm hom (NGH) cây lâm nghiệp thông qua đề tài: “Nghiên cứu một

số giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện môi trường nhân giống cây rừng bằng hom cành trong vùng chịu ảnh hưởng của gió Lào và gió mùa Đông Bắc”.Kết quả đề tài đã xây dựng NGH cải tiến các hệ thống che sáng, tưới phun, luống giâm hom,…và một số thông số của môi trường giâm hom(MTGH) được cải thiện.Vì vậy, tỷ lệ hom ra rễ ở các tầng luống giâm hom cao (xem hình 1.3) [12]

Hình 1.3 NGH giâm hom Keo lai, Bách xanh, Chiêu liêu

Trong đề tài này, trụ và khung nhà lưới làm bằng thép nên kết cấu vững chắc.Kết cấu của hệ thống che sáng phía trên nhà lưới gồm 2 tầng che di động sử dụng lưới đen và có cơ cấu dây kéo thủ công có thể điều chỉnh được 3 – 4 mức che sáng Hệ thống che sáng xung quanh cũng bằng lưới che chuyên dụng, gồm 1 lớp, có thể thả xuống để che nắng hoặc cuộn lên được bằng ống cuộn Polyvinylclorua (PVC)

Theo kết quả nghiên cứu của Tô Quốc Huy trong đề tài “Nghiên cứu xây dựng vườn ươm giâm hom cây trồng lâm nghiệp quy mô thôn/ bản tại Tây Nguyên” đã sử dụng cột bê tông, cột gỗ, tre làm trụ của NGH Phía trên dùng dây kẽm giăng các trụ làm khung đỡ cho một lớp lưới đen che trên và xung quanh nhà lưới Ngoài ra,lớp phên tre có thể được bao bọc xung quanh nhà lưới khi cần chắn gió lùa Kết quả cho thấy rằng NGH có kết cấu đơn giản, tận dụng được các vật liệu có sẵn tại địa phương nên giá thành đầu tư thấp và phù hợp với điều kiện Tây Nguyên (xem hình 1.4) [6]

Hình 1.4 Vườn giâm hom cây lâm nghiệp quy mô thôn bản xây dựng

tại huyện K’bang, tỉnh Gia Lai

Trong đề tài của Phạm Thanh Namvào năm 2015 “Xây dựng mô hình vườn ươm giống cây Keo lai giâm hom tại xã Phong Hóa, huyện Tuyên Hóa”, dự án đã cải tạo khu vườn ươm giống cây lâm nghiệp với quy mô hơn 700 m2 (xem hình1.5) Trong

đó, diện tích vườn ươm là 140 m2, diện tích huấn luyện cây là 580 m2 [11] Tuy nhiên, vườn ươm cây giống được làm đơn giản với bạt che xung quanh, phía trên không sử dụng lưới cắt nắng và ni lông che mưa Vì vậy, MH vườn ươm này chỉ phù hợp để giâm hom cây Keo lai vào thời điểm tháng 3 – 5 hàng năm

Hình 1.5 Mô hình Keo lai giâm hom tại xã Phong Hóa, huyện Hướng Hóa

Nhìn chung, các nghiên cứu trên tập trung vào việc cải tiến nhà giâm hom cây Keo lai Tuy nhiên, việc xây dựng khung nhà lưới là đơn giản; mái che dạng mái phẳng bằng lưới di động để thay đổi cường độ ánh sáng.Việc sử dụng lưới đen phía

trên nhà lưới để cắt nắng chỉ phù hợp với khu vực ít gió, đối với khu vực gió lớn thì lưới che dễ bị tốc mái Kết cấu khung NGH có thiết kế dạng cố định nên việc tháo lắp,

di chuyển hoặc mở rộng gặp nhiều khó khăn

1.1.2.2 Tình hình ứng dụng mô hình nhà lưới cho việc ươm cây giống lâm nghiệp

và cây trồng khác

Để nhân giống cây lâm nghiệp, nhiều địa phương đã thực hiện với quy mô và hình thức đầu tư khác nhau.Người ta có thể xây dựng hệ thống nhà lưới hởtrụ đỡ được làm bằng cọc gỗ hoặc tre phía trên được che bằng lưới đen, xung quanh để hở, việc tưới nước vẫn dừng ở mức thủ công hoặc tưới phun sương bán tự động (xem hình 1.6 - 1.8) [19, 6, 21]

Mô hình NGH ở Gia Lai (xem hình 1.9) [6] cho thấy rằng, kết cấu khung thép

là cố định, chắc chắn; luống giâm hom được xây kiên cố bằng gạch và sử dụng hệ thống tưới phun ngay tại luống.Tuy nhiên, MH này hệ thống khung NGH được hàn chặt, không có liên kết lắp ghép

Hình 1.6 Vườn ươm sử dụng cọc gỗ và 1 lớp lưới đen che nắng

Hình 1.7 Vườn giâm hom quy mô nhỏ cho các hộ gia đình tại tỉnh Kontum

Hình 1.8 Nhà lưới ươm cây Keo loại hở tại tỉnh Nghệ An

Hình 1.9.Nhà giâm hom có khung mái che tại tỉnh Gia Lai

Hiện nay tại Trung tâm Thực hành Lâm nghiệp Hương Vân thuộc Viện nghiên cứu phát triển (VNCPT), trường Đại học Nông Lâm (ĐHNL)Huế chưa có nhà lưới phục vụ ươm giống cây Keo lai Hom giống được giâm vào bầu ni lông để trực tiếp ngoài trời, với hệ thống tưới phun sương sử dụng rơ le phao (xem hình 1.10) Với vườn ươm này thì tỉ lệ cây Keo sống phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết và kinh nghiệm của người lao động

