Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Rau xà lách (Lactuca sativa L.) là loại rau ăn lá giàu vitamin A, axit folic, khoáng chất và là thành phần quan trọng trong khẩu phần dinh dưỡng hàng ngày tại Việt Nam (nhu cầu rau xanh trung bình từ 250 - 300 g/người/ngày). Tuy nhiên, phương thức canh tác truyền thống trên đất đang đối mặt với nhiều thách thức: diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp do đô thị hóa, nguy cơ tồn dư thuốc bảo vệ thực vật, nitrat và vi sinh vật gây bệnh vượt ngưỡng an toàn. Canh tác thủy canh trong nhà màng là giải pháp kỹ thuật giúp chủ động dinh dưỡng, cách ly sâu bệnh và tiết kiệm nước.

Mặc dù vậy, xà lách vốn là cây trồng có nguồn gốc ôn đới, sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ 10 - 22°C. Khi canh tác tại các vùng khí hậu nhiệt đới nóng như miền Nam Việt Nam (nhiệt độ thường xuyên vượt quá 24°C và độ dài chiếu sáng trên 13 giờ/ngày), cây xà lách dễ gặp hiện tượng "kết bông" (ra hoa sớm), lá dày, già và có vị đắng. Hiện nay, kỹ thuật màng dinh dưỡng (NFT - Nutrient Film Technique) đang được áp dụng phổ biến nhất nhưng bộc lộ nhiều hạn chế: chi phí đầu tư và vận hành cao, phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn điện liên tục cho máy bơm tuần hoàn, dung dịch hồi lưu dễ làm lây lan mầm bệnh trên toàn hệ thống và dòng chảy dễ bị tắc nghẽn do rễ cây phát triển dày đặc hoặc do giá thể xơ dừa rơi vãi.

Kỹ thuật thủy canh tĩnh Kratky (do Tiến sĩ Bernard Kratky phát triển năm 2009) không cần máy bơm tuần hoàn, giúp tiết kiệm điện năng và chi phí lắp đặt, nhưng trước đây chỉ phù hợp quy mô hộ gia đình nhỏ lẻ. Nhằm đưa kỹ thuật này vào sản xuất thương mại quy mô trang trại, mô hình thủy canh Kratky cải tiến kết hợp nhà màng ứng dụng công nghệ IoT đã được thiết kế và thử nghiệm để đánh giá khả năng thay thế kỹ thuật NFT tại các vùng có khí hậu nóng.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Khóa luận xác định 2 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Xác định hiệu quả của mô hình trồng xà lách theo kỹ thuật thủy canh Kratky cải tiến trong nhà màng ứng dụng công nghệ IoT, nhằm mở rộng việc ứng dụng mô hình này trong sản xuất xà lách quy mô trang trại, góp phần nâng cao năng suất và sản lượng ở các vùng khí hậu nóng tại Việt Nam.
  2. Xác định mô hình trồng xà lách theo kỹ thuật thủy canh Kratky cải tiến có bị phụ thuộc vào nguồn dinh dưỡng do đơn vị chuyển giao công nghệ cung cấp hay không, nhằm tìm kiếm nguồn dinh dưỡng thay thế sẵn có trên thị trường để giảm chi phí và rủi ro vận hành.

Nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm:

  • Đánh giá các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của giống xà lách Batavia xanh trồng theo kỹ thuật NFT và kỹ thuật Kratky cải tiến trong nhà màng ứng dụng IoT.
  • Đánh giá ảnh hưởng của hai môi trường dinh dưỡng khác nhau (dinh dưỡng bột chuyển giao DD1 và dinh dưỡng dung dịch thương mại DD2) đến sinh trưởng và năng suất của xà lách trồng theo kỹ thuật Kratky cải tiến.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Giống xà lách Batavia xanh (còn gọi là Lô 16 xanh) do Công ty TNHH Rijk Zwaan Việt Nam cung cấp.
  • Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 03/2023 đến tháng 07/2023 (hoàn thành khóa luận tháng 08/2023).
  • Địa điểm nghiên cứu: Vườn rau thủy canh BotanicFarm, đường Đỗ Văn Giàu, Phường 7, Thành phố Tân An, Tỉnh Long An.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình ứng dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên các cơ sở khoa học về sinh lý dinh dưỡng khoáng thực vật và kỹ thuật nông nghiệp công nghệ cao:

