(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu ảnh hưởng của đèn LED đến sinh trưởng, năng suất, phẩm chất của một số giống rau xà lách

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN THỊ KHANH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐÈN LED
ĐẾN SINH TRƯỞNG, NĂNG SUẤT, PHẨM CHẤT
CỦA MỘT SỐ GIỐNG RAU XÀ LÁCH

Chuyên ngành:

Công nghệ sinh học

Mã số:

60.42.02.01

Người hướng dẫn khoa học:

GS.TS. NGND. Nguyễn Quang Thạch

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017

download by :


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2017
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Khanh

i

download by :


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn, tơi đã nhận được
sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi được bày tỏ lịng kính trọng và biết
ơn sâu sắc tới GS.TS.NGND.Nguyễn Quang Thạch – Chủ Tịch Hội Đồng Khoa học
Viện Sinh Học Nông Nghiệp - giảng viên khoa Công nghệ Sinh học – Học viện Nông
nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều cơng sức, thời gian và tạo điều kiện
cho tơi trong suốt q trình học tập và thực hiện đề tài. Cảm ơn thầy – người đã ln
cho tơi những tri thức bổ ích và tiếp thêm cho tôi nhiều sức mạnh!
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn công nghệ Sinh học Thực Vật, Khoa công nghệ Sinh học - Học viện Nông nghiệp
Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tơi trong q trình học tập, thực hiện đề tài và hồn thành
luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới KS.Nguyễn Văn Trinh – cán bộ của tập đồn
Rạng Đơng đã giúp đỡ hỗ trợ thiết bị cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức cùng các anh chị,
các bạn sinh viên đang làm việc, nghiên cứu và học tập tại Viện sinh học Nông nghiệp –
học viện Nông nghiệp Việt Nam đã không quản ngày đêm giúp tơi lắp ráp các trang
thiết bị, hệ thống thí nghiệmthực hiện đề tài và chỉ bảo giúp đỡ, tạo điều kiện cho tơi

trong suốt q trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tơi về mọi mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành
luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2017
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Khanh

ii

download by :


MỤC LỤC
Lời cam đoan ................................................................................................................ i
Lời cảm ơn ................................................................................................................... ii
Mục lục ...................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt....................................................................................................v
Danh mục bảng ........................................................................................................... vi
Danh mục hình ........................................................................................................... vii
Danh mục đồ thị ........................................................................................................ viii
Trích yếu luận văn ....................................................................................................... ix
Phần 1. Mở đầu ...........................................................................................................1
1.1.

Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................1

1.1.1.

Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................2

1.1.2.

Ý nghĩa thực tiễn .............................................................................................2

Phần 2. Tổng quan tài liệu ..........................................................................................3
2.1.

Giới thiệu chung về rau xà lách........................................................................3

2.1.1.

Nguồn gốc, phân bố, phân loại và giá trị ..........................................................3

2.2.

Phương pháp thủy canh....................................................................................6

2.2.1.

Khái niệm về kỹ thuật thủy canh ......................................................................6

2.2.2.

Cơ sở khoa học của kỹ thuỷ canh .....................................................................7

2.2.3.

Sơ lược về lịch sử phát triển của kỹ thuật thủy canh .........................................8

2.2.4.

Các hệ thống thủy canh cơ bản.........................................................................9

2.3.

Ánh sáng và cây trồng ................................................................................... 10

2.3.1.

Ảnh hưởng của ánh sáng tới cây trồng ........................................................... 10

2.4.

Đèn led và tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ đèn LED trong
nông nghiệp ................................................................................................... 14

2.4.1.

Khái niệm cơ bản về đèn LED ....................................................................... 14

2.4.2.

Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ đèn led trong nông nghiệp
trên thế giới ................................................................................................... 17

2.4.3.

Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ đèn led trong nông nghiệp tại
Việt Nam ....................................................................................................... 21

Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ..........................................................24
3.1.

Thời gian và địa điểm nghiên cứu ..................................................................24

3.2.

Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ................................................................... 24

iii

download by :


3.2.1.

Đèn Light – emitting dioes (LED) .................................................................. 24

3.2.2.

Cây trồng ....................................................................................................... 24

3.1.2.

Dung dịch dinh dưỡng ................................................................................... 25

3.1.3.

Hệ thống thí nghiệm ...................................................................................... 25

3.1.4.

Một số vật liệu, thiết bị khác .......................................................................... 25

3.2.

Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 26

3.3.

Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 28

3.3.1.

Bố trí thí nghiệm ............................................................................................ 28

3.3.2.

Chỉ tiêu theo dõi ............................................................................................ 29

3.3.3.

Phương pháp xử lý số liệu..............................................................................30

Phần 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận ................................................................. 31
4.1.

Kết quả .......................................................................................................... 31

4.1.1.

Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng phát triển
của một số giống rau xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh ............ 31

4.1.2.

Thăm dò ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng
phát triển và năng suất của một số giống xà lách trồng bằng phương pháp
thủy canh tuần hồn .......................................................................................45

4.1.3.

Thăm dị ảnh hưởng của đèn LED đến hàm lượng vitamin C và Caroten
của một số giống xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn ......... 53

4.2.

Thảo luận....................................................................................................... 54

4.2.1.

Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng phát triển
và năng suất của một số giống xà lách trồng thủy canh tĩnh ........................... 54

4.2.2.

Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến sự sinh trưởng phát

triển và năng suất của một số giống rau xà lách trồng thủy canh tuần hoàn..... 56

4.2.3.

Thăm dò ảnh hưởng của đèn LED đến hàm lượng vitamin C và caroten
của một số giống xà lách trồng thủy canh tuần hoàn ....................................... 58

4.2.4.

Đánh giá độ an toàn của rau xà lách trồng thủy canh kết hợp đèn LED ..........59

Phần 5. Kết luận và kiến nghị ................................................................................... 62
5.1.

Kết luận ......................................................................................................... 62

5.2.

