Nghiên cứu ảnh hưởng của một số loại dung dịch và giá thể đến sự sinh trưởng, năng suất rau cải xanh, xà lách trong kỹ thuật thủy canh

1


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM


Lƣu Thị Ánh Tuyết



ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ LOẠI DUNG DỊCH
VÀ GIÁ THỂ ĐẾN SỰ SINH TRƢỞNG, NĂNG SUẤT RAU CẢI
XANH, XÀ LÁCH TRONG KỸ THUẬT THỦY CANH”


LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG





Thái Nguyên, năm 2012

2


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM


LƢU THỊ ÁNH TUYẾT

ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ LOẠI
DUNG DỊCH VÀ GIÁ THỂ ĐẾN SỰ SINH TRƢỞNG,
NĂNG SUẤT RAU CẢI XANH, XÀ LÁCH TRONG KỸ
THUẬT THỦY CANH”

Chuyên ngành : Khoa học cây trồng
Mã số : 60 62 01 10


LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Thúy Hà

Thái Nguyên, năm 2012






3
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn
gốc.
Tác giả luận văn


Lƣu Thị Ánh Tuyết




4
LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Thuý Hà,
người đã hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài và hoàn chỉnh luận văn của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Nông
học, Khoa sau đại học, Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực
hiện luận văn này.
Để hoàn thành luận văn, tôi còn nhận được sự động viên,
khích lệ của bạn bè và những người thân trong gia đình. Tôi xin
chân thành cảm ơn tất cả những tình cảm cao quý đó.
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2012

Tác giả luận văn



Lưu Thị Ánh Tuyết



5
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1. Mục đích của đề tài 3
2. Yêu cầu của đề tài 3
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 4
1.2. Lịch sử phát triển trồng cây không cần đất 6

1.3. Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam 8
1.3.1. Trên thế giới 8
1.3.2. Ở Việt Nam 22
1.4. Cây cải xanh 34
1.4.1. Nguồn gốc, phân bố và phân loại cây cải xanh 34
1.4.2. Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của cải xanh 35
1.4.2.1. Nhiệt độ 35
1.4.2.2. Nước 35
1.4.2.3. Ánh sáng 36
1.4.2.4. Đất và dinh dưỡng 36
1.5. Cây xà lách 37
1.5.1. Nguồn gốc, phân bố và phân loại cây xà lách 37
1.5.2. Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của xà lách 38
1.5.2.1. Nhiệt độ 38
1.5.2.2. Nước 38
1.5.2.3. Ánh sáng 38
1.5.2.4. Đất và dinh dưỡng 38
1.6. Độ pH 40
1.7. Hàm lượng dinh dưỡng của từng loại dung dịch 44



6
CHƢƠNG II. VẬT LIỆU, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46
2.1. Đối tượng, vật liệu và phạm vi nghiên cứu 46
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 46
2.3. Nội dung nghiên cứu 46
2.4. Phương pháp nghiên cứu 46
2.4.1. Công thức, phương pháp bố trí thí nghiệm 46
2.4.2.Các chỉ tiêu theo dõi 48

2.4.3. Dụng cụ thí nghiệm 50
2.4.4. Phương pháp xử lý số liệu 50
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51
3.1. Thí nghiệm 1 51
3.1.1. Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể khác nhau
đến sự ra lá của cây cải xanh 51
3.1.2. Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể khác nhau
tới diện tích lá cây cải xanh 54
3.1.3. Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể khác nhau
đến năng suất cải xanh 56
3.1.4. Sự tiêu hao lượng dung dịch dinh dưỡng và sự thay đổi
pH của dung dịch sau khi trồng cải xanh 58
3.1.5. Nhiệt độ không khí và nhiệt độ dung dịch 65
3.1.6. Sơ bộ hạch toán kinh tế cho rau cải xanh trồng trong các dung dịch 69
3.2. Thí nghiệm 2 71
3.2.1. Ảnh hưởng của các dung dịch khác nhau
đến sự ra lá của cây xà lách 71
3.2.2. Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể khác nhau
tới diện tích lá cây cải xà lách 74
3.2.3. Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể khác nhau
đến năng suất xà lách 77



7
3.2.4. Sơ bộ hạch toán kinh tế cho rau xà lách
trồng trong các dung dịch 79
3.3. Thí nghiệm 3 81
3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ pH đến sự ra lá của cây cải xanh 81
3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ pH tới diện tích lá cây cải xanh 82

3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ pH đến năng suất cải xanh 83
3.3.4. Sơ bộ hạch toán kinh tế cho rau cải xanh trồng trong các công thức 83
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85
1. Kết luận 85
2. Đề nghị 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 87
Tài liệu trong nước 87
Tài liệu nước ngoài 88
PHẦN PHỤ LỤC 90



