CHƯƠNG 1 tiếp cận gần hơn với nền khoa học 4. Đưa nền nông nghiệp nước nhà ngang bằng với các nước trên thé giới.5 Mục tiêu và giới hạn đề tài 1.1 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo nhà màng phục vụ canh tác với việc áp dụng mô hình Aquaponics đáp ứng những yêu cầu sau: - Tưới nước theo thời gian quy định hoặc theo nhu cầu người sử dụng. - Thực hiện các chức năng một cách tự động. - Đánh giá chất lượng, lọc nước đảm bảo sự tốt phát triển cho nông - thủy sản.
- Hệ thống có thể tự động sạc khi hết năng lượng. - Có thể sử dụng điều khiển từ xa thông qua phần mềm điện thoại. Thiết kế hệ thống điều khiển và giao diện sử dụng: - Hệ thống điều khiển đơn giản, đáp ứng yêu cầu đề ra. - Đảm bảo việc cách nước cho thiết bị, động cơ.
- Dễ dàng lắp đặt, thay thế và bảo trì. - Giao diện dễ sử dụng, hiện thị và cập nhật thông số kỹ thuật rõ ràng.2 Giới hạn nội dung đề tài - Xây dụng hệ thống nhà màng đáp ứng được những nhu cầu theo mô hình Aquaponics và yêu cầu từng loại cây trồng, từng loại thủy sản. - Xây dựng giao diện vận hành và giám sát trên phần mềm điện thoại.6 Phương pháp nghiên cứu Dựa trên những nhiệm vụ đề ra, nhóm đã áp dụng phương pháp nghiên cứu kết quả giữa lý thuyết và thực tiễn. Về nghiên cứu lý thuyết, từ những tài liệu nghiên cứu trong nước và ngoài nước, các mô hình đã có hiện nay, sự hướng dẫn của thầy, cô và chỉ dẫn của các anh, chị đi trước cùng với việc áp dụng những phương pháp sau: - Phương pháp thu thập thông tin và dữ liệu.
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu. - Phương pháp chuyên gia. - Phương pháp phân tích tổng hợp. - Phương pháp thực nghiệm.
Về mặt thực nghiệm, nhóm đã tiến hành thiết kế, chế tạo và cho tiến hành chạy thử nghiệm để đưa ra các kết quả đánh giá với nhiệm vụ đã đề ra. 3 CHƯƠNG 2 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH AQUAPONICS 2.1 Tổng quan về mô hình Aquaponics 2.1 Mô hình Aquaponics là gì? Aquaponics là bắt nguồn từ tiếng Pháp được ghép từ Aquaculture (nuôi trồng thủy sản) và Hydroponics (thủy canh). Một cách đơn giản, aquaponics là mô hình trồng rau sạch kết hợp nuôi cá. Hệ thống thủy canh được thực hiện trong điều kiện là chu trình khép kín với sự hỗ trợ của vi sinh vật.
Nuôi theo mô hình Aquaponics, người nông dân không phải bón thêm phân bón cho cây trồng mà ngược lại cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng bằng cách phân giải chất thải hữu cơ thành các chất cần thiết cho cây trồng, đồng thời lọc, làm sạch và trả lại nguồn nước cho bể cá.2 Lịch sử hình thành và phát triển Từ ngày xưa, người Maya lần đầu tiên sử dụng Aquaponics ở vùng đất thấp, sau đó là nuôi cá bè trong hồ của người Aztec vào thế kỷ 15 và 16 trước Công nguyên. Người Aztec canh tác đất nổi tự nhiên hoặc nhân tạo giữa các hồ. Cây sẽ bị bụi bẩn và nước từ kênh rạch. Hệ thống Aztec được gọi là Chinampa và vẫn được người Mexico sử dụng cho đến ngày nay.1: Mô hình canh tác Aquaponics đầu tiên của con người.
