Luận văn thạc sỹ nghiên cứu xác định giống và giá thể thích hợp nhằm tăng năng suất và chất lượng xà lách, cải xanh, cần tây trồng bằng công nghệ thuỷ canh tuần hoàn (NFT) trong nhà lưới

Lời cam đoan
- Tôi xin cam đoan rằng những số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
- Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ việc thực hiện luận văn này đã được
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Tác giả Luận văn
Hoàng Minh Châu
i
Lời cảm ơn
Để hoàn thành bản luận văn này ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được
sự giúp đỡ nhiệt tình của cơ quan, các thầy cô, bạn bè đồng nghiệp và gia đình .
Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Thị Minh Hằng
người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu trong
quá trình thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn Rau hoa quả - Khoa
Nông học và Viện đào tạo sau Đại học - Trường đại học nông nghiệp Hà Nội đã
có sự giúp đỡ quý báu trong quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo Viện nghiên cứu rau quả, Bộ môn Rau và cây gia
vị - Viện Nghiên cứu Rau quả đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi được học tập
và thực hiện đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tới tất cả đồng nghiệp, bạn bè và người thân đã
luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành bản luận văn này.
Tác giả Luận văn
Hoàng Minh Châu
ii
MUC LỤC
DANH MỤC BẢNG
iii
DANH MỤC HÌNH
iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

NFT: Kỹ thuật thuỷ canh tuần hoàn.
DFT: Kỹ thuật trồng thuỷ canh trong hệ thống nền nước sâu.
GFR: Gravel flow technique
IPM: Quản lý dịch hại tổng hợp.
EC: Tính dẫn diện
v
PHẦN I
MỞ ĐẦU
1.1Đặt vấn đề
Rau xanh là nhu cầu không thể thiếu trong cơ cấu bữa ăn hàng ngày của
con người trên khắp hành tinh. Đặc biệt khi lương thực và các thức ăn nhiều
đạm đã được đảm bảo thì yêu cầu về chất lượng, số lượng rau lại càng gia tăng
như một nhân tố tích cực trong cân bằng dinh dưỡng và tăng sức đề kháng cho
cơ thể kéo dài tuổi thọ. Chính vì thế, rau xanh trở thành sản phẩm nông nghiệp
có giá trị kinh tế cao và có thị trường tiêu thụ rộng lớn ở cả trong và ngoài nước.
Sản xuất rau thường mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn nhiều so với những loại
cây trồng khác (gấp 2 – 3 lần so với lúa).
Ở nước ta rau xanh được trồng trên đất nông nghiệp tại 2 vùng chính: vùng
rau tập trung chuyên canh ven thành phố, khu công nghiệp, và vùng rau vụ đông
luân canh với cây lương thực. Tuy nhiên, sản xuất rau ở nước ta hiện nay đang
phải đối mặt với nhiều nguy cơ như giảm dần diện tích đất canh tác do quá trình
đô thị hóa và công nghiệp hóa đi kèm với sự gia tăng dân số dẫn đến nguy cơ
gây mất an toàn vệ sinh thực phẩm do ô nhiễm môi trường ngày càng tăng, quá
lạm dụng phân hóa học, thuốc hóa học bảo vệ thực vật Để giải quyết những
hạn chế và đáp ứng nhu cầu của người dân, trong những năm qua, ngành rau quả
Việt Nam đã và đang nỗ lực cải tiến công nghệ nhằm mở rộng thời vụ, không
ngừng nâng cao năng suất và chất lượng .
Để đảm bảo đủ lượng rau cho cư dân thành phố, nhiều nước đã chọn giải
pháp ứng dụng công nghệ cao để trồng rau quanh năm, kiểm soát an toàn thực
phẩm. Một trong những công nghệ có ưu thế hơn cả là thuỷ canh tuần hoàn NFT

( Nutrient Film Technique). Bằng công nghệ này có thể tăng sản lượng rau trên
đơn vị diện tích từ 7 – 10 lần, sản phẩm an toàn [6], tuy nhiên, mức đầy tư ban
1
đầu khá cao.

Ở Việt Nam công nghệ trồng rau tiên tiến (thuỷ canh, khí canh) đã
được áp dụng xong còn rất hạn chế, mới dừng lại ở mức độ thử nghiệm tại các
cơ sở nghiên cứu. Phương pháp sản xuất thuỷ canh đã áp dụng chủ yếu là thuỷ
canh tĩnh. Việc nghiên cứu ứng dụng thuỷ canh tuần hoàn cho sản xuất rau an
toàn ở nước ta còn khá mới mẻ. So với phương pháp thuỷ canh tĩnh thì phương
pháp thuỷ canh tuần hoàn có nhiều ưu điểm hơn: bộ rễ của cây luôn được trao
đổi và cải thiện ôxi, do vậy rễ phát triển khoẻ hơn, cây rau sinh trưởng tốt, ít sâu
bệnh hại, đặc biệt là những bệnh về rễ. Tuy nhiên những nghiên cứu về giá thể ở
nước ta còn ít, đa số phải mua giá thể của nước ngoài với giá rất cao và không
chủ động, dẫn đến hiệu quả kinh tế thấp.
Để góp phần hoàn thiện quy trình kỹ thuật trồng rau thuỷ canh tuầnn hoàn
NFT và chuyển giao công nghệ cho sản xuất rau an toàn ở nước ta, chúng tôi
tiến hành đề tài “Nghiên cứu xác định giống và giá thể thích hợp nhằm tăng
năng suất và chất lượng xà lách, cải xanh, cần tây trồng bằng công nghệ
thuỷ canh tuần hoàn (NFT) trong nhà lưới.”
1.2. Mục tiêu của đề tài:
Xác định một số thông số kỹ thuật chủ yếu (giá thể và giống thích ứng) nhằm
góp phần xây dựng quy trình công nghệ sản xuất một số loại rau ăn lá (Xà lách, cải
xanh, cần tây), bằng phương pháp thuỷ canh tuần hoàn NFT trong nhà lưới.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài đưa ra các thông số kỹ thuật làm cơ sở để xây dựng và hoàn thiện các
quy trình sản xuất rau ăn lá bằng công nghệ thuỷ canh tuần hoàn (NFT) trong
điều kiện khí hậu miền bắc Việt Nam, đồng thời thúc đẩy các nghiên cứu ứng
dụng công nghệ NFT vào sản xuất rau xanh ở nước ta.

