Đặt vấn đề Rau xanh đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng của con người. Vì cung cấp chất xơ, vitamin, khoáng chất và nguyên tố vi lượng quan trọng. Tuy nhiên, trên thực tế, vẫn còn nhiều người trồng rau không tuân thủ các quy trình kỹ thuật, lạm dụng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, kích thích tăng trưởng, phân bón hóa học,… nên đã dẫn đến rau không an toàn. Đã có nhiều dự án nghiên cứu về kỹ thuật sản xuất, ứng dụng khoa học và công nghệ.
trồng rau để nâng cao năng suất, chất lượng nông sản và đảm bảo an toàn thực phẩm. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về thực phẩm và thực phẩm về số lượng và chất lượng, việc áp dụng công nghệ cao vào sản xuất rau thủy canh đang được nhà nước quan tâm, đặc biệt là việc sử dụng các giải pháp hữu cơ trong sản xuất rau. Các dung dịch hữu cơ chiết xuất từ động vật và thực vật được sử dụng làm phân bón hữu cơ lá trong sản xuất rau hữu cơ (Phạm Tiến Dũng và cộng sự, 2012, 2013). Hiện nay, trồng rau theo hệ thống thủy canh đang được người dân áp dụng rộng rãi, hệ thống thủy canh có một số ưu điểm như bảo tồn nước, cho phép sản xuất quanh năm, tăng năng suất và giảm sử dụng thuốc trừ sâu (Resh & Howard, 2012).
Tuy nhiên, việc sản xuất rau bằng hệ thống thủy canh sử dụng dung dịch dinh dưỡng vô cơ có nhiều hạn chế như biến động dung dịch pH, nhiệt độ của dung dịch dinh dưỡng thay đổi theo nhiệt độ môi trường, nhiều loại sâu bệnh (Nguyễn Thị Ngọc Dinh và cs. Do đó, để khắc phục những nhược điểm trên, có thể sử dụng một số giá thể trong các hệ thống thủy canh như cát, sỏi và đá, đất nung (Rakocy và cs. Bên cạnh đó, giải pháp dinh dưỡng ảnh hưởng đến chất lượng và năng suất của rau hữu cơ. Dung dịch dinh dưỡng thủy canh là hỗn hợp các nguyên tố vi lượng và vi chất dinh dưỡng dưới dạng các ion dễ dàng hòa tan để cây hấp thụ trong quá trình phát triển.
Theo Nguyễn Thị Ngọc Dinh (2015a), sử dụng dung 1 dịch dinh dưỡng hữu cơ trong sản xuất thủy canh làm giảm lượng NO 3 - gấp 6 lần - và tăng độ ngọt (Brix) của rau so với dung dịch dinh dưỡng hữu cơ vô cơ đồng thời có nhiều nguyên tố vi lượng, vi sinh vật có lợi (Edwards và cs., 2010), và đã có các chất kích thích tăng trưởng cần thiết cho các loại cây như HUMID và FLUVIC acid (Arancon và cs. Thực tiễn hiện nay cho thấy, trồng rau thủy canh chủ yếu sử dụng dung dịch hóa học nên chất lượng sản phẩm không đảm bảo, chi phí cao và người sản xuất không thích sử dụng. Theo Phạm Tiến Dũng và cộng sự (2012, 2013) và Nguyễn Thị Ngọc Dinh và cs., 2015b, trong nghiên cứu sản xuất các loại rau, lúa theo hướng hữu cơ đều có sử dụng dung dịch dinh dưỡng hữu cơ qua lá tự chiết xuất từ động, thực vật, dung dịch này đã cho thấy hiệu quả trên các loại cây trồng. Dung dịch dinh dưỡng hữu cơ tự chiết xuất từ động, thực vật hoàn toàn có thể sử dụng để sản xuất rau muống bằng phương pháp thủy canh tĩnh (Nguyễn Thị Ngọc Dinh và cs.
Đồng thời để so sánh với năng suất và chất lượng rau muống trong nghiên cứu của Nguyễn Thị Ngọc Dinh và cs., 2020 về nghiên cứu nồng độ dung dịch VM1954 cho sản xuất thủy canh động với giá thể trơ. Vì thế đánh giá khả năng sử dụng dung dịch dinh dưỡng hữu cơ cho sản xuất thủy canh động với giá thể chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “Nghiên cứu sử dụng dung dịch dinh dưỡng hữu cơ tự chiết xuất từ động, thực vật cho sản xuất thủy canh động với giá thể trơ cho một số loại rau ăn lá’’. Mục đích và yêu cầu đề tài 1. So sánh ảnh hưởng dung dịch dinh dưỡng chiết xuất từ động, thực vật với dung dịch hữu cơ khác cho rau muống và rau dền đỏ.
Yêu cầu - Đánh giá ảnh hưởng của các dung dịch dinh dưỡng hữu cơ đến sinh trưởng, sinh lý của rau muống và rau dền đỏ sử dụng công nghệ thuỷ canh động với giá thể trơ. 2 - Đánh giá ảnh hưởng của các dung dịch dinh dưỡng hữu cơ đến năng suất của rau muống và rau dền đỏ sử dụng công nghệ thuỷ canh động với giá thể trơ. - Đánh giá ảnh hưởng của các dung dịch dinh dưỡng hữu cơ đến chất lượng của rau muống và rau dền đỏ sử dụng công nghệ thuỷ canh động với giá thể trơ. - Đánh giá ảnh hưởng của các dung dịch dinh dưỡng hữu cơ đến sâu bệnh hại của rau muống và rau dền đỏ sử dụng công nghệ thuỷ canh động với giá thể trơ.
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 2. Thủy canh và cơ sở khoa học của thủy canh 2. Khái niệm thủy canh Thủy canh (còn gọi là trồng cây dung dịch hay hydroponic) là hình thức canh tác không dùng đất. Cây được trồng trên hoặc trong dung dịch dinh dưỡng, sử dụng dinh dưỡng hòa tan trong nước dưới dạng dung dịch dinh dưỡng (Vũ Quang Sáng và cs.
Đặc điểm của hệ thống thủy canh là hoàn toàn cây được hấp thụ dinh dưỡng trực tiếp trong môi trường vô trùng nên không lo về vấn đề sâu bệnh. Với hệ thống khép kín gồm nhiều hộp được kết nối với nhau bằng ống nối dẫn truyền đưa dung dịch dinh dưỡng được luân chuyển liên tục lên nuôi cây tự động. Ngoài ra, có thể lắp một bộ điều khiển được lập trình sẵn để kiểm soát quá trình chăm sóc cây từ thời gian đến số lần bơm lượng dinh dưỡng đảm bảo cho nhu cầu cần thiết cho cây trong 1 ngày, trên giàn có thể được gắn thêm một máy bơm được kết nối với bộ điều khiển để hẹn giờ tưới tự động và bơm nước khi cần thiết(Vũ Quang Sáng và cs. Lịch sự phát triển thủy canh và cơ sở khoa học Người đầu tiên nghiên cứu về thủy canh là Byle (1666), ông đã thử trồng cây trong những lọ con chỉ chứa nước, cây vẫn sống.
Năm 1699, Jonh Wood Ward ( người Anh) đã trồng cây bạc hà trong nước có độ tinh khiết khác nhau, ông nhận thấy: Cây sinh trưởng tự nhiên (không làm tinh khiết) tốt hơn trong nước cất và cây sinh trưởng tốt nhất trong nước đục( có 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 ngoài sự hiểu biết của người thí nghiệm đầu tiên. Giai đoạn đó các nhà khoa học đều tin vào sự quan trọng độc nhất của 4 mùn – đất trong dinh dưỡng thực vật, gọi là “ thuyết mùn đất”, thuyết này tồn tại cho đến thế kỷ 19. Justus Vongliebig ( 1803 – 1873) đã xác định tầm quan trọng của muối vô cơ trong dinh dưỡng thực vật, gọi là “thuyết vô cơ phân bón’’.
Từ đó mở ra con đường nghiên cứu khoa học về nguyên lý dinh dưỡng có hoặc không có giá thể rắn để trồng cây. Có thể kể đến một số người đầu tiên đã dùng cát hoặc các giá thể trơ khác để thí nghiệm như: Wiegmann (1771-1853), Polstorff (1781 – 1844) Boussingault (1802-1887). Từ năm 1849 đến 1856, Salm – Horstmar đã chứng minh được rằng cây lúa mạch muốn sinh trưởng phát triển được bình thường phải cần đến những ngyên tố như: N,P, S, Ca, K, Mg, Si, Fe, Mn. Sau khi đã phát hiện được để cây trồng sinh trưởng va phát triển bình thường cần có 16 nguyên tố cơ bản là: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl.
Hai nhà sinh lý học thực vật người Đức Sachs và Knop (1838) đã đề xuất phương pháp trồng cây trong dung dịch. Năm 1929, William Frederick Gericke thuộc Đại học California tại Berkeley đã bắt đầu công khai quảng bá rằng văn hóa giải pháp được sử dụng cho sản xuất cây trồng nông nghiệp. Ông giới thiệu thuật ngữ thủy canh (hydroponics), hệ thống thủy canh vào năm 1937, nhằm mô tả hình thức canh tác trong dung dịch nước đã hòa tan các chất dinh dưỡng. Với phương pháp canh tác này, cây trồng được cung cấp những chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây.
Năm 1940 Gericke xuất bản cuốn sách, “The complete Guide to Solilless Gardening”, sau khi rời khỏi vị trí học tập của mình trong một môi trường không thuận lợi về mặt chính trị. Một trong những thành công sớm nhất của thủy canh đã xảy ra trên Đảo Wake, Thủy canh được sử dụng ở đó vào những năm 1930 để trồng rau cho hành khách. Thủy canh là một điều cần thiết trên Đảo Wake vì không có đất, và nó rất tốn kém để vận chuyển trong rau quả tươi (Taylor, 1939). Trong chiến tranh thế giới thứ II, thủy canh được quân đội Hoa Kỳ sử dụng trên một số quần đảo Tây Thái Bình Dương để cung cấp rau sạch tươi cho 5 quân đội mà đất đã bị ô nhiễm do chiến tranh (Eastwood, 1947).
Từ thập niên 80, kỹ thuật thủy canh đã được ứng dụng để sản xuất rau quả (Elliott, 1989) và hoa (Fynn và cs., 1994) có giá trị thương mại đáng kể. Tính đến năm 2017, Canada có hàng trăm mẫu nhà kính thủy canh thương mại quy mô lớn, sản xuất cà chua, ớt và dưa chuột (Schaefer và cs. Với sự mở rộng của sức mạnh khoa học, không có tổ chức nào tốt hơn NASA đã chứng tỏ một cách khách quan tính ưu việt của phương pháp thủy canh. Nhiều người hiện nay tin rằng canh tác bằng phương pháp thủy canh là "tương lai" của nền nông nghiệp hiện đại.
Phân loại hệ thống thủy canh Căn cứ vào đặc điểm dung dịch dinh dưỡng có thể chia hệ thống thủy canh làm 2 loại (FAO, 1992) là thủy canh tĩnh và thủy canh động: a. Hệ thống thủy canh tĩnh Dung dịch dinh dưỡng không chuyển động trong quá trình trồng cây. Rễ cây được nhúng một phần hay hoàn toàn trong dung dịch dinh dưỡng. Hệ thống này có ưu điểm và đầu tư chi phí thấp vì không cần hệ thống chuyển động dung dịch nhưng hạn chế là thường thiếu oxy và pH thường giảm gây ngộ độc cho cây.
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. Hệ thống thủy canh động Dung dịch có chuyển động trong quá trình trồng cây. Hệ thống này chi phí cao hơn nhưng rễ cây không bị thiếu oxy. Các hệ thống thủy canh được hoạt động dựa trên nguyên lý thủy tiêu, sục khí và tưới nhỏ giọt.