Hình 1.10.Vườn ươm cây Keo lai tại Trung tâm thực hành Lâm nghiệp Hương

Vân,trường ĐHNL Huế

1.1.2.3 Tình hình ứng dụng nhà lưới, nhà màng cho việc trồng rau, hoa, quả

Nhận thức rõ về tác hại của rau bị ô nhiễm ảnh hưởng đến sức khỏe của người sản xuất và tiêu dùng cũng như ảnh hưởng đến môi trường, nhiều tỉnh, thành phố (TP)

đã có giải pháp, chính sách trong việc đầu tư, phát triển rau an toàn đặc biệt là trồng rau trong nhà lưới

Nhà kính - nhà màng tại khoa Nông học trường ĐHNL Huế có kết cấu dạng vòm đối xứng, sử dụng lưới đen phía trên để cắt nắng Phía dưới là mái vòm được phủ bằng lớp ni lông Bao bọc xung quanh nhà kính là lớp lưới chống côn trùng, bên ngoài lớp lưới là lớp ni lông có thể kéo lên hoặc thả xuống theo yêu cầu của người sử dụng (xem hình 1.11) Nhược điểm của hệ thống nhà này là khi trời nắng thì nhiệt độ bên trong nhà nóng, hệ thống thông gió chưa tốt nên ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng Hệ thống này được nhập khẩu nên giá thành đầu tư tương đối cao

Hình 1.11.Vườn ươm tại khoa Nông học, trường ĐHNL Huế

Vào tháng 1 năm 2018, trường ĐHNL Huế đã đầu tư và xây dựng tại Trung tâm Nghiên cứu cây trồng Tứ Hạ để trồng rau thủy canh với quy mô 1000m2 (hình 1.12) Kết cấu dạng mái lệch và khung thép dạng tháo lắp nên phù hợp điều kiện tại Thừa Thiên Huế Việc chế tạo phần khung và thi công nhà màng do công ty ở Việt Nam đảm nhiệm Vì vậy, giá thành đầu tư và chi phí vận chuyển giảm xuống; còn một số vật liệu như màng ni lông, lưới chắn côn trùng được nhập từ Nhật Bản với độ bền cao Hiện nay, nhà màng đã đi vào sản xuất rau an toàn và hoạt động tốt

Hình 1.12 Nhà màng trồng thuỷ canh tại Trung tâm Nghiên cứu cây trồng

Tứ Hạ - TP Huế

Tại Trung tâm thực hành Lâm nghiệp Hương Vân có xây dựng nhà lưới hở sử dụng khung thép cố định với lưới đen cắt nắng phía trên, hệ thống tưới nhỏ giọt và phun sương Xung quanh nhà lưới có hàng cây lớn để che gió (xem hình 1.13) Nhà lưới dùng để nghiên cứu, sản xuất cây Vanilla để lấy quả chiết xuất dầu ăn

Hình 1.13 Nhà lưới trồng câyVanilla tại Trung tâm thực hành

Lâm nghiệp Hương Vân, trường ĐHNL Huế

Doanh nghiệp Hải Farm ở kiệt 465, đường Bùi Thị Xuân, phường Thủy Biều,

TP Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế đã đầu tư nhà màng công nghệ cao để trồng cây dưa lưới (xem hình1.14) Nhà màng có kết cấu mái lệch với phần khung thép có thể lắp ghép được, hệ thống tưới nhỏ giọt và phun sương nên phù hợp với điều kiện khí hậu tại Thừa Thiên Huế và có thể canh tác trái vụ Phần khung, màng che và lưới chắn côn trùng được nhập hoàn toàn từ Nhật Bản có thể chống chịu được bão cấp 9 Tuy nhiên, giá thành nhà màng cao không phù hợp để ươm cây lâm nghiệp

Hình 1.14 Nhà màng trồng dưa lưới ở đường Bùi Thị Xuân, TP Huế

- TạiTP Hồ Chí Minh: vào năm 2016, diện tích rau sản xuất trong nhà lưới đạt 238,7 ha với 1.240 nhà lưới [18]

- Tại tỉnh Lâm Đồng: là một trong những địa phương đi đầu cả nước về phát triển nông nghiệp theo hướng công nghệ cao Với điều kiện khí hậu, đất đai thuận lợi

đã tạo điều kiện cho nghề trồng rau, hoa trên địa bàn tỉnh phát triển thành những vùng chuyên canh, sản xuất hàng hóa có quy mô lớn, chất lượng cao

Với MH ứng dụng hệ thống nhà màng trong sản xuất rau hoa, hiện nay diện tích nhà màng, nhà lưới của tỉnh Lâm Đồng khoảng 3.148 ha áp dụng trên rau, hoa các loại MH nhà màng trong sản xuất rau, hoa công nghệ cao được bà con nông dân áp dụng phổ biến, đáp ứng yêu cầu tránh được mưa, gió, hạn chế sâu bệnh Tuy nhiên, cũng có khá nhiều MH nhà màng hiện đại theo tiêu chuẩn châu Âu, theo công nghệ Isarel đã được các công ty như Đà Lạt Hasfarm, công ty cổ phần công nghệ sinh học Rừng Hoa,… lắp đặt