8
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng rau
của thế giới giai đoạn 1980-2010………………………… …………………. 9
Bảng 1.2: Diện tích, năng suất, sản lượng rau
của các châu lục năm 2010…………………………… …………………… 10
Bảng 1.3: Diện tích, năng suất, sản lượng rau
ở Việt Nam giai đoạn 1980-2010………………………… …………………. 21
Bảng 3.1: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến sự ra lá của cây cải xanh………………… ……………… 52
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến tốc độ ra lá của cây cải xanh…………… …………………. 53
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau tới diện tích lá cây cải xanh…………………… ………………. 54
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến năng suất cải xanh………………………… ………………. 57
Bảng 3.5: Sự tiêu hao lượng dung dịch dinh dưỡng

qua các thời kỳ sinh trưởng của rau cải xanh (l/hộp) … ……………… 60
Bảng 3.6: Sự thay đổi pH trong các dung dịch
qua các giai đoạn sinh trưởng của rau cải xanh……… …………………62
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến dư lượng NO
3
- trong rau cải xanh…… …………………. 65
Bảng 3.8: Hạch toán giá thành cho 1kg rau cải xanh
trồng trong các dung dịch………………………… …………………………. 69
Bảng 3.9: Sơ bộ hạch toán hiệu quả kinh tế………… …………………. 70
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến sự ra lá của cây xà lách…………… ………………………. 71
Bảng 3.11: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể



9
khác nhau đến tốc độ ra lá của cây xà lách…… …………………………. 73
Bảng3.12: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau tới diện tích lá cây rau xà lách…………… …………………… 75
Bảng 3.13: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến năng suất xà lách………………… ………………………… 77
Bảng 3.14: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến dư lượng NO
3
- trong rau xà lách……… ……………… 79
Bảng 3.15: Hạch toán giá thành cho 1kg rau xà lách
trồng trong các dung dịch…………………………… ………………………. 80
Bảng 3.16: Sơ bộ hạch toán hiệu quả kinh tế… …………………………. 80
Bảng 3.17: Ảnh hưởng của nồng độ pH

đến sự ra lá của cây cải xanh……………………… ………………………… 81
Bảng 3.18: Ảnh hưởng của nồng độ pH
tới diện tích lá cây rau cải xanh…………………… ………………………… 82
Bảng 3.19: Ảnh hưởng của nồng độ pH
đến năng suất cải xanh…………………………………… ………………… 82
Bảng 3.20: Hạch toán giá thành cho 1kg rau cải xanh
trồng trong các công thức……………………………………… ……………. 84
Bảng 3.21: Sơ bộ hạch toán hiệu quả kinh tế…………………… ………. 84




10
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ

Biểu đồ 3.1: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến số lá và diện tích lá cây cải xanh 56
Biều đồ 3.2: Ảnh hưởng của các dung dịch
khác nhau đến năng xuất cải xanh (kg/m
2
) 58
Biểu đồ 3.3: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến số lá và diện tích lá cây xà lách 76
Biều đồ 3.4: Ảnh hưởng của các dung dịch, giá thể
khác nhau đến năng xuất rau xà lách (kg/m
2
) 78
Đồ thị 3.1: Sự tiêu hao lượng dung dịch dinh dưỡng
qua các thời kỳ sinh trưởng của cải xanh 61
Đồ thị 3.2: Sự thay đổi pH trong các dung dịch

qua các giai đoạn sinh trưởng của cây cải xanh 63
Đồ thị 3.3: Đồ thị theo dõi nhiệt độ buổi sáng (
0
C) 66
Đồ thị 3.4: Đồ thị theo dõi nhiệt độ buổi chiều (
0
C) 67
Đồ thị 3.5: Đồ thị theo dõi nhiệt độ buổi chiều (
0
C) 68



11
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AVRDC : Asian vegetable research and development center
(Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau châu á)
R&D : Research and development (Nghiên cứu và phát triển)
FAO : Food and agriculture organization of the united nations
(Tổ chức nông nghiệp va lương thực Liên hợp quốc)
WHO : World health organization (Tổ chức y tế thế giới)
CT4 : Công thức 4
STT : Số thứ tự
CT1 : Công thức 1 Dd1 : Dung dịch 1
CT2 : Công thức 2 Dd2 : Dung dịch 2
CT3 : Công thức 3 Dd3 : Dung dịch 3
Gt3 : Giá thể 3
Gt2 : Giá thể 2
Gt1 : Giá thể 1

BVTV : Bảo vệ thực vật
CNTP : Công nghệ thực phẩm
PTNT : Phát triển nông thôn
HQKT : Hiệu quả kinh tế




1

MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây, nhờ khoa học phát triển mạnh, việc ứng
dụng hóa chất vào công nghệ trồng cây ngày càng nhiều, đã góp phần nâng
cao năng suất sản lượng rau, song cũng đã gây ô nhiễm môi trường. Trong
nông sản (nhất là rau) thường chứa một dư lượng hóa chất độc như NO
3
và
một số kim loại nặng cao quá mức cho phép đã gây độc hại cho con người và
vật nuôi. Đây cũng là một trong những nguyên nhân gây bệnh ung thư. Bên
cạnh đó là việc sử dụng phân hữu cơ tươi bừa bãi đã truyền nhiễm bệnh cho
con người như trứng giun sán, vi khuẩn…
Qua số liệu phân tích của FAO, 1986 cho thấy 7% nông sản còn chứa
dư lượng thuốc sâu vượt quá mức cho phép.
Để giải quyết vấn đề nan giải này, hiện nay trên thế giới đã, đang và sẽ
đi vào nghiên cứu sản xuất nông sản an toàn, mà trước mắt là giải quyết vấn
đề rau an toàn. Rau an toàn là rau cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Không chứa dư lượng thuốc trừ sâu bệnh quá mức cho phép.
Không chứa lượng NO

