Bài giảng Sinh học - Kỹ thuật thuỷ canh nâng cao chất lượng cây trồng

KỸ THUẬT THUỶ CANHNÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CÂY TRỒNGNỘI DUNGPhần I : Tổng quan thuỷ canh học Phần II : Chất dinh dưỡng – môi trường nuôi trồng thuỷ canh Phần III : Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng thuỷ canh Phần IV : Các loại hình thuỷ canh Phần V : Quy trình kỹ thuật thuỷ canh PHẦN I : Tổng quan thuỷ canh họcI / Giới thiệu : Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào môi trường dinh dưỡng hoặc giá thể mà không phải là đất. các giá thể có thể là cát , trấu, vỏ xơ dừa , than bùn, vermiculite perliteKỹ thuật thủy canh là một trong những nghề làm vườn hiện đại. Chọn lựa môi trường tự nhiên cần thiết cho cây phát triển là chọn sử dụng những chất thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây, tránh được sự phát triển của côn trùng, cỏ dại và các bệnh tật từ đất.II / Lợi ích của việc nuôi trồng thuỷ canh :1 / Lợi ích : Ưu điểm : Không cần đất, chỉ cần không gian để đất hộp dụng cụ cây trồng, do vây có thể triển khai ở những vùng đất như hải đảo, vùng núi xa xôi, cũng như tại gia đình trên sân thượng , balconKhông phải làm đất, không có cỏ dại , không cần tưới.Trồng được nhiều vụ có thể trồng trái vụ. Không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các hóa chất độc hại khác.Năng suất cao, vì có thể trồng liên tục.Sản phẩm hoàn toàn sạch và đồng nhất, giàu dinh dưỡng và tươi ngon.Không tích lũy chất độc không gây ô nhiễm môi trường.Không đòi hỏi lao động nặng nhọc, người già , trẻ em đều có thể tham gia hiệu quả.Khuyết điểm :Chỉ trồng được cây rau quả ngắn ngàyGiá thành sản phẩm còn cao.2 / Thuỷ canh với việc sản xuất rau sạch : Dựa vào giới hạn cho phép của dung lượng thuốc trừ sâu và thuốc bảo vệ thực vật của FAO & WHO: “ rau sạch là rau có dư lương thuốc bảo vệ thực vật không vượt mức cho phép dư lượng các độc tố vi sinh có hại tới sức khẻo con người ở mức tối thiểu cho phép” .Hiện nay sản xuất rau sạch được tiến hành theo các mô hình công nghệ khác nhau : thủy canh cách ly, nhà lưới cách ly, canh tác hữu cơ và sản xuất trên đồng ruộng.PHẦN II : Chất dinh dưỡng – môi trường nuôi trồng thuỷ canh I / Chất dinh dưỡng :Những nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển thích hợp là O, H, C, S, Mg, Mn, Fe, Cu, Zn, Bo, Mo. Một số nguyên tố thì chỉ cần với số lượng rất ít, tuy nhiên một trong số các nguyên tố đó có thể trở thành một nhân tố giới hạn đối với sự lành mạnh của cây. Nhiều nguyên tố được tìm thấy trong các enzyme và co-enzyme, trong khi những chất khác thì quan trọng đối với sự tích trữ thức ăn. Sự thiếu hụt bất kì một nguyên tố nào đều thể hiện ra với những triệu chứng và đặc thù riêng, có thể cho ta biết là cây đang thiếu loại nguyên tố nào.Oxy : O2 đóng vai trò quan trọng đối vơí sinh trưởng và phát triển của cây, do chức năng tham gia vào quá trình hô hấp.Hydro :Cây hấp thụ H2 hầu hết là từ nước, thông qua quá trình thẩm thấu ở rễ. Nó rất quan trọng vì chất béo và cacbohydrat đều có thành phần chính là H, cùng với O và C. Nguyên tố đa lượng : Nitơ (N2) ; Photpho(P) ; Kali (K) ; Canxi (Ca) ; Magiê(Mg) .Nguyên tố vi lượng : Kẽm (Zn) ; Lưu huỳnh (S) ; Sắt (Fe) ; Đồng (Cu) ; Mangan( Mn) ; Silic (Si) .II / Dung dịch dinh dưỡng :1. Sự pha chế :Trong thủy canh tất cả các chất cần thiết cung cấp cho cây đều được sử dụng dưới dạng các muối khoáng vô cơ được hòa tan trong dung môi là nước .Nếu sử dụng các môi trường dinh dưỡng với dạng nước thì phải nắm rõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm mất tác dụng của hóa chất .2 . Độ pH :Trong môi trường dinh dưỡng, độ PH rất quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây .Độ PH được tính dựa trên mức độ hoạt động của các nguyên tố khác nhau với cây trồng .Trong thủy canh đa số các cây trồng thích hợp với môi trường hơi acid đến gần trung tính, pH tối ưu từ 5.8 - 6.5 .Trong nuôi trồng thủy canh, pH được cân bằng bởi hoạt động của cây. Nếu pH tăng khi đó cây sẽ thải ra các muối acid vào môi trường, đó có thể là nguyên nhân làm chất độc trong môi trường tăng lên và làm hạn chế sự dẫn nước. nếu pH giảm xuống thì cây sẽ thải ra các thành phần ion bazơ, có thể làm giới hạn việc hấp thu các muối gốc acid, nên rễ cây không cần thiết hấp thu . 3 . Nhiệt độ :Dao động về nhiệt độ trong môi trường dinh dưỡng ở thủy canh không chỉ tác động đến pH mà còn ảnh hưởng đến độ hòa tan của các dưỡng chất .Nhiệt độ của nước thích hợp để hòa tan các chất khoáng là 20-22oC.4 . Bổ sung chất dinh dưỡng :Hai yếu tố cần được xem xét để nghiên cứu một dung dịch bổ sung : - Thành phần dung dịch .- Nồng dộ dung dịch .PHẦN III : Các yếu tố môi trường ảnh hưởng I / Ảnh hưởng của sự thoáng khí đến sự hút chất dinh dưỡng : Nguồn O2 trong nước là do O2 khuếch tán từ không khí (nhờ gió) sự chuyển động của nước . Tuy nhiên lượng O2 trong nước luôn không cao , O2 thường bị mất do nhiều nguyên nhân :+ Do tảo , động vật phù du hô hấp .+ Do quá trình oxy hoá các chất hữu cơ và vô số trong nước .+ Nguồn O2 do tảo quang hợp thải ra là ổn định và quan trọng nhất cho nước . Trong nước sinh vật lấy O2 khó nhưng thải CO2 rất dễ dàng . II / Ảnh hưởng của sự ngập úng đối với hệ rễ : Sự thiếu O2 trong vùng rễ xảy ra khi đất thoát nước kém sau cơn mưa hoặc sau khi tưới gây giảm tăng trưởng và giảm năng suất ở cây trên cạn . Mặc dù mọi thực vật bậc cao cần có nước tự do , nhưng nếu quá nhiều nước trong môi trường , rễ cây trên cạn có thể bị tổn hại thậm chí gây chết vì nó ngăn cản sự trao đổi di chuyển của oxy và các khí khác , giữa đất và khí quyển . III / Ảnh hưởng của nhiệt độ : Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và phát triển của thực vật trong quang hợp , hô hấp , các phản ứng biến dưỡng trên sự dinh dưỡng nước , khoáng , sự thoát hơi nước và chuyển nhựa . IV / Ảnh hưởng của ánh sáng : Ánh sáng ảnh hưởng mạnh đến sự hút khoáng Ánh sáng còn ảnh hưởng đến khả năng hấp thu NH4 , SO4 tăng mạnh , trong khi đó sự hấp thu Ca , Mg ít thay đổi . Nhìn chung tác động của ánh sáng liên quan đến quá trình quang hợp , trao đổi nước và tính thẩm thấu của chất nguyên sinh . V / Ảnh hưởng của nồng độ và tỉ lệ các nguyên tố khoáng ở môi trường đến sự hút khoáng : Tỉ lệ giữa các ion trong môi trường và mối liên quan giữa chúng với cường độ hút khoáng , người ta thấy có 3 hình thức tương quan giữa các ion : đối kháng , hỗ trợ và không ảnh hưởng lẫn nhau . VI / Ảnh hưởng của các giá thể nuôi trồng thuỷ canh : Giá thể để trồng cây phải có nhiều tính chất giống đất , phải là chỗ dựa cho hệ thống rễ , tạo điều kiện cho rễ mọc dài ra để tìm nước và chất dinh dưỡng và phải là phương tiện cung cấp O2 , nước và dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển của cây . PHẦN IV : Các loại hình thuỷ canhI / Hệ thống thủy canh không hồi lưu :Hệ thống này còn được gọi là hệ thống mở dịch dinh dưỡng không tuần hoàn mà chỉ sử dụng một lần. Khi nồng độ, pH hay độ dẫn điện thay đổi, thì dịch sẽ thay đổi.