Kiến nghị ....................................................................................................... 62

Tài liệu tham khảo ..................................................................................................... 63
Phụ lục ...................................................................................................................... 68

iv

download by :


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

AS

Nghĩa tiếng việt
Asen

AST

Ánh sáng trắng

ASTN

Ánh sáng tự nhiên

ASV

Ánh sáng vàng

AVRDC

Trung tâm nghiên cứu phát triển rau Châu Á

B450

Ánh sáng xanh dương bước sóng 450 nm

Cd

Cadimi

CO2

Carbon dioxide

CT

Cơng thức

CV%

Sai số thí nghiệm

ĐC

Đối chứng

DLI

Ánh sáng hàng ngày cần thiết cho quang hợp

Fls

Đèn huỳnh quang

G550

Ánh sáng xanh lá cây bước sóng 550 nm

Hg

Thủy ngân

HPS

Đèn cao áp

LED

Light – emitting dioes

LSD0.05

Độ lệch tiêu chuẩn mức ý nghĩa 5%

NNCNC

Nông nghiệp công nghệ cao

PAR

Dải sóng bức xạ hoạt động quang phổ

PFAL

Hệ thống trồng cây với ánh sáng nhân tạo

PFR

Phytochrome FR

PPFD

Mật độ quang hợp photon flux (cường độ ánh sáng)

PR

Phytochrome R

R/B

Đỏ/xanh dương

R/B/G

Đỏ/xanh dương/xanh lá cây

R660

Ánh sáng đỏ bước sóng 660nm

TNHH

Trách nhiệm hữu hạn

UV

Tia cực tím

v

download by :

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1.Thành phần dinh dưỡng trong rau xà lách ở một số nước và Việt Nam
(trong 100g phần ăn được) ............................................................................. 5
Bảng 2.2. Mức giới hạn tối đa cho phép của một số vi sinh vật và hoá chất gây hại
trong rau xà lách ............................................................................................ 6
Bảng 3.1. Thành phần dung dịch dinh dưỡng SH1 ....................................................... 25
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chỉ số SPAD và diện
tích lá của cây xà lách xoăn (sau 30 ngày trồng) .......................................... 33
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến năng suất xà lách
xoăn (sau 30 ngày trồng) ............................................................................. 35
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chỉ số SPAD và diện
tích lá của cây xà lách cuộn (sau 30 ngày trồng) .......................................... 38
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến năng suất xà lách
cuộn (sau 30 ngày trồng) ............................................................................. 39
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chỉ số SPAD và diện
tích lá của cây xà lách tím (sau 30 ngày trồng) ............................................. 43
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến năng suất xà lách tím
(sau 30 ngày trồng) ...................................................................................... 44
Bảng 4.7. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến chỉ số SPAD và diện
tích lá của cây xà lách xoăn (sau 30 ngày trồng) .......................................... 47
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng LED đến năng suất xà lách xoăn
(sau 30 ngày trồng) ...................................................................................... 48
Bảng 4.9. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến chỉ số SPAD và diện
tích lá của cây xà lách tím (sau 30 ngày trồng) ............................................. 50
Bảng 4.10. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng LED đến năng suất xà lách tím
(sau 30 ngày trồng) ...................................................................................... 52
Bảng 4.11. Kết quả phân tích hàm lượng caroten và vitamin C của cây xà lách
xoăn (sau 30 ngày trồng) ............................................................................. 53

Bảng 4.12. Kết quả phân tích hàm lượng NO3-, một số kim loại nặng và vi sinh vật
trong rau xà lách trồng thủy canh kết hợp đèn LED ..................................... 60

vi

download by :


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Mơ hình thủy canh tĩnh ................................................................................ 10
Hình 2.2. Mơ hình thủy canh tuần hồn....................................................................... 10
Hình 2.3. Quang phổ hấp thụ của diệp lục ................................................................... 12
Hình 2.4. Sự phát photon/ánh sáng đèn LED từ đường giao nhau của chất bán dẫn
loại p và n khi điện được cung cấp. ..............................................................14
Hình 2.5. Bốn loại cấu hình đèn LED.......................................................................... 15
Hình 2.6. Ảnh hưởng của các loại đèn đến màu sắc của xà lách .................................. 20
Hình 4.1. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến hình thái cây xà lách
xoăn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh (sau 15 ngày trồng) ................ 34
Hình 4.2. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến năng suất xà lách
xoăn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh (sau 30 ngày trồng) ................ 35
Hình 4.3. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến hình thái cây xà lách
cuộn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh (sau 25 ngày trồng) ................ 38
Hình 4.4. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến năng suất xà lách
cuộn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh (sau 30 ngày trồng) ................ 40
Hình 4.5. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến hình thái cây xà lách
tím trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh (sau 30 ngày trồng) .................. 42
Hình 4.6. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến năng suất xà lách tím
trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh (sau 30 ngày trồng) ........................ 45
Hình 4.7. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng phát triển
cây xà lách xoăn (sau 30 ngày trồng) ........................................................... 48

Hình 4.9. Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng phát triển
của cây xà lách tím trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn (sau
30 ngày trồng) ............................................................................................. 51

vii

download by :


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Biểu đồ 4.1.

Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chiều cao cây xà
lách xoăn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh ................................ 32

Biểu đồ 4.2.

Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến số lá/cây xà lách
xoăn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh ........................................ 32

Biểu đồ 4.3.

Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chiều cao cây xà
lách cuộn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh ................................ 36

Biểu đồ 4.4.

Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến số lá/cây xà lách
cuộn trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh ........................................ 37

Biểu đồ 4.5.

Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến chiều cao cây xà
lách tím trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh ...................................41

Biểu đồ 4.6.

Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến số lá/cây xà lách
tím trồng bằng phương pháp thủy canh tĩnh .......................................... 42

Biểu đồ 4.7.

Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến chiều cao cây xà
lách xoăn trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn ....................... 46

Biểu đồ 4.8.

Ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến số lá/cây xà lách
xoăn trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn ............................... 47

Biểu đồ 4.9.

Ảnh hưởng của cường độ đèn LED đến chiều cao cây xà lách tím
trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn ....................................... 49

Biểu đồ 9.10. Ảnh hưởng của cường độ đèn LED đến số lá/cây xà lách tím trồng
bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn ................................................50

viii

download by :


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Nguyễn Thị Khanh
Tên Luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng của đèn LED đến sinh trưởng, năng suất, phẩm
chất của một số giống rau xà lách.
Ngành: Công nghệ sinh học

Mã số: 60.42.02.01

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nơng nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Xác định được loại đèn LED có phổ ánh sáng và cường độ thích hợp đến sinh
trưởng phát triển, năng suất của một số giống rau xà lách trồng thủy canh.
Xác định được ảnh hưởng của loại đèn LED có phổ ánh sáng và cường độ thích
hợp đến phẩm chất của một số giống rau xà lách trồng thủy canh.
Phương pháp nghiên cứu
Hạt giống được ngâm nước ấm pha với tỷ lệ 3 sôi : 2 lạnh (~ 54oC) trong 5 giờ.
Gieo hạt vào khay nhựa có trấu hun ẩm và chọn các cây đồng đều về kích thước trồng
vào rọ nhựa bằng mút khi cây bắt đầu có lá thật đầu tiên.
Sau khi có nguồn vật liệu là cây con nảy mầm từ hạt giống ba loại xà lách (xoăn,
cuộn, tím) chúng tơi lần lượt tiến hành thí nghiệm trên từng giống xà lách. Các cây con
của từng giống xà lách được lựa chọn thí nghiệm đều nhau về kích thước và số lá.
Trong nội dung ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng
phát triển và năng suất của một số giống rau xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh
tĩnh. Trừ công thức đối chứng sử dụng ánh sáng tự nhiên trong nhà lưới, các cây con
được bố trí vào các thùng nhựa, mỗi thùng 10 cây và được đặt trên dàn thủy canh tĩnh 5
tầng đặt trong phòng, nhiệt độ phòng 22oC. Các tầng lắp đặt các bộ đèn LED có tỉ lệ ánh
sáng đỏ bước sóng 660 nm (R660), ánh sáng xanh dương bước sóng 450 nm (B450) và