3
cao quá mức cho phép.
Không có các vi khuẩn và ký sinh trùng gây bệnh cho người.
Không có tàn dư một số kim loại nặng như Hg, Pb, Cd …
Để sản xuất nông sản sạch nói chung và rau sạch nói riêng hiện nay
trên thế giới có nhiều giải pháp như:
Trồng cây trên đất theo một quy trình cụ thể, đảm bảo sản phẩm an
toàn cho con người. Không bón phân tươi, tưới nước sạch, ít hoặc không sử
dụng phân hóa học và thuốc hóa học, nếu có dùng thì phải đảm bảo đủ thời
gian cách ly trước khi thu hoạch…
Trồng cây trên đất theo một chu trình khép kín (như bên Đức đã làm).
Cây trồng trong một trang trại chỉ sử dụng phân hữu cơ mục. Phân hữu cơ này



2
lấy từ chất xanh tại chỗ hoặc của vật nuôi trong trang trại đó (tức là vật nuôi
ăn thức ăn sạch). Tưới bằng nước giếng khoan, phòng sâu bệnh là chính, trừ
bằng thuốc thảo mộc và sử dụng đấu tranh sinh học… Khi đó sản phẩm của
cây trồng và vật nuôi ở trang trại đó là “rất an toàn”.
Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào
dung dịch dinh dưỡng hoặc các giá thể không phải đất. Các giá thể có thể là
cát, trấu, vỏ xơ dừa, than bùn, Vermiculite, Perlite
Kỹ thuật thủy canh là một trong những kỹ thuật tiến bộ của nghề làm
vườn hiện đại. Chọn lựa môi trường tự nhiên thích hợp cho cây phát triển là
sự sử dụng những chất thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây
tránh được sự phát triển của cỏ dại, côn trùng và bệnh tật lây nhiễm từ đất.
Tuy nhiên, trồng cây trong dung dịch là một giải pháp quan trọng và lý
tưởng tạo ra nông sản không những rất sạch mà còn cho năng suất cao, sản
phẩm đồng nhất và mang tính công nghệ cao. Ở Việt Nam đã bắt đầu thử

nghiệm cho thấy kết quả khả quan, tuy nhiên vì đây là vấn đề mới mẻ nên còn
nhiều tồn tại chưa được giải quyết như:
Loại dung dịch và giá thể thích hợp cho từng loại cây trồng.
Giống cây trồng và thời vụ thích hợp với sản xuất bằng phương pháp
thủy canh.
Xuất phát từ những tồn tại của kỹ thuật trồng cây trong dung dịch để
sản xuất rau an toàn và tìm ra công thức thích hợp nhất ở điều kiện Việt Nam
mà tôi tiến hành đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của một số loại dung dịch và giá thể đến sự
sinh trưởng, năng suất rau cải xanh, xà lách trong kỹ thuật thủy canh”.






3
1. Mục đích của đề tài
- Tìm ra dung dịch, pH và giá thể thích hợp để trồng rau cải xanh và xà
lách bằng kỹ thuật thủy canh tạo ra sản phẩm rau an toàn đáp ứng nhu cầu xã
hội.
2. Yêu cầu của đề tài
- Đánh giá ảnh hưởng của một số loại dung dịch khác nhau đến sự sinh
trưởng của cây rau cải xanh và xà lách.
- Đánh giá ảnh hưởng của các giá thể khác nhau đến sự sinh trưởng của
cây rau cải xanh và xà lách.
- Đánh giá ảnh hưởng của một số loại dung dịch đến năng suất và dư
lượng NO
3
- trong rau cải xanh và xà lách.

- Đánh giá ảnh hưởng của một số loại giá thể đến năng suất và dư
lượng NO
3
- trong rau cải xanh và xà lách.
- Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ pH đến năng suất của cây rau cải
xanh.
- Tìm hiểu về sự thay đổi nhiệt độ, pH của các dung dịch trong quá
trình thủy canh.
- Sơ bộ hoạch toán kinh tế các công thức trong thí nghiệm.



