Nghiên cứu tạo loại hạt khoáng dinh dưỡng cho các cây kiểng thủy canh và ứng dụng vào các loại hệ thống thủy canh cây nông

i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ
phía Thầy Cô, gia đình và bạn bè. Nhờ đó tôi đã vượt qua được những khó khăn,
kịp thời chỉnh sửa những sai sót để hoàn thành cuốn luận văn này.
Trước hết xin gửi lời cảm ơn đến TS. Lê Thị Thủy Tiên – Bộ môn Công
nghệ sinh học – đã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện đề tài luận văn này. Cô đã
theo sát tiến trình thí nghiệm, kịp thời đưa ra những lời khuyên bổ ích cho luận
văn của tôi.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến các Thầy Cô trong bộ môn
Công nghệ sinh học đã giúp đỡ, hướng dẫn những kiến thức có liên quan cũng
như đưa ra những lời khuyên bổ ích, giúp tôi làm tốt các thí nghiệm của mình.
Xin tri ân đến Ba Mẹ, anh chị em đã động viên, hỗ trợ tôi rất nhiều về mặt
vật chất cũng như tinh thần, là động lực giúp tôi phấn đấu hết mình để hoàn
thành tốt luận văn.
Ngoài ra tôi xin ghi nhận và cảm ơn các bạn lớp HC06BSH, các anh chị làm
luận văn Cao học, những người đã hỗ trợ tôi hết mình về tài liệu, hỗ trợ tôi làm
thí nghiệm, tranh luận kết quả để đi đến những kết luận khoa học chính xác nhất.

ii


TÓM TẮT
Thủy canh là một kĩ thuật đã được con người áp dụng từ rất lâu trên thế giới. Ở Việt Nam,
thủy canh cây trồng cũng có từ lâu nhưng quy mô nhỏ; kỹ thuật đơn giản. Dinh dưỡng là một yếu
tố quan trọng hàng đầu trong kỹ thuật thủy canh. Hướng đến sự thuận tiện và tăng tính thẩm mỹ
cho các chậu cây thủy canh, người ta nghiên cứu tạo ra tạo nên các loại hạt khoáng cố định. Nó
có nhiều ưu điểm như: dễ vận chuyển, bảo quản; cung cấp dinh dưỡng giúp cây sinh trưởng tốt;
sau một thời gian sử dụng, hạt khoáng cố định sẽ hoàn toàn phân hủy, không gây ô nhiễm môi
trường. Trong cuốn luận văn này, tôi thực hiện các thí nghiệm nhằm xác định các thông số tối ưu
để tạo nên hạt khoáng như sau:
 Trong số 9 loại dung dịch khảo sát, dung dịch MS ¼ thích hợp nhất để cây đậu xanh 7
ngày tuổi phát triển.
 Trong dãy nồng độ từ 1 – 2% (5 nồng độ), nồng độ alginate 1% thích hợp nhất để cố định
chất dinh dưỡng.
 Trong 2 loại hạt khoáng có đường kính khác nhau, hạt khoáng có đường kính 4mm thích
hợp để thủy canh cây đậu xanh 7 ngày tuổi.
 Hạt khoáng cố định đã xác định các thông số (tỉ lệ các chất khoáng, tỉ lệ alginate, đường
kính hạt) bước đầu thử nghiệm thủy canh cây đậu xanh 7 ngày tuổi cho những kết quả rất
khả quan, mở ra hướng mới cho kỹ thuật thủy canh, đặc biệt là áp dụng cho việc thủy canh
cây kiểng.

iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC HÌNH v
DANH MỤC ẢNH vi
DANH MỤC BẢNG vii
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục tiêu đề tài 1
1.3 Nội dung nghiên cứu 2
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1 Sơ lƣợc thuỷ canh cây trồng 3
2.1.1 Lịch sử nghiên cứu 3
2.1.2 Lợi ích của thuỷ canh cây trồng 5
2.2 Kỹ thuật thuỷ canh 6
2.2.1 Chất dinh dưỡng 6
2.2.2 Dung dịch dinh dưỡng 16
2.2.3 Các loại môi trường dinh dưỡng 24
2.3 Đặc điểm cây đậu xanh 26
2.4 Đặc điểm gel alginate 29
2.5 Nghiên cứu liên quan 32
CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 35