Kết quả của đề tài là tài liệu tham khảo sử dụng trong học tập và nghiên
cứu tại cơ sở đào tạo và nghiên cứu trong lĩnh vực nông nghiệp
2
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Giúp các nhà sản xuất, các doanh nghiệp chủ động sản xuất rau trong nhà
lưới bằng công nghệ thuỷ canh tuần hoàn NFT nhằm nâng cao năng suất, chất
lượng rau xanh, đáp ứng nhu cầu rau an toàn quanh năm cho thị trường nội địa
và tiến tới xuất khẩu.
1.4. Những đóng góp mới
Đề tài đã xác định được giá thể trồng rau và giống rau ăn lá thích hợp cho
sản xuất trên hệ thống NFT trong điều kiện khí hậu miền Bắc Việt Nam, góp
phần giới thiệu công nghệ mới này vào sản xuất rau ở nước ta.
3
PHẦN II
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1.Tình hình sản xuất rau trên thế giới và Việt Nam
2.1.1.Tình hình sản xuất rau trên thế giới
Theo thống kê của FAO ( 2008) cho biết: Năm 1980 toàn thế giới sản xuất
được 375 triệu tấn rau, năm 1990 là 441 triệu tấn năm 1997 là 596,6 triêu tấn và năm
2001 đã lên tới 678 triệu tấn. Chỉ riêng cải cải bắp và cà chua sản lượng tương ứng là
50,7 triệu tấn và 88,2 triệu tấn với năng suất tương ứng 24,4 tấn/ha. lượng tiêu thụ
rau bình quân theo đầu người là 110kg/người/năm. Tuy nhiên trình độ phát triển
nghề trồng rau của các nước không giống nhau, ở các nước phát triển. Theo K.U Ah
med và M.shajahan (1991) cho biết nếu tính sản lượng theo đầu người ở các nước
phát triển sản lượng cao hơn hẳn các nước đang phát triển, các nước phát triển tỷ lệ
cây rau so với cây lương thực là 2/1 trong khi ở các nước đang phát triển là 1/2.
Châu Á có sản lượng hàng năm đạt khoảng 400triệu tấn vói mức tăng trưởng 3%
(khoảng 5 triệu tấn/ năm), mức tiêu dung rau của cauc nước Châu Á là
84kg/người /năm. Trong số các nước đang phát triển thì Trung Quốc có sản lượng
cao nhất đạt 70 triệu tấn/năm, Ấn Độ đứng thứ 2 với sản lượng rau hàng năm là 65

triệu tấn.
Ngoài mức tăng về sản lượng hàng năm thí chất lượng ngày càng được
quan tâm. Nhiều tiến bộ kỹ thuật được áp dụng để hạn chế các tồn dư trong sản
phẩm rau ( hàm lượng NO
3
, dư lượng thuốc BVTV, hàm lượng kim loại nặng…
có hại cho sức khoẻ con người). Kỹ thuật trồng rau không dùng đất, trồng trong
dung dịch ( thuỷ canh , khí canh, màng mỏng dinh dưỡng NFT), trồng cây trong
điều kiện có che chắn ( nhà lưới nhà kính…). Sử dụng các loại thuốc BVTV an
toàn cho đất, bảo vệ môi trường.
2.1.2.Tình hình sản xuất rau ở Việt nam
Việt Nam có vị trí địa lý trải dài qua nhiều vĩ độ, khí hậu nhiệt đới gió mùa
và có một số vùng tiểu khí hậu như SaPa, Tam Đảo, Đà Lạt…, có điều kiện tự
nhiên khá thuận lợi cho sản xuất rau quanh năm. Việt Nam có thể trồng được
trên 120 loại rau có nguồn gốc nhiệt đới, á nhiệt đới, ôn đới và cùng với các tiến
bộ kỹ thuật mới về giống chống chịu có thể trồng các loại rau quanh năm đáp
4
ứng nhu cầu tiêu dùng và phục vụ chế biến xuất khẩu. Sản xuất rau có xu hướng
ngày càng mở rộng diện tích và sản lượng tăng đồng thuận.
5
Bảng 2.1: Tình hình sản xuất rau ở Việt Nam phân theo địa phương
1 Địa Phương
2007 2008 2009
D. tích
(ha)
Năng
suất
(tấn/ha)
S. lượng
(tấn)