4
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
Đứng trên quan điểm tiến hóa mà nói thì thực vật sống trên cạn là do
thực vật ở dưới nước tiến hóa lên. Như vậy nước là điều kiện ngoại cảnh
trước đây của thực vật. Trong thực tế mọi hoạt động sống của thực vật chỉ có
thể tiến hành được khi có đầy đủ nước. Nếu không có nước mọi hoạt động
sống của thực vật sẽ bị trở ngại và đình trệ. Do đó ta có thể nói: “Không có
nước thì không có sự sống”.
Nước có một vai trò cực kì to lớn trong đời sống của thực vật. Nước là
một trong những thành phần cấu tạo nên keo nguyên sinh. Mọi quá trình trao
đổi chất trong cơ thể thực vật đều cần có nước tham gia. Nước là nguyên liệu
tham gia vào một số quá trình trao đổi chất. Nước là môi trường cho sự vận
chuyển các chất trong cơ thể thực vật. Nước còn đảm bảo cho cơ thể thực vật
ở một tư thái có lợi cho sinh trưởng v.v…
Như trong suốt chu kỳ sống của cây ngô (là loại cây có nhu cầu nước
cao) cần có một lượng nước rải đều trên mặt đất với chiều dày là 1m, tương

ứng với 10.000 tấn/ha thì cây ngô mới sinh trưởng và phát triển bình thường.
Bên cạnh nước các khoáng chất (kể cả Nitơ) cũng có vai trò rất quan
trọng trong hoạt động sống của cây. Thực tế cho thấy nếu như thiếu hụt một
vài nguyên tố dinh dưỡng nào đó đều làm cho cây ngừng sinh trưởng và dẫn
đến chết chóc cuối cùng không cho thu hoạch. Nhu cầu nước và dinh dưỡng
khoáng đối với thực vật nói chung và cây trồng nói riêng là rất lớn. Tuy
nhiên, cây trồng hút dinh dưỡng nhiều hay ít còn phụ thuộc vào loại cây, tuổi
cây, tốc độ sinh trưởng và các yếu tố môi trường như: nồng độ khoáng chất,
tỷ lệ các loại khoáng, ẩm độ, nhiệt độ môi trường, lượng ôxy …



5
Vì vậy, thiết lập các biện pháp bón phân dựa trên cơ cở của những kết
quả nghiên cứu về dinh dưỡng đã trở thành một trong những tác động có hiệu
quả nhất đối với sự sinh trưởng phát triển của thực vật nói chung và cây trồng
nói riêng.
Theo tài liệu của Trung tâm thông tin nông nghiệp và CNTP-1992-
trồng trọt không dùng đất trong nghề làm vườn: Những thí nghiệm về trồng
cây trong nước đã có ít ra từ thế kỷ 17.Boyle (1666) đã thử trồng cây trong
những lọ con chỉ chứa nước cây vẫn sinh trưởng.
Năm 1966 Jonh Wood Ward (người Anh) đã trồng cây bạc hà trong
nước có độ tinh khiết khác nhau, ông nhận thấy: Cây sinh trưởng trong nước tự
nhiên (không làm tinh khiết) tốt hơn trong nước cất và cây sinh trưởng tốt nhất
trong nước đục (dung dịch đất). Dù sao cách giải thích đúng đắn kết quả đó tức
là đất hoặc nước không tinh khiết đã cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vẫn
nằm ngoài sự hiểu biết của những người thí nghiệm đầu tiên. Giai đoạn đó các
nhà khoa học đều tin vào sự quan trọng độc nhất của mùn đất trong dinh dưỡng
thực vật - gọi là “thuyết mùn đất”, thuyết này tồn tại cho đến thế kỷ 19. Justus
Vonliebig (1803 - 1873) đã xác định tầm quan trọng của muối vô cơ trong dinh

dưỡng thực vật gọi là “thuyết vô cơ phân bón”; mở ra con đường cho nghiên
cứu khoa học về nguyên lý dinh dưỡng thực vật, dùng những dung dịch dinh
dưỡng có hoặc không có giá thể rắn để trồng cây. Những người đầu tiên dùng
cát hoặc giá thể trơ khác để thí nghiệm gồm có Wiegmann (1771 - 1853)
Polstorff (1781 - 1844) và Boussingault (1802 - 1887).
Salm - Horstmar (1849 - 1856) đã chứng minh được rằng cây lúa mạch
muốn sinh trưởng phát triển được bình thường phải cần đến những nguyên tố
như: N, P, S, Ca, K, Mg, Si, Fe, Mn.
Sau khi phát hiện được để cây trồng sinh trưởng và phát triển bình
thường cần có 16 nguyên tố cơ bản là: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu,



6
Mn, Zn, Mo, B, Cl. Hai nhà sinh lý học thực vật người Đức là Sachs và Knop
(1838) đã đề xuất phương pháp trồng cây trong dung dịch. Trong 16 nguyên
tố cơ bản kể trên nếu thiếu bất kỳ một nguyên tố nào trong số đó, cây cũng
không thể hoàn tất được chu kỳ sinh trưởng phát triển của mình. Ba nguyên tố
C, H, O cây lấy chủ yếu từ khí cacbonic và nước. Mười ba nguyên tố kia cây
phải lấy từ đất. Như vậy con người hoàn toàn có thể trồng cây trong dung
dịch có đầy đủ các nguyên tố kể trên mà không cần đất.
1.2. Lịch sử phát triển trồng cây không cần đất
Dung dịch dinh dưỡng đầu tiên để trồng cây được Knop sản xuất đã
được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu sinh lý thực vật, cho đến nay đã
có hàng loạt dung dịch trồng cây được nghiên cứu và đề xuất. Có lẽ công
trình sớm nhất về sự khai triển cách trồng không dùng đất như một dự án
thương mại mà chúng ta biết rõ nhất là công trình của Gericke vào năm 1930
ở Trạm nghiên cứu nông nghiệp California, từ đấy đã phổ biến rộng rãi thuỷ
canh tại nước Mỹ. Trong những năm chiến tranh thế giới lần thứ 2, quân đội
Mỹ đã dùng thuỷ canh trong các trang trại lớn để tự túc rau tươi. Trong số đó