  • Nguyên lý thủy canh tĩnh Kratky: Dựa trên mô hình của Bernard Kratky (2009), cây hấp thụ dinh dưỡng ban đầu mà không cần bổ sung dung dịch hay sục khí liên tục. Khi mực nước hạ dần, khoảng không gian thông khí hình thành giúp rễ hấp thụ oxy trực tiếp từ không khí.
  • Cải tiến kỹ thuật Kratky cho quy mô trang trại: Thay vì dùng thùng xốp hay chậu lớn, hệ thống sử dụng ống nhựa PVC hình chữ nhật kích thước 75 x 150 mm (lớn hơn ống NFT thông thường 60 x 100 mm), đặt thăng bằng không tạo độ dốc. Hai đầu ống được bịt kín nửa dưới để giữ dung dịch dinh dưỡng cao 2,5 cm, nửa trên để hở nhằm tăng cường lưu thông không khí giúp bộ rễ hô hấp.
  • Kiểm soát dinh dưỡng khoáng và thông số hóa sinh: Cân bằng các nguyên tố đa lượng (N, P, K), trung lượng (Ca, Mg, S) và vi lượng (Fe, Zn, Cu, Mn, B, Mo) theo các nguyên lý dinh dưỡng kinh điển (Hoagland, Hewitt, Cooper, Steiner). Kiểm soát độ dẫn điện (EC) thông qua tổng chất rắn hòa tan (TDS) theo phương trình $\text{TDS} = k_e \cdot \text{EC}$ ($k_e = 0{,}55 - 0{,}8$) và duy trì pH tối ưu từ 5,5 đến 6,5.
  • Công nghệ Internet of Things (IoT) và điều hòa vi khí hậu: Ứng dụng nền tảng IoT của Công ty Nông nghiệp Số AgriConnect để tự động thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ ánh sáng qua cảm biến, từ đó kích hoạt các cơ cấu chấp hành (quạt đảo khí, phun sương, màng cắt nắng) nhằm giữ nhiệt độ nhà màng không vượt quá 33°C.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn qua 3 đợt lặp lại gối đầu (tổng thời gian thực nghiệm 96 ngày):

  1. Thiết kế hệ thống: Mỗi nghiệm thức canh tác trên một giàn thủy canh gồm 3 ống PVC dài 5 m, rộng 0,55 m (tổng diện tích 2,75 m²). Mỗi ống có 21 lỗ đục (đường kính 4 cm, khoảng cách 2 lỗ cùng hàng là 24 cm, giữa 2 ống là 20 cm), tương ứng với 63 cây/giàn (mật độ khoảng 22,9 cây/m²).
  2. Nội dung thí nghiệm 1 (So sánh kỹ thuật):
    • Nghiệm thức 1 (Đối chứng): Kỹ thuật NFT (độ dốc 1%, bơm tuần hoàn 10 phút, nghỉ 5 phút vào các khung giờ 1 - 2h, 5 - 18h và 23h).
    • Nghiệm thức 2: Kỹ thuật Kratky cải tiến (ống nằm ngang, không dùng bơm điện). Cả hai dùng dinh dưỡng bột DD1 (TDS = 1000 ppm, pH = 6,2).
  3. Nội dung thí nghiệm 2 (So sánh nguồn dinh dưỡng trên Kratky cải tiến):
    • Nghiệm thức 1 (Đối chứng): Dinh dưỡng DD1 (dạng bột, đơn vị chuyển giao, thành phần chính là $\text{Ca(NO}_3\text{)}_2$ nhập khẩu Israel và $\text{MgSO}_4$ nhập khẩu Ấn Độ).
    • Nghiệm thức 2: Dinh dưỡng DD2 (dạng dung dịch thương mại Việt Nam; Phần A chứa N 2,00%, $\text{K}_2\text{O}$ 4,00%, $\text{P}_2\text{O}_5$ 3,00%, Mg 0,32%, vi lượng; Phần B chứa N 4,00%, Ca 5,20%, Chelax Fe 0,06%). Cả hai pha nồng độ 1000 ppm, pH = 6,2.
  4. Quy trình canh tác và chăm sóc:
    • Ươm cây (0 - 24 ngày tuổi): Giá thể phối trộn 20 kg xơ dừa + 0,4 kg chế phẩm Trichoderma spp. (1 × 10⁸ CFU/g) kết hợp Bacillus subtilis (1 × 10⁸ CFU/g). Bổ sung dinh dưỡng TDS = 850 ppm, pH = 6,2. Định kỳ 15 ngày phun Nano Bạc - Đồng và chế phẩm BT-Meta để phòng sâu bệnh.
    • Giai đoạn giàn (24 - 48 ngày tuổi): Bổ sung dinh dưỡng định kỳ 3 - 4 ngày/lần. Thu thập số liệu sinh trưởng ở các thời điểm 24, 32, 40 và 48 ngày tuổi.

