CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1. Sơ lược lịch sử vấn đề nghiên cứu: 1. Ngoài nước: - Kỹ thuật thủy canh đã có từ lâu.
Nhưng khoa học hiện đại về thủy canh thực tế đã xuất hiện vào khoảng năm 1936 khi những thử nghiệm của tiến sỹ W.Gericke ở trường đại học California được công bố. Ông đã trồng thành công một số loại cây trong nước trong đó có cây cà chua trong 12 tháng có chiều cao 7,5 m Gericke công bố khả năng thương mại của ngành thủy canh và đặt tên cho nó là “hydroponics” trong tiếng Hy Lạp là nước và “ponos” có nghĩa là lao động. Vì vậy thủy canh hiểu theo nghĩa đen là làm việc với nước. - Sự nghiên cứu trong những niên đại gần đây nhất cho thấy vườn treo Babilon và vườn nổi Kashmir và tại Aztec Indians của Mexico cũng còn những nơi trồng cây trên bè trong những hồ cạn.
- Năm 1699, nhà khoa học Anh John Woodward đã thí nghiệm trồng cây trong nước có chứa các loại đất khác nhau và kết luận rằng: “Chính các chất hòa tan trong đất đã thúc đẩy sự phát triển của thực vật chứ không phải là đất”. - Nhiều thập kỉ sau đó các nhà khoa học đã phân tích thành phần cơ bản của thực vật và khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng cho sự phát triển của cây bằng thực nghiệm. Năm 1938, nhà dinh dưỡng thực vật Dennis R.Hoagland đã đưa ra công thức dung dịch dinh dưỡng thủy canh mà ngày nay vẫn còn được sử dụng. - Những năm 30 của thế kỉ XX, W.Gericke đã phổ biến rộng rãi phương pháp thủy canh ở nước Mỹ.
Tuy nhiên, những ứng dụng trên quy mô lớn khi đó còn rất ít, cho đến năm 1944 khi Mỹ sử dụng phương pháp thủy canh trồng rau cung cấp cho quân đội ở vùng xa Đại Tây Dương và các nơi khác đã chứng minh: mỗi vụ trồng ¼ ha rau xà lách có thể cung cấp cho 400 người sử dụng. - Kỹ thuật thủy canh ban đầu dung những bề có diện tích tới 11 m2, với diện tích như vậy hàng tuần người ta có thể thu hoạch được: 15 kg cà chua, 20 kg rau diếp, 9 kg đậu, 20 kg ngô ngọt. Một dự án về kĩ thuật thủy canh lớn nhất thế 4 giới với diện tích 22 ha ở đảo Chofu Nhật Bản được thực hiện trong một diện tích nhà kính 21370 m2 có 87 luống dài 91 m và rộng 1,25 m với môi trường trồng là cát vàng. - Ngay tại Mỹ, thủy canh được dung rộng rãi cho mục đích sản xuất, kinh doanh hoa: Cẩm chướng, Lay ơn, Cúc,….
Các cơ sở lớn trồng hoa bằng thủy canh còn có ở Ý, Tây Ban Nha, Pháp, Anh, Đức và Thụy Điển. Trong khi đó, ở những vùng khô cằn như Vịnh Ả rập, Israel thủy canh được sử dụng phổ biến để trồng rau. Ở Singapore, Liên doanh Aero green Technology là công ty đầu tiên ở Châu Á áp dụng kỹ thuật thủy canh trồng rau trong dung dịch dinh dưỡng không cần đất. Hàng năm Singapore tiêu thụ lượng rau trị giá 260 triệu USD.
Vì diện tích có giới hạn nên hơn 90% rau xanh được nhập khẩu, tại nông trại Aero Green ở Lim Chu Kang trị giá 5 triệu USD cho thu hoạch khoảng 900 kg rau mỗi ngày. - Nhật Bản đẩy mạnh kỹ thuật thủy canh để sản xuất rau sạch. An toàn thực phẩm là một trong những vấn đề mà người Nhật rất quan tâm, họ luôn lo nghĩ và thận trọng đối với những phụ gia thực phẩm hay thuốc trừ sâu nông nghiệp. Hơn nữa, do diện tích canh tác hạn hẹp nên chính phủ Nhật đặc biệt khuyến khích phát triển phương pháp nông nghiệp thủy canh.