trang trại lớn nhất rộng 22 ha ở Chofu (Nhật).
Tuy nhiên để cây có thể hút được các nguyên tố dinh dưỡng và nước
trong dung dịch rễ cây cần hô hấp. Như thế muốn trồng cây trong dung dịch
phải cung cấp liên tục oxy cho rễ cây ngập trong dung dịch. Chính vì vậy
hàng loạt các hệ thống trồng cây trong dung dịch đã được nghi ên cứu và đề
xuất đều phải đảm bảo vừa cung cấp đủ dinh dưỡng cho cây, vừa cung cấp đủ
oxy cho rễ cây. Người ta đã liên tục cải tiến các hệ thống trồng cây trong
dung dịch từ hệ thống trồng trong dung dịch sâu của Gericke (1930) cho đến
hệ thống trồng trong dung dịch sâu tuần hoàn của Kyowa, Kubota (1977 -
1983), rồi gần đây là kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (NFT = Nutrient Film
Technique). Sự đa dạng của các kiểu trồng cây không dùng đất đã tăng lên



7
nhiều trong những năm gần đây. Các hệ thống gồm từ các kiểu chi phí tương
đối thấp, dùng các giá thể nhân tạo trơ như len đá (Rock Wool) hoặc kiểu
trồng tiên tiến trong dung dịch không có giá thể rắn.
Tuy nhiên các hệ thống kể trên đều phức tạp và khó triển khai do đầu tư
quá cao cho hệ thống bơm tuần hoàn dung dịch nhằm đảm bảo cung cấp đủ
oxy cho rễ, điều chỉnh kịp thời pH và hàm lượng dinh dưỡng. Hơn thế nữa
trồng cây trong điều kiện dòng nước chảy hoàn toàn, sự lây lan bệnh rất
nhanh chóng, nếu trong hệ thống vừa xuất hiện chỉ một cây nhiễm bệnh.
Có thể nói hệ thống cải tiến tối ưu hiện nay là hệ thống trồng cây trong
dung dịch không tuần hoàn của Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau Châu
Á. (AVRDC = Asian Vegetable Research Development Centre). Hệ thống
này đang được áp dụng rất rông rãi. Hiện nay nhóm các nhà nghiên cứu khoa
học của Việt Nam và công ty R&D (Research and Development) của Hồng
Kông cũng đang tiếp tục hoàn thiện hệ thống trồng cây trong dung dịch này.
Dung dịch dinh dưỡng đầu tiên để nuôi cây là dung dịch của Knop đã

được sử dụng rộng rãi trong các nhà nghiên cứu sinh lý thực vật. Đến nay đã
có hàng loạt các dung dịch để trồng cây không dùng đất.
Như vậy, kỹ thuật thủy canh đã được thực hiện từ nhiều thế kỷ trước ở
vùng Amazon, Babylon, Ai Cập, Trung Quốc và Ấn Độ. Người xưa đã sử
dụng phân bón hòa tan để trồng dưa chuột, dưa hấu và nhiều loại rau củ khác
trên cát ở các lòng sông. Sau đó, các nhà sinh lý thực vật bắt đầu trồng các
loại cây trên những môi trường dinh dưỡng đặc biệt vì mục đích thí nghiệm,
họ gọi đó là "nuôi cấy dinh dưỡng" (nutriculture). Thuật ngữ "thủy canh"
(hydroponics) lần đầu tiên được Gericke (1937) giới thiệu để mô tả tất cả các
phương pháp nuôi trồng thực vật trong môi trường lỏng cho mục đích thương
mại. Gericke cũng là người đầu tiên khảo sát, phát triển một phương pháp
nuôi trồng thực vật trong nước (dịch dinh dưỡng) khả thi về mặt kinh tế cho



8
mục đích thương mại. Ngoài Gericke, nhiều nhà khoa học khác như Lauria
(1931), Eaton (1936), Withorow (1936), Mllard (1939) và Amon (1940) cũng
đã đưa ra nhiều kỹ thuật và phương pháp nuôi trồng thực vật không cần đất
(soiless culture) ở quy mô thương mại từ thập niên 1930.
Trong và ngay sau chiến tranh thế giới thứ II, kỹ thuật thủy canh được
quân đội Hoa Kỳ sử dụng khá rộng rãi để trồng rau quả ở một số nơi mà đất
bị nhiễm chất độc do chiến tranh. Trong suốt hai thập niên 50 và 60, diện tích
canh tác thủy canh trên toàn thế giới vẫn chưa có ý nghĩa quan trọng và những
nghiên cứu về chúng còn rất ít. Tuy nhiên, một số tài liệu có liên quan đến
thành phần dịch dinh dưỡng cho hệ thống thủy canh đã được xuất bản từ giai
đoạn này. Đến cuối thập niên 1960, sự ứng dụng thủy canh ở quy mô thương
mại tăng lên với diện tích trên toàn thế giới lúc bây giờ là khoảng 10 hécta.
Đến những năm 1970, kỹ thuật màng dinh dưỡng (NFT - nutrient film
technique) đã được phát triển và đây là kỹ thuật thủy canh đầu tiên được sử