ánh sáng xanh lá cây bước sóng 550 nm (G550) khác nhau. Trong đó, ánh sáng xanh lá
cây hầu như khơng có tác dụng quang hợp cho cây, thường được trộn một tỉ lệ nhỏ với
ánh sáng xanh dương và đỏ để tạo ánh sáng tổng hợp cho mắt người dễ quan sát nên
chúng ta chỉ tập chung vào tỉ lệ của R660 và B450. Các bộ đèn LED được điều chỉnh về
cùng một cường độ là 135 μM/m2/s.
Trong nội dung thăm dò ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED đến sinh
trưởng phát triển và năng xuất của một số giống xà lách trồng bằng phương pháp thủy
canh tuần hoàn. Các cây con được bố trí trên hệ thống dàn thủy canh tuần hoàn 4 tầng

ix

download by :


đặt trong phòng, mỗi tầng 5 ống trồng cây, mỗi ống trồng được 8 cây, nhiệt độ phòng
22oC. Các tầng lắp đặt các bộ đèn LED có cường độ ánh sáng khác nhau nhưng cùng
một phổ quang hợp thích hợp đã xác định được từ nội dung trước.
Đối với nội dung thăm dò ảnh hưởng của đèn LED đến hàm lượng vitamin C và
caroten của một số giống xà lách trồng bằng phương pháp thủy canh tuần hồn. Trừ
cơng thức đối chứng sử dụng ánh sáng tự nhiên trong nhà lưới, các cây con được bố trí
trên 3 tầng của dàn thủy canh tuần hồn đặt trong phịng, nhiệt độ phịng 22oC. Các tầng
lắp đặt các bộ đèn LED có cùng tỉ lệ R660/B450 = 80/20 nhưng ở ba mức cường độ khác
nhau là 117µM/m2/s, 165µM/m2/s và 214µM/m2/s.
Tất cả các nội dung đều sử dụng nền môi trường dung dịch dinh dưỡng SH1 do
viện sinh học Nông nghiệp pha chế, EC = 1500 µS/cm, thời gian chiếu sáng:
12giờ/ngày. Mỗi cơng thức 3 lần nhắc lại, mỗi lần nhắc lại 10 cây.
Kết quả chính và kết luận
Qua kết quả nghiên cứu của đề tài, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:
1. Hồn tồn có thể trồng rau xà lách trong nhà bằng phương pháp thủy canh kết
hợp với sử dụng đèn LED. Khi được chiếu sáng bằng đèn LED thích hợp, ba giống rau

xà lách xoăn, cuộn và tím đều cho các chỉ tiêu sinh trưởng như số lá, chỉ số SPAD, diện
tích lá và năng suất cao hơn, thậm trí gấp 2 – 3 lần so với trồng thủy canh dưới ánh sáng
tự nhiên trong điều kiện vụ đơng.
2. Chất lượng ánh sáng đèn LED thích hợp nhất cho ba loại rau xà lách xoăn, xà
lách cuộn và xà lách tím là R660/B450 = 80/20.
3. Cường độ đèn LED R660/B450 = 80/20 thích hợp nhất cho xà lách xoăn sinh
trưởng phát triển khi trồng thủy canh tuần hoàn trên dải [13 µM/m 2/s đến 214 µM/m2/s]
là 214 µM/m2/s.
4. Cường độ đèn LED R660/B450 = 80/20 thích hợp nhất cho xà lách tím sinh
trưởng phát triển khi trồng bằng phương thủy canh tuần hồn trên dải [13 µM/m 2/s đến
214 µM/m2/s] là 165 µM/m2/s.
5. Chiếu sáng bằng đèn LED thích hợp cịn có khả năng làm tăng chất lượng dinh
dưỡng của rau xà lách. Xà lách xoăn khi trồng dưới đèn LED có tỉ lệ R 660/B450 = 80/20
cường độ 165 µM/m2/s cho hàm lượng vitamin C cao nhất và gấp 1,8 lần so với trồng
dưới ánh sáng tự nhiên.
6. Xà lách trồng thủy canh kết hợp đèn LED là an toàn về hàm lượng NO3-, kim
loai nặng và vi sinh vật theo quy định của Bộ Nông nghiệp.

x

download by :


THESIS ABSTRACT
Master candidate: Nguyen Thi Khanh
Thesis title: Study on the effect of LED lights on the growth, productivity and quality
of some lettuce varieties.
Major: Biotechnology

Code: 60.42.02.01

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives
Determine the type of LED lights have light spectrum and intensity appropriate to
the growth, productivity of some hydroponic lettuce varieties.
Determine the influence of LED lights have light spectrum and intensity
appropriate to the qualities of some hydroponic lettuce varieties.
Materials and Methods
Seeds are soaked with warm water at 3 boiling : 2 cold ratio (~54oC) in 5 hours.
Sow the seeds in plastic trays with moist husk smoked and select the equal size of
planting in the plastic sachet when the plant starts to have the first leaves.
After getting the source material is seedlings germinating from three kinds of
lecttuce seeds (curly, coiled, purple) we turn conducting experiments on individual
lettuce varieties. The seedlings of each lettuce varieties of choice experiments are
uniform size and number of leaves.
In the content of the effect of LED light quality on the growth and productivity of
some hydroponic lettuce varieties. Except for the confronting formula using natural
light in the greenhouse, the seedlings are arranged on plastic tank, each tank contain 10
plants placed on a 5-storey static hydroponic and placed in a room at 22°C. The
installation of the LED lights have a ratio of red light wavelength 660 nm (R660), blue
light wavelength of 450 nm (B450) and light green wavelength 550 nm (G550). In
particular, green light is almost no plant photosynthesis, often mixed in small
proportions with blue and red light to create synthetic light for the human eye easily
observes, so we just concentrate on the ratio of the R 660 and B450. The set LED lights are
adjusted to the same intensity as 135 μM/m2/s.
In the content to probe the influence of LED light intensity to the growth and
productivity of some hydroponic lettuce varieties. The seedlings are arranged on 4
floors of circulatory hydroponic system placed in room, each floor has 5 tubes, each