D. tích
(ha)
Năng
suất
(tấn/ha)
S. lượng
(tấn)
D. tích
(ha)
Năng
suất
(tấn/ha)
S. lượng
(tấn)
Cả Nước 706.479 15.69 11.084.655 722.580 15.93 11.510.700 735.335 16.12 11.885.067
I Miền Bắc 335.497 14.60 4.899.834 339.534 14.73 5.002.330 330.578 14.99 4.956.667
1 ĐB.Sông Hồng 160.747 18.64 2.996.443 156.144 18.97 2.961.669 142.505 19.88 2.832.753
2 Đông Bắc 82.543 11.47 947.143 85.948 11.85 1.018.904 89.359 12.13 1.084.037
3 Tây Bắc 15.563 2.33 179.419 16.681 11.73 195.605 18.093 11.70 211.852
4 Bắc Trung bộ 76.982 9.96 766.829 80.761 10.23 826.152 80.620 10.27 828.024
II Miền Nam 370.644 20.14 6.194.730 383.046 17.01 6.510.387 404.757 17.11 6.928.400
1 Nam Trung bộ 47.427 14.93 708.316 46.646 14.90 695.107 49.450 14.42 713.473
2 Tây Nguyên 61.596 20.69 1.274.728 67.075 22.1 1.482.361 74.299 22.01 1.635.944
3 Đông Nam Bộ 69.723 12.80 892.631 70.923 13.25 940.225 73.094 13.88 1.014.715
4 ĐB. Sông cửu Long 191.538 17.33 3.319.055 198.402 17.10 3.392.694 207.905 17.14 3.564.268
Nguồn : Tổng cục thống kê 2006 – 2010
6
Trong ba năm trở lại đây diện tích, năng suất và sản lượng rau của cả nước đã
tăng dần. Riêng miền Bắc diện tích rau có xu hướng giảm. Đặc biệt vùng Đồng
bằng Sông Hồng diện tích giảm do tốc độ đô thị hoá tăng mạnh, nhưng về năng

suất và sản lượng đã tăng hàng năm do trình độ và kỹ thuật canh tác phát triển.
2.2. Nguồn gốc và yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của cây cải xanh, xà lách và
cần tây:
2.2.1. Cây cải xanh:
Nguồn gốc:
Cải xanh có nguồn gốc từ Trung Quốc và đã được trồng ở nước này từ
thế kỷ thứ 5 sau công nguyên. Nó được trồng rộng rãi ở miền Nam, miền Trung
Trung Quốc và tại Đài Loan. Cải xanh được trồng khắp thế giới, từ Ấn Độ miền
Bắc Châu Phi trung tâm Châu Á, Châu Mỹ và Bắc Mỹ. Nguồn gốc chính xác thì
chưa được xác định rõ ràng.
Cây cải xanh ( Brassica juncea L) thuộc họ thập tự Cruciferae theo tác giả
Trần Khắc Thi và c.s (2005) [23], cây cải xanh đuợc gieo trồng ở nhiều nơi trên
thế giới, trồng phổ biến và tập trung ở các nước Châu Á, đặc biệt là Trung Quốc.
Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh:
Nhiệt độ:
Cải xanh có khả năng chịu đựng cao với khí hậu nóng, ẩm. Trong mùa lạnh, cải
xanh sinh trưởng nhanh và cho năng suất cao trên đất giàu mùn, thoát nước tốt. Nhiệt
độ thích hợp khoảng từ 15 – 20
0
C, Nhiệt độ để cải xanh nở hoa và kết hạt thuận lợi
là 20 – 25
0
C
Ánh sáng:
Cải xanh ưa ánh sáng vừa phải, có khả năng chịu bóng râm hơn các loại cây
ăn lá khác
7
Nước:
Các giống cải xanh có hệ rễ cạn, lá trên cây không nhiều và lớn do vậy cây
cần được giữ ẩm thường xuyên trong thời gian sinh trưởng. Độ ẩm đất thích hợp

là 70 – 80% kết hợp với độ ẩm không khí cao sẽ giúp cho cây sinh trưởng và
phát triển tốt.
Là cây không ưa nhiều nước, nếu đất quá ẩm kéo dài 3 – 5 ngày sẽ làm cho
rễ cây bị nhiễm độc và phải sống trong điều kiện yếm khí, không tốt cho quá
trình phát triển của rễ.
Đất đai:
Cây cải xanh sinh trưởng được trên nhiều loại đất nhưng sinh trưởng tốt nhất
trên nền đất tơi xốp, thoát nước tốt, có độ mùn cao, pH 5,5 – 7,0
2.2.2. Cây xà lách:
Cây xà lách (Lactuca sativa L) là lọai rau ăn sống quan trọng và phổ biến ở
nhiều nước, đặc biệt ở vùng ôn đới, có số lượng NST 2n = 18, được trồng với
diện tích lớn nhất trong các lọai rau ăn sống.
Nguồn gốc:
Theo Ryder và Whitaker, xà lách có nguồn gốc từ Địa Trung Hải được
các nhà truyền đạo, các thương nhân du nhập ra khắp thế giới. Người ta đã tìm
thấy dấu hiệu tồn tại của xà lách vào khoảng 4.500 trước công nguyên qua các
hình khắc trên mộ cổ ở Ai Cập, được gọi là xà lách Măng, giống như một loại xà
lách mới được tìm thấy mới đây. Xà lách đã dần phát triển sang các nước láng
riềng và lan rộng ra tất cả các châu lục khác. Theo một số tác giả ở Prosea, xà
lách có nguồn gốc ở vùng Tiểu Á và Trung Đông. Loại rau này được biết đến
như là một loại thuốc, rất phổ biến ở Hy Lạp và La Mã. Ở Tây Âu xà lách cuộn
được biết từ thế kỷ 14, loại xà lách ăn lá còn được biết sớm hơn.
Xà lách thuộc họ cúc và chi Luctuca, họ cúc: Compositae, dưới họ hoa thìa
lìa Liguliforae. Có rất nhiều loại xà lách hoang dại được sử dụng như nguồn
chống chịu sâu bệnh. Xà lách có đơn vị phân loại như sau:
8
Các loài xà lách: Hiện nay được phân ra làm 4 loài
- Luctuca sativa: loài thông dụng nhất, có nhiều dạng khác nhau, năng suất
cao, phẩm chất ngon được người dân ưa chuộng và được trồng rộng rãi ở nhiều nơi.
- Lactuca serroila: Loài này có hạt rất nhỏ, mầm hình thành ngay ở thân, lá

