chương 1 Như vậy, thông qua các nghiên cứu nói trên, ở những mức độ khác nhau, giúp có một số tài liệu và kiến thức cần thiết để có thể hình thành những hiểu biết chung, giúp tiếp cận đề tài nhanh hơn. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ hiện nay đã đóng góp tích cực vào sự phát triển của nền nông nghiệp nói chung và ngành trồng trọt nói riêng của quốc gia. Tuy nhiên, vấn đề cần quan tâm hiện nay là chúng ta phải xây dựng một mô hình nhà kính thông minh quy mô lớn với giá thành hợp lý cho hầu hết các nông trại kể cả quy mô nhỏ và vừa, có thể tiếp cận với công nghệ hiện đại nhằm giám sát và điều khiển từ xa các thông số môi trường ảnh hưởng đến cây trồng một cách tối ưu, từ đó mang lại lợi nhuận cao. Từ đó, hình thành ý tưởng để thực hiện đề tài thiết mô hình nhà kính thông minh kế thừa tinh hoa của các đề tài nghiên cứu đi trước, phát triển một số điểm mới nhằm phục vụ hầu hết mô hình nhà kính với nhiều loại cây nông nghiệp.
Mô hình thiết kế dạng thực nghiệm trên mô hình nhỏ nhằm mô phỏng giám sát cho nhà kính ngoài thực tế. Các giá trị nhiệt độ, độ ẩm đất, cường độ ánh sáng, trạng thái mưa sẽ được điều khiển và giám sát trên web và app. Chủ nhà kính có thể giám sát điều khiển ở bất cứ lúc nào và ở đâu. 8 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG TỚI SINH TRƯỞNG CỦA CÂY VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ KÍNH Sinh trưởng của cây trồng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố môi trường như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, nước, dinh dưỡng.
Trong nhà kính, các yếu tố này có thể được kiểm soát chính xác để tối ưu hóa sự phát triển của cây. Nhiệt độ ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Mỗi loại rau, hoa đều yêu cầu một giới hạn nhiệt độ để sinh trưởng và phát triển. Hiệu suất quang hợp của hầu hết các loại rau đều dừng lại ở nhiệt độ 30°C. Một số loại rau thực hiện quang hợp có hiệu quả ở 12 – 24°C, trong khi đó một số khác quang hợp tốt ở nhiệt độ 18 – 24°C.
Ở nhiệt độ thích hợp đồng thời được cung cấp đầy đủ nước và dinh dưỡng thì cây có thể phát triển nhanh nhất. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều làm cho cây dừng sinh trưởng và có thể bị chết ở nhiệt độ thấp (0°C) và nhiệt độ cao (40°C). Mỗi loài rau, hoa đều gặp phải ba ngưỡng nhiệt độ gồm nhiệt độ thích hợp, nhiệt độ thấp nhất và nhiệt độ cao nhất. Trong quá trình nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ với cây rau, Mac-côp (1957) đã đưa ra công thức: T = t ± 7°C (1).
Trong đó: • T – Nhiệt độ thích hợp nhất cho sự sinh trưởng của các loại rau. • t – Nhiệt độ thích hợp cho các loại rau sinh trưởng trong ngày râm. • Theo Mac-côp (1957), nhiệt độ thích hợp cho một số loại rau sinh trưởng trong những ngày râm như sau: • Dưa hấu, bí ngô, bí xanh, dưa bở, mướp: 25°C • Dưa chuột, cà chua, ớt, cà, đậu côve, bầu: 22°C • Hành tây, kiệu, tỏi, cần: 19°C • Khoai tây, đậu Hà Lan, xà lách, cà rốt, cần tây: 16°C 9 • Cải bắp, cải củ, cải dầu: 13°C Ở môi trường (t + 7°C) là nhiệt độ thích hợp cho cây sinh trưởng về ban đêm và cây vừa mọc khỏi mặt đất. Yêu cầu của rau đối với nhiệt độ luôn thay đổi theo yếu tố môi trường như ánh sáng, độ ẩm, nồng độ CO2 trong không khí, chất dinh dưỡng trong đất va các điều kiện khác.