xi

download by :


tube has 8 trees, room temperature 22oC. The installation of the LED lights have
different light intensity but the same appropriate optical spectrum was determined from
the previous content.
As for the content to probe the influence of LED light to vitamin C and carotene
of some hydroponic lettuce varieties. Except for the confronting formula using natural
light in the greenhouse, the seedlings are arranged on three floors of circulatory
hydroponic placed in room, room temperature 22oC. The installation of the LED lights
have the same ratio of R660/B450 = 80/20 but in three different intensity level was 117
µM/m2/s, 165 µM/m2/s and 214 µM/m2/s.
All the content is using the SH1 nutrient solution are concocted by the Institute of
agricultural biology, EC = 1500 µS/cm, lighting time: 12 h/day. Each recipe three times
repeated, each time a repeat of 10 trees.
Main findings and conclusions
Through the research results of the subject, we draw some conclusions:
1. Can fully to combine grown hydroponic lettuce with use LED lights in home.
When illuminated by LED lights, three types of curly and coils and violet lettuce are the
targets for growth of the higher leaves, leaf area, SPAD indicators and productivity,
don't even mind fold 2-3 times in comparison with the planting of hydroponic under
natural light in winter conditions.
2. The quality of the best LED lights for three types of curly, coiled and purple
lettuce are R660/B450 = 80/20.
3. Intensity LED lights R660/B450 = 80/20 is most suitable for growth of curly
lettuce when planted circulatory hydroponic on the Strip [13 µM/m 2/s to 214 µM/m2/s]
is µM 214/m2/s.
4. Intensity LED lights R660/B450 = 80/20 is most suitable for growth of purple
lettuce when planted circulatory hydroponic on the Strip [13 µM/m 2/s to 214 µM/m2/s]

is 165 µM /m2/s.
5. The appropriate LED lighting can increase the nutritional quality of vegetable
salads. Curly lettuce when grown under the LED lights R660/B450 = 80/20 165µM/m2/s
intensity for the highest content of vitamin C and fold 1.8 times the growing under
natural light.
6. The Planting lettuce to combine hydroponic with use LED lights is safe on
NO3-, heavy metals and micro-organisms in accordance with the Ministry of agriculture.

xii

download by :


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Hiện nay, nông nghiệp công nghệ cao (NNCNC) trong thủy canh đang hết
sức phát triển, đặc biệt là trồng các loại giống rau xà lách, vì chúng dễ trồng lại
cho năng suất cao hơn rất nhiều so với trồng đất.
Bên cạnh đó, ánh sáng là một trong những yếu tố quan trọng cho sự sinh
trưởng và phát triển của thực vật. Ánh sáng tham gia vào nhiều quá trình sinh lý
của thực vật bao gồm quá trình quang hợp và quá trình quang phát sinh hình thái,
tính hướng sáng. Mức độ ảnh hưởng của yếu tố ánh sáng tới thực vật phụ thuộc
vào cường độ, chất lượng và thời gian chiếu sáng (Dương Tấn Nhật, 2011).
Trong đó, ánh sáng ảnh hưởng đến q trình quang hợp thơng qua các sắc tố
quang hợp mà điển hình là diệp lục và carotenoid.
Diệp lục là sắc tố quang hợp chính, có vai trị hấp thụ năng lượng ánh sáng
mặt trời, chuyển thành dạng năng lượng kích thích điện tử của phân tử diệp lục.
Trong quang phổ hấp thụ của diệp lục, có hai vùng ánh sáng mà diệp lục hấp thụ
mạnh nhất tạo nên hai đỉnh hấp thu cực đại. Đó là vùng ánh sáng đỏ với bước
sóng từ 630nm – 720nm và vùng ánh sáng xanh dương với bước sóng từ 430nm

– 460nm. Nếu điều khiển được ánh sáng trong các mơ hình trồng cây, chúng ta sẽ
có được một năng suất cây trồng cực cao, khơng cịn bị lệ thuộc q nhiều vào
ánh sáng tự nhiên mang tính mùa vụ nữa, mà có thể hồn tồn điều tiết cho cây
trồng theo thời vụ mình đã định ra để làm sao tối ưu hóa được bài tốn kinh tế
cho nơng nghiệp.
Đến nay, cơng nghệ đèn LED đã tạo ra được các loại đèn LED đơn sắc, có
phổ ánh sáng khác nhau, siêu bền và siêu tiết kiệm điện phù hợp với các yêu cầu
của cây trồng. Việc trồng cây bằng đèn LED trên thế giới đã phát triển rộng rãi,
không chỉ với mô hình trồng cây tại nhà mà cịn cả với các mơ hình thương mại
(được coi như nhà máy sản xuất cây trồng – plant factory) (T. Kozai và cộng sự,
2016). Ở nước ta, các nghiên cứu đưa đèn LED vào ứng dụng trong nơng nghiệp
vẫn cịn rất mới mẻ. Để có thể áp dụng thành cơng đèn LED trong sản xuất nông
nghiệp ở Việt nam hiện nay, công việc đầu tiên là cần xác định được loại đèn với
phổ và cường độ ánh sáng thích hợp cho từng loại cây. Trên cơ sở đó đề xuất cho
nhà sản xuất đèn và khuyến cáo nông dân áp dụng.
1

download by :


Xuất phát từ những lí do trên, chúng tơi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ảnh
hưởng của đèn LED đến sinh trưởng, năng suất, phẩm chất của một số giống rau
xà lách”.
1.1.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định được loại đèn LED có phổ ánh sáng và cường độ thích hợp đến
sinh trưởng phát triển, năng suất của một số giống rau xà lách trồng thủy canh.
- Xác định được ảnh hưởng của loại đèn LED có phổ ánh sáng và cường
độ thích hợp đến phẩm chất của một số giống rau xà lách trồng thủy canh.
1.1.2. Ý nghĩa thực tiễn
Xây dựng được mơ hình sản xuất rau xà lách bằng phương pháp thủy canh

kết hợp sử dụng đèn LED dựa trên các kết quả tối ưu đã xác định được, từ đó
nâng cao năng suất cây trồng.
Việc sản xuất rau xà lách khơng cịn bị lệ thuộc q nhiều vào ánh sáng tự
nhiên, có thể trồng trong nhà, cho phép cá nhân thưởng thức vườn môi trường
như một sở thích trang trí nhà cửa hay trồng trong các contener tiết kiệm chi phí
bảo quản đóng gói, giảm tổn thất sau thu hoạch hoặc vận chuyển. Góp phần tạo
điều kiện cho người dân được sử dụng nhiều rau tươi, hoa quả sạch.
Đã đến lúc, chúng ta hồn tồn có thể điều khiển cây theo thời vụ trồng đã
định, tối ưu hóa được bài tốn kinh tế cho nơng nghiệp.