- Ở Phú Quốc: do điều kiện ở huyện đảo này của tỉnh Kiên Giang luôn thiếu nước vào mùa khô, thừa nước vào mùa mưa Để khắc phục tình trạng này một nông trại sinh thái ở đây đầu tư hệ thống nhà lưới và thiết bị tưới nhỏ giọt giúp việc sản xuất rau diễn ra quanh năm, nhằm đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng.Khu Nông trại sinh thái

có tổng diện tích trên 10.000 m2 bố trí 5 khu nhà lưới, trồng đa dạng các loại, từ rau muống, cải xanh, cà chua, ớt, cho đến khổ qua, dưa leo, dưa lê… Nhờ có mái che, thiết

bị tưới nhỏ giọt, đảm bảo độ ẩm tốt cho rau phát triển, tiết kiệm chi phí, nên lượng rau được trồng luân canh quanh năm để cung cấp ra thị trường huyện đảo, đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Nhờ đó, trung bình mỗi ngày Nông trại sinh thái Phú Quốc cung ứng từ 600 - 700 kg rau sạch các loại ra thị trường, chủ yếu là cung cấp cho các nhà hàng, khách sạn trên đảo [20]

1.2 PHÂN TÍCH MỘT SỐ CẤU TRÚC NHÀ LƯỚI, NHÀ MÀNG

Trong thiết kế nhà lưới, nhà màng vấn đề lựa chọn cấu trúc là một trong những phần quan trọng Bởi việc lựa chọn, thiết kế cấu trúc nhà lưới, nhà màng sao cho phù hợp với quy mô, điều kiện khí hậu,điều kiện kinh tế và đảm bảo sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng [5] So sánh một số dạng cấu trúc nhà lưới, nhà màng thường dùng (xem bảng 1.1 và hình 1.15)

Hình 1.15 Một số dạng cấu trúc nhà lưới, nhà màng Bảng 1.1.Một số dạng cấu trúc nhà lưới,nhà màng đang sử dụng phổ biến hiện nay

1

Dạng

chữ A

- Phù hợp điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng và độ ẩm cao

- Vật liệu che phủ mái bằng Polyethylen, xung quanh nhà được che phủ bằng lưới chống côn trùng

- Điểm nổi bật của nó là vị trí bố trí cửa thông gió trên mái đảm bảo tối ưu nhất, khả năng thông gió tự nhiên ở trên mái hiệu quả đạt cao nhất so với các dạng nhà khác Xung quanh

sử dụng hệ thống lưới chống côn trùng rất phù hợp với điều kiện khí hậu ở nước ta

- Bố trí thông gió phía trên nên giảm chi phí năng lượng vận hành

- Bố trí cửa thông gió 2 bên nên phần mái trên dễ bị gió lùa làm tốc mái

- Kết cấu phức hơn các dạng mái khác

- Chế tạo và lắp ghép khó phức tạp hơn

- Giá thành cao với loại khẩu độ lớn

- Bố trí thông gió phía trên nên giảm chi phí năng lượng vận hành

- Kết cấu đơn giản, phần thông gió bố trí một bên nên hạn chế gió lùa làm tốc mái

- Chế tạo và lắp ghép đơn giản

- Không bố trí phần tự thoát khí nóng nên phải có cơ cấu mở cửa thoát khí hoặc sử dụng quạt để giảm nhiệt độ

4

Dạng vòm

không

đối xứng

Dạng cấu trúc này phù hợp với điều kiện các nước nhiệt đới,

ôn đới, vật liệu che phủ mái thường là dạng mềm, lắp dựng

dễ dàng, chi phí đầu tư thấp

- Kết cấu kém vững chắc hơn so với các dạng cấu trúc khác

- Phải bố trí thêm quạt gió hoặc cơ cấu mở cửa thoát khí khi nhiệt độ cao

Tóm lại,qua so sánh, đánh giá mộtsố kết cấu nhà lưới cho thấy rằngnhà lưới, nhà màng dạng mái lệch có ưu điểmvượt trội hơn như: kết cấu đơn giản, đối lưu không khí tốt hơn, giá thành thấp, chống chịu được với điều kiện gió lớn Do đó, nhà lưới,nhà màngloại này được dùng phổ biến hiện nay

1.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ LƯỚI

1.3.1 Một số hệ thống điều khiển hệ thống tưới

Hiện nay, trên thị trường có 2 loại điều khiển hệ thống tưới tự động theo kiểu đơn giản và phức tạp

Kiểu đơn giản: được điều khiển bằng các khí cụ điện (relay timer, ổ cắm hẹn giờ, van điện từ…) điều khiển đóng mở động cơ hoặc các van nước để cấp nước tới các vòi phun theo thời gian hẹn trước

Sự thay đổi để phát triển của hệ thống là rất hạn chế, khó có khả năng được sử dụng nhiều chế độ như hệ thống điều khiển phức tạp Nhưng giá thành thấp, dễ dàng bão dưỡng và sửa chữa khi hệ thống có sự cố

Hình 1.16 Rơ le thời gian Hình 1.17 Ổ cắm hẹn giờ Hình 1.18 Van nước điện từ

Hình 1.22 Bộ điện tử điều khiển các hệ thống nhiệt độ, độ ẩm, che sáng trong các

vườn ươm công nghệ cao

Hiện nay, giá thành các mạch điện tử điều khiển tự động quá trình tưới khoảng

từ 500.000 cho đến 10.000.000VNĐ tùy theo các chức năng tích hợp có trong mạch 1.3.2.Hệ thống điều khiển quá trình phục vụ công nghệ