Nếu nhiệt độ quá cao ta phải hạ nhiệt độ xuống bằng cách phun ẩm (khi phun ẩm, nhiệt độ tại mặt lá của cây trồng có thể giảm nhiệt độ từ 6 – 8°C). Yêu cầu của cây rau đối với nhiệt độ luôn thay đổi tùy theo từng thời kỳ sinh trưởng và phát triển [4].1 Bảng nhiệt độ thích hợp cho 1 số loại cây trồng nông nghiệp Cây trồng Nhiệt độ Nhiệt độ cao Nhiệt độ cao thấp nhất(°C) tối ưu(°C) nhấp(°C) - Dưa hấu 15 35 35 - Thanh long 20 35 37 - Bí 15 32 35 - Ớt - Cải thìa 25 27 - 30 32 - Lúa mạch đen 20 21 - 28 30 10 28 38 2. Độ ẩm ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng và phát triển của cây Độ ẩm của đất là lượng nước được giữ trong khoảng không giữa các hạt đất. Độ ẩm trong đất đóng vai trò rất quan trọng.
Độ ẩm quá thấp hoặc quá cao đều ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Độ ẩm thích hợp cho các loại cây trồng dao động trong khoảng từ 60% – 70%. Độ ẩm đất có tác động rất lớn đến đất. Độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sản xuất năng lượng (cacbonhydrat) ở rễ, ảnh hưởng đến sự phát triển của rễ, ảnh 10 hưởng đến sự hấp thu dinh dưỡng của cây, ảnh dưởng đến vi sinh vật và ảnh hưởng đến cả lượng không khí trong đất.
Một số ảnh hưởng tới cây khi không có độ ẩm đất thích hợp: - Ảnh hưởng đến quá trình sản xuất carbohydrate - Ảnh hưởng đến rễ cây - Ảnh hưởng đến sự hấp thu dinh dưỡng - Ảnh hưởng đến vi sinh vật trong đất - Ảnh hưởng đến không khí trong đất 2.1 Ảnh hưởng độ ẩm đất với cây trồng nông nghiệp 3. Cường độ ánh sáng ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng của cây Ánh sáng đóng vai trò rất quan trọng đối với sự tăng trưởng và phát triển của cây, không chỉ trong quá trình quang hợp mà còn ở nhiều khía cạnh khác. Dưới đây là một số cách mà ánh sáng ảnh hưởng đến tăng trưởng của thực vật: 1. Quang hợp và sinh sản: Ánh sáng là nguồn năng lượng cần thiết cho quá trình quang hợp, trong đó cây sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp các chất dinh dưỡng từ khí CO2 và nước, tạo thành carbohydrate và oxy.
Đây là quá trình cơ bản cung cấp năng lượng cho sự sống và phát triển của cây. Điều chỉnh sinh lý và sinh sản: Ánh sáng cũng điều chỉnh quá trình sinh lý của cây, bao gồm quản lý sự phát triển của mầm, cành, lá, hoa và quả. Ánh sáng có thể ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa hormone sinh trưởng của cây, ví dụ như hormone auxin và gibberellin, điều này quyết định sự mở rộng của các mô và tế bào của cây. Phát triển cấu trúc cây: Cường độ ánh sáng và thời gian chiếu sáng có thể ảnh hưởng đến cấu trúc và hình dạng của cây.