2

download by :


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RAU XÀ LÁCH
2.1.1. Nguồn gốc, phân bố, phân loại và giá trị
2.1.1.1. Nguồn gốc và phân bố
Cây xà lách hoang dại (Lactuca serriola) xuất phát từ vùng tiểu Á Trung
Đông, và được sử dụng làm rau ăn từ thời Cổ đại. Cây xuất hiện trong những khu
vườn tại La Mã và Hy Lạp từ khoảng 500 năm trước thời kỳ Ki-Tơ giáo, nhưng
lúc đó được xem là món sang trọng dành cho ngày lễ hội, hay cho giới quý tộc.
Columbus đã đưa hạt giống xà lách đến Châu Mỹ vào năm 1493 và cây rau
đã phát triển nhanh chóng ngay từ 1494 tại Bahamas, đến 1565 cây trở thành loại
rau thông dụng nhất tại Haiti và cây đến Batư từ 1610. Tại Hoa Kỳ, vào năm
1806 đã có đến 16 loại xà lách được trồng tại các vườn ở Mỹ, để sau đó trở thành
loại cây hoa màu đáng giá nhất và 85% sản lượng tại Mỹ là do vùng phía Tây
cung cấp: California, Aiona, Colorado, Washington, Oregon và Idaho...
Nhiều chủng loại đã được lai tạo, cho những cây rau hình dáng thay đổi, từ

lá úp lại như bắp cải đến lá xoăn, lá mọc dài.
Cây được phân bố ở Bắc Bán Cầu và được nhập trồng ở nhiều nước nhiệt
đới như Trung Quốc, Ấn Độ...
Ở nước ta, xà lách được trồng ở nhiều nơi, từ vùng đồng bằng đến vùng núi,
từ Bắc chí Nam, nó thích ứng với khí hậu mát. Cây xà lách phân bố chủ yếu ở
các vùng lạnh như Sapa, Đà Lạt và một số tỉnh ở cùng Đồng bằng Sông Cửu
Long như: Bến Tre, Vĩnh Long...
2.1.1.2. Phân loại
Xà lách là thực vật bậc cao có đơn vị phân loại như sau:
Tên tiếng anh: Salad.
Tên khoa học: Lactuca sativa L.
Họ: Cúc (Asteraceac).
Bộ: Cúc (Asteridae).
Lớp: Hai lá mầm (Dicotyledoneae).
Ngành: Hạt kín (Angiospermatophyta).
2.1.1.3. Đặc điểm sinh thái họccây xà lách
a. Thân
Thân thuộc thân thảo, giịn, trên thân có dịch trắng sữa. Thời gian đầu thân

3

download by :


phát triển chậm nhưng sau khi cây đạt cao nhất về sinh khối, thân vống rất nhanh
và ra hoa.
b. Rễ
Bộ rễ cọc, ăn nông trên bề mặt đất,ăn rộng 20 – 30cm. Bộ rễ phát triển
mạnh và nhanh, trên rễ cọc có rất nhiều rễ phụ.
c. Lá

Xà lách có số lượng lá lớn, lá sắp xếp trên thân theo hình xoắn ốc. Lá ngồi
có màu xanh đến xanh đậm, lá trong xanh nhạt đến trắng ngà. Các lá phía trong
mềm có chất lượng cao. Bề mặt lá khơng phẳng mà lồi lõm, gấp khúc do đặc tính
di truyền (Tơ Thị Thu Hà et al.., 2012).
2.1.1.4. Yêu cầu ngoại cảnh
a. Nhiệt độ
Nhiệt độ thích hợp cho cây xà lách phát triển là 22oC vào ban ngày, 18oC
vào ban đêm. Nhiệt độ cao trên 22oC làm mầm hạt kéo dài và làm giảm chất
lượng của lá và bắp.
b. Ánh sáng
Thường giai đoạn đầu của cây cần ánh sáng nhiều hơn giai đoạn sau. Tăng
ánh sáng đèn huỳnh quang ở 17 Klux trong 16 giờ liền trong 10 ngày làm tăng
năng suất xà lách đáng kể. Quang chu kỳ gây ảnh hưởng đến sự phát triển và
phân hóa mầm hoa của cây. Một số giống ngắn ngày đòi hỏi quang chu kỳ dài để
phân hóa mầm hoa. Ánh sáng ngày dài ảnh hưởng đến diện tích lá, sinh trưởng
của cây và sự hình thành bắp, nhưng khơng ảnh hưởng đến hình thành lá.
c. Độ ẩm
Xà lách là cây ưa ẩm, độ ẩm đồng ruộng thích hợp nhất là 70 - 80%, độ ẩm
khơng khí là 65% - 75%.
d. Đất và dinh dưỡng
Yêu cầu về đất: Xà lách ưa cát pha đến thịt nhẹ, giàu dinh dưỡng và nhiều
chất hữu cơ. Độ pH thích hợp nhất cho xà lách là 6 – 6,5.
Riêng với xà lách khí CO2 rất quan trọng cho cây sinh trưởng, nhất là trong nhà
kính người ta phun CO2 với nồng độ 1000ppm – 1500ppm, cịn ngồi đồng cần
300ppm trong khơng khí để cây sinh trưởng tốt (Tơ Thị Thu Hà et al.., 2012).
2.1.1.5. Giá trị của cây xà lách
a. Giá trị dinh dưỡng
Xà lách được sử dụng là rau ăn sống quan trọng và phổ biến ở vùng ôn đới

4

download by :


trước đây. Tuy nhiên, ngày nay nó cũng có vai trò lớn trong hỗn hợp rau ở vùng
nhiệt đới. Rau xà lách có giá trị dinh dưỡng cao. Trước hết nó cung cấp chất tươi,
chất xơ cho cơ thể để cân bằng và tiêu thụ lượng đạm, mỡ từ thịt cá trong thức
ăn. Phần lớn các loại thực phẩm, được nấu chín vì vậy enzim, vitamin khơng cịn
nhiều, chỉ duy rau xà lách luôn luôn được dùng tươi sống với số lượng lớn trong
mỗi bữa ăn. Vì vậy, xà lách là nguồn vitamin chủ yếu trong bữa ăn.
Xà lách chứa nhiều vitamin A, C chất khống: kali, canxi, sắt, có vai trò
chữa một số bệnh. Theo viện nghiên cứu ung thư ở Mỹ (1998), thực phẩm chứa
nhiều vitamin A, C như xà lách có khả năng ngăn chặn một số dạng ung thư.
Bảng 2.1.Thành phần dinh dưỡng trong rau xà lách ở một số nước
và Việt Nam (trong 100g phần ăn được)
Thành phần
dinh dưỡng

Nước
Mỹ

Ấn Độ

Việt Nam

Calori (Calo)
Dietary (fiber)