iv


3.1 Vật liệu 35
3.2 Phƣơng pháp khảo sát 35
3.3 Phƣơng pháp thí nghiệm 37
3.3.1 Phương pháp trồng và thủy canh cây đậu xanh 37
3.3.2 Phương pháp pha dung dịch dinh dưỡng 38
3.3.3 Phương pháp cố định khoáng chất trong alginate 39
3.3.4 Đo đạc thông số cây đậu xanh 40
3.3.5 Các chỉ tiêu theo dõi 40
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42
4.1 Thí nghiệm 1 42
4.2 Thí nghiệm 2 47
4.3 Thí nghiệm 3 50
4.4 Thí nghiệm 4 53
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58
5.1 Kết luận 58
5.2 Kiến nghị 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59





v


DANH MỤC HÌNH

Hình 2-1. Cấu trúc hóa học của alginate. Cấu tạo của loại M ( –D–mannuronic acid) và loại G
( –L–guluronic acid). Các loại liên kết trong phân tử alginate: G-G; M-M; G-M. 31
Hình 2-2. Phương pháp sản xuất alginate trong công nghiệp 32
Hình 2-3. Phản ứng kết tủa của alginate 32
Hình 2-5. Biểu đồ thể hiện sự phát triển của cải bẹ xanh mỡ trong hệ thống thủy canh. 33
Hình 2-6. Đồ thị thể hiện sự phát triển của rau diếp với các loại giá thể khác nhau 34
Hình 3-1. Thí nghiệm 1: Xác định dung dịch dinh dưỡng thích hợp cho cây đậu xanh. 35
Hình 3-2. Thí nghiệm 2: Xác định tỉ lệ alginate thích hợp tạo hạt 36
Hình 3-3. Thí nghiệm 3: Xác định kích thước hạt khoáng tối ưu cho cây phát triển. 37
Hình 3-4. Phương pháp cố định khoáng chất bằng alginate 40
Hình 3-5. Cách đo thân và rễ. 41
Hình 4-1. Đồ thị kết quả tăng trưởng khi thủy canh với các dung dịch dinh dưỡng khác nhau 43
Hình 4-2. Đồ thị kết quả tăng trưởng khi thủy canh với hạt khoáng có tỉ lệ alginate khác nhau 48
Hình 4-3. Đồ thị kết quả tăng trưởng khi thủy canh với hạt khoáng có đường kính khác nhau. 51
Hình 4-4. Đồ thị kết quả tăng trưởng giữa thủy canh bằng dung dịch và bằng hạt khoáng. 54





vi


DANH MỤC ẢNH
Ảnh 2-1. Một vài hình ảnh về đậu xanh 28
Ảnh 4-1. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong các loại môi trường MS, MS ½ và MS ¼
(theo thứ tự từ trái sang) 45
Ảnh 4-2. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong các loại môi trường Hoagland 1, Hoagland 1
½, và Hoagland 1 ¼ (theo thứ tự từ trái sang) 45
Ảnh 4-3. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong các loại môi trường Hoagland 2, Hoagland 2

½, và Hoagland 2 ¼ (theo thứ tự từ trái sang) 46
Ảnh 4-4. Lá bị nâu, héo, chấm nâu ở gân lá khi thủy canh với các loại môi trường Hoagland 1. . 46
Ảnh 4-5. Lá bị nâu, héo, chấm nâu ở gân lá khi thủy canh với các loại môi trường Hoagland 2. . 46
Ảnh 4-6. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong môi trường hạt khoáng cố định với các tỉ lệ
alginate khác nhau 50
Ảnh 4-7. Các kích thước hạt alginate dùng trong thí nghiệm 3. 52
Ảnh 4-8. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong môi trường hạt khoáng cố định với đường
kính hạt khoáng khác nhau 52
Ảnh 4-9. Cây đậu xanh sau 14 ngày thủy canh trong môi trường dung dịch dinh dưỡng (trái) và
hạt khoáng cố định (phải) 55





vii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2-1. Sự liên hệ giữa các nguyên tố với biểu hiện sinh lý thực vật. 14
Bảng 2-2. Thành phần môi trường MS 24
Bảng 2-3. Thành phần các chất trong môi trường Hoagland 1 và 2 25
Bảng 2-4. Phần trăm (%) các nguyên tố khoáng trong môi trường Hoagland 25
Bảng 4-1. Bảng so sánh kết quả 9 loại môi trường. 42
Bảng 4-2. Bảng so sánh kết quả 5 loại hạt khoáng có tỉ lệ alginate khác nhau 47
Bảng 4-3. Bảng so sánh kết quả 2 loại hạt khoáng có kích thước khác nhau 50
Bảng 4-4. Bảng kết quả khi thủy canh cây bằng dung dịch dinh dưỡng và bằng hạt khoáng 53
Bảng 4-5. So sánh giữa thuỷ canh bằng hạt khoáng cố định và dung dịch dinh dưỡng. 57
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