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

  • Chỉ tiêu sinh trưởng: Chiều cao cây (cm), đường kính tán (cm).
  • Chỉ tiêu năng suất: Trọng lượng cây trung bình (g/cây), Năng suất thực thu - NSTT (kg/m²), Năng suất thương mại - NSTM (kg/m² - sau khi tỉa bỏ lá già, gốc và đóng gói).
  • Phương pháp thống kê: Số liệu được phân tích phương sai một yếu tố (One-way ANOVA) và kiểm định phân hạng trung bình theo phương pháp Tukey ở mức ý nghĩa $P < 0{,}05$ trên phần mềm Minitab 16 và Microsoft Excel 2016.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Đặt vấn đề

Chương này phân tích bối cảnh an toàn thực phẩm tại Việt Nam, sự gia tăng nhu cầu sử dụng rau sạch và tầm quan trọng dinh dưỡng của xà lách trong bữa ăn gia đình. Tác giả chỉ ra điểm nghẽn của sản xuất xà lách tại các vùng khí hậu nóng khi áp dụng kỹ thuật NFT (chi phí điện năng lớn, rủi ro cúp điện, nguy cơ lây lan nấm bệnh qua dòng tuần hoàn) và xác lập tính cấp thiết của việc thử nghiệm mô hình thủy canh Kratky cải tiến trong nhà màng tự động hóa bằng IoT.

Chương 2. Tổng quan tài liệu

Tác giả hệ thống hóa các tài liệu khoa học trong và ngoài nước về:

  • Lịch sử phát triển thủy canh thế giới (với hơn 500 sáng chế, dẫn đầu là Nhật Bản chiếm 47%, Hàn Quốc 19%, Mỹ 9%) và thực trạng tại Việt Nam (Lâm Đồng đứng đầu với khoảng 20 ha rau thủy canh).
  • So sánh chi tiết nguyên lý hoạt động của NFT, Canh tác nước sâu (DWC) và kỹ thuật Kratky nguyên bản.
  • Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố lý - hóa đến cây trồng thủy canh: nồng độ khoáng (đường cong dinh dưỡng), độ pH tối ưu (5,5 - 6,5), nhiệt độ dung dịch, nồng độ oxy hòa tan (duy trì mức 5 mg/l), ánh sáng và độ ẩm (70 - 80%).
  • Đặc tính sinh học của xà lách Batavia xanh (khả năng chịu nhiệt, chu kỳ sinh trưởng 45 - 48 ngày).
  • Cơ chế vận hành của hệ thống IoT trong giám sát và điều khiển vi khí hậu nhà màng nông nghiệp.