9
1,3

21
-

15
-

Protein (g%)
Carbohydrate (g)

1
1,34

2,1
2,5

1,5
2,5

Chất béo (%)
Nước (%)

0,3
-

93,4

95,0

Chất khoáng (g)

Vitamin A (IU)

1456

-

1,2
1650

Caroten (mg)
Vitamin C (mg%)

13,44

6,6
10,0

2,0
15

B1 (mg)
B2 (mg)

-

-

0,14
0,12

PP (mg)
Tro (g%)

-

-

0,70
0,8

Xellulose (g%)
Ca (mg)

20,16

50,0

0,5
77,0

Fe (mg)

0,62

0,7

0,9

P (mg)

-

-

34,0

162,4
-

0,09

-

-

0,13

-

K(mg)
Thiamin (mg)
Riboflavin

Nguồn: viện ung thư Mỹ, 1998; viện dinh dưỡng quốc gia Ấn Độ, 1980;
thành phần hoá học thức ăn Việt Nam, 1980

5

download by :

b. Giá trị kinh tế
Trong các loại rau thì xà lách có diện tích trồng nhiều nhất nên chiếm một
vị trí đáng kể trong cơ cấu cây rau các loại. Với khoảng thời gian sinh trưởng đến
thu hoạch ngắn, xà lách thường được trồng gối vụ, trồng xen giữa 2 vụ cây lương
thực như ngơ, khoai, sắn... Nhờ vậy nó góp phần tăng thu nhập cho nơng dân, tạo
thêm việc làm cho hàng trăm người lao động ở khu vực nơng thơn. Xà lách cịn
giúp đất được ln canh với giai đoạn ngắn để đất có thời gian tiêu huỷ chất hữu
cơ và phục hồi dinh dưỡng đất với loại cây trồng chính ở vụ tiếp theo.
Xà lách cịn là cây ít có sâu bệnh. Do vậy ln canh xà lách sẽ giúp sự gián
đoạn vòng đời của sâu bệnh, giảm thiểu được sự tồn tại của sâu bệnh đối với vụ
trồng chính tiếp theo sau. Thêm vào đó với bộ lá phát triển nhanh và rộng, che
phủ toàn bộ diện tích đất canh tác đã góp phần hạn chế cỏ dại cho vụ sau.
Xà lách còn được trồng xen với ngô, đậu, cao lương để tận dụng tối đa diện
tích, hạn chế cỏ dại và góp phần tăng thu nhập cho nhà nông.
2.1.1.6. Tiêu chuẩn rau xà lách an toàn (theo QĐ99)
Bảng 2.2. Mức giới hạn tối đa cho phép của một số vi sinh vật và hoá chất
gây hại trong rau xà lách
Chỉ tiêu
Hàm lượng nitrat NO3
Thủy ngân (Hg)

Hàm lượng
-

Phương pháp thử

1500 mg/kg
≤ 0,05 mg/kg

TCVN 5247:1990
TCVN 7604:2007

Asen(As)

≤ 1.0 mg/kg

TCVN 7601:2007;
TCVN 5367:1991

Cadimi (Cd)
Salmonella (25g rau)**

≤ 0.1 mg/kg
0 CFU/g

TCVN 7603:2007
TCVN 4829:2005

Escherichia coli

10 CFU/g

TCVN 4883:1993;
TCVN 6848:2007

Coli forms

200 CFU/g

TCVN 6846:2007

Ghi chú: * Có thể sử dụng phương pháp thử khác có độ chính xác tương đương.
** Tính trên 25 g đối với Salmonella.

2.2. PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH
2.2.1. Khái niệm về kỹ thuật thủy canh
Thủy canh (Hydroponics) là kỹ thuật trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng,
đồng thời cung cấp đủ và đúng lúc các nguyên tố khoáng cần thiết cho cây trồng.
Rễ cây được trồng bằng kỹ thuật thủy canh được tiếp xúc trực tiếp với nước hoặc

6

download by :


được trồng trong miếng bọt biển hay xơ dừa. Trồng cây trong dung dịch đã được
đề xuất từ lâu đời bởi các nhà khoa học như Knop, Kimusa,... (Hoàng Minh Tấn
và Nguyễn Quang Thạch, 1994). Những năm gần đây, phương pháp này vẫn tiếp
tục được nghiên cứu hoàn thiện và sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới.
Với ưu điểm cần ít nước và đất hơn so với phương pháp canh tác truyền
thống, sản xuất rau theo phương pháp thủy canh phù hợp với các vùng đơ thị có
diện tích đất canh tác nông nghiệp nhỏ hẹp hoặc những nơi đất bị ô nhiễm các
chất độc nhằm phục vụ nhu cầu tại chỗ cũng như kinh doanh. Phương thức này
sẽ hạn chế được sâu bệnh hại, chủ động thời vụ, một năm gieo trồng được nhiều
vụ, do đó năng suất và chất lượng cây trồng cao hơn trồng ngoài đất (Bùi Thị
Thục Anh, 2015).
2.2.2. Cơ sở khoa học của kỹ thuỷ canh
Từ xưa người ta đã thấy được vai trò của nước đối với đời sống của sinh vật
nói chung và thực vật nói riêng. Nước là một trong những thành phần cấu tạo nên

keo nguyên sinh, thành phần của vật chất tươi trong cây bao gồm 80 – 95% nước.
Mọi quá trình trao đổi chất trong cơ thể đều cần có nước tham gia. Nước là mơi
trường vận chuyển của các chất và tham gia vào các phản ứng sinh hóa để tạo
chất khử mang năng lượng lớn dùng để khử CO2 trong cơ thể thực vật. Bên cạnh
đó nước còn ảnh hưởng gián tiếp đến quang hợp như làm giảm nhiệt độ mặt lá,
đóng mở khí khổng…tuy nhiên nhu cầu nước của cây nhiều hay ít cịn phụ thuộc
vào từng giai đoạn phát triển của cây (Hoàng Minh Tấn, Nguyễn Quang Thạch,
Trần Văn Phẩm, 2000).
Cùng với nước thì các chất khống cũng có vai trị quan trọng đối với hoạt
động sống của cây. Khi nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng của cây từ năm 1849 đến
1856 Salm – Horstmar đã chứng minh rằng cây lúa mạch muốn sinh trưởng và
phát triển bình thường phải cần đến những nguyên tố như N, P, S, Ca, K, Mg, Si,
Fe, Mn. Đến năm 1938, hai nhà sinh lý học thực vật người Đức là Sachs và Knop
đã phát hiện rằng để cây trồng sinh trưởng phát triển bình thường cần phải có 16
nguyên tố cơ bản là C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, Bo, Cl. Từ
đó các ơng đã đề xuất phương pháp trồng cây trong dung dịch. Trong 16 nguyên
tố cơ bản kể trên thì có 3 ngun tố là C, H, O cây lấy chủ yếu từ khí Cacbonic
và nước, 13 nguyên tố còn lại cây phải lấy từ đất là chính. Như vậy, cơ sở khoa
học của kỹ thuật thủy canh là dựa vào bản chất của sự sinh trưởng, phát triển của
cây trồng chỉ phụ thuộc vào một số yếu tố như nước, muối khoáng, ánh sáng, sự
7