1

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Thủy canh là một kĩ thuật đã được con người áp dụng từ rất lâu trên thế giới, và ở
Việt Nam, người ta cũng đã thủy canh cây trồng từ rất lâu, nhưng chỉ với quy mô nhỏ
và những kỹ thuật đơn giản. Dinh dưỡng là một yếu tố quan trọng hàng đầu trong kỹ
thuật thủy canh. Ngày nay, con người ta không chỉ dùng dung dịch dinh dưỡng cho hệ
thống thủy canh như thời xưa, mà hướng đến cố định các khoáng chất dinh dưỡng vào
trong các loại polymer như alginate, gelatin Mục đích là để tạo nên các hạt khoáng
nhằm tăng tính thẩm mỹ cho các chậu cây kiểng thủy canh, dễ vận chuyển và bảo quản
được lâu hơn so với dung dịch dinh dưỡng. Cây sử dụng khoáng chất cố định cũng sẽ
sinh trưởng tốt hơn cây thủy canh bình thường, do khoáng chất sẽ được từ từ giải
phóng vào nước, làm cho cây không bị “ngộp” khi mới ban đầu thủy canh đã có quá
nhiều dinh dưỡng. Vả lại theo các nghiên cứu thử nghiệm thì các loại polymer dùng để
cố định, sau một thời gian sẽ hoàn toàn phân hủy, không gây ô nhiễm môi trường (vì
có nguồn gốc từ thiên nhiên). Trong điều kiện kinh tế phát triển như hiện nay thì trang
trí nhà cửa là một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống hàng ngày của con người,
và cây kiểng thủy canh với các hạt khoáng dinh dưỡng sẽ là một vật trang trí độc đáo
và mới lạ, góp phần điểm tô cho những ngôi nhà thêm xinh đẹp.
1.2 Mục tiêu đề tài
Đề tài này được thực hiện nhằm tạo ra một loại hạt khoáng có thể cung cấp chất
dinh dưỡng cho các loại cây kiểng thủy canh cũng như ứng dụng vào các loại hệ thống
thủy canh cây nông nghiệp. vì vậy mục tiêu của đề tài này bao gồm:
1) Xác định môi trường dinh dưỡng thích hợp nhất cho đối tượng nghiên cứu thí
nghiệm là cây đậu xanh. Dung dịch phải đáp ứng được 2 mục tiêu là giúp cây
phát triển tốt và giá thành rẻ.
2) Cố định dung dịch dinh dưỡng đã xác định được bằng alginate với nhiều loại
nồng độ alginate cũng như kích thước hạt alginate khác nhau để tạo được hạt

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU


2

khoáng thích hợp cho thủy canh cây trồng, vừa có thể cung cấp dinh dưỡng cho
cây, vừa có thể làm giá thể cho bộ rễ của cây, vừa tiện lợi trong vận chuyển và
bảo quản.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Bao gồm 3 nội dung chính:
1) Tìm hiểu kiến thức về thủy canh cây trồng và dinh dưỡng trong thủy canh cây
trồng, đặc điểm sinh thái và sinh trưởng của cây đậu xanh, đặc điểm của algi-
nate. Kiến thức này làm nền tảng cho việc thao tác, thủy canh cây đậu xanh
bằng các loại dung dịch hoặc các hạt gel và giúp giải thích các kết quả thí
nghiệm cũng như đưa ra quyết định nên chọn loại môi trường nào, tỉ lệ polymer
là bao nhiêu
2) Nghiên cứu đặc điểm cố định dung dịch bằng alginate, được ứng dụng rất nhiều
trong lĩnh vực thực phẩm, enzyme, và nay mở rộng sang lĩnh vực trồng trọt.
Xác định tỉ lệ alginate cũng như kích thước hạt khoáng tối ưu để giúp hạt
khoáng hình thành và vẫn giải phóng được dinh dưỡng ra ngoài dung dịch.
3) Sử dụng hạt khoáng thành phẩm để thủy canh cây đậu xanh, so sánh với việc
thủy canh cây bằng dung dịch dinh dưỡng nhằm xác định tính hiệu quả của đề
tài.