Chương 3. Vật liệu và phương pháp

Trình bày chi tiết cấu tạo cơ sở hạ tầng thực nghiệm tại trang trại BotanicFarm (Long An):

  • Thiết kế hình học và thông số giàn thủy canh NFT và giàn Kratky cải tiến.
  • Cơ chế phối trộn giá thể hữu cơ và các bước ươm hạt giống phủ men.
  • Thiết lập thuật toán điều khiển IoT: khung giờ kích hoạt từ 8h00 đến 15h00; quạt đảo khí chạy khi nhiệt độ $> 33^\circ\text{C}$; hệ thống phun sương kích hoạt khi nhiệt độ $> 35^\circ\text{C}$ (phun 3 giây, nghỉ 5 phút) và tắt khi $< 33^\circ\text{C}$; màng cắt nắng kéo ra khi nhiệt độ $> 35^\circ\text{C}$ và thu lại khi $< 33^\circ\text{C}$.
  • Phương pháp đo đạc các chỉ tiêu hóa lý bằng bút đo Hanna HI98318 và công thức tính toán năng suất thực thu, năng suất thương phẩm.

Chương 4. Kết quả và thảo luận

Chương này trình bày các phát hiện thực nghiệm qua 4 nội dung chính:

  • Giai đoạn ươm cây: Hạt giống đạt tỷ lệ nảy mầm $> 95%$. Sau 24 ngày ươm, cây con đạt chiều cao trung bình 6,0 cm, đường kính tán 11,7 cm, số lá từ 8 - 10 lá/cây, tỷ lệ cây bị loại bỏ chỉ từ 3 - 5%.
  • So sánh kỹ thuật NFT và Kratky cải tiến: Kỹ thuật NFT cho các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất cao hơn Kratky cải tiến có ý nghĩa thống kê ($P < 0{,}05$) do lượng oxy hòa tan trong dòng dinh dưỡng tuần hoàn cao hơn. Tuy nhiên, Kratky cải tiến vẫn đạt năng suất thực thu $9{,}3\text{ kg/m}^2$ và NSTM $4{,}3\text{ kg/m}^2$ (bằng khoảng 70% so với NFT), đồng thời lá xà lách Kratky xếp khít, ít bị gãy khi đóng gói so với lá bung rộng của NFT.
  • So sánh nguồn dinh dưỡng DD1 và DD2 trên hệ thống Kratky cải tiến: Không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về mọi chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất giữa hai loại dinh dưỡng ($P > 0{,}05$), chứng minh hệ thống có thể vận hành ổn định bằng dung dịch pha sẵn trên thị trường.
  • Đánh giá hiệu quả kinh tế: Phân tích cấu trúc chi phí vận hành cho thấy Kratky cải tiến giúp cắt giảm đáng kể chi phí điện năng và máy bơm so với hệ thống NFT trên diện tích $1.000\text{ m}^2$.

Chương 5. Kết luận và đề nghị

Đưa ra kết luận tổng kết tính khả thi của mô hình thủy canh tĩnh cải tiến ứng dụng IoT và đề xuất các kiến nghị ứng dụng vào sản xuất trang trại thực tế.


Kết quả và đóng góp

Số liệu kết quả thực nghiệm chi tiết

1. So sánh sinh trưởng và năng suất giữa kỹ thuật NFT và Kratky cải tiến (dùng dinh dưỡng DD1)

Chỉ tiêu theo dõi Thời điểm Kỹ thuật NFT Kỹ thuật Kratky cải tiến Mức độ chênh lệch (Kratky / NFT)
Chiều cao cây (cm) 32 ngày tuổi 9,5 9,2 96,8%
40 ngày tuổi 14,1 13,0 92,2%
48 ngày tuổi 17,2 15,4 89,5%
Đường kính tán (cm) 32 ngày tuổi 18,1 17,0 93,9%
40 ngày tuổi 22,4 20,4 91,1%
48 ngày tuổi 26,4 23,2 87,9%
Trọng lượng thu hoạch 48 ngày tuổi 473,3 g/cây 404,9 g/cây 85,5%
Năng suất thực thu (NSTT) 48 ngày tuổi 10,8 kg/m² 9,3 kg/m² 86,1%
Năng suất thương phẩm (NSTM) 48 ngày tuổi 6,1 kg/m² (266 g/cây) 4,3 kg/m² (187 g/cây) 70,5%

Ghi chú: Sự khác biệt giữa hai nghiệm thức có ý nghĩa thống kê ($P < 0{,}05$).