download by :


lưu thơng khơng khí…mà khơng phụ thuộc vào mơi trường trồng cây có đất hay
khơng. Cho nên chúng ta có thể trồng cây mà không dùng đất, chỉ cần đáp ứng
đầy đủ những yêu cầu trên.
2.2.3. Sơ lược về lịch sử phát triển của kỹ thuật thủy canh
Công nghệ trồng cây không sử dụng đất (soilless culture) đã xuất hiện từ

khá lâu trên thế giới và cho đến nay đã trở nên quen thuộc và phổ biến ở rất nhiều
quốc gia. Trong những năm gần đây, một số nước như Thái Lan, Singapore,
Israel... đã phát triển mạnh công nghệ sản xuất rau sạch và hoa để phục vụ nhu
cầu trong nước và xuất khẩu bằng công nghệ này.
Việc trồng cây không dùng đất được phát hiện vào năm 1600 bởi một người
Bỉ khi ông trồng được một cây liễu nặng gần 80kg mà chỉ dùng nước. Năm 1627,
cuốn sách đầu tiên nói về trồng cây khơng dùng đất do Fracis Bacon viết được
xuất bản.
Vào những năm 1800 dung dịch dinh dưỡng dùng cho thủy canh được
nghiên cứu và phát triển mạnh, trong đó hồn thiện nhất là dung dịch của các nhà
thực vật học người Đức Julius von Sachs và Wilhelm Knop tạo ra vẫn được sử
dụng đến ngày nay. Thuật ngữ Thủy canh (Hydroponic) được đưa ra lần đầu tiên
bởi Dr. W. F. Gericke vào cuối những năm 1930 để mơ tả trồng cây mà bộ rễ của
nó đặt ngập trong dung dịch dinh dưỡng. Ta dịch từ này sang tiếng Việt là “Thủy
canh”. Hiện nay thủy canh cũng được dùng để chỉ việc trồng cây không dùng đất
mà dùng giá thể hữu cơ hay vô cơ và được cung cấp dinh dưỡng bằng dung dịch
(Brian C. Hanger, 1993).
Thủy canh ban đầu được các nhà khoa học dùng làm công cụ nghiên cứu
dinh dưỡng vô cơ của cây trồng, cho đến những năm 1930 nó bắt đầu được áp
dụng vào sản xuất thương phẩm, đầu tiên là ở Mỹ. Những năm 1940, quân đội
Mỹ trồng rau thủy canh để sử dụng tại Nhật. Thập niên tiếp theo, thủy canh phát
triển không đáng kể, các vật liệu plastic bắt đầu được dùng vào thủy canh, có một
số nghiên cứu đưa thủy canh vào nhà kính. Đến những năm 70 của thế kỷ XX có
nhiều thay đổi lớn, xuất hiện nhiều hệ thống thủy canh áp dụng cho sản xuất
thương phẩm. Tại Anh, xuất hiện hệ thống NFT (Nutrition Film Technique) với
tồn bộ bộ rễ cây trồng chìm trong dịng chảy dung dịch dinh dưỡng. Tại Đan
Mạch và Hà Lan, hệ thống thủy canh với giá thể rockwool được sử dụng nhiều.
Trong khi đó, hệ thống trồng trong khay, rễ khơng ngập hoàn toàn trong nước
8

download by :


được sử dụng nhiều ở Israel. Nhật Bản thì sử dụng nhiều hệ thống cho cây nổi, rễ
ngập sâu trong dung dịch chảy tuần hoàn. Cùng với hệ thống thủy canh, nhà kính
cũng phát triển mạnh trong giai đoạn này, đầu tiên tại Hà Lan bắt đầu áp dụng
máy tính vào thủy canh. Sau đó những năm 80 của thế kỷ XX chúng được phát
triển rộng trên thế giới. Giá thể pertile, kết hợp tưới nhỏ giọt áp dụng tại
Scotland. Việc luân canh để trồng cây liên tục được đề xuất, xuất hiện một số
loại giá thể mới và hình thức trồng xà lách theo băng chuyền, trong đó từ khi
trồng đến thu hoạch, đóng gói tập trung tại 1 cơ sở.
Thủy canh được giới thiệu vào chương trình nghiên cứu không gian vào
những năm 90 của thế kỷ XX, tùy từng nơi sản xuất chúng tiếp tục phát triển
rộng với cả 2 dạng đơn giản và hiện đại. Từ đó, bắt đầu các nghiên cứu tập trung
vào việc làm giảm chi phí lao động, tăng hiệu quả sử dụng nhiệt. Tại Nhật xuất
hiện nhà máy sản xuất rau mầm củ cải và xà lách, trong đó tồn bộ mơi trường
được kiểm sốt, sử dụng thiên địch thay cho hóa chất BVTV. Thời kỳ này cũng
xuất hiện máy trồng, thu hoạch và đóng gói (Brian C. Hanger, 1993).
Ngày nay, thủy canh được áp dụng nhiều nơi trên thế giới, nó là hình thức
được đánh giá cao ở những vùng đất nghèo dinh dưỡng, vùng thiếu nước hoặc
vùng mà thời tiết chỉ cho phép trồng cây trong thời gian ngắn. Quy mơ từ dạng
nhỏ như vườn giải trí, vườn rau gia đình đến dạng lớn trồng kinh doanh rộng
hàng trăm ha. Theo ước tính hiện tại, diện tích thủy canh trên thế giới khoảng
12.000 ha, trong đó ở Mỹchiếm khoảng 320 ha (FAOSTAT, 2012).
2.2.4. Các hệ thống thủy canh cơ bản
Căn cứ vào đặc điểm sử dụng dung dịch dinh dưỡng có thể chia thành hai
hệ thống thủy canh (Trung tâm thông tin nông nghiệp và công nghệ thực phẩm
trồng trọt không dùng đất trong làm vườn, 2012) như sau:
2.2.4.1. Hệ thống thủy canh tĩnh
Rễ cây một phần được nhúng liên tục trong dung dịch dinh dưỡng, là hệ

thống mà trong q trình trồng cây dung dịch dinh dưỡng khơng chuyển động.
Hệ thống này có ưu điểm là khơng phải đầu tư chi phí thiết bị làm chuyển động
dung dịch nên giá thành thấp, nhưng hạn chế là thường thiếu Oxygen trong dung
dịch, dễ gây chua ngộ độc cho cây.