Trong điều kiện khoa học phát triển như hiện nay thì để thực hiện một bài toán điều khiển thì ta có rất nhiều giải pháp trên cơ sở các phần cứng cũng như phần mềm thông minh Như điều khiển bằng hệ thống Rơle, chíp vi xử lý,Programmable Logic Controller (PLC)

Hệ thống điều khiển quá trình của Jack Ross, 2001: dùng để điều khiển quá trình sản xuất rau sạch trong nhà lưới có mái che bằng phương pháp không dùng đất (xem hình 1.23)

Hình 1.23 Hệ thống điều khiển quá trình của Jack Ross,2001

ĐẦU VÀO

Hệ thống điều khiển quá trình sản xuất rau sạch trong nhà lưới có mái che bằng phương pháp không dùng đất bao gồm các thành phần chính như: máy tính, bàn phím, màn hình và hệ thống kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính với các thiết bị vào ra như sau:

Thiết bị đầu vàolà các cảm biến đo mức CO2, nhiệt độ không khí, độ ẩm, cường

độ ánh sáng trong nhà lưới hoặc nhà kính và lượng EC, pH của dung dịch dinh dưỡng tưới cho cây rau

Thiết bị đầu ra là các hệ thống bơm, quạt thông gió, hệ thống làm ấm hệ thống phun sương, làm mát

Hệ thống điều khiển được thực hiện trên máy tính, đo các thông số đầu vào thông qua hệ thống cảm biến Chương trình điều khiển được viết theo quy trình công nghệ trồng rau từ chương trình này điều khiển các thông số đầu ra

1.4 NHẬN XÉT CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Từ những phân tích, đánh giá về tình hình nghiên cứu NGH, nhà lưới, nhà màng trong và ngoài nước cho thấy

 Ở ngoài nước: không có nhiều loại nhà lưới, nhà màng sử dụng giâm hom cây lâm nghiệp mà chủ yếu để sản xuất hoa, rau và quả Thực tế nếu sử dụng nhà lưới, nhà màng này ở Việt Nam sẽ bộc lộ những hạn chế sau:

- Giá thành thiết bị cao do đó giá thành sản phẩm cao, không hiệu quả cho sản xuất cây lâm nghiệp

- Do ứng dụng công nghệ cao nên vận hành khá phức tạp, đòi hỏi người sử dụng phải có những kiến thức nhất định; việc bảo dưỡng, sửa chữa khó khăn

 Ở trong nước: nhà lưới, nhà màng dùng để ươm cây lâm nghiệp có một số hạn chế sau:

- Các khung nhà làm bằng bê tông, trụ gỗ, tre hoặc trụ thép đơn giản nên kết cấu không vững chắc nhất là khu vực có gió mạnh

- Mái của nhà lưới, nhà màng dạng mái vòm kín hoặc mái bằng kín do đó khả năng thoát khí nóng kém, nhất là điều kiện mùa hè, nhiệt độ cao

- Một số nhà lưới dùng lưới đen che trên mái nên rất dễ bị tốc lưới khi gặp gió lớn

- Các nhà lưới sử dụng khung thép cố định có kết cấu vững chắc nhưng khó khăn cho việc tháo lắp, di chuyển cũng như mở rộng quy mô theo yêu cầu

Từ những phân tích như trên, tôi đề xuất hướng nghiên cứu phù hợp với các mục tiêu như sau:

- Đánh giá tình hình ươm cây lâm nghiệp tại Trung tâm thực hành Lâm nghiệp Hương Vân,VNCPT của trường ĐHNL Huế

- Tính toán, thiết kế và chế tạo nhà lưới có khả năng tháo lắp được với kích thước 32 m2

- Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống tưới và điều khiển tự động tưới phun sương trong nhà lưới

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG VA PHẠM VI NGHIEN CỨU

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các yếu tố ảnh hưởng đến cây Keo lai được nhân giống theo hình thức giâm hom

- Kết cấu, vật liệu, cấu trúc của nhà lưới

- Nhà lưới bán tự động với quy mô diện tích 32m2

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo nhà lưới bán tự động diện tích32 m2

- Địa điểm nghiên cứu:Trung tâm Thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, VNCPT của TrườngĐHNL Huế tại phường Hương Vân, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Đánh giá sơ bộ thực trạng ươm cây giống tại Trung tâm Thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, VNCPT của Trường ĐHNL Huế

- Tính toán, thiết kế và chế tạo nhà lưới với diện tích 32 m2

- Thiết kế hệ thống điều khiển tự động tưới phun sương trong nhà lưới

- Tính toán, đánh giá sơ bộ giá thành của nhà lưới

- Kiểm tra hoạt động của nhà lưới

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu, phân tích tài liệu

- Thu thập thông tin đặc điểm về khí hầu thời tiết liên quan đến công nghệ giâm hom cây lâm nghiệp