2. So sánh ảnh hưởng của hai nguồn dinh dưỡng (DD1 và DD2) trên kỹ thuật Kratky cải tiến

Chỉ tiêu theo dõi Thời điểm Dinh dưỡng DD1 (Dạng bột) Dinh dưỡng DD2 (Dung dịch) Ý nghĩa thống kê ($P < 0{,}05$)
Chiều cao cây (cm) 32 ngày tuổi 9,2 9,4 Không khác biệt
40 ngày tuổi 13,0 12,3 Không khác biệt
48 ngày tuổi 15,4 15,6 Không khác biệt
Đường kính tán (cm) 32 ngày tuổi 17,0 17,0 Không khác biệt
40 ngày tuổi 20,4 20,5 Không khác biệt
48 ngày tuổi 23,2 23,3 Không khác biệt
Trọng lượng thu hoạch 48 ngày tuổi 404,9 g/cây 415,9 g/cây Không khác biệt
Năng suất thực thu (NSTT) 48 ngày tuổi 9,3 kg/m² 9,5 kg/m² Không khác biệt
Năng suất thương phẩm (NSTM) 48 ngày tuổi 4,3 kg/m² 4,8 kg/m² Không khác biệt

Đóng góp mới và giải pháp đề xuất

  • Đóng góp kỹ thuật: Đã cải tiến thành công kết cấu giàn Kratky từ dạng thùng chứa nhỏ sang dạng ống chuyên dụng kích thước lớn ($75 \times 150\text{ mm}$), khắc phục được hiện tượng thiếu oxy vùng rễ nhờ thiết kế bịt kín nửa đầu ống và tạo khoảng đệm không khí $50%$.
  • Đóng góp về tính độc lập công nghệ: Chứng minh được kỹ thuật Kratky cải tiến có thể sử dụng linh hoạt nguồn dinh dưỡng dung dịch thương phẩm có sẵn trên thị trường (DD2) mà không làm suy giảm năng suất so với công thức dinh dưỡng độc quyền (DD1), giúp người trồng chủ động vật tư và giảm thiểu rủi ro kinh doanh.
  • Giải pháp thực tiễn cho vùng nhiệt đới: Cung cấp mô hình canh tác ít phụ thuộc vào điện năng, loại bỏ hoàn toàn sự cố hỏng bơm hoặc mất điện kéo dài gây chết rễ (vấn đề thường gặp ở NFT), kiểm soát triệt để nguy cơ lây truyền nấm bệnh diện rộng qua dòng chảy hồi lưu.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

  • Nồng độ oxy hòa tan trong dung dịch của hệ thống Kratky cải tiến thấp hơn so với hệ thống NFT có dòng tuần hoàn, dẫn đến năng suất thương mại của xà lách chỉ đạt xấp xỉ 70% so với NFT trong điều kiện thí nghiệm tối ưu.
  • Nghiên cứu mới tập trung thử nghiệm trên một giống xà lách Batavia xanh tại một địa bàn cụ thể (Tân An, Long An), chưa mở rộng trên các nhóm xà lách khác như xà lách cuộn (Iceberg), xà lách lãng (Romaine) hay các loại rau ăn lá khác.