9

download by :


Hình 2.1. Mơ hình thủy canh tĩnh
Nguồn: Bùi Thị Thục Anh (2015)

2.2.4.2. Hệ thống thủy canh tuần hoàn
Rễ cây một phần được nhúng liên tục trong dung dịch dinh dưỡng, là loại
hệ thống mà trong quá trình trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng chuyển động
và có sự tuần hồn trở lại nhờ hệ thống bơm hút dinh dưỡng hồi quy. Chi phí đầu
tư cao nhưng dung dịch khơng bị thiếu Oxygen.

Hình 2.2. Mơ hình thủy canh tuần hồn
Nguồn: Bùi Thị Thục Anh (2015)

2.3. ÁNH SÁNG VÀ CÂY TRỒNG
2.3.1. Ảnh hưởng của ánh sáng tới cây trồng
Ánh sáng là yếu tố quan trọng quyết định sự sinh trưởng, phát triển, năng
suất và chất lượng của rau củ quả. Ánh sáng ảnh hưởng đến cây trồng bằng 3
thành tố quan trọng của nó, đó là: cường độ bức xạ (cường độ ánh sáng), độ dài
ngày hay quang chu kỳ (cây dài ngày hay cây ngắn ngày), độ dài sóng hay bước

10

download by :


sóng của ánh sáng (chất lượng ánh sáng) (Kozai et al., 2016).
2.3.1.1. Cường độ bức xạ (cường độ ánh sáng)
Cường độ bức xạ là năng lượng bức xạ chiếu xuống trên một đơn vị diện
tích đất vng góc với tia tới trong một đơn vị thời gian. Đơn vị thông dụng đo
cường độ bức xạ mặt trời là: Cal/cm2.phút, Cal/cm2.giờ hoặc Kcal/cm2.năm.
Để đo cường độ ánh sáng kích thích quang hợp (PAR) phải sử dụng máy đo
cường độ ánh sáng quang hợp (PPF), đo sóng kích thích quang hợp(PAR) trong
dải 400 – 700nm. Đơn vị đo là µM/m2/s1 (số lượng tử µmol rơi xuống 1 mét
vng trong thời gian 1 giây) (Trương Thị Miên, 2013).
2.3.1.2. Độ dài ngày hay quang chu kỳ (cây dài ngày hay cây ngắn ngày)
Quang kỳ là thời gian có ánh sáng chiếu trên cây trồng tính từ thời điểm
mặt trời mọc đến khi mặt trời lặn. Đơn vị được tính bằng số giờ trong ngày.
Quang kỳ có ảnh hưởng quan trọng đến giai đoạn cây chuyển trạng thái từ
tăng trưởng (sinh trưởng dinh dưỡng) sang sinh sản (sinh trưởng sinh thực) hay
còn gọi là giai đoạn ra hoa vì vậy chúng có tác dụng rõ rệt đến q trình phân hóa
địng và trỗ bơng. Nếu khơng có điều kiện chiếu sáng phù hợp thì cây khơng thể
ra hoa tạo quả được.
2.3.1.3. Độ dài sóng hay bước sóng của ánh sáng(chất lượng ánh sáng)
Trung bình một lá cây ngoài đồng phản xạ 10% các tia sáng, hấp thu 70%
và truyền lan qua các tế bào lá xuống dưới 20%. Trong số 70% ánh sáng hấp thụ,
quang hợp chỉ sử dụng 1% (chủ yếu là các tia ánh sáng xanh và đỏ, 49% năng
lượng dùng để thoát hơi nước và lá sẽ bức xạ lại 20%. Vì vậy có thể nhận thấy
bước sóng hữu ích cho quang hợp của cây là ánh sáng màu xanh dương có bước
sóng từ 430 – 460nm và ánh sáng màu đỏ có bước sóng từ 630 – 720nm.
Thực vật thượng đẳng có hai sắc tố tham gia quang hợp là diệp lục
(Chlorophyl) và Carotenoid.

a. Diệp lục (Chlorophyl)
Diệp lục là sắc tố chính đóng vai trị quan trọng nhất trong quang hợp. Diệp
lục có vai trị hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời, chuyển thành dạng năng
lượng kích thích điện tử của phân tử diệp lục. Diệp lục có vai trị vận chuyển
năng lượng vào trung tâm phản ứng. Từ phân tử diệp lục hấp thu ánh sáng đầu
tiên cho đến trung tâm phản ứng của quang hợp qua một hệ thống cấu trúc trong
màng Thilacoit gồm rất nhiều phân tử diệp lục khác nhau.
11

download by :


Năng lượng ánh sáng phải truyền qua các phân tử diệp lục để đến được
trung tâm phản ứng (P700). Tham gia biến đổi năng lượng ánh sáng thành năng
lượng hóa học tại trung tâm phản ứng P700 nhờ quá trình quang Phosphoryl hóa
để hình thành nên ATP và NADPH.
Diệp lục có khả năng hấp thụ ánh sáng một cách có chọn lọc, một số vùng
ánh sáng được diệp lục hấp thụ mạnh nhất, một số vùng bị hấp thụ ít hơn, và có
vùng thì hầu như khơng bị hấp thụ, điều này đã tạo nên quang phổ hấp thụ của
diệp lục. Trong quang phổ hấp thụ của diệp lục, có hai vùng ánh sáng mà diệp
lục hấp thụ mạnh nhất tạo nên hai đỉnh hấp thu cực đại. Đó là vùng ánh sáng đỏ
với cực đại là 662nm và vùng ánh sáng xanh dương với cực đại là 430nm. Ánh
sáng xanh lá cây không được diệp lục hấp thụ mà phản xạ toàn bộ nên ta thường
quan sát thấy lá cây có màu xanh.

Hình 2.3. Quang phổ hấp thụ của diệp lục
(Nguồn: californialightworks, 2016)

b. Carotenoid
Nhóm sắc tố carotenoid là nhóm sắc tố có màu vàng, da cam. Chúng là các

sắc tố vệ tinh của diệp lục. Quang phổ hấp thụ của nhóm sắc tố này là ở vùng ánh
sáng xanh dương có bước sóng 451nm – 481nm. Khả năng hấp thụ ánh sáng của
carotenoid là do hệ thống liên kết đơn, đơi quyết định.
2.3.1.4. Ảnh hưởng của bước sóng ánh sáng tới sự sinh trưởng của cây trồng
(đơn vị bước sóng ánh sáng là nm)
Từng bước sóng ánh sáng (sắc tố quang hợp) khác nhau ảnh hưởng lên từng
giai đoạn phát triển của cây trồng.

12

download by :