Trong nước: - Việc nuôi trồng thủy canh được biết khá lâu, nhưng chưa được nghiên cứu có hệ thống và được sử dụng để trồng các loại cây cảnh nhiều hơn.Lê Đình Lương – khoa Sinh học ĐHQG Hà Nội phối hợp với viện nghiên cứu và phát triển Hồng Kông (R&D Hong Kong) đã tiến hành nghiên cứu toàn diện các khía cạnh khoa học kỹ thuật và kinh tế xã hội cho việc chuyển giao công nghệ và phát triển thủy canh tại Việt Nam. - Đến tháng 10 năm 1995 mạng lưới nghiên cứu và triển khai mô hình thủy canh được phát triển ờ Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Côn Đảo, Sở khoa học công nghệ và môi trường ở một số tỉnh thành. Công ty Golden Garden & Gino, nhóm sinh viên Đại học Khoa học Tự nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh đã ứng dụng thành công phương pháp thủy canh với vài loại rau thông dụng, cải xanh, cải ngọt, xà lách… 5 - Phân viện công nghệ sau thu hoạch, Viện Sinh học nhiệt đới cũng đã có những nghiên cứu và sản xuất theo phương pháp thủy canh. Nội dung chủ yếu là: + Thiết kế và phối hợp sản xuất các nguyên liệu dùng cho thủy canh.
+ Nghiên cứu trồng các lọai cây khác nhau, cấy truyền từ nuôi cấy mô vào hệ thủy canh trước khi đưa vào đất một số cây ăn quả khó trồng trực tiếp vào đất. + Triển khai thủy canh ở quy mô gia đình, thành thị và nông thôn. Kết hợp thủy canh với dự án rau sạch của thành phố. Phương pháp thủy canh: 1.
Khái niệm thủy canh - Theo PGS. Nguyễn Xuân Nguyên [7], Thủy canh (Hydroponics) là hình thức canh tác trồng cây trong dung dịch, là kỹ thuật trồng cây không dùng đất. Cây trồng được trồng trên hoặc trong dung dịch dinh dưỡng cùng với các loại giá thể, sử dụng dinh dưỡng hòa tan trong nước dưới dạng dung dịch. Tùy theo từng kỹ thuật mà toàn bộ hoặc một phần bộ rễ cây được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng.
- Kỹ thuật thủy canh là một trong những kỹ thuật tiến bộ của nghề làm vườn hiện đại. Trong đó, sử dụng những chất dinh dưỡng thích hợp, cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng tránh được sự phát triển của cỏ dại, côn trùng và bệnh tật lây nhiễm từ đất. Ưu, nhược điểm của phương điểm thủy canh. Ưu điểm: - Không cần đất, chỉ cần không gian để đặt những dụng cụ trồng thủy canh, do vậy có thể triển khai ở những vùng đất cằn cỗi như hải đảo, vùng núi xa xôi, cũng như tại các hộ gia đình trên sân thượng, ban công.
- Không phải làm đất, không có cỏ dại và các vi sinh vật gây hại, mầm bệnh có trong đất. - Giảm thiểu được tình trạng khan hiếm rau, giảm giá thành vì có thể trồng được nhiều vụ, trồng trái vụ với năng suất cao hơn phương pháp thổ canh. - Không cần tưới nước thường xuyên. 6 - Không cần sử dụng thuốc trừ sâu và các hóa chất độc hại khác.
- Năng suất cao, sản phẩm hoàn toàn sạch, đồng nhất, giàu dinh dưỡng và tươi ngon. - Không tích lũy chất độc, không gây ô nhiễm môi trường. - Không đòi hỏi lao động nặng nhọc, người già, trẻ em đều có thể tham gia, là một hình giải trí sau những giờ làm việc trí óc căng thẳng. Nhược điểm: - Cần nắm được những kiến thức và kĩ thuật cơ bản.