Hạn chế suy ra từ phạm vi nghiên cứu

  • Thí nghiệm được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 03 đến tháng 07/2023, chưa đánh giá biến động sinh trưởng trong các mùa thời tiết khác nhau trong năm tại khu vực Nam Bộ.
  • Nghiên cứu chưa đi sâu phân tích định lượng chi tiết các chỉ tiêu hóa sinh thành phẩm như hàm lượng nitrat ($\text{NO}_3^-$) tồn dư, hàm lượng vitamin C hoặc vi sinh vật sau thu hoạch.

Hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật bổ sung oxy cục bộ hoặc sử dụng chế phẩm sinh học kích thích bộ rễ cho hệ thống Kratky cải tiến nhằm nâng cao hơn nữa năng suất thương phẩm.
  • Khảo sát mở rộng kỹ thuật Kratky cải tiến ứng dụng IoT trên nhiều giống rau ăn lá và cây gia vị khác nhau ở quy mô diện tích thương mại từ $1.000\text{ m}^2$ trở lên.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng:
    • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh thuộc các ngành Công nghệ Sinh học, Nông học, Nông nghiệp Công nghệ cao và Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa.
    • Các kỹ sư nông nghiệp, chủ trang trại và doanh nghiệp khởi nghiệp nông nghiệp đang tìm kiếm mô hình thủy canh chi phí thấp, an toàn sinh học và tiết kiệm năng lượng tại các vùng khí hậu nóng.
  • Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Quy trình thiết kế và lắp đặt hệ thống ống thủy canh Kratky cải tiến kích thước $75 \times 150\text{ mm}$ (Mục 3.4.1).
    • Thuật toán và các ngưỡng cài đặt điều khiển vi khí hậu nhà màng bằng cảm biến IoT (Mục 3.4.3).
    • Quy trình kỹ thuật ươm cây con 24 ngày tuổi trên giá thể xơ dừa kết hợp chế phẩm sinh học Trichoderma và Nano Bạc - Đồng (Mục 3.4.4).
    • Phương pháp phân tích phương sai một yếu tố (ANOVA) và trắc nghiệm Tukey trong đánh giá số liệu thực nghiệm nông học (Mục 3.4.6).

Câu hỏi thường gặp

1. Kỹ thuật Kratky cải tiến trong khóa luận khác gì so với kỹ thuật Kratky nguyên bản và kỹ thuật NFT?

Kỹ thuật Kratky nguyên bản trồng cây trong thùng/chậu chứa tĩnh dung dịch ở quy mô nhỏ. Nghiên cứu này cải tiến bằng cách sử dụng hệ thống ống nhựa PVC chuyên dụng chữ nhật $75 \times 150\text{ mm}$ đặt trên mặt phẳng nằm ngang không dốc. Hai đầu ống chỉ bịt kín nửa dưới để giữ mực nước 2,5 cm, nửa trên hở để trao đổi khí. So với NFT (dùng ống dốc 1%, bơm tuần hoàn liên tục), hệ thống Kratky cải tiến không cần máy bơm hoạt động liên tục, không tuần hoàn dung dịch nên tiết kiệm điện năng và cô lập được nguồn bệnh giữa các ống.

2. Các thiết bị trong nhà màng IoT được lập trình tự động hóa theo những thông số ngưỡng nào?

Hệ thống IoT tại BotanicFarm được thiết lập vận hành tự động trong khung giờ từ 8h00 đến 15h00 dựa trên cảm biến nhiệt độ:

  • Quạt đảo khí: Tự động bật khi nhiệt độ $> 33^\circ\text{C}$ và tắt khi nhiệt độ $< 33^\circ\text{C}$.
  • Hệ thống phun sương: Tự động kích hoạt khi nhiệt độ $> 35^\circ\text{C}$ với chu kỳ phun 3 giây, nghỉ 5 phút; tự động ngắt khi nhiệt độ hạ xuống dưới $33^\circ\text{C}$.
  • Màng cắt nắng: Tự động kéo ra che nắng khi nhiệt độ $> 35^\circ\text{C}$ và thu lại khi nhiệt độ $< 33^\circ\text{C}$.