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


3

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Sơ lƣợc thuỷ canh cây trồng
Thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất mà trồng trực tiếp vào dung dịch
dinh dưỡng hoặc các giá thể mà không phải là đất. Các giá thể đó có thể là cát, trấu,
rán, 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 cần thiết cho cây phát triển và cây tránh được sự
phát triển của cỏ dại, côn trùng và bệnh tật lây nhiễm từ đất.
2.1.1 Lịch sử nghiên cứu
Ngoài nƣớc:
Kỹ thuật thủy canh đã có từ lâu. Theo những tài liệu ghi chép bằng chữ tượng
hình của người Ai Cập trong vài trăm năm trước Công nguyên, đã mô tả lại sự trồng
cây trong nước. Sự nghiên cứu trong những niên đại gần đây nhất cho thấy vườn treo
Babilon và vườn nổi Kashmir và tại Aztec Indians của Mexico cũng còn những nơi
trồng cây trên bè trong những hố cạn. Hiện tại vẫn còn nhiều bè trồng cây được tìm
thấy ở gần thành phố Mexico.
1699 John Woodward (người Anh) đã thí nghiệm trồng cây trong nước có chứa
các loại đất khác nhau. Những năm 60 của thế kỉ 19 Sachs & Knop (Đức) đã sản xuất
ra các dung dịch để nuôi cây.
Trong những năm 30 của thế kỉ 20 Tiến sĩ W.F.Gericke (California) đã phổ biến
rộng rãi thủy canh ở nước Mỹ. Những nông trại thủy canh di động đã cung cấp thực
phẩm rau tươi cho lính Mỹ trong suốt thời gian chiến tranh quân sự tại Nam Thái Bình
Dương. Trong số đó có trại lớn nhất rộng 22 hecta ở Chofu Nhật Bản. Ngay tại Mỹ,
thủy canh được dùng rộng rãi cho mục đích sản xuất kinh doanh hoa như: Cẩm
chướng, Layơn, Cúc, Các cơ sở lớn trồng hoa bằng phương pháp thủy canh còn có ở
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


4

Ý, Tây Ban Nha, Pháp, Anh, Đức, Thụy Điển Trong khi đó ở các vùng khô cằn như
Vịnh Ả Rập, Israel, phương pháp thủy canh được sử dụng rất phổ biến để trồng rau.
Ở các nước Châu Mỹ La Tinh, rau sạch cũng là sản phẩm chính của thủy canh.
Hà Lan có hơn 3600 ha cây trồng không cần đất, Nam Phi có khoảng 400 ha. Ở Singa-
pore Liên doanh Aero green Technology là công ty đầu tiên ở Châu Á áp dụng kĩ thuật
thủy canh trồng rau trong dung dịch dinh dưỡng, không cần đất và không phải dùng
phân hóa học có hại để sản xuất với qui mô lớn. Hàng năm Singapore tiêu thụ lượng
rau trị giá 260 triệu USD. Vì đất có giới hạn nên 90% rau xanh được nhập khẩu, hiện
tại nông trại Aero Green ở Lim Chu Kang trị giá 5 triệu USD đang được thu hoạch
khoảng 900 kg rau mỗi ngày.
Nhật Bản đẩy mạnh kĩ thuật thủy canh để sản xuất rau sạch. An toàn thực phẩm
là một trong những vấn đề mà người Nhật rất quan tâm, họ luôn lo ngại và thận trọng
đối với những phụ gia thực phẩm hay thuốc trừ sâu nông nghiệp. Hơn nữa vì diện tích
đất canh tác quá hạn hẹp nên chính phủ Nhật rất khuyến khích và trợ giúp kiểu trồng
này, rau sạch sản xuất bằng phương pháp này giá đắt hơn 30% so với rau trồng ở môi
trường bên ngoài nhưng người tiêu dùng vẫn chấp nhận.
Trong nƣớc:
Việc nuôi trồng bằng phương pháp thủy canh được biết khá lâu, nhưng chưa
được nghiên cứu có hệ thống và được sử dụng để trồng các loại cây cảnh nhiều hơn.
Từ năm 1993, GS. Lê Đình Lương – Khoa Sinh Học ĐHQG Hà Nội phối hợp với tổ
chức nghiên cứu và triển khai Hong Kong (R&D Hong kong) đã tiến hành nghiên cứu
toàn diện các khía cạnh khoa học kỹ thuật và kinh tế xã hội cho việc chuyển giao công
nghệ và phát triển thủy canh tại Việt Nam. Đến tháng 10 năm 1995, mạng lưới nghiên
cứu và triển khai được phát triển ở Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Côn Đảo, Sở Khoa học
và Công nghệ ở một số tỉnh thành. Công ty Golden Garden & Gino, nhóm sinh viên
Đại học Khoa Học Tự Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh với phương pháp thủy canh vài
loại rau thông dụng, cải xanh, cải ngọt, xà lách phân viện công nghệ sau thu hoạch,
Viên Sinh học nhiệt đới cũng nghiên cứu và sản xuất. Nội dung chủ yếu là:
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