- Khảo sát thiết bị và khả năng hoạt động của các MH vườn giâm hom cây lâm nghiệp đã và đang sử dụng trong sản xuất Từ đó xác định được những ưu, nhược điểm

và tìm giải pháp thích hợp

- Phân tích, đánh giá lựa chọn các giải pháp, thiết bị, vật liệu để nghiên cứu

2.3.2.Phương pháp tính toán lý thuyết

- Tính toán, thiết kế cấu trúc khung chịu lực nhà lưới

- Tính toán, thiết kế hệ thống tưới phun theo lý thuyết thủy lực: từ kết quả khảo nghiệm lựa chọn được vòi phun, lựa chọn tiết diện ống dẫn, lập được sơ đồ hệ thống tưới từ đó tính toán tổn thất thủy lực qua các cụm chi tiết làm cơ sở để chọn máy bơm

có kiểu dáng, thông số, đặc tính kỹ thuật phù hợp với hệ thống tưới đã thiết kế

- Thiết kế bộ điều khiển hệ thống tưới phun sương cho nhà lưới

- Phương pháp tính toán sơ bộ hiệu quả kinh tế của nhà lưới

2.3.3.Phương pháp chuyên gia

Trực tiếp gặp các chuyên gia, những người có kiến thức chuyên môn sâu và nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực ươm giống cây lâm nghiệp, thiết kế nhà lưới để tranh thủ ý kiến đóng góp trong quá trình thực hiện đề tài

2.3.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

- Đánh giá các thông số kỹ thuật của hệ thống nhà lưới

- Xác định đặc tính vòi phun sương

- Xác định chế độ tưới phun và kỹ thuật che sáng hợp lý cho cây giống tại nhà lưới

CHƯƠNG3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHÀ LƯỚI

3.1 ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA CÂY KEO LAI

3.1.1 Đặc điểm cây Keo lai

- Tên phổ thông: Keo Lai

- Tên khoa học: Acacia auriculiformis mangium, Acacia hybrid

- Họ thực vật: Đậu – Fabaceae

- Nguồn gốc xuất xứ: Austrailia

Hình 3.1 Cây Keo lai

* Đặc điểm hình thái:

- Thân, tán, lá: cây gỗ cao đến 25–30m, đường kính 60–80cm Thân gỗ thẳng, tròn đều, tán phát triển cân đối, màu vàng trắng có vân, có giác lõi phân biệt Lá có 3-4 gân mặt chính, hình mác

- Hoa, quả, hạt: hoa lưỡng tính mọc cụm, màu trắng hơi vàng, mọc ở nách lá

* Đặc điểm sinh lý, sinh thái:

- Tốc độ sinh trưởng: nhanh

- Phù hợp với: cây ưa sáng, chủ yếu trồng trên đất xám, đất feralit Chịu được khô hạn, nhiệt độ trung bình Độ cao khoảng từ 500–800m so với mực nước biển, độ dốc thấp

- Cây có khả năng cải tạo đất, chống xóa mòn, chống cháy rừng Thân gỗ thẳng,

có tác dụng nhiều mặt: kích thước nhỏ làm nguyên liệu giấy, kích thước lớn sử dụng trong xây dựng, đóng đồ mộc mỹ nghệ, hàng hóa xuất khẩu

* Nhân giống:

Cây Keo lai có thể nhân giống bằng 3 phương pháp, gieo hạt, giâm hom và cấy mô

- Nhân giống bằng gieo hạt

Hạt phải chọn cây mẹ có tuổi từ 6 - 7 năm, cây thân thẳng, cành nhánh nhỏ, tán lá cân đối, không bị sâu bệnh để lấy giống

Có thể tạo rừng giống ngay từ đầu hoặc chuyển hóa rừng cũ thành rừng giống với mật độ 200 - 300 cây/ha Phải sử dụng nguồn giống đã được tuyển chọn

và công nhận

- Nhân giống bằng hom

Hom được cắt có từ cây mẹ chiều dài 15 -20 cm, trên hom để lại từ 2 - 3 cặp lá,

lá được cắt bỏ 1/2 - 1/3 phiến lá, tất cả các chồi nách đều được cắt bỏ, đỉnh chồi ngọn

có thể cắt bỏ hoặc không cắt bỏ, chỉ chọn hom ngọn, loại bỏ các hom già ở phần gốc Cây con có đặc tính ít sâu bệnh, tốc độ phát triển nhanh, thích nghi nhiều loại hình thổ nhưỡng khác nhau, tỷ lệ sống và khả năng sinh trưởng tốt Cây trồng có giá thành rẻ, lớn nhanh, nhưng gỗ xốp, chỉ cần trồng từ 3-4 năm là thu hoạch, được lựa chọn cho trồng rừng lấy nguyên liệu

- Nhân giống bằng cấy mô

Để nhân giống đạt hiệu quả cao phải có quy trình khép kín từ phòng thí nghiệm đến vườn ươm Keo mô dùng trong công tác nhân giống Keo lai giâm hom, hoặc trồng lấy gỗ (thời gian 7 - 8 năm) vì thân cây thẳng, ít phân nhánh, chống chịu tốt với gió bão, ruột đặc hơn

3.1.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng của cây Cây có thể sinh trưởng trong một khoảng nhiệt độ khá rộng, vì vậy các loại cây trồng khác nhau thì tồn tại những điểm nhiệt độ tối thấp và tối cao cũng khác nhau Trong giới hạn nhiệt độ sinh trưởng của cây thì có nhiệt độ tối thích cho sự sinh trưởng, ở nhiệt độ đó sự sinh trưởng của cây xảy ra thuận lợi nhất, trên dưới nhiệt độ tối thích thì tốc độ sinh trưởng

sẽ giảm Nhiệt độ tối thấp và nhiệt độ tối cao cho sự sinh trưởng của cây đó là điểm nhiệt độ mà ở đó cây ngừng sinh trưởng