3. Năng suất của xà lách Batavia xanh trồng theo kỹ thuật Kratky cải tiến đạt bao nhiêu so với kỹ thuật NFT?

Tại thời điểm thu hoạch 48 ngày tuổi:

  • Kỹ thuật NFT đạt năng suất thực thu $10{,}8\text{ kg/m}^2$, năng suất thương phẩm $6{,}1\text{ kg/m}^2$ (trọng lượng thương phẩm $266\text{ g/cây}$).
  • Kỹ thuật Kratky cải tiến đạt năng suất thực thu $9{,}3\text{ kg/m}^2$ (đạt $86{,}1%$ so với NFT) và năng suất thương phẩm $4{,}3\text{ kg/m}^2$ (đạt $70{,}5%$ so với NFT, trọng lượng thương phẩm $187\text{ g/cây}$). Sự chênh lệch này có ý nghĩa thống kê ở mức $P < 0{,}05$.

4. Kết quả so sánh giữa nguồn dinh dưỡng DD1 (dạng bột chuyển giao) và DD2 (dung dịch thương phẩm) ra sao?

Cả hai loại dinh dưỡng khi thử nghiệm trên hệ thống Kratky cải tiến (cùng nồng độ 1000 ppm, pH = 6,2) đều cho kết quả sinh trưởng và năng suất tương đương nhau: chiều cao cây đạt $15{,}4\text{ cm}$ (DD1) so với $15{,}6\text{ cm}$ (DD2); đường kính tán đạt $23{,}2\text{ cm}$ (DD1) so với $23{,}3\text{ cm}$ (DD2); năng suất thực thu đạt $9{,}3\text{ kg/m}^2$ (DD1) so với $9{,}5\text{ kg/m}^2$ (DD2); năng suất thương phẩm đạt $4{,}3\text{ kg/m}^2$ (DD1) so với $4{,}8\text{ kg/m}^2$ (DD2). Mọi sai khác đều không có ý nghĩa thống kê ($P > 0{,}05$).

5. Vì sao tác giả kết luận kỹ thuật Kratky cải tiến phù hợp hơn cho các trang trại vùng nhiệt đới dù năng suất thấp hơn NFT trong thí nghiệm?

Trong điều kiện thực tế ở vùng nóng, hệ thống NFT thường xuyên đối mặt với rủi ro nhiệt độ dung dịch tăng cao làm giảm oxy hòa tan, sự cố mất điện làm ngưng trệ máy bơm gây héo cây hàng loạt, và nấm bệnh dễ lây lan nhanh qua dòng chảy hồi lưu (năng suất thương phẩm thực tế của NFT thường chỉ đạt 110 - 130 g/cây). Kỹ thuật Kratky cải tiến có dung dịch tĩnh tách biệt từng ống, không phụ thuộc vào điện năng bơm tuần hoàn, giúp năng suất duy trì ổn định quanh năm và tiết kiệm chi phí vận hành.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Ngô Thanh Hạnh đã hoàn thành việc đánh giá thực nghiệm mô hình trồng xà lách Batavia xanh theo kỹ thuật thủy canh Kratky cải tiến trong nhà màng ứng dụng IoT tại tỉnh Long An. Kết quả nghiên cứu xác định kỹ thuật Kratky cải tiến đạt năng suất thực thu $9{,}3\text{ kg/m}^2$ và năng suất thương phẩm $4{,}3\text{ kg/m}^2$, đồng thời chứng minh mô hình có thể sử dụng linh hoạt các nguồn dinh dưỡng thương mại dạng dung dịch (DD2) thay thế dinh dưỡng chuyển giao (DD1) mà không ảnh hưởng đến sinh trưởng. Đây là giải pháp kỹ thuật nông nghiệp công nghệ cao có tính ứng dụng thực tiễn cao, giúp giảm thiểu chi phí năng lượng và rủi ro dịch bệnh trong sản xuất xà lách quy mô trang trại tại các vùng khí hậu nhiệt đới nóng của Việt Nam.