5

Thiết kế và phối hợp sản xuất thử các vật liệu dùng cho thủy canh.
Nghiên cứu trồng các loại cây khác nhau, cấy truyền từ nuôi cấy mô vào hệ
thống thủy canh trước khi đưa vào đất một số cây ăn quả khó trồng trực tiếp vào
đất.
Triển khai thủy canh ở quy mô gia đình, thành thị và nông thôn.
Kết hợp thủy canh với dự án rau sạch của thành phố.
2.1.2 Lợi ích của thuỷ canh cây trồng
Ngày nay thủy canh có một vai trò ngày càng cao trong sự phát triển của ngành
nông nghiệp thế giới. sức ép của dân số, sự thay đổi khí hậu, sự xói mòn đất, sự phân
phối nước không đồng đều và sự ô nhiễm nguồn nước, đó là tất cả những yếu tố ảnh
hưởng đến cách thức canh tác khác nhau. Thủy canh đã đáp ứng được nhiều đòi hỏi từ
việc canh tác ngoài trời đến việc trồng trong nhà kính, đến việc sử dụng nguồn sáng
trong việc sử dụng năng lượng nguyên tử ngầm ở đại dương đã cung cấp rau sạch cho
phi hành đoàn. Đây là một ngành khoa học cao được sử dụng tại những nước đang
phát triển của thế giới thứ ba để cung cấp thức ăn cho những vùng khắc nghiệt, nguồn
nước sạch không có.
Tại Úc, điều kiện khí hậu khắc nghiệt và không thể tiên đoán được, ít đất canh
tác nên thủy canh được sử dụng để cung cấp những sản phẩm hoa tươi cho thị trường
và xuất khẩu, cung cấp thức ăn cho vật nuôi trong suốt mùa đông và những vùng bị
hạn hán tác động. Trong tương lai, thủy canh được thuyết phục nhiều hơn với sự khám
phá vũ trụ. Theo nghiên cứu của cơ quan NASA đã thiết lập những cơ sở nuôi trồng
dự kiến sẽ đưa lên mặt trăng. Ngày nay người tiêu dùng đã trở nên tin tưởng hơn với
những rau cải trồng với phương pháp thủy canh bởi vì sự phân hóa đất, nạn phá rừng,
sự lạm dụng thuốc trừ sâu
Ƣu điểm:
Không phải làm đất, không có cỏ dại, không cần tưới tiết kiệm tối đa sức lao
động cũng như nguồn nước cung cấp cho cây.

Có thể trồng trái vụ
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


6

Không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các hóa chất độc hại khác.
Năng suất cao vì có thể trồng liên tục Sản phẩm hoàn toàn sạch, đồng nhất, giàu
dinh dưỡng và tươi ngon.
Các chất dinh dưỡng hòa tan có sẵn trong dung dịch, bộ rễ không cần phát triển
mạnh nhưng hoàn toàn thu được đủ dinh dưỡng cho cây phát triển tốt
Không tích lũy chất độc, không gây ô nhiễm môi trường (đất và nước) vì các
khoáng chất quan trọng không bị mất đi.