dụng trên quy mô lớn và theo đó diện tích canh tác cũng tăng lên khoảng
300ha. Đến thập niên 80 và 90 của thế kỷ qua, kỹ thuật thủy canh được áp dụng
cho sản xuất thương mại và đã phát triển một cách ồ ạt trên phạm vi toàn thế
giới, đặc biệt là khu vực Châu Âu và diện tích canh tác tăng lên 25.000 hécta
vào năm 2001 với tổng gía trị sản phẩm ước tính là hơn 8 tỷ đô la Mỹ.
1.3. Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam
1.3.1. Trên thế giới
Rau xanh là loại thực phẩm thiết yếu của cuộc sống con người, cung
cấp phần lớn khoáng chất và vitamin, góp phần cân bằng dinh dưỡng trong
bữa ăn hàng ngày. Rau là cây trồng có giá trị kinh tế cao, là mặt hàng xuất
khẩu của nhiều nước trên thế giới. Hiện nay nhiều nước trên thế giới trồng rau
với diện tích lớn, tại các nước đang phát triển tỷ lệ cây rau/cây lương thực là
2/1, còn ở các nước đang phát triển tỷ lệ này là 1/2.



9
Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng rau của thế giới giai đoạn 1980 -
2010
TT
Năm
Diện tích
(nghìn ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lƣợng
(nghìn tấn)
1
1980
8.066,84

106,11
85.597,24
2
1990
10.405,27
134,89
140.356,69
3
2000
14.572,54
146,84
213.983,18
4
2006
17.192,59
141,71
243.631,02
5
2007
17.276,08
142,24
245.731,56
6
2008
17.624,38
141,68
249.702,20
7
2009
17.881,68

138,70
248.026,11
8
2010
18.075,29
132,88
240.177,29
(Nguồn: FAO statistic, 2011)
Số liệu bảng 1.1 cho thấy diện tích rau trên thế giới không ngừng tăng.
Năm 1980 toàn thế giới trồng được 8.066.840 ha, năm 1990 là 10.405.270,
tăng 2.338.430 ha (trung bình 1 năm tăng 233.843 ha). Năm 2000 diện tích
rau của thế giới đạt 14.572.540, tăng 4.167.270 ha (trung bình 1 năm tăng
416.727 ha). Năm 2010 trồng được 18.075.290 ha, tăng 3.502.750 ha so với
năm 2000 (trung bình 1 năm tăng 350.275 ha), tăng 7.670.020 ha so với năm
1990 và 10.008.450 ha so với năm 1980.
Về năng suất rau của thế giới không ổn định qua các năm. Năm 1980
năng suất rau chỉ đạt 106,11 tạ/ha, năm 1990 là 134,89 tạ/ha, tăng 28,78 tạ/ha.
Năm 2000 có năng suất rau cao nhất, đạt 146,84 tạ/ha, tăng 11,95 tạ/ha so với
năm 1990 và 40,70 tạ/ha so với năm 1980. Sau năm 2000 năng suất rau có xu
hướng giảm dần, tuy mức độ không nhiều nhưng cũng là con số đáng lo ngại
cho ngành trồng rau. Năm 2010 năng suất rau trên thế giới chỉ đạt 132,88
tạ/ha, giảm 13,96 tạ/ha so với năm 2000, giảm 2,01 tạ/ha so với năm 1990.
Do năng suất giảm trong thập kỷ gần đây nên sản lượng rau của thế giới
đạt cao nhất vào năm 2008 là 249.702.200 tấn, tăng 35.719.020 tấn so với
năm 2000, tăng 109.345.500 tấn so với năm 1990 và 164.104.960 tấn so với