Ví dụ, cây có thể phát triển chiều cao nhanh hơn khi được chiếu sáng mạnh hơn, và có thể mọc về một hướng nhất định để tối đa hóa lợi ích từ nguồn sáng. Phản ứng sự khác biệt theo môi trường ánh sáng: Cây có thể phản ứng theo nhiều cách khác nhau với cường độ và thời gian ánh sáng. Ví dụ, một số cây có thể chuyển màu lá vào mùa thu để giảm lượng ánh sáng hấp thu và tiết kiệm năng lượng, trong khi các cây khác có thể phát triển tốt hơn trong môi trường ánh sáng mạnh. Đáp ứng sinh học với ánh sáng: Cây có thể có các cơ chế sinh học để phản ứng với thay đổi trong ánh sáng.
Ví dụ, một số loài cây có thể đóng cửa các loại rơm xung quanh lá để giảm thiểu mất nước trong những thời điểm ánh sáng mạnh. Cây trồng vô tính thường cần ít ánh sáng hơn trong giai đoạn sinh sản, ra hoa và đậu quả so với giai đoạn tăng trưởng và phát triển. Điều này phụ thuộc vào cơ chế sinh học của cây và yêu cầu năng lượng khác nhau trong từng giai đoạn của chu kỳ phát triển. Trong một số trường hợp, cây nhà kính có thể được điều chỉnh để vào giai đoạn sinh sản vào thời điểm năm khi ngày ngắn hơn và ánh sáng tự nhiên giảm đi.
Điều này có thể đạt được bằng cách điều khiển thời gian chiếu sáng hoặc cung cấp ánh sáng nhân tạo vào môi trường trồng trọt. Việc giảm ánh sáng tự nhiên hoặc điều chỉnh thời gian chiếu sáng có thể kích thích cây vào giai đoạn sinh sản bằng cách tạo ra điều kiện môi trường tương tự như mùa thu đến đông. Điều này có thể đặc biệt quan trọng đối với các loại cây cần sự thay đổi ánh sáng để kích thích quá trình sinh sản và phát triển sinh học. Tóm lại, điều chỉnh ánh sáng là một trong những chiến lược quan trọng trong trồng trọt nhà kính để đáp ứng các yêu cầu sinh học và tối ưu hóa sản lượng cây trồng.1 Cường độ ánh sáng ảnh hưởng tới quá trình phát triển của cây 4.
Các phương pháp điều khiển nhiệt độ nhà kính 1. Sử dụng quạt và lưới thông gió Trong nhà kính, việc điều chỉnh nhiệt độ là rất quan trọng để đảm bảo cây trồng phát triển mạnh mẽ. Hệ thống lỗ thông hơi và quạt được sử dụng để kiểm soát lưu thông không khí: lỗ thông hơi để thoát khí nóng và quạt để cung cấp không khí mát từ bên ngoài vào. Nếu cần, hệ thống sưởi sẽ cung cấp nhiệt độ cho nhà kính vào những ngày lạnh.
Kết hợp các công nghệ này giúp duy trì môi trường lý tưởng cho cây trồng, tối ưu hóa sản xuất nông nghiệp trong các điều kiện khí hậu khác nhau. Lỗ thông hơi thụ động và quạt hút đều có vai trò trong việc vận hành lưu thông không khí trong nhà kính. Lỗ thông hơi thụ động, mặc dù chi phí thấp hơn so với hệ thống tự động, yêu cầu sự can thiệp thường xuyên để kiểm tra và điều chỉnh. Bạn cần kiểm tra và điều chỉnh lỗ thông hơi ít nhất hai lần một ngày, mở hoặc đóng chúng để điều tiết lượng không khí trong nhà kính.
Ngược lại, hệ thống thông gió tự động tuy có chi phí đầu tư cao hơn, nhưng lại tiết kiệm thời gian và giảm bớt nguy cơ của việc quá nóng hoặc quá mát trong nhà kính. Hệ thống này có thể tự động điều chỉnh lưu lượng không khí dựa trên cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, giúp duy trì môi trường lý tưởng cho cây trồng mà không cần can thiệp thủ công thường xuyên. 13 Việc lựa chọn giữa lỗ thông hơi thụ động và hệ thống thông gió tự động phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của từng nhà kính và khả năng tài chính.