Nhƣợc điểm:
Chỉ trồng các loại cây rau quả, hoa ngắn ngày
Giá thành sản xuất cao hơn rau bình thường
Cần nghiên cứu và phát triển thêm khi thủy canh nhiều loại cây khác nhau
Sự phản ứng của cây đối với môi trường quá giàu hoặc nghèo dinh dưỡng
nhanh không thể tưởng tượng được, do đó ta cần phải cẩn thận và có sự quan
sát hàng ngày.
2.2 Kỹ thuật thuỷ canh
2.2.1 Chất dinh dƣỡng
Những nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển đối với đời sống thực
vật là O, H, N, C, S, Mg, Mn, Fe, Cu, Zn, Bo, Mo. Một số nguyên tố thì chỉ cần với số
lượng rất ít, tuy nhiên một trong các nguyên tố đó có thể trở thành một nhân tố giới
hạn đối với sự sinh trưởng bình thường của cây. Nhiều nguyên tố được tìm thấy trong
các enzyme và co-enzyme (các chất này là nhân tố điều hòa các hoạt động sinh hóa),
trong khi những chất khác thì quan trọng đối với sự tích trữ chất dinh dưỡng. Sự thiếu
hụt bất kì một nguyên tố nào đều thể hiện ra với những triệu chứng và đặc thù riêng,

có thể cho ta biết là cây đang thiếu loại nguyên tố nào.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


7

2.2.1.1 Các nguyên tố cơ bản
a) Carbon
Carbon được cung cấp bởi không khí ở dạng CO
2
. Mặc dù tỷ lệ khí CO
2
trong
khí quyển thấp (0.03%) nhưng lượng này trong khí quyển cũng đã là rất lớn. ngay cả
khi thực vật đã tiêu thụ một lượng lớn, nhưng lượng này vẫn luôn được giữ không đổi.
Khí CO
2
xâm nhập vào cơ thể thực vật qua quang hợp.
b) Oxygen
O
2
đóng một vai trò rất quan trọng đối với sinh trưởng và phát triển của cây, với
chức năng quan trọng trong quá trình hô hấp. Chức năng sống có thể bị ngừng lại nếu
như không có quá trình hô hấp. Cây hấp thụ O
2
từ khí quyển, qua lá, và từ nước thông
qua rễ. Thông thường thì không có vấn đề gì xảy ra khi hấp thụ O
2
từ lá nhưng sự hấp
thụ qua rễ có thể giảm sút nếu như rễ mọc trong nước không được thoáng khí, hoặc ở

giữa lớp cát mà không khí không thể vào được.
c) Hydrogen
Cây hấp thụ H
2
hầu hết là từ nước, thông qua quá trình thẩm thấu ở rễ. H
2
rất
quan trọng vì chất béo và carbohydrate đều có thành phần chính là H, cùng với O và
C. Những nhà thủy canh học nhanh chóng nhận thấy tầm quan trọng của H
2
, khi đo độ
pH của dung dịch dinh dưỡng. H
2
phải ở trong phạm vi cho phép, những giá trị này
được xác định tùy theo nhu cầu của từng loại cây trồng. Tính acid của môi trường phụ
thuộc vào lượng ion H
+
, còn tính kiềm phụ thuộc vào lượng ion OH
-
.
2.2.1.2 Các nguyên tố đa lƣợng
Hiện diện vài phần nghìn đến vài phần trăm ( 10
-3
– 10
-2
g/g trọng lượng khô).
Bao gồm: N:1 – 3%; K: 2 – 4%; Ca: 1 – 2%; Mg: 0.1 – 0.7%, S: 0.1 – 0.6%; P: 0.1 –
0.5%. Có thể xếp Cl, Na, Si vào nhóm nguyên tố đa lượng vì chúng có hàm lượng rất
thay đổi tùy thuộc vào loài thực vật.
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