rộng tương đối, nằm ngang, có thể có răng cưa ở mép lá hoặc bản lá có hình
cánh hoa hồng.
- Latuca saligna: gần giống với lọai hình trên về hình thái nhưng bản lá trải
ngang và có răng cưa.
- Lactuca virosa: Có hạt to và phẳng, lá có màu xanh lục nhạt có cả dạng
hạt hai năm và hàng năm.
Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh:
Đối với xà lách lá là bộ phận sử dụng, lá có thể khác nhau, cuốn hay
không cuốn, mép lá có răng hay không có răng cưa tuỳ giống nhưng cũng là cơ
quan quang hợp và tích luỹ chất dinh dưỡng, nếu gặp điều kiện thuận lợi sẽ cho
năng suất cao, chất lượng tốt.
Nhiệt độ: Xà lách có nguồn gốc vùng ôn đới ưa nhiệt độ thấp, tuy nhiên
trong quá trình trồng trọt, chọn lọc và thuần hoá, ngày nay cây xà lách có thể
trồng được trên nhiều vùng khí hậu khác nhau như nhiệt đới, cận nhiệt đới.
Cây sinh trưởng phát triển tốt ở 8 – 25
0
C, nhưng nhiệt độ thích hợp là 13
-16
0
C. Nhiệt độ ngày và đêm rất quan trọng cho sinh trưởng và phát triển của
xà lách. Nhiệt độ ngày/đêm thích hợp là 20/18
0
C. Xà lách cuốn phát triển tốt ở
nhiệt độ 15 – 20
0
C, chịu được nhiệt độ 8
0
C còn rau diếp phát triển được trong
khoảng 10 – 27
0

C.
Ánh sáng: Đối với xà lách ánh sáng thích hợp là ánh sáng vùng cận nhiệt
đới với cường độ khoảng 17.000 lux và thời gian chiếu sáng 16h/ngày sẽ cuốn
bắp chặt hơn (đối với xà lách cuốn). Để xà lách ăn lá, sinh trưởng bình thường
và cho năng suất cao yêu cầu thời gian chiếu sáng 10 – 12 giờ/ ngày. Cường độ
ánh sáng thích hợp 17.000 lux sẽ ảnh hưởng tốt đến quá trính tổng hợp chất
9
hữu cơ, giúp cây tăng nhanh về sinh khối mà còn ảnh hưởng đến sự hình thành
nụ hoa.
Ẩm độ: Cũng như các loại rau nói chung, xà lách yêu cầu ẩm độ đất cao
trong suốt thời kỳ sinh trưởng, do cây có bộ lá lớn, tốc độ thoát hơi nước từ bề
mặt lá cao. Ẩm độ đất thích hợp trong khoảng 70 – 80%. Tuy nhiên nếu mưa kéo
dài hay đất úng nước sẽ ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng và phát triển của xà lách.
Đất và chất dinh dưỡng: Xà lách có bộ rễ chùm, ăn nông, không kén đất,
nhưng yêu cầu đất tơi xốp, thoát nuớc tốt, pH 5,8 – 6,6; yêu cầu lượng dinh duỡng
cao. Sau trồng từ 30 – 40 ngày có thể thu hoạch được nên đòi hỏi phân dễ tiêu
2.2.3. Cây cần tây:
Cây cần tây: (Apium graveolens L), là một loài cây thuộc họ Hoa tán
Apiaceae ( Umbelliferae).
Nguồn gốc: Cần tây được cho là có nguồn gốc từ Địa Trung Hải và đã
được trồng cho mục đích y tế 850 năm trước công nguyên. Trong Hy Lạp cổ
điển, nó được xem là một cây thánh thiện.Người ta cũng tìm thấy ở Miền Nam
Thuỵ Điển, các phân đảo của Anh, Ai Cập, Algeria, Ấn Độ, Trung Quốc,
Newzealand, California và cực Nam của nam Mỹ. Tuy nhiên người ta nghi ngờ
nó có nguồn gốc ở một trung tâm khác
Cần tây thuộc họ hoa tán Apiaceae, Chi: Apium, Loài: A. graveolens
Cần tây đã trồng nhiều ở Việt Nam để làm rau ăn, rất ngon khi rau cần tây
xào với thịt bò và thường dùng kèm với món hủ tiế u Nam Vang ở miền Nam
VN. Cần có 2 loại: có loại cần cao, lớn, mọc hoang ở ruộng lầy, các thung lũng,
bìa rừng núi; mọc nhiều nhất ở các ruộng bậc thang, sình lầy ở Quảng Ngãi,