10
năm 1980. Năm 2010 sản lượng rau chỉ còn 240.177.290 tấn, giảm 9.524.910

tấn so với năm 2008.
Hiện nay nhiều quốc gia trên khắp thế giới đã đi trước chúng ta hàng
chục năm trên lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng các công nghệ kỹ thuật cao vào
sản xuất nông nghiệp như công nghệ sinh học, công nghệ nhà kính, công nghệ
hoá học, công nghệ tự động hoá, công nghệ trồng cây không dùng đất vào
sản xuất các sản phẩm rau và hoa cao cấp. Nhờ đó năng suất và chất lượng
rau trên thế giới tăng lên gấp nhiều lần, mang lại lợi nhuận khổng lồ cho các
nhà sản xuất ở các nước phát triển như Mỹ, Hà Lan, Úc
Nhìn chung, việc sử dụng các loại nhà để trồng cũng như các thiết bị
phục vụ cho công nghệ sản xuất rau an toàn theo kiểu công nghiệp đã được sử
dụng hầu hết các nước trên thế giới. Trong vòng 10-15 năm gần đây, thế giới
đã sử dụng nhà kính khoảng 30.000 ha. Nhà lưới đã được áp dụng cả năm
châu lục, đặc biệt là Địa Trung Hải, Trung Quốc và Nhật Bản. Riêng năm
1987 - 1988 thế giới sử dụng để trồng rau an toàn khoảng 1.980.000ha, trong
đó Tây Âu 58.000ha, Đông Âu 18.000ha [2],[24]. Từ 1960 trở lại đây nhà
trồng trở thành công cụ bảo vệ thực vật, là hệ thống điều khiển môi trường để
sản xuất rau an toàn quanh năm.
Bảng 1.2: Diện tích, năng suất, sản lượng rau của các châu lục năm 2010
TT
Vùng, châu lục
Diện tích
(nghìn ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lƣợng
(nghìn tấn)
1
Châu Á
14.110,82
145,54

205.368,87
2
Châu Phi
2.747,52
61,39
16.867,03
3
Châu Âu
642,37
168,03
10.793,74
4
Châu Mỹ
541,62
121,57
6.584,47
5
Châu Đại Dương
32,97
167,16
551,13
6
Vùng Đông Nam Á
1.812,37
130,30
23.615,18
(Nguồn: FAO statistic, 2011)
Tình hình sản xuất rau của các châu lục biến động khá lớn. Châu Á có
diện tích trồng rau lớn nhất thế giới. Năm 2010 toàn châu lục trồng được

11
14.110.820 ha, chiếm 78,07% diện tích rau của thế giới. Châu phi có diện tích
trồng rau lớn thứ 2, đạt 2.747.520 ha, bằng 19,47% diện tích rau của châu Á.
Châu Đại dương có diện tích trồng rau thấp nhất, chỉ có 32.970 ha bằng
0,23% diện tích rau của châu Á.
Mặc dù châu Á có diện tích trồng rau lớn nhất thế giới nhưng năng suất
rau đứng hàng thứ 3 trong các châu lục. Năm 2010 năng suất rau của châu Á
đạt 145,54 tạ/ha, cao hơn năng suất trung bình của thế giới là 12,66 tạ/ha.
Châu Âu có năng suất rau cao nhất thế giới (168,03 tạ/ha), cao hơn năng suất
trung bình của thế giới là 35,15 tạ/ha và cao hơn năng suất rau của châu Á là
22,49 tạ/ha. Châu Phi có năng suất rau thấp nhất thế giới, chỉ đạt 61,39 tạ/ha,
bằng 46,2% năng suất rau của thế giới, 42,18% năng suất rau của châu Á.
Do có diện tích trồng rau lớn nên sản lượng rau của châu á cao nhất là
205.368.870 tấn, chiếm 85,51% sản lượng rau của thế giới. Châu Phi có sản
lượng rau đứng thứ 2 là 16.867.030 tấn, chiếm 7,02% sản lượng rau của thế
giới, bằng 8,21% sản lượng rau của châu Á. Châu Đại Dương mặc dù có năng
suất rau cao thứ 2 thế giới nhưng do diện tích gieo trồng ít nên sản lượng thấp
nhất là 551.130 ha, chỉ bằng 0,23% sản lượng rau của thế giới, bằng 0,27%
sản lượng rau của châu Á.
Vùng Đông Nam Á có diện tích trồng rau khá lớn, năm 2010 toàn vùng
trồng được 1.812.370 ha, bằng 12,84% diện tích rau của châu Á, bằng 10,03%
diện tích rau của thế giới. Năng suất rau của vùng cũng xấp xỉ năng suất bình
quân của thế giới, đạt 130,3 tạ.ha, sản lượng đạt 23.615.180 tấn (chiếm 11,5%
sản lượng rau của châu Á, chiếm 9,83% sản lượng rau của thế giới).
Sau chiến tranh thế giới thứ 2, quân đội mỹ đã xây dựng một quy mô
lớn ở Nhật Bản để sản xuất rau an toàn trong dung dịch. Năng suất đưa chuột
đạt: 103 tấn/ha (trồng trên đất chỉ đạt 35 tấn/ha) [2].
Vùng Sa mạc AbuDhabi trồng được nhiều loại rau trong nhà kính và