8

a) Nitrogen (N)
Là thành phần bắt buộc của protein chất đặc trưng cho sự sống. Nó có trong
thành phần enzyme, trong màng tế bào, trong diệp lục tố thực hiện chức năng quang
hợp. Các hợp chất Nitơ còn cung cấp năng lượng cho cơ thể khi tham gia vào cấu tạo
của ADP và ATP. Nitơ có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống thực vật. Nitơ tồn tại
dưới hai dạng: dạng khí nitơ tự do trong khí quyển (N
2
) và dạng các hợp chất nitơ hữu
cơ, vô cơ khác nhau. Nitơ là yếu tố dinh dưỡng góp phần rất quan trọng trong việc
điều tiết quá trình sinh lý, trao đổi chất của cây. Nitơ còn là thành phần của nhiều vi-
tamin B1, B2, B6, PP đóng vai trò là nhóm hoạt động của nhiều hệ enzyme oxy hóa
khử, trong đó có sự tạo thành adenin (Bonner, 1996). Nitơ còn có tác động nhiều mặt
đến sự đồng hóa CO
2
, khi thiếu nitơ cường độ đồng hóa CO
2
giảm làm giảm cường độ
quang hợp. Khi cung cấp đầy đủ nitơ cho cây làm tăng sự tổng hợp auxin (Phạm Đình
Thái, 1980). Nitơ còn ảnh hưởng đến các chỉ tiêu hóa keo của chất sống như độ ưa
nước, độ nhớt, từ đó ảnh hưởng đến cường độ quang hợp, hô hấp và các quá trình
sinh lý trao đổi chất. Dạng sử dụng là urê, (NH
4
)
2
SO
4

, NH
4
NO
3
,
Nếu cây trồng hấp thu N
2
vượt quá nhu cầu thì thân cây sẽ mềm mỏng và khó
hình thành hoa. Tuy nhiên, nếu không cung cấp đủ lượng cần thiết cây sẽ bị cứng do
thừa cellulose và lignin ở thành tế bào. Cây trồng hấp thụ N
2
từ môi trường dinh
dưỡng và từ khí quyển. Ở cây cà chua trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng cần một
lượng N
2
vừa đủ (giai đoạn đầu tiên từ 2 đến 3 tháng sau khi trồng), thân cây sẽ phát
triển cứng cáp. Khi cây đã phát triển cành để đậu quả và khi trái chín thì nhu cầu N
2
sẽ
cao. Nitơ là nguyên tố đa lượng duy nhất, mà cây trồng có thể hấp thụ ở cả dạng anion
và cation. Một vài hỗn hợp dinh dưỡng trộn lẫn một lượng lớn NO
3
và một lượng nhỏ
NH
4
+
, ion H
+
được giải phóng ra từ rễ và làm tăng tính acid của môi trường. Đối với
N

2
cung cấp từ NO
3
, môi trường dinh dưỡng có tính kiềm, vì ion OH giải phóng ra từ
rễ sẽ làm cho môi trường dinh dưỡng cân bằng tĩnh điện. Ở môi trường trồng cà chua
khi bị giảm pH thì nguồn NH
4
+
được sử dụng, còn pH tăng khi tất cả các nguồn NO
3

được sử dụng, độ pH sẽ được giữ không đổi khi người trồng điều chỉnh nguồn N
2
thích
hợp. Tuy nhiên cũng cần phải tiến hành chăm sóc để chắc chắn cân bằng giữa NO
3
và
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


9

NH
4
+
không đổi. Tỷ lệ 50/50 gây ngộ độc NH
4
+
. Tỷ lệ 75% NO
3

và 25% NH
4
+
thì
được một số người trồng cây chấp nhận hơn, trong khi một số thực vật khác lại thích
hợp với tỷ lệ 90% – 10%. Khi thiếu nitơ thì thân lá, bộ rễ kém phát triển, lá có màu
xanh nhợt, phiến lá mỏng, ảnh hưởng đến quang hợp nên năng suất giảm rõ rệt.
b) Phosphorus (P)
P là thành phần quan trọng trong sự sinh trưởng, P cần thiết cho sự phân chia tế
bào, sự tạo hoa và trái, sự phát triển của rễ. P có liên quan đến sự tổng hợp đường, tinh
bột vì P là thành phần của các hợp chất cao năng tham gia vào các quá trình phân giải
hay tổng hợp các chất hữu cơ trong tế bào. Sau khi P xâm nhập vào thực vật dưới dạng
các hợp chất vô cơ (P
2
O
5
, KH
2
PO
4
) theo con đường đồng hóa sơ cấp P bởi hệ rễ sẽ
tham gia vào hầu hết các quá trình trao đổi chất của cây. P đóng vai trò quyết định sự
biến đổi vật chất và năng lượng mà mối liên quan tương hỗ của các biến đổi đó, qui
định chiều hướng, cường độ các quá trình sinh