Những ví dụ sớm nhất về aquaponics có thể được tìm thấy ở Việt Nam, miền nam Trung Quốc, Thái Lan và Indonesia, nơi cá và tôm được nuôi trên ruộng lúa. Đây là một cách tiếp cận ban đầu đối với aquaponics. Vào những năm 1970, việc nghiên cứu mô hình thuỷ canh kết hợp bộ lọc sinh học trong các hệ thống trại cá đã bắt đầu và nổi bậc nhất là công trình của Tiến sĩ James Rakocy tại Đại học Quần đảo Virgin. Đến năm 1997, Rakocy và những nhà nghiên cứu cùng ông đã 3 Đặng Gia Trang Aquaponics – mô hình kết hợp tối ưu giữa trồng rau và nuôi cá, link https://sfarm.vn/mo-hinh- aquaponics-la-gi/ , 8/2019 4 Tiêu Hồng Trân, Lịch sử phát triển của mô hình Aquaponics, link https://raucasach.com/lich-su-phat-trien-cua- mo-hinh-aquaponics/ , 7/2019 4 CHƯƠNG 2 phát triển và sử dụng mô hình DWC nuôi nước sâu thuỷ canh trong một hệ thống Aquaponics quy mô lớn.3 Một số loại hình trồng rau Aquaponics Phương pháp Aquaponics tưới ngập xả cạn Phương pháp này sử dụng phổ biến cho các hệ thống aquaponics có diện tích nhỏ, chi phí đầu tư khá thấp.
Phương pháp này cây được trồng trong một khay đựng giá thể đất nung (độ sâu khoản 30 cm), ở đáy khay có các lỗ thoát nước, có lắp bộ ngắt nước (hay còn gọi là xi-phone), nước từ hồ cá cảnh thông qua bộ lọc và hệ thống bơm được bơm đến khay trồng cây, khi lượng nước đến ngưỡng bão hoà nước sẽ được bơm từ từ đến điểm ngắt, nước sạch được đưa thẳng trở lại hồ cá, quá trình cứ thế lặp đi lặp lại. Đặc điểm - Mô hình lắp đặt, hoạt động đơn giản, nước tuần hoàn liên tục cung cấp oxi cho cây trồng. Phù hợp đa số các loại rau củ. - Rễ cây và chất thải tàn dư tích tụ lâu ngày dễ làm tắt đường lưu thông nước.2: Mô hình Aquaponics tưới ngập xả cạn.
Phương pháp Aquaponics nước cạn Phương pháp này phù hợp với diện tích trồng có chiều dài lớn nhưng hẹp, được bố trí với dạng tầng, tiết kiệm diện tích bố trí. Sử dụng những ống nhựa khoét lỗ sẵn để trồng cây nên chi phí sẽ cao hơn. Đặc điểm - Được bố trí theo chiều dọc, không cần diện tích sử dụng quá lớn. - Không ứng dụng được với các loại rau thân cao, phương pháp này đòi hỏi phải có bể lọc riêng để xử lý chất thải từ hồ thủy sinh.
5 CHƯƠNG 2 Hình 2.3: Mô hình Aquaponics nước cạn thực tế. Phương pháp Aquaponics nước sâu hay bè nổi Phương pháp này phù hợp cho các mô hình quy mô lớn để thương mại. Thường tập trung trồng một loại rau cụ thể. Những tấm xốp được đặt trên bề mặt nước và khoét lỗ để trồng cây, có ống thoát nước ở trên thùng chứa, mô hình cần có bộ lọc nước riêng.
Đặc điểm - Có thể phát triển mô hình thương mại quá, trang trại lớn, cho năng suất cao. - Đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao đối với người nuôi trồng, không phù hợp lắp đặt tại hộ gia đình nhỏ.4: Mô hình Aquaponics nước sâu.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước Trên thế giới nói riêng và Việt Nam nói chung, đã có những nghiên cứu và tiến hành lắp đặt hệ thống nuôi trồng nông - thủy sản dựa trên mô hình Aquaponics. Sau đây là những mô hình đã có mà nhóm đã tìm hiểu và tham khảo trên thế giới cũng như Việt Nam nước ta. 5 Trần Nguyên Vương, Aquaponics là gì? Hệ thống Aquaponics trồng rau thủy canh, link https://www.vn/trong-rau-thuy-canh-theo-mo-hinh-aquaponics-co-kho-khong/ , 12/2019 6 CHƯƠNG 2 2.1 Mô hình ở trong nước Mô hình Nông nghiệp công Aquaponics: Cá nuôi rau, rau nuôi cá ở Tây Ninh Farm Mô hình Aquaponics là một trong những mô hình được Trường đại học khoa học tự nhiên chuyển giao kỹ thuật cho Văn phòng Ủy ban nhân dân tỉnh Tây Ninh.