Đối với cây Keo lai giâm hom trong 30 ngày đầu sau giâm chú ý điều chỉnh lượng nước tưới phun vừa đủ ẩm, đảm bảo nhiệt độ từ 25-300C, phạm vi biên độ nhiệt

Đối với cây giâm hom cường độ ánh sáng, thời gian chiếu sáng cũng như chất lượng ánh sáng đều có ảnh hưởng đến tỉ lệ ra rễ của hom giâm Thông thường trong kỹ thuật giâm hom đều sử dụng mái che 50% ánh sáng trong thời kỳ mới giâm đến khi khi cây ra rễ ổn định Trong nghiên cứu của Tô Quốc Huy đối với Keo lai, để có thể đạt tỷ lệ ra rễ cao trên 90% ngoài các yếu tố về nhiệt độ, độ ẩm như trên thì cường độ ánh sáng tương ứng (trong khoảng thời gian 9 – 15 giờ trong ngày) từ 7.500 – 11.000 lux Cường độ ánh sáng tối đa nên giữ trong MTGH ở mùa hè là11.500 lux không những giảm nhiệt độ nóng không khí trong MTGH mà còn đảm bảo ánh sáng thích hợp cho cây hom quang hợp [6]

3.1.4 Ảnh hưởng của nước

Nước đóng vai trò rất quan trọng đối vớithựcvật, nhất là giai đoạn vườn ươm Việc cung cấp nước cho cây con đòi hỏi cần phải đủ về số lượng Sự dư thừa hay thiếu hụt nước đều không có lợi cho cây gỗ non Hệ rễ cây con trong bầu cần cân bằng giữa lượng nước và dưỡng khí để sinh trưởng Nhiều nước sẽtạo ra môi trường quá ẩm, kết quả rễ cây phát triển kém hoặc chết do thiếu không khí Vì thế, việc xác định hàm lượng nước thích hợp cho cây non vườn ươm là việc làm rất quan trọng

Đối với vườn ươm giâm hom Keo lai duy trì độ ẩm trên 90% là rất quan trọng trong giai đoạn đầu khi cây chưa ra rễ, do đó sử dụng hệ thống tưới phun tự động đảm bảo chính xác và thuận lợi hơn cho chăm sóc Nguyên tắc phun sương là phun nhiều lần nhưng một lần phun không lâu Tùy theo áp dụng kỹ thụât giâm hom mà điều chỉnh chế độ tưới phun thích hợp Nếu trời nắng nóng đối với giâm hom trong nhà cứ

5 - 10 phút phun một lần, 5 - 10 giây một lần phun, đối với giâm hom ngoài trời cứ 1 -

3 phút phun một lần, 5 - 10 giây một lần phun Nếu trời râm mát thì chu kỳ gián cách giừa lần phun kéo dài hơn từ 3 – 5 lần so với lúc trời nắng Ban đêm có thể ngưng phun hoặc từ 30 - 60 phút phun 1 lần tùy theo thời tiết Mùa nắng phun cả ngày lẫn đêm, mùa mưa phun ban ngày từ 6 giờ sáng đến 6 giờ chiều Sau khi hom ra rễ thì giảm tưới

3.2 CƠ SỞ THIẾT KẾ NHÀ LƯỚI

3.2.1 Yêu cầu về thiết kế

- An toàn: kết cấu và các cấu kiện của nhà lưới phải đảm bảo tính an toàn cho cây trồng và người sử dụng, có thể chịu tải được trọng lượng của từng cấu kiện khi đứng riêng lẻ hoặc tổ hợp các cấu kiện này lại với nhau

- Độ bền: các vật liệu được dùng trong xây dựng nhà lưới phải chống chịu được mưa, gió, bão hoặc phải có các biện pháp chống ăn mòn, oxy hóa

- Tính kinh tế: đảm bảo chi phí phù hợp với đối tượng cây trồng

3.2.2 Yêu cầu về kết cấu [2]

- Diện tích: Diện tích nhà lưới phụ thuộc vào mức độ đầu tư, phương thức canh tác, diện tích đất, chủng loại cây trồng

- Quy cách:

+ Có hệ thống cửa ra vào, đặt ở vị trí thuận tiện

+ Chiều cao: phù hợp, không thấp gây nóng cây trồng, không cao quá làm kết cấu yếu nhất khu vực gió mạnh

+ Độ cao nền nhà so với mặt bằng chung xung quanh tối thiểu 20 cm

- Vị trí và hướng:

+ Thuận lợi về giao thông

+ Ít chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết bất thuận (gió, bão, lũ lụt )

+ Đầy đủ ánh sáng, tránh nơi quá ẩm, quá nóng

+ Bằng phẳng, thoát nước tốt

+ Hướng dọc của nhà lưới nên đặt theo hướng Đông Bắc – Tây Nam

- Móng: đảm bảo trọng tải của cả nhà lưới, chống được lún, bật móng, lật nhà…

- Khung: đảm bảo trọng tải của các liên kết khung và các thiết bị của toàn bộ nhà lưới

- Mái: theo kiểu mái hở hoặc mái kín

3.2.3 Yêu cầu về vật liệu

- Vật liệu che phủ nhà lưới: lợp bằng tấm lợp lấy sángpolycarbonate(PC), tấm nhựapolyethylene (PE) hoặc ni lông chuyên dụng, ít bị oxi hóa, đảm bảo ánh sáng đi qua, hạn chế được tia tử ngoại