Bình Định v.v.
Cây cần tây thích hợp trong khoảng nhiệt độ từ 15 – 20
0
C vào ban ngày và
đêm lạnh, lá mỏng do đó ưa trồng trên đất giàu dinh dưỡng, tơi xốp, khả năng
10
giữ nước tốt. Cần tây không chịu được hạn và đất chua, yêu cầu pH từ 5,8 – 6,5
[23]. Về nhu cầu dinh dưỡng khoáng cần tây thuộc loại rau hút ít chất dinh
dưỡng [1].
2.4. Giới thiệu chung về kỹ thuật thuỷ canh:
2.4.1. Khái niệm về kỹ thuật thuỷ canh
Thuỷ canh (hydroponics) là hình thức canh tác không sử dụng đất.Cây
trồng được trồng trên hoặc trong dung dịch dinh dưỡng, sử dụng dinh dưỡng hoà
tan trong nước dưới dạng dung dịch và tuỳ theo từng kỹ thuật mà bộ rễ có thể
ngâm trong nước hoặc treo lơ lửng trong môi trường không khí bão hoà dinh
dưỡng. trồng cây không sử dụng đất đã được đề xuất từ lâu bởi các nhà khoa học
như Knop, Kimusa… (trồng cây trong dung dịch) ( Hoàng Minh Tấn và Nguyễn
Quang Thạch, 1994) [17 ],[18 ]. Những năm gần đây phương pháp này tiếp tục
được nghiên cứu hoàn thiện và sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới.
2.4.2.Công nghệ thuỷ canh ( hydroponics technology)
Công nghệ thuỷ canh đã được phát triển hơn ba thế kỷ. Các công bố đầu
tiên về công nghệ này xuất hiện từ những năm 1600 (Weir, 1991). Trong những
năm 50,60 thế kỷ 20, hydroponics trở lên được quan tâm bởi sự phát triển của
ngành công nghiệp sản xuất nhựa và nhà kính. Các mô hình thuỷ canh dựa trên
các loại giá thể như Sawdust, peat, straw, cát lần lượt được giới thiệu. Quan
trọng hơn cả là sự ra đời của kỹ thuật phim dinh dưỡng (Nutrient Film
Technique – NFT) và Rockool - một loại tấm kính sợi cách nhiệt (firberglass)
(Caruthers, 1999). Các phát triển công nghệ khác trong những năm 1970 bao
gồm cả hệ thống phun sương (Ein Gedi system) và một loạt các hệ thống tuần
hoàn dung dịch dinh dưỡng được nghiên cứu bởi người Nhật ( Hanger, 1993).

Đến những năm 80, 90 một loạt các cải tiến đã được nghiên cứu ví dụ hệ thống
sử dụng perlite của Scotland áp dụng cho việc sản xuất dâu tây ba chiều nhằm
tiết kiệm không gian nhà kính, có sự kết hợp giữa các hệ thống rockwool và
NFT cùng các nghiên cứu nhằm tối thiểu hoá hoạt động của môi trường bằng
việc sử dụng tối thiểu lượng chất hoá học và sử dụng quản lý dịch hại tổng hợp
11
IPM. Các hệ thống thuỷ canh hiện đại nhất đã được phát triển trong đó các khâu
sản xuất từ trồng , thu hoạch đến đóng gói đều được tự động hoá, môi trường
được hoàn toàn kiểm soát
Công nghệ thuỷ canh có thể được phát triển ngoài môi trường tự nhiên hoặc
trong nhà kính. Có hai hệ thống chính là hệ thống kín và hệ thống mở (dinh
dưỡng được tuần hoàn) (Seymour, 1993). Ngoài ra còn có thể phân lọai theo hai
nhóm chính là hệ thống không dùng giá thể - Water based system gồm có hệ
thống NFT, hệ thống nước hay Gericke System, sỏi hay GFR ( gravel flow
Technique), khí canh, và hệ thống sử dụng giá thể - media based system ( bao
gồm hệ thống sử dụng giá thể vô cơ: Rockwool, cát, sỏi, perlite, pumice, clay
và vermiculite, giá thể hữu cơ: Sawdust, peat, xơ dừa, bark, foam, gỗ.
2.4.3. Ứng dụng của công nghệ thuỷ canh trong sản xuất nông nghiệp
Ngành công nghiệp thuỷ canh thương mại của thế giới đã tăng từ 4-5 lần
trong 10 năm qua. Diện tích canh tác bằng hệ thống thuỷ canh trên thế giới tăng
mạnh mẽ; trong những năm 1940 chỉ là 10 ha thì đến những năm 1970 đã mở
rộng khoảng 300ha và những năm 80 đã lên đến 6,000ha (Donnan, 1989). Tính
đến năm 2001, diện tích này ước khoảng 20,000 đến 25,000 ha đạt giá trị sản
xuất khoảng 6-8 tỷ USD.
Các nước sản xuất thương mại các sản phẩm từ công nghệ thuỷ canh lớn
nhất là Hà Lan (10,000ha), Tây Ban Nha (4,000ha), Canada (2000ha), Nhật bản
(1,000ha), New Zealand (550ha), Úc (500ha), Anh (460ha), Mỹ (400ha), và Ý
(400ha). Những nước phát triển nhất về thuỷ canh ở Châu Á bao gồm
Singapore, Đài Loan, Nhật Bản, Trung Quốc, Hồng Kông, Hàn Quốc, Malaysia.
Các cây trồng chủ yếu bằng hệ thống hydroponics là cây rau (cà chua, dưa

chuột, ớt, cà, đậu, xà lách, củ cải, hành lá); các lọai hoa cắt ( cúc, hồng, cẩm
chướng, đồng tiền); Cây ăn quả ( dâu tây, các lọai dưa…)
Ở Hà Lan, sản xuất bằng hydroponics chiếm khoảng 50% tổng giá trị sản
lượng quả và rau sản xuất trong nước.
12
Ở Canada hydroponic là phương pháp sản xuất rau phổ biến nhất trong nhà
kính và chiếm khoảng 25% tổng sản lượng rau của cả nước.
Ở Nhật bản các sản phẩm từ hydroponics được trả tăng từ 20 – 30% so với
các sản phẩm truyền thống do tính an toàn và không sử dụng thuốc hoá học.
Ở Singapore, người ta ứng dụng công nghệ khí canh để trồng rau diếp; bắp
cải; cà chua; xu hào và một số loại rau ôn đới cung cấp cho nhu cầu rau tươi
trong nước. Dự tính trong vài năm tới lượng rau trồng bằng khí canh ở nước này
sẽ cung cấp thêm 20% nhu cầu tiêu dùng (Lê Tuấn Phước, 1996)
2.5. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật trồng rau không dùng đất
trên thế giới
2.5.1. Một số nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng.
Sự quan trọng của dung dịch dinh dưỡng đối với cây trồng đã được Liebig
và Karl Sprengel, Wiegman và Polsof chỉ ra vào năm 1942 au đó được Sarchs
khẳng định lại trong khi nghiên cứu kỹ thuật thuỷ canh. Ông cũng cho biết lông hút
có vai trò quan trọng đối với việc hấp thụ chất dinh dưỡng [48]. Theo Midmore
[54] việc nghiên cứu dể hoàn thiện dung dịch dinh dưỡng cho một loại theo từng
mùa vụ là tối cần thiết. Theo tác giả các loại rau khác nhau có yêu cầu chế độ nước
và dinh dưỡng khác nhau. Một nghiên cứu khác của Midmore đề cập đến vấn đề
nhiệt độ,ông cho rằng nhiệt độ thích hợp sẽ giúp các enzim hoạt động tốt, nếu nhiệt
độ cao > 40
0
C sẽ làm biến tính phần lớn enzym. Dung dịch dinh dưỡng đầu tiên để
trồng cây do Knop sản xuất vào giữa thế kỷ 19 nó có thành phần đơn giản chỉ gồm
6 loại muối vô cơ trong đó chứa các nguyên tố đa lượng và trung lượng, không có
các nguyên tố vi lượng. Sau đó có hàng loạt các dung dịch dinh dưỡng được đề

xuất. từ những dung dịch đơn giản nhất như dung dịch Hoaland – Amon chỉ gồm 4
hợp chất muối vô cơ cho đến những dung dịch phức tạp gồm hàng chục loại muối
vô cơ khác nhau dung dịch của Amon, Olsen, Sínadze [6].
Các loại cây trồng khác nhau có yêu cầu về dinh dưỡng khác nhau, đặc biệt
là Nitơ (N), phốt pho (P) và Kali (K). Wlises Ourny (1982) công bố rằng :
13
Lượng nitơ còn lại trong các loại rau ăn quả thấp hơn so với các loại rau ăn lá
(N= 140ppm), cây ăn quả (N = 80 - 90ppm).
Theo Wood ward [58] cây trồng trong dung dịch thiếu sắt sau khi ra được
3-4 lá, lá cây có màu trắng. Khi quan sát bằng kính hiển vi, các hạt diệp lục nằm
ngoài nguyên sinh chất và sau khi thêm muối sắt hoà tan vào dung dịch thì lá
xanh trở lại. Theo Yu (1983) [64], Asao (1998) [32] thêm than hoạt tính vào
dung dịch dinh dưỡng đã làm tăng đáng kể hàm lượng chất khô và năng suất quả
cà chua, dưa chuột. Tác giả Ho và Adam [45] cho thấy năng suất cà chua trồng
bằng thuỷ canh tăng nhiều so với địa canh và chất lượng cũng được cải thiện.
Carbonell và cộng sự (1994) [36] nhận xét có Asen trong dung dịch dinh dưỡng
làm tăng sự hấp thụ Fe và giảm sự hấp thụ Bo, Cu, Mn, Zn. Trong dung dịch
thuỷ canh, pH là một số đo của nồng độ Ion H
+
, dựa vào pH ta có thể xác định
có tính kiềm hay axit. Mỗi loại cây có một ngưỡng pH nhất định cho quá trình
sinh trưởng. Ngưỡng pH trung bình cho cây sinh trưởng phát triển trong phạm vi
6,0 đến 7,5. Nếu pH quá thấp (4,5) hoặc quá cao (> 9) có thể gây hại trực tiếp
đến các rễ cây, Ngoài ra pH cao sẽ gây kết tủa Fe
2+
, Mn
2+
, PO
4
3-

, Ca
2+
, Mg
2+
. Nếu
thiếu một trong các nguyên tố trên sẽ gây lên các triệu chứng thiếu chất cho cây
và cây có thể chết. Ngoài ra, một số nhà khoa học (Victo 1973; Sechwart 1968)
đã sử dụng nước mặn để làm dung dịch trồng cây. Schwart đã sử dụng nước
mặn có 3000ppm muối tổng số để làm dung dịch trồng thử nghiệm và ông kết
luận rằng năng suất cà chua và rau diếp giảm 10 – 15%, dưa chuột giảm 20 –
25%. Nhưng ông cũng cho rằng nước mặn có một số ảnh hưởng khá thú vị đến
vị ngọt của cà chua và dưa chuột so với trồng trong nước ngọt (Howard M.Resh,
ph.D, 1991) [48].
Sử dụng các dạng đạm và tỷ lệ khác nhau cũng ảnh hưởng nhiều đến sinh
trưởng, phát triển của cây trồng thuỷ canh. Theo Sandoval và cs (1994 )[60] kết
luận rằng năng suất chất khô và hạt lúa mì giảm khi sử dụng đạm amon thay thế
đạm Nitrat. Elia và cs (1997) [41] kết luận dung dịch trồng cà tím cần tỷ lệ
14
NH
4
+
/NO
3
là 3/7 cho kết quả tốt nhất. Theo He (1999) [45] thì ở vụ đông khi tăng
NO
3
trong dung dịch dinh dưỡng không làm tăng sự hút NO3 của cây.
2.5.2. Các hệ thống trồng cây không dùng đất trên thế giới
Trồng cây không dùng đất được hiểu một nghĩa rộng có thể miêu tả giống
một phương pháp trồng cây mà nó không có sự tham gia của đất tự nhiên hoặc

các hợp chất đặc biệt, thành phần phức tạp từ đất.
Một vài cái tên đã được gọi cho kỹ thuật trồng cây không dùng đất là ;
Nutriculture, chemiculture, artificial growth, soiless gardening, aquiculture and
tank farming. Nhưng tên gọi phổ biến nhất và được hiểu rộng rãi của tất cả các
phương pháp nói trên đó là trồng cây bằng phương pháp thuỷ canh. Thuỷ canh
xuất phát từ kết hợp của hai từ theo tiếng Hy Lạp là hudor nghĩa là nước và
ponos nghĩa là công việc lao động trồng trọt.
So sánh giữa trồng rau trên đất và trồng cây không dùng đất
Đất cung cấp cho cây 4 nhu cầu cơ bản, (1) cung cấp nước, (2) cung cấp
dinh dưỡng cần thiết, (3) cung cấp oxy và (4) làm giá đỡ cho hệ thống rễ của
cây trồng.
15
Bảng 2.2: Sự thuận lợi của trồng rau không cần đất và trồng rau trên đất
TT Thực tiễn trồng trọt Trồng trên đất Trồng cây không dùng đất
1
Dinh dưỡng cây trồng
Thay đổi cao, thiếu hụt ở một số chất, thường
không có khả năng cung cấp cho cây trồng
làm nghèo đất và phá vỡ cấu trúc của đất và
pH, không đủ không khí và rất khó kiểm tra và
điều chỉnh
Điều khiển được tất cả, các thành phần tương đối
ổn định cho tất cả các cây trồng, sẵn sàng cung
cấp đủ các chất, tốt cho điều chỉnh pH dễ dàng
kiểm tra và điều chỉnh rất đơn giản
2
Khoảng cách và mật
độ
Hạn chế bởi dinh dưỡng trong đất và ánh sáng
tự nhiên

Hạn chế ánh sáng có thể thay đổi được, bởi vậy
tăng mật độ hợp lý, tăng số cây trên đơn vị diện
tích kết quả thu được năng suất cao trên một đơn
vị diện tích
3 Cỏ dại Sự hiện diện của cỏ dại, phải làm đất hàng vụ Không có cỏ dại, không phải làm đất hàng vụ
4
Bệnh tồn tại trong đất
Rất nhiều nguồn bệnh cư trú trong đất, giun,
côn trùng và động vật có thể tấn công cây
trồng. thường không luân canh cây trồng tốt
nên bệnh ngày càng nhiều
Không có bệnh, côn trùng và động vật trong giá
thể
5
Nước
Sử dụng nước không hiệu quả, mất rất nhiều
nước qua sự hút nước và dinh dưỡng từ đất,
mất nước do bốc hơi của bề mặt đất
Tăng hiệu quả sử dụng nước, không mất nhiều
nước ngoại trừ hút qua miền rễ. Nếu như quản lý
tốt thì nước mất đi rất ít ngang bằng sự thoát hơi
nước của cây
16
6
Phân bón
Sử dụng nhiều loại phân với số lượng lớn, cây
phải hút và chắt lọc nhiều nước và chất dinh
dưỡng , sử dụng phân bón không hiệu quả có
thể mất đi ( 50 % – 80%)
Sử dụng lượng nhỏ, các thành phần không bị

biến đổi, phân bổ đều cho tất cả cây trồng, bộ rễ
không phải chắt lọc nước và dinh dưỡng, tăng
hiệu quả sử dụng phân bón
7
Vi sinh vật gây hại
Sử dụng rác thải hữu cơ làm phân bón nên có
nhiều lọai vi sinh vật nguy bệnh cho con người
Không có vi sinh vật ở trong dinh dưỡng, không
có hại cho con người
8
Sinh trưởng phát triển
Cùng với đầy đủ ánh sáng, không khí, cây trồng
trên hệ thống không dùng đất sinh trưởng và phát
triển nhanh hơn trồng cây trên đất
9
Chất lượng Nông sản
Thường quả thường mềm và rỗng vì sự thiếu
hụt của calcium và potassium. kết quả làm giảm
giá trị và chất lượng , thời gian bảo quản ngắn
Quả thường chắc thời gian bảo quản được lâu.
Kéo dài thời gian thu hoạch quả, chất lượng tốt
chiụ vận chuyển
10 Năng suất ( cà chua
trong nhà lưới)
75 – 150 tấn /ha/năm 300 – 600 tấn/ ha/năm
11
Khác
Tíết kiệm lao động, môi trường làm việc trong
lành, thoải mái
17

Con đường bất lợi của trồng cây không dùng đất là đầu tư ban đầu cao và
người trồng phải có kỹ năng tốt. Người tiêu dùng không phân biệt đâu là rau
trồng trên đất và đâu là rau trồng không cần đất. Trồng rau không dùng đất phụ
thuộc vào kỹ năng người trồng một cách đáng kể. Giá cả đầu tư và những kỹ
thuật phức tạp của trồng rau không dùng đất có thể khắc phục giảm giá trị đầu tư
và kỹ thuật đơn giản bởi đã được sử dụng phương pháp trồng cây thuỷ canh mới
và sự phát triển của các loại vật liệu mới phục vụ cho việc trồng rau thủy canh.
Như vậy, những thuận lợi của trồng rau không dùng đất đã vượt qua lối
canh tác trồng cây trên đất và có thêm hiệu quả của việc điều chỉnh của dinh
dưỡng, sẵn sàng cho năng suất cao chất lượng tốt. Đặc biệt trên những vùng
khó khăn của đất trồng, khí hậu khắc nghiệt. Hiệu quả của việc sử dụng hợp
lý hiệu quả của nước và dinh dưỡng và áp dụng những kỹ thuật mới vào sản
xuất đã làm tăng khối lượng sản phẩm của cây trồng cao trên đơn vị diện tích.
2.5.1.1 Hệ thống thuỷ canh
2.5.1.1 Hệ thống thuỷ canh
Trồng cây bằng thuỷ canh là một trong những phương pháp dễ nhất của
phương pháp trồng cây không dùng đất, sử dụng hai mục đích là thí nghiệm và
thương mại cây trồng. Trồng cây trong nước rễ cây lơ lửng trong dinh dưỡng
hoà tan, trong lúc đó các điểm chống đỡ trung gian cho cây ở tầng giá thể trơ.
Nơi vị trí dinh dưỡng hoà tan như một phần của giá đỡ. Vai trò đứng đầu của
phương pháp trồng cây trong nước là phương pháp thuỷ canh NFT ( Nutrient
Film Technique). Công việc trồng cây trong dung dịch thuỷ canh NFT đã gặt hái
được thành công bởi nhà khoa học người Anh tên là Allen Cooper vào năm
1965[11 ]. Ở hệ thống NFT rễ cây lơ lửng ở trong máng dinh dưỡng hoặc trong
rãnh, ống nơi mà dinh dưỡng hoà tan liên tục tuần hoàn. Máng hoặc ống chứa rễ
cây đặt trên hệ thống có độ dốc ( Thường là 1%). Vậy dinh dưỡng hoà tan có thể
chảy từ cao xuống thấp do trọng lực. rễ cây hút nước và dinh dưỡng từ mảng
mỏng dinh dưỡng. Độ sâu của màng mỏng dinh dưỡng không quá 1cm. Lợi thế
18
của hệ thống NFT là sự lắp đặt dễ dàng đơn giản với giá thành thấp cân xứng

với vật liệu và xây dựng.Bởi vì màng dinh dưỡng rất mỏng, nhiệt độ của vùng rễ
có thể không ổn định với sự thay đổi lớn của nhiệt độ và không khí bên ngoài.
Nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, rễ cây sẽ bị thương. Hơn nữa nếu những
điểm nhỏ của rẽ bị tổn thương trong thời gian dài, cây trồng sẽ gặp sự nguy
hiểm và chết. Từ khi Allen Cooper giới thiệu hệ thống NFT đầu tiên của ông, nó
nhanh chóng phát triển cùng với sự phát triển thương mại của NFT trong sản
xuất nông nghiệp trên thế giới.
19
Sơ đồ 1: Hệ thống và phương pháp trồng rau không dùng đất




Trồng cây không
Trồng cây không


Thuỷ canh
Thuỷ canh


(Water
(Water


Culture)
Culture)

Thuỷ canh tuần hoàn NFT
Thuỷ canh tuần hoàn NFT


(Nutrient Film Technique)
(Nutrient Film Technique)


Thuỷ canh sâu DFT
Thuỷ canh sâu DFT
(Deep
(Deep


Flow Technique)
Flow Technique)


Thuỷ canh dạng ống
Thuỷ canh dạng ống
(Tube
(Tube


culture)
culture)


Khí canh

Khí canh
(Aeroponics )
(Aeroponics )
Giá thể tự
Giá thể tự
nhiên
nhiên


(Natural
(Natural
media)
media)


Vô cơ
Vô cơ
(Inorganic)
(Inorganic)
Cát
Cát
(Sand)
(Sand)


Sỏi
Sỏi
(Gravel)
(Gravel)
Giáthể

Giáthể


(Medium
(Medium


Culture )
Culture )
Hữu cơ
Hữu cơ
(Organic)
(Organic)
Than bùn
Than bùn
(Peat)
(Peat)
Mùn cưa
Mùn cưa
(Sawdust
(Sawdust
)
)
Sợi gỗ
Sợi gỗ
(Wood fibre)
(Wood fibre)

Vỏ trấu
Vỏ trấu

(Rice hull)
(Rice hull)

Xơ dừa
Xơ dừa
(Coir)
(Coir)
Nhântạo
Nhântạo


(Artificial
(Artificial


media)
media)
Viên
Viên
(Pellet-shaped)
(Pellet-shaped)
Gốm
Gốm
(Ceramsite)
(Ceramsite)
Đá
Đá
(Perlite)
(Perlite)
Sợi

Sợi
(Fiber-shaped
(Fiber-shaped
)
)


(Khác)
(Khác)
Others
Others
Len đá
Len đá
(Rock wool)
(Rock wool)
Khoáng
Khoáng
(Mineral )
(Mineral )
Polypropyle
Polypropyle
Khoáng bón cây
Khoáng bón cây


(Vermiculite
(Vermiculite
)
)
Nhựa

Nhựa
(Polythene)
(Polythene)
Sơ đồ hệ thống NFT của Allen Cooper’s
Sơ đồ hệ thống NFT của Allen Cooper’s
(Allen Cooper’s Nutrient Film Technique (NFT) System)
(Allen Cooper’s Nutrient Film Technique (NFT) System)
Hệ thống trồng cây trên ống là dạng cải biên của hệ thống NFT. Nguyên lý
cấu tạo của hệ thống này tương tự hệ thống NFT. Dinh dưỡng hoà tan được bơm
qua hệ thống ống nhựa (PVC) có đường kính 4 inch và được bao bọc bởi một
màng lilông đen. Ống nhựa PVC được cắt đôi và được phủ nilông đen ở trên
20