Mở đầu những ưu điểm và bộc lộ những hạn chế nhất định. Phần lớn các hạn chế đều liên quan đến quản lý đất trồng, quản lý nhiệt độ, độ ẩm trên đồng ruộng và trong nhà lưới. Do đặc điểm là khí hậu nhiệt đới, nhiệt độ trong vụ rau hè rất cao, hiệu quả của các giải pháp trồng rau trong nhà lưới bị hạn chế, có thể có lúc bị thất bại. Từ những thực trạng trên cho thấy, việc lựa chọn giải pháp trồng rau thủy canh có thể giải quyết các tồn tại trên của ngành sản xuất rau nước ta hiện nay.
Xuất phát từ những lý do trên, nhóm tiến hành đề tài: “Nghiên cứu chế tạo giá thể ứng dụng trong trồng rau thủy canh từ tro trấu, mụn dừa và nhựa epoxy” bằng cách tận dụng các nguồn phụ phẩm từ nông nghiệp như tro trấu và mụn dừa. Mục đích của đề tài Tìm ra được công thức phối chế để tổng hợp ra giá thể có tiềm năng ứng dụng trong thủy canh. Đánh giá hàm lượng kim loại và so sánh những đặc tính của giá thể đã được tổng hợp so với giá thể của thị trường. Ý nghĩa của đề tài 1.
Ý nghĩa về khoa học Tạo ra vật liệu composite bằng phương pháp thủ công, trên nền nhựa epoxy và PVA, với vật liệu gia cường là tro trấu với mụn dừa được ứng dụng trong thủy canh. Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng có thể làm tài liệu tham khảo nghiên cứu và ứng dụng của giá thể cho cây trồng nói chung và cho các loại rau nói riêng. Ý nghĩa về thực tiễn Góp phần sản xuất rau đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, tiết kiệm thời gian tưới tiêu, tiết kiệm được diện tích đất trồng trọt, từ đó làm giảm được giá thành và nâng cao được chất lượng của sản phẩm. Trang 2 Tieu luan CHƢƠNG 2 TỔNG QUAN 2.
Tổng quan về giá thể đƣợc ứng dụng trong thủy canh 2. Tổng quan về giá thể Giá thể còn được gọi là hỗn hợp của các vật liệu có thể giữ nước, tạo ra độ thông thoáng khí nhờ tính chất xốp giúp cho sự phát triển của cây, các hỗn hợp được phối trộn để tạo ra một giá thể có thể được dùng đơn lẻ (một loại nguyên liệu) hoặc trộn các nguyên liệu khác nhau để tận dụng được những ưu điểm của từng loại (ví dụ như xơ dừa, tro trấu, rơm,…) [2]. Hiện nay, có rất nhiều loại giá thể được sử dụng, nhưng nhìn chung được phân thành 2 nhóm: Nhóm thứ nhất: giá thể có nguồn gốc tự nhiên Than bùn: được tạo thành từ xác của các loại thực vật khác nhau do quá trình thủy phân yếm khí. Hình 2-1 Than bùn[3] Mùn cưa: phế phẩm trong sản xuất chế biến gỗ, có khả năng giữ ẩm tốt.
Thành phần chủ yếu là xenlulose dễ phân hủy. Độ thông thoáng khí thấp, khi dùng nên trộn với cát phân phối độ ẩm tốt hơn. Trang 2 Tieu luan Chương 2 Tổng Quan Hình 2-2 Mùn cƣa [4] Vỏ cây: vỏ cây tươi, khô hoặc vỏ cây đã ủ đều được sử dụng làm giá thể. Vỏ cây tươi chứa tannin, giữ ẩm kém nên 2 – 3 tuần đầu cây sinh trưởng kém.
Hình 2-3 Vỏ cây [3] Xơ dừa: được lấy từ vỏ quả dừa, nghiền nhỏ, đóng thành bánh để khô. Thành phần chủ yếu là xenlulose chiếm khoảng 80%, ngoài ra lignin chiếm khoảng 18% và các hợp chất khác nhau như tannin. Ngâm nước để hạn chế ảnh hưởng của tannin giúp cây phát triển tốt hơn. Trang 3 Tieu luan Chương 2 Tổng Quan Hình 2-4 Giá thể xơ dừa [5] Nhóm thứ hai: giá thể nhân tạo Cát sỏi: là loại giá thể trơ, dễ kiếm, rẻ tiền.