- Chỉ có thể áp dụng với các loại rau quả, hoa ngắn ngày. - Giá thành sản xuất còn cao. - Chưa có được sự tin tưởng của một bộ phận người dân. So sánh giữa trồng cây theo phương pháp thổ canh và phương pháp thủy canh.
Phương pháp thổ canh Phương pháp thủy canh Trong đất trồng, các vi sinh vật phải Thức ăn cho cây là các muối vô cơ mà phân hủy các chất hữu cơ phức tạp cây có thể hấp thụ trực tiếp từ dung thành các muối vô cơ có những nguyên dịch dinh dưỡng, tố cơ bản mà cây trồng có thể hấp thu như nitơ, phốt pho, kali … và các nguyên tố vi lượng. Đất trồng không thể sản sinh nhiều chất Cây trồng có thể nhận đầy đủ dinh dinh dưỡng trên mỗi diện tích đủ cho hệ dưỡng mọi lúc. rễ có thể hấp thu. Khó xác định và kiểm soát mức độ dinh Giá trị pH và dinh dưỡng của môi dưỡng, giá trị pH của môi trường đất để trường được chủ động điều chỉnh và phù hợp với các loại cây trồng khác kiểm soát cho phù hợp với các loại cây nhau.
Có thể điều chỉnh dinh dưỡng của trồng khác nhau. đất bằng cách bón phân nhưng khó xác 7 định được nhu cầu cần thiết. Đất trồng đóng vai trò vật chủ đối với Các môi trường thủy canh là trơ, sạch, nhiều vi sinh vật gây hại, do đó có thể không mang mầm bệnh gây hại. lay truyền mầm bệnh cho cây trồng.
Đòi hỏi nhiều công chăm sóc: làm đất, Thủy canh làm tăng sự tăng trưởng và tưới tiêu, bón phân, diệt sâu bệnh gây sản lượng trên mỗi diện tích nuôi trồng, hại…, cây sinh trưởng chậm và cần giảm các bệnh gây hại và công chăm nhiều không gian để sinh trưởng. Các loại hình thủy canh. Hiện nay có nhiều loại hình thủy canh khác nhau nhưng quy tụ lại có 3 hệ thống thủy canh chủ yếu được sử dụng trên thế giới 1. Hệ thống thủy canh tĩnh (thủy canh không hồi lưu) - Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng được chứa trong thùng xốp hoặc các vật chứa cách nhiệt khác, dung dịch được bổ sung đều đặn vào thùng chứa khi cần thiết cho đến khi thu hoạch.
- Hệ thống này thích hợp với quy mô hộ gia đình ở các nước đang phát triển. - Kỹ thuật thủy canh đơn giản và hiện đang được triển khai nước ta. Mô hình thủy canh không hồi lưu 1. Hệ thống thủy canh hồi lưu - Hệ thống có dung dịch dinh dưỡng được bơm tuần hoàn từ một bình chứa có lắp đặt các thiết bị điều chỉnh tự động các thông số của dung dịch để đưa tới các 8 bộ rễ nuôi cây, sau đó quay trở lại bình chứa để điều chỉnh lại các thông số và tiếp tục đi nuôi cây.
- Hệ thống này có hiệu quả kinh tế cao hơn, không đòi hỏi chất dinh dưỡng có cơ chế tự điều chỉnh độ axit, thích hợp với quy mô sản xuất lớn tuy nhiên yêu cầu chi phí đầu tư cao. - Kỹ thuật thủy canh màng mỏng dinh dưỡng (NFT- Nutrient Film Technique) là một dạng thủy canh hồi lưu đang được áp dụng rộng rãi do tính chất và dáng vẻ bệ ngoài của nó. Hệ thống thủy canh hồi lưu Hình 1. Cây trong hệ thống thủy canh hồi lưu - Chất dinh dưỡng được cho vào các ống trồng nơi mà rễ cây đâm xuống và hút lên, phần dư thừa được rút xuống do trọng lực trở lại bể chứa.
Một lớp màng 9 mỏng dinh dưỡng cho phép bộ rễ cây trồng tiếp xúc ổn định với chất dinh dưỡng và lớp khí phía trên cùng lúc.