Bắt đầu từ tháng 4/2018 dự án “Aquaponics Tây Ninh Farm" đã triển khai và hoàn thiện với hệ thống nhà màng, hệ thống hồ cá, bể lọc, hệ thống trồng rau thủy canh đặt tại ấp Giồng Tre, xã Bình Minh, TP Tây Ninh.5: Hệ thống Aquaponics tại Tây Ninh Farm Nông trại hoạt động và đã cho năng suất thu hoạch cao, xong vẫn chưa áp dụng được nhiều yếu tố khoa học kỹ thuật vào mô hình.2 Mô hình nước ngoài Việc nhu cầu cung cấp các thực phẩm sạch ngày càng phát triển nên mô hình Aquaponics rất được quan tâm ở các nước như Mỹ, Nhật, Isarel nơi có điều kiện kinh tế phát triển. Future Food Farm (Mỹ) Một đầu bếp ở mỹ có tên là Adam Navidi, với niềm đam mê của mình về trồng trọt những thực phẩm sạch, đã bắt tay vào xây dựng cho mình một hệ thống nuôi trồng thủy sản với mô hình Aquaponics tại thành phố Yorba Linda, bang California, Mỹ. Nhà kính có từ một đến hai bể cá rô phi được nuôi bằng bèo tấm. Chất dinh dưỡng của cá ở các bể sau khi đã lọc Amoniac và đảm bảo nồng độ PH phù hợp sẽ được bơm vào các hồ thủy canh, cây trồng hấp thụ dinh dưỡng để phát triển, đồng thời làm sạch nước trước khi chúng được bơm trở lại các bể cá, điều này giúp tiết kiệm nước đối với một số tiểu bang thường xuyên thiếu nước sạch.
6 Ngô Thiệu Phong, Báo điện tử VOV, Chuyện lạ ở Tây Ninh: Sốt rần rần với mô hình cá-rau nuôi lẫn nhau, link https://vov.vn/kinh-te/chuyen-la-o-tay-ninh-sot-ran-ran-voi-mo-hinh-ca-rau-nuoi-lan-nhau-771755.vov , 8/2020 7 CHƯƠNG 2 Với hệ thống 10 nhà kính đã cho thu hoạch cá và rau củ với sản lượng cao đem đến nguồn kinh tế ổn định cho gia đình.6: Future Food Farm - Hệ thống Aquaponics tại Mỹ 7 Lê Minh (PV thuờng trú VTV tại Mỹ), Aquaponics - Mô hình thủy canh ao vườn tại Mỹ, link https://vtv.vn/doi- song/aquaponics-mo-hinh-thuy-canh-ao-vuon-tai-my- htm , 4/2017 8 CHƯƠNG 3 CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Các điều kiện cần ảnh hưởng hệ thống Aquaponics.1 Chu kỳ cấp thoát nước Để hệ thống hoạt động ổn định, nông thủy sản phát triển và đạt năng suất cao, người trồng cần quan tâm đến vấn đề kỹ thuật ngập nước - thoát nước cho cây đối với mô hình. Theo những nghiên cứu và kinh nghiệm từ những mô hình đi trước, việc quan tâm đến chu kỳ cấp thoát nước rất quan trọng, việc này giúp tối ưu hóa nguồn nước cho cá cũng như cung cấp phân bón hưu cơ cho cây trồng. Đối với chu kỳ cấp thoát nước dưới mô hình Aquaponics sẽ chu kỳ ngắn hơn so với mô hình canh tác dưới dạng thủy canh, thời gian lý tưởng sẽ là trong 15 phút cứ sau 45 phút. Nếu người trồng thực hiện với chu kỳ giống như thủy canh (khoảng 4 giờ đến 6 giờ) sẽ gây hiện tượng tích tụ các chất thải trong hồ, gây bệnh và nguy hiểm cho cá.2 Nhiệt độ Nhiệt độ không phải là vấn đề quá quan trọng trong mô hình trồng cây Aquaponics so với thủy canh, nhưng nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đến việc phát triển và tăng trưởng của cá.
Người trồng cần chọn những loại cá phù hợp để tiến hành nuôi trồng, từ đó mang lại năng suất cao hơn.