ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây, nhờ khoa học phát triển mạnh, việc ứng dụng hóa chất vào công nghệ trồng cây ngày càng nhiều, đã góp phần nâng cao năng suất sản lượng rau, song cũng đã gây ô nhiễm môi trường. Trong nông sản (nhất là rau) thường chứa một dư lượng hóa chất độc như NO3 và một số kim loại nặng cao quá mức cho phép đã gây độc hại cho con người và vật nuôi. Đây cũng là một trong những nguyên nhân gây bệnh ung thư. Bên cạnh đó là việc sử dụng phân hữu cơ tươi bừa bãi đã truyền nhiễm bệnh cho con người như trứng giun sán, vi khuẩn… Qua số liệu phân tích của FAO, 1986 cho thấy 7% nông sản còn chứa dư lượng thuốc sâu vượt quá mức cho phép.
Để giải quyết vấn đề nan giải này, hiện nay trên thế giới đã, đang và sẽ đi vào nghiên cứu sản xuất nông sản an toàn, mà trước mắt là giải quyết vấn đề rau an toàn. Rau an toàn là rau cần phải đảm bảo các yêu cầu sau: Không chứa dư lượng thuốc trừ sâu bệnh quá mức cho phép. Không chứa lượng NO3 cao quá mức cho phép. Không có các vi khuẩn và ký sinh trùng gây bệnh cho người.
Không có tàn dư một số kim loại nặng như Hg, Pb, Cd … Để sản xuất nông sản sạch nói chung và rau sạch nói riêng hiện nay trên thế giới có nhiều giải pháp như: Trồng cây trên đất theo một quy trình cụ thể, đảm bảo sản phẩm an toàn cho con người. Không bón phân tươi, tưới nước sạch, ít hoặc không sử dụng phân hóa học và thuốc hóa học, nếu có dùng thì phải đảm bảo đủ thời gian cách ly trước khi thu hoạch… Trồng cây trên đất theo một chu trình khép kín (như bên Đức đã làm). Cây trồng trong một trang trại chỉ sử dụng phân hữu cơ mục. Phân hữu cơ này 2 lấy từ chất xanh tại chỗ hoặc của vật nuôi trong trang trại đó (tức là vật nuôi ăn thức ăn sạch).
Tưới bằng nước giếng khoan, phòng sâu bệnh là chính, trừ bằng thuốc thảo mộc và sử dụng đấu tranh sinh học… Khi đó sản phẩm của cây trồng và vật nuôi ở trang trại đó là “rất an toàn”. Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào dung dịch dinh dưỡng hoặc các giá thể không phải đất. Các giá thể có thể là cát, trấu, vỏ xơ dừa, than bùn, Vermiculite, Perlite. Kỹ thuật thủy canh là một trong những kỹ thuật tiến bộ của nghề làm vườn hiện đại.
Chọn lựa môi trường tự nhiên thích hợp cho cây phát triển là sự sử dụng những chất thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây tránh được sự phát triển của cỏ dại, côn trùng và bệnh tật lây nhiễm từ đất. Tuy nhiên, trồng cây trong dung dịch là một giải pháp quan trọng và lý tưởng tạo ra nông sản không những rất sạch mà còn cho năng suất cao, sản phẩm đồng nhất và mang tính công nghệ cao. Ở Việt Nam đã bắt đầu thử nghiệm cho thấy kết quả khả quan, tuy nhiên vì đây là vấn đề mới mẻ nên còn nhiều tồn tại chưa được giải quyết như: Loại dung dịch và giá thể thích hợp cho từng loại cây trồng. Giống cây trồng và thời vụ thích hợp với sản xuất bằng phương pháp thủy canh.
Xuất phát từ những tồn tại của kỹ thuật trồng cây trong dung dịch để sản xuất rau an toàn và tìm ra công thức thích hợp nhất ở điều kiện Việt Nam mà tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số loại dung dịch và giá thể đến sự sinh trưởng, năng suất rau cải xanh, xà lách trong kỹ thuật thủy canh”. Mục đích của đề tài - Tìm ra dung dịch, pH và giá thể thích hợp để trồng rau cải xanh và xà lách bằng kỹ thuật thủy canh tạo ra sản phẩm rau an toàn đáp ứng nhu cầu xã hội. Yêu cầu của đề tài - Đánh giá ảnh hưởng của một số loại dung dịch khác nhau đến sự sinh trưởng của cây rau cải xanh và xà lách. - Đánh giá ảnh hưởng của các giá thể khác nhau đến sự sinh trưởng của cây rau cải xanh và xà lách.
- Đánh giá ảnh hưởng của một số loại dung dịch đến năng suất và dư lượng NO3- trong rau cải xanh và xà lách. - Đánh giá ảnh hưởng của một số loại giá thể đến năng suất và dư lượng NO3- trong rau cải xanh và xà lách. - Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ pH đến năng suất của cây rau cải xanh. - Tìm hiểu về sự thay đổi nhiệt độ, pH của các dung dịch trong quá trình thủy canh.
- Sơ bộ hoạch toán kinh tế các công thức trong thí nghiệm. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Đứng trên quan điểm tiến hóa mà nói thì thực vật sống trên cạn là do thực vật ở dưới nước tiến hóa lên. Như vậy nước là điều kiện ngoại cảnh trước đây của thực vật.
Trong thực tế mọi hoạt động sống của thực vật chỉ có thể tiến hành được khi có đầy đủ nước. Nếu không có nước mọi hoạt động sống của thực vật sẽ bị trở ngại và đình trệ. Do đó ta có thể nói: “Không có nước thì không có sự sống”. Nước có một vai trò cực kì to lớn trong đời sống của thực vật.
Nước là một trong những thành phần cấu tạo nên keo nguyên sinh. Mọi quá trình trao đổi chất trong cơ thể thực vật đều cần có nước tham gia. Nước là nguyên liệu tham gia vào một số quá trình trao đổi chất. Nước là môi trường cho sự vận chuyển các chất trong cơ thể thực vật.
Nước còn đảm bảo cho cơ thể thực vật ở một tư thái có lợi cho sinh trưởng v.v… Như trong suốt chu kỳ sống của cây ngô (là loại cây có nhu cầu nước cao) cần có một lượng nước rải đều trên mặt đất với chiều dày là 1m, tương ứng với 10.000 tấn/ha thì cây ngô mới sinh trưởng và phát triển bình thường. Bên cạnh nước các khoáng chất (kể cả Nitơ) cũng có vai trò rất quan trọng trong hoạt động sống của cây. Thực tế cho thấy nếu như thiếu hụt một vài nguyên tố dinh dưỡng nào đó đều làm cho cây ngừng sinh trưởng và dẫn đến chết chóc cuối cùng không cho thu hoạch. Nhu cầu nước và dinh dưỡng khoáng đối với thực vật nói chung và cây trồng nói riêng là rất lớn.
Tuy nhiên, cây trồng hút dinh dưỡng nhiều hay ít còn phụ thuộc vào loại cây, tuổi cây, tốc độ sinh trưởng và các yếu tố môi trường như: nồng độ khoáng chất, tỷ lệ các loại khoáng, ẩm độ, nhiệt độ môi trường, lượng ôxy … 5 Vì vậy, thiết lập các biện pháp bón phân dựa trên cơ cở của những kết quả nghiên cứu về dinh dưỡng đã trở thành một trong những tác động có hiệu quả nhất đối với sự sinh trưởng phát triển của thực vật nói chung và cây trồng nói riêng. Theo tài liệu của Trung tâm thông tin nông nghiệp và CNTP-1992- trồng trọt không dùng đất trong nghề làm vườn: Những thí nghiệm về trồng cây trong nước đã có ít ra từ thế kỷ 17.Boyle (1666) đã thử trồng cây trong những lọ con chỉ chứa nước cây vẫn sinh trưởng. Năm 1966 Jonh Wood Ward (người Anh) đã trồng cây bạc hà trong nước có độ tinh khiết khác nhau, ông nhận thấy: Cây sinh trưởng trong nước tự nhiên (không làm tinh khiết) tốt hơn trong nước cất và cây sinh trưởng tốt nhất trong nước đục (dung dịch đất). Dù sao cách giải thích đúng đắn kết quả đó tức là đất hoặc nước không tinh khiết đã cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vẫn nằm ngoài sự hiểu biết của những người thí nghiệm đầu tiên.
Giai đoạn đó các nhà khoa học đều tin vào sự quan trọng độc nhất của mùn đất trong dinh dưỡng thực vật - gọi là “thuyết mùn đất”, thuyết này tồn tại cho đến thế kỷ 19. Justus Vonliebig (1803 - 1873) đã xác định tầm quan trọng của muối vô cơ trong dinh dưỡng thực vật gọi là “thuyết vô cơ phân bón”; mở ra con đường cho nghiên cứu khoa học về nguyên lý dinh dưỡng thực vật, dùng những dung dịch dinh dưỡng có hoặc không có giá thể rắn để trồng cây. Những người đầu tiên dùng cát hoặc giá thể trơ khác để thí nghiệm gồm có Wiegmann (1771 - 1853) Polstorff (1781 - 1844) và Boussingault (1802 - 1887). Salm - Horstmar (1849 - 1856) đã chứng minh được rằng cây lúa mạch muốn sinh trưởng phát triển được bình thường phải cần đến những nguyên tố như: N, P, S, Ca, K, Mg, Si, Fe, Mn.
Sau khi phát hiện được để cây trồng sinh trưởng và phát triển bình thường cần có 16 nguyên tố cơ bản là: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, 6 Mn, Zn, Mo, B, Cl. Hai nhà sinh lý học thực vật người Đức là Sachs và Knop (1838) đã đề xuất phương pháp trồng cây trong dung dịch. Trong 16 nguyên tố cơ bản kể trên nếu thiếu bất kỳ một nguyên tố nào trong số đó, cây cũng không thể hoàn tất được chu kỳ sinh trưởng phát triển của mình. Ba nguyên tố C, H, O cây lấy chủ yếu từ khí cacbonic và nước.
Mười ba nguyên tố kia cây phải lấy từ đất. Như vậy con người hoàn toàn có thể trồng cây trong dung dịch có đầy đủ các nguyên tố kể trên mà không cần đất. Lịch sử phát triển trồng cây không cần đất Dung dịch dinh dưỡng đầu tiên để trồng cây được Knop sản xuất đã được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu sinh lý thực vật, cho đến nay đã có hàng loạt dung dịch trồng cây được nghiên cứu và đề xuất. Có lẽ công trình sớm nhất về sự khai triển cách trồng không dùng đất như một dự án thương mại mà chúng ta biết rõ nhất là công trình của Gericke vào năm 1930 ở Trạm nghiên cứu nông nghiệp California, từ đấy đã phổ biến rộng rãi thuỷ canh tại nước Mỹ.
Trong những năm chiến tranh thế giới lần thứ 2, quân đội Mỹ đã dùng thuỷ canh trong các trang trại lớn để tự túc rau tươi. Trong số đó trang trại lớn nhất rộng 22 ha ở Chofu (Nhật). Tuy nhiên để cây có thể hút được các nguyên tố dinh dưỡng và nước trong dung dịch rễ cây cần hô hấp. Như thế muốn trồng cây trong dung dịch phải cung cấp liên tục oxy cho rễ cây ngập trong dung dịch.
Chính vì vậy hàng loạt các hệ thống trồng cây trong dung dịch đã được nghi ên cứu và đề xuất đều phải đảm bảo vừa cung cấp đủ dinh dưỡng cho cây, vừa cung cấp đủ oxy cho rễ cây.