+ Tấm PC: độ thấu quang > 80%, độ bền >10 năm

+ Tấm nhựa PE: độ thấu quang > 75%, độ bền >6 năm

+ Màng ni lông thông thường: có độ dày > 0,08mm, độ thấu quang > 90%, độ bền >1 năm

+ Màng ni lông không tụ giọt: có độ dày > 0,1mm, độ thấu quang > 90%, độ bền >3 năm

- Vật liệu khung: vật liệu khung nhà có thể làm bằng tre, gỗ, sắt ống hộp đen hoặc mạ kẽm, đảm bảo chịu trọng tải của nhà lưới, chịu được gió, vật liệu khung phải được liên kết chặt chẽ với nhau

- Vật liệu bao quanh: có thể sử dụng tấm nhựa (PC, PE), ni lông chuyên dụng, lưới chống côn trùng, lưới che nắng… Thông thường, nếu sử dụng nhà kín thì quây 2 lớp: 1 lớp lưới chống côn trùng bên trong và 1 lớp ni lông bên ngoài khi cần có thể cuộn lên được

- Vật liệu điều tiết ánh sáng: có thể dùng lưới đen, lưới bọc có độ che giảm từ 30% đến 70%, độ bền cao, có tác dụng giảm cường độ ánh sáng chiếu xuống nhà lưới khi thời tiết nắng nóng, có thể kéo ra hoặc thu vào khi cần thiết

3.2.4 Yêu cầu về thiết bị

- Thiết bị điều tiết ánh sáng: tùy thuộc vào cấp độ nhà lưới và nhu cầu sử dụng

mà có thể sử dụng màng che phủ ni lông, lưới đen, hệ thống đèn chiếu sáng bổ sung để điều tiết ánh sáng trong phạm vi từ 8.000 lux đến 25.000 lux

- Thiết bị điều tiết nhiệt độ: có thể sử dụng lưới đen, vải bảo ôn, hệ thống tấm làm mát, quạt hút gió, máy tăng nhiệt, điều hòa nhiệt độ để điều chỉnh nhiệt độ trong nhà lưới ± 80C so với bên ngoài tùy theo cấp độ của nhà lưới

- Thiết bị điều tiết độ ẩm: sử dụng hệ thống phun sương, hệ thống tưới để tạo độ

ẩm cho nhà lưới Hệ thống quạt hút, thông gió, máy hút ẩm, điều hòa nhiệt độ sẽ có tác dụng làm giảm độ ẩm trong nhà lưới từ 60% đến85%

- Thiết bị tưới: tùy thuộc vào chủng loại, mức độ đầu tư mà có thể sử dụng đơn

lẻ hoặc kết hợp nhiều thiết bị tưới với nhau Các thiết bị tưới có thể điều khiển tự động, bán tự động hoặc bằng tay đảm bảo tưới đúng lượng nước thích hợp cho nhu cầu của cây, tối ưu độ ẩm đất và giá thể trồng Hiện tại có một số thiết bị tưới chính như: thiết bị tưới nhỏ giọt, thiết bị tưới phun mưa, phun sương…

- Thiết bị thông gió: khi xây dựng nhà lưới cần quan tâm đến việc lắp đặt thiết

bị thông gió để đảm bảo sự thông thoáng cho nhà lưới

3.3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TƯỚI CHO NHÀ LƯỚI

3.3.1 Nguyên tắc, yêu cầu và phân loại của hệ thống tưới

3.3.1.1 Nguyên tắc

Ba nguyên tắc chính của tưới nước cho cây con trong vườn ươm nhà lưới:

- Nền thoát nước của nhà lưới phải tốt Khi bề mặt gốc có thể thoát nước tốt, việc tưới nước thích hợp có thể đạt được cho cây như mong muốn

- Tưới nước triệt để mỗi lần Điều quan trọng là phải tưới nước tất cả các bề mặt mỗi khi tưới để nước đến tận rễ và tạo ra một cây khỏe mạnh

- Tưới nước trước khi cây thiếu độ ẩm, nên tưới nước ngay trước khi sự căng thẳng độ ẩm xảy ra

3.3.1.2 Yêu cầu

- Tưới và tiêu nước kịp thời, hợp lý: mỗi lần tưới thì phải đảm bảo đúng lưu lượng, thường xuyên kiểm tra các tình trạng của cây để tưới cho đúng chế độ Luôn luôn phải chủ động trong việc cung cấp nước cho cây con

- Bán kính tưới phải thỏa mãn yêu cầu sao cho không có cây nào bị thiếu nước

- Áp suất phun không được ảnh hưởng tới cây, gây ra các hiện tượng đập nát hoặc các hiện tượng ứ đọng

- Nguồn nước phải là nguồn nước sạch, không được chứa các chất ô nhiễm

3.3.1.3 Phân loạihệ thống tưới

- Căn cứ vào cách thức tưới:

+ Tưới thủ công

+ Tưới bằng các hệ thống thủy canh hiện đại: động cơ, ống, vòi phun…

- Căn cứ vào quá trình hoạt động:

+ Tưới có điều khiển

+ Tưới không điều khiển

- Căn cứ vào phương pháp tưới: có 2 phương pháp như sau:

+ Phương pháp tưới gián tiếp (tưới ngấm): nước được vận chuyển bằng các đường ống hoặc theorãnh trên mặt đất để tưới cho cây Phương pháp này có hai cách thức tưới, đó là: tưới rãnh và tưới vòi phun (phun sương và phun mưa)

+ Phương pháp tưới trực tiếp (tưới ngầm): nước cũng được vận chuyển bằng ống cứng có khoang các lỗ nhỏ nhưng đặt ở bên dưới mặt đất Khi cần tưới thì khởi động bơm nước sẽ chảy qua các lỗ nhỏ và cấp trực tiếp cho bộ rễ của cây

+Phương pháp tưới rãnh: nước để nước chảy theo các rãnh được thiết kế giữa các hàng cây, nước được thấm dần vào đất và cung cấp cho cây trồng

3.3.2 Lựa chọn phương pháp tưới cho nhà lưới

Để có thể lựa chọn phương pháp tưới cho nhà lưới ươm cây lâm nghiệp, phải căn cứ vào điều kiện sinh trưởng, nhu cầu nước của cây con, loại đất, điều kiện môi trường… Cây trồng có thể có nhiều phương pháp tưới khác

3.3.2.1 Điều kiện địa hình

Độ dốc mặt đất ảnh hưởng lớn đến sự chảy của nước trên mặt đất và có quan hệ chặt chẽ với phương pháp tưới và kỹ thuật tưới

- Với độ dốc m = 0  1,5% có thể áp dụng tất cả các phương pháp tưới

- Với độ dốc m = 1,5% nên sử dụng loại nước tưới rãnh kèm đường ống lưu động hoặc tưới phun mưa

- Với độ dốc m > 4% (địa hình dốc cao, mặt đất gồ ghề phức tạp) ta nên áp dụng phương pháp tưới phun mưa

Với cùng loại đất và các điều kiện khác giống nhau thì độ dốc càng lớn đòi hỏi mức tưới càng giảm và ngược lại Khi độ dốc lớn nếu tưới với mức tưới nhiều thì sẽ gây

ra hiện tượng xói mòn và dễ tạo ra hiện tượng phân bố độ ẩm dọc dải đất không đều

Bảng 3.1 Quan hệ giữa độ dốc và mức tưới

Độ dốc mặt đất 1/4001/500 1/5001/600 1/6001/700

3.3.2.2 Điều kiện thổ nhưỡng

Gồm một số điều kiện: cấu tạo của đất, vận tốc (hay hệ số) thấm nước của đất,

độ dày của tầng đất canh tác, mức tưới

+ Căn cứ vào cấu tạo của đất

 Đất nhẹ (đất cát): sử dụng phương pháp tưới phun mưa

 Đất trung bình: áp dụng mọi phương pháp tưới

 Đất nặng: dùng phương pháp tưới rãnh

+ Căn cứ vào vận tốc (hay hệ số) thấm nước của đất: vận tốc thấm nước biểu thị tính thấm của đất Hệ số thấm nước bao gồm thấm hút và thấm bão hòa (hệ số thấm ổn định)

 Với hệ số thấm nhỏ (< 1.10-4 cm/s) sử dụng phương pháp tưới rãnh

 Với hệ số thấm trung bình (1.10–4  5.10-3 cm/s) sử dụng được với mọi phương pháp tưới

 Với hệ số thấm lớn (> 5.10-3 cm/s) áp dụng phương pháp tưới phun mưa + Căn cứ vào độ dày tầng đất canh tác

 Độ dày bình thường: áp dụng được tất cả các phương pháp tưới

 Độ dày mỏng: sử dụng phương pháp tưới phun mưa là phù hợp

+ Căn cứ vào mức tưới

Mức tưới là cơ sở xác định các yếu tố của kỹ thuật tưới Mức tưới thường xác định từ chế độ tưới theo các số liệu thử nghiệm hoặc tính toán lý thuyết Khi thiết kế tài liệu thực nghiệm có thể tính toán mức tưới cho cây trồng theo công thức (4.1)

M = 104.H.A.(B - R); (tấn/ha) (4.1)

Trong đó:

H: Độ sâu dự định nước sẽ thấm tới (m);

Đối với cây rễ mỏng như rau và đậu thì H = 0,5 (m)

Đối vơi cây rẽ sâu hơn như khoai tây thì H = 0,5  0,75 (m)

Đối với cây rễ phát triển thì H = 0,75  1 (m)

A: Khối lượng riêng của tầng đất canh tác (tấn/m3);

B: Độ ẩm đồng ruộng (%);

R: Độ ẩm của đất lúc tưới (%)

+ Điều kiện địa chất, thủy văn

Độ sâu và thành phần hóa học của nước ngầm cũng ảnh hưởng đến lựa chọn phương pháp tưới Nếu nước ngầm ở độ sâu không lớn và có khả năng dâng cao thì nên chọn phương pháp tưới phun mưa còn nếu vùng đất trũng ở ven sông lớn có thể tháo nước phù xa vào thì ta nên dùng phương pháp tưới rãnh

+ Cơ cấu cây trồng

Tùy thuộc vào từng loại giống cây trồng, thời kỳ sinh trưởng mà ta có các phương pháp tưới khác nhau Nếu cây có thân lá to bộ rễ chùm ăn nông trên bề mặt đất thì ta nên sử dụng phương pháp phun mưa còn nếu lá nhỏ rễ cọc ăn sâu trong lòng đất thì ta nên dùng phương pháp tưới dải hoặc tưới rãnh