12
năng suất cao hơn ngoài đồng ruộng.
Trồng rau trên các giá thể: Khác với hệ thống trồng rau trong dung dịch
ở chỗ, khi trồng cây trên các giá thể rễ cây phát triển trên môi trường chất rắn
giúp cho cây có nơi cư trú chắc chắn, không cần phải đỡ cây như trong dung
dịch dinh dưỡng. [1]
+ Các thiết bị phục vụ cho công nghệ:
Để sản xuất rau an toàn theo hướng công nghiệp cần phải đầu tư các
thiết bị tương ứng với công nghệ trồng được lựa chọn. Có thể phân thiết bị
sản xuất rau theo kiểu công nghiệp làm 3 loại chính: nhà trồng, hệ thống chăm
sóc và hệ thống thiết bị phục vụ cho yêu cầu đặc biệt của công nghệ.
Nhà trồng: Thế giới hiện nay đã nghiên cứu và ứng dụng một số nhà
trồng rau an toàn theo kiểu công nghiệp: nhà lưới không có mái che, nhà lưới
có mái che và nhà kính. [1]
Nhà lưới không có mái che: Độ chống côn trùng và hạn chế phun thuốc
BVTV, một phần nào giảm nhiệt (2-4
0
C) và tránh dập nát rau khi trời mùa
cần phải có nhà lưới để trồng rau. Lưới che có thể bằng thép, bằng
Polyethylen hay Aluminet với độ màu khác nhau. Khung nhà bằng thép
cacbon thường, thép không rỉ hoặc bằng tre, gỗ… [1], [2]. Ưu điểm của dạng
nhà này là đầu tư ban đầu ít, thích hợp với người ít vốn. Tuy nhiên nhược
điểm là không có khả năng tăng nhiệt mùa đông, không chịu mưa đá…
Nhà lưới có mái che: nhà có thể phủ bằng Polyethylen hoặc bằng nhựa
tổng hợp để chống mưa bão, tránh dập nát rau, nhà loại này có thể bố trí thêm
hệ thống thông gió để giảm nhiệt độ nhưng không lắp được hệ thống điều hoà
trong nhà lúc cần thiết.

Nhà kính: là loại nhà cao cấp chống côn trùng, chống tia cực tím, loại
nhà này cần có hệ thống làm mát, có thể lắp đặt các thiết bị để có thể trồng
rau quanh năm. [1], [2]



13
+ Hệ thống thiết bị phụ trợ cho công nghệ: Do sản xuất rau theo kiểu
công nghiệp nên công nghệ đòi hỏi phải chính xác ở một số khâu quan trọng.
Đối với công nghệ này yêu cầu một số bộ phận lọc chống tắc kẹt, định lượng
và hoà trộn lượng nước tưới và phân bón theo một tỷ lệ nhất định. Bộ phận
kiểm soát CEC , pH….
Một số ứng dụng thuỷ canh
* Khái niệm về kỹ thuật thuỷ canh
Thuỷ canh (Hydroponics), là hình thức canh tác không xử 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 cây có thể ngâm 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… 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
[1], [2], [3], [5] [13], [14].
* Cơ sở khoa học của kỹ thuật thuỷ canh
Nước có vai trò vô cùng quan trọng đối với đời sống sinh vật nói chung
và thực vật nói riêng. Có thể nói “ở đâu có nước là ở đó có sự sống”. 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 môi trường vận chuyển các chất và
tham gia vào các phản ứng hoá sinh để tạo chất khử mang năng lượng lớn
dùng để khử CO

2
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 còn phụ thuộc vào từng giao
đoạn phát triển của cây [1], [2], [16].
Cùng với nước thì các chất khoáng cũng có vai trò quan trọng đối với



14
hoạt động sống của cây. Khi nghiên cứu nhu cầu dinh dưỡng của cây từ năm
1849 đến 1856 Salm-Horstmar đã chứng minh được rằng cây lúa mạch muốn
sinh trưởng và phát triển bình thường phải cần đến những nguyên tố như N, P,
S, K, Ca, 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 và phát triển
bình thường phải cần đến 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 ông đề xuất phương pháp trồng cây
trong dung dịch [1], [9], [14].
Như vậy, cơ sở khoa học kỹ thuật thuỷ canh là dựa vào một số yếu tố
như nước, muối khoáng, ánh sáng, sự lưu thông không khí… mà không cần
dùng đất, chỉ cần đáp ứng đủ các yêu cầu trên.
* Sơ lược về lịch sử phát triển của kỹ thuật thuỷ canh
- Người đầu tiên nghiên cứu về kỹ thuật thuỷ canh là Boyle (1666) đã
thử trồng cây trong lọ con chỉ chứa nước.
- Tiếp theo là John Woodward (1699) trồng cây bạc hà trong nước có
độ tinh khiết khác nhau.
- Năm 1804 Desaussure đã đề xuất rằng: cây hấp thụ các nguyên tố hoá
học từ trước, đất và không khí.
Cuối thế kỷ 19 hai nhà khoa học người Đức là Sachs và Knop đã đề ra
phương pháp trồng cây trong dung dịch nước có chứa các chất khoáng mà cây

cần [1], [2].
- Dung dịch trồng cây đầu tiên do Knop sản xuất nó có thành phần đơn
giản chỉ cần gồm 6 loại muối vô cơ trong đó chứa các nguyên tố đa lượng và
trung lượng, qua gần 70 năm nghiên cứu và cải tiến, đến đầu những năm 1930
W.F.Gericke ở trường đại học California (Mỹ) đã tiến hành các thí nghiệm
trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng có chứa thành phần các nguyên tố
khoáng theo tỷ lệ nhất định mà cây cần. [2]