+ Kỹ thuật ngâm rễ + Kỹ thuật nổi + Kỹ thuật mao dẫn II / Hệ thống thủy canh hồi lưu :Còn được gọi là hệ thống đóng, tức là dịch dinh dưỡng được bom qua hệ thống rễ cây và dịch dư được thu nhận, làm đầy và tái sử dụng. + Kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng + Kỹ thuật dòng sâu III / Hệ thống thủy canh có sử dụng giá thể rắn :Các hệ thống kết hợp giữa dung dịch lỏng và các giá thể rắn để cây phát triển bên trên, hệ thống có thể là đóng hoặc mở:+ Kỹ thuật túi treo + Kỹ thuật túi tăng trưởng + Kỹ thuật rãnh + Kỹ thuật chậu môi trường IV / Hệ thống khí canh:Thuận lợi lớn của kỹ thuật này là tận dụng không gian tối đa. Kỹ thuật này có mật độ cây trồng cao gấp đôi so với kỹ thuật khác. Một ứng dụng ưu thế khác của kỹ thuật này là tạo ra cây sạch đất từ các mẫu cắt để xuất khẩu V / Kỹ thuật thuỷ canh màng mỏng dinh dưỡng NFT :Nó là một biến thể của hệ dòng chảy sâu . Nó cũng là dạng thuỷ canh hấp dẫn nhất đối với cộng đồng do tính chất và dáng vẻ bên ngoài của nó . Chất dinh dưỡng được cho ăn vào các ống dư thừa rút xuống do trọng lực trở lại bể chứa . Một lớp màng mỏng dinh dưỡng cho phép các rễ có tiếp xúc ổn định với chất dinh dưỡng và lớp khí phía trên cùng lúc . PHẦN V : Qui trình kỹ thuật thuỷ canh I / Hệ thống thủy canh của trung tâm phát triển rau Châu Á (AVRDC) (Asian vegetables Researche and Deverloppement Center):Hệ thống gồm:+ Một hộp xốp có kích thước thay đổi tùy theo từng loại cây trồng. thường có chiều dài 50 – 60cm, rộng 40 cm, cao 30 cm. hộp xốp có tác dụnggiữ cho dung dịch nuôi cây không bị thay đổi về nhiệt độ gây sốc cho cây (điều kiện miền Bắc, điều kiện miền Nam).+ Vật liệu chèn cây còn gọi là giá thể đỡ cây (dùng tro, trấu, cát, than vụn, đá cuội).+ Rọ nhựa hay ly nhựa đựng giá thể (những loại chuyên dụng để trồng những loại cây khác nhau).Ưu điểm của hệ thống:Dung dịch dinh dưỡng phù hợp với mọi loại cây trồng, đặc biệt là rau.Tạo điều kiện cho một phẩn rễ nằm lơ lửng và thở trong không khí .Đối với những cây có thời gian sinh trưởng ngắn (3 -4 tuần) thì qúa trình trồng không cần bổ sung dung dịch .Hộp xốp kín có tác dụng cách nhiệt, tránh ánh sáng cho bộ rễ. Hộp gọn nhẹ di chuyển dễ dàng khi cần thiết .Xung quanh nơi đặt hộp có lưới nylon che để cách ly côn trùng gây bệnh.II / Quy trình :1 . Chuẩn bị vật liệu:Hộp xốp có nylon đen để đựng dung dịch Khung gỗ có chân cao khoảng 15cm .Khung bằng ống nhựa hoặc tre để đỡ lưới che, cây ăn quả .Nylon che mưa .Rọ, ly nhựa .Lưới nylon che chắn côn trùng.Các chất dinh dưỡng và nước để pha .2 . Thao tác cụ thể : a. Chuẩn bị khung:Đặt khung vào nơi định trồng cây. Nơi có ánh sáng mặt trời càng nhiều càng tốt, tránh nơi khuất nắng. còn lưới hướng ra phía ngoài để tiện mở khóa chăm sóc cây.b. Treo lưới:Treo trên khung đỡ, như trường hợp treo màn.c . Chuẩn bị hộp xốp:Lót nylon đen vào trong đáy hộp trước khi dổ dung dịch vào hộp.d . Pha dung dịch:Lần lượt hòa tan các dung dịch đa lượng, vi lượng, chất sắt vào hộp chứa 30 lit nước đã đong sẵn e . Chuẩn bị gieo hạt:Cắt mảnh lưới lót vào rọ (ly) cho tro, trấu, mạt cưa, vụn xơ dừa vào dung dịch để dung dịch mao dẫn làm ẩm giá thể, cho hạt đã nẩy mầm lên rồi phủ lớp trấu hun ướt để cung cấp độ ẩm cho hạt giống.f . Theo dõi và chăm sóc :Nếu mực nước trong hộp tụt xuống dưới 15cm so với mép hộp thì cần bổ sung 5 lit dung dịch.Gia cố cọc, lưới, lưới che, mũ che mưa phòng mưa to gió mạnh.III . Một số điểm cần lưu ý khi trồng thủy canh vào mùa mưa ở miền Nam :Trước khi trồng, cần che mưa cho cây .Cần đặt các hộp xốp trồng cây trên các bệ gạch chống nóng nhiều lỗ thường dùng chống nóng cho trần nhà .Không bao giờ cho dung dịch ngập toàn bộ rễ hoặc rọ nhựa đen vì như thế làm cho cây không hô hấp được .Nơi đặt hộp phải được chiếu nắng tối thiểu 6 giờ/ngày đối với cây rau.Cần chú ý lưới trắng bao quanh, phải chọn loại không giữ nhiệt để không làm tăng nhiệt độ bên trong cây trồng nhất là vào mùa hè ở miền Nam.