Dùng cát có độ lớn hạt cát từ 0,1 – 0,2 mm. Sỏi có độ lớn từ 1 – 5 cm. Trước khi dùng, cần rửa sạch, khử trùng, sấy hay phơi khô để tránh nhiễm bệnh cho cây. Hình 2-5 Giá thể cát sỏi [6] Perlite: là dẫn xuất của lửa chứa silic.
Có khả năng tiêu nước, thông thoáng tốt. Ổn định về tính chất vật lý, có tính trơ hóa học. Thành phần gồm 77% là Al, một phần nhôm được giải phóng ra ngoài làm pH giảm. Trang 4 Tieu luan Chương 2 Tổng Quan Hình 2-6 Giá thể Perlite [6] 2.
Giới thiệu về thủy canh Thủy canh là hình thức canh tác trồng rau trong dung dịch thủy canh, là biện pháp kỹ thuật trồng cây không dùng đất. Cây được trồng trên hoặc trong dung dịch thủy canh, dung dịch này được tạo ra bằng cách hòa tan các muối khoáng vào trong nước. Tùy theo từng kỹ thuật mà toàn bộ hoặc một phần rễ cây được ngâm trong dung dịch thủy canh [1]. Hình 2-7 Cây trồng trong dung dịch thủy canh [7] a.
Ưu điểm của việc ứng dụng thủy canh vào sản xuất Đối với các loại cây trồng có thể chủ động điều chỉnh được lượng dinh dưỡng cần thiết cho cây, các loại chất dinh dưỡng được cung cấp theo nhu cầu của từng loại cây trồng, đồng thời có thể loại bỏ được các chất có hại cho cây và không có các chất tồn dư. Trang 5 Tieu luan Chương 2 Tổng Quan Tiết kiệm nước: do cây sử dụng trực tiếp nước trong dụng cụ đựng dung dịch, nước không bị thất thoát do ngấm vào đất. Giảm chi phí nhân công: do giảm được một số khâu như không phải làm đất, không phải làm cỏ, không phải vun xới và không phải tưới nước. Nhược điểm của việc ứng dụng thủy canh vào sản xuất Giá thành đầu tư tương đối lớn: điều này rất khó mở rộng diện tích canh tác, do điều kiện kinh tế còn có nhiều khó khăn, đầu tư ban đầu cao dẫn đến giá thành sản phẩm cao, tiêu thụ sản phẩm khó khăn.
Yêu cầu trình độ kỹ thuật cao: khi sử dụng kỹ thuật thủy canh yêu cầu người thực hiện phải có kiến thức về sinh lý cây trồng, về hóa học và kỹ thuật trồng trọt 2. Triển vọng của ứng dụng kỹ thuật thủy canh và sản xuất Việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh tro trồng rau cải sạch đối với nước ta có ý nghĩa thực tiễn rất lớn vì: - Việt Nam có 3/4 diện tích là đồi núi, diện tích cho khai thác nông nghiệp, nhất là diện tích đất trồng rau đã ít, nhưng ngày càng bị thu hẹp do hoạt động sản xuất khác, quá trình đô thị hóa, ô nhiễm môi trường do sản xuất nông nghiệp hóa và các hoạt động sinh hoạt của con người. - Ngày 29/1/2010, Chính phủ Việt Nam đã ban hành đề án phát triển nông nghiệp công nghệ cao đến năm 2020 [1], trong đó đã xác định rõ lộ trình phát triển các khu ứng dụng công nghệ cao, các doanh nghiệp sản xuất nông nghiệp công nghệ cao. Trong đó, có việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh trong sản xuất cây trồng.
- Kinh tế ngày càng phát triển, đời sống của nhân dân ngày càng được nâng cao, nên nhu cầu sản phẩm rau an toàn nhằm đảm bảo chất lượng cuộc sống của nhân dân ngày càng lớn. Ứng dụng kỹ thuật thủy canh vào sản xuất rau góp phần nâng cao chất lượng, nâng cao sức cạnh tranh của sản phẩm rau xanh nước ta trên thị trường. - Sản xuất nông nghiệp trong thời gian dài phải sử dụng một khối lượng phân bón hóa học khá lớn, thuộc trừ sâu đã làm ô nhiễm nặng nề môi trường đất, nước và không khí, từ đó gây nhiễm độc trở lại đối với các loại cây trồng (rau) gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người. Trang 6 Tieu luan Chương 2 Tổng Quan 2.
Giới thiệu vật liệu composite 2. Đặc tính của vật liệu composite Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp của hai hay nhiều vật liệu thành phần khác nhau về hình dạng hoặc thành phần hóa học nhằm tạo nên một vật liệu mới có tính năng vượt trội so với từng vật liệu thành phần. Vật liệu composite phổ biến gồm hai Thành phần chính: vật liệu gia cường (reinforcing material) và vật liệu nền (matrix) [8]. Hình 2-8 Mô hình vật liệu composite [8] Sự tổ hợp hai hay nhiều vật liệu khác nhau trong composite nhằm tạo nên một sản phẩm với các tính chất tối ưu, bao gồm tính chất cơ học, tính chất hóa học và tính chất vật lý như tính chất nhiệt (độ dẫn nhiệt, hệ số giãn nở nhiệt, nhiệt dung riêng, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ chảy mềm), tính chất điện (độ dẫn điện, tổn thất điện môi …), tính chất quang học, tính cách âm.
Vật liệu composite gia cƣờng hạt Dựa vào cấu trúc vật liệu gia cường, composite được chia thành 3 nhóm chính: composite gia cường sợi (composite cốt sợi), composite gia cường hạt (composite cốt hạt) và composite cấu trúc. Trong bài nghiên cứu này nhóm chỉ tập trung nghiên cứu vật liệu composite gia cường hạt. Composite gia cường hạt (particulate reinforced composite) là composite được gia cường bởi các hạt với các hình dạng (hình cầu, que, vảy…) và cỡ kích thước hạt khác nhau như bột gỗ, than đen, cao lanh, vảy mica, sắt, đồng, nhôm. Trang 7 Tieu luan Chương 2 Tổng Quan Các vật liệu gia cường có kích cỡ macro, micro hoặc nano và thường có độ cứng cao hơn vật liệu nền.
Một số vật liệu gia cường dạng hạt có thể cải thiện tính chất của composite như giảm co ngót, chống chảy, kháng mài mòn, chịu nhiệt. Tuy nhiên, khả năng cải thiện tính chất cơ lý của vật liệu gia cường dạng hạt bé hơn rất nhiều so với vật liệu gia cường dạng sợi và phụ thuộc rất nhiều vào kết dính tại bề mặt ranh giới phân chia pha. Chính vì vậy, vật liệu composite hạt thường được ứng dụng trong các ứng dụng yêu cầu về độ bền không cao. Trong nhiều trường hợp các hạt được sử dụng trong chế tạo composite nhằm mục đích giảm giá thành và tăng độ cứng sản phẩm.
Giới thiệu vật liệu composite nền polymer Theo bản chất vật liệu nền, composite được chia thành ba nhóm chính sau: composite nền polymer, composite nền kim loại và composite nền ceramic. Trong bài nghiên cứu này nhóm chỉ tập trung nghiên cứu vật liệu composite nền polymer. Composite nền polymer (polymer matrix composite – PMC) là composite có nền là các loại polymer nhiệt dẻo như polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride, polyamide,…hoặc các polymer rắn như polyester không no, vinyl ester, phenolic, melamine, polyurethane, epoxy,…vật liệu gia cường là các sợi, hạt hữu cơ (sợi Kevlar, cellulose,…), vô cơ (thủy tinh, carbon,…) và kim loại (bo, nhôm, thép, molipden,…). Loại composite này được sử dụng rộng rãi nhờ ưu điểm lớn là dễ dàng gia công tạo những sản phẩm có hình dạng phức tạp và kích thước lớn.
Trong hệ composite này, vật liệu gia cường có độ bền cao còn polymer nền có vai trò truyền tải trọng và tăng khả năng kháng ăn mòn, chịu thời tiết cho composite. Vai trò của các vật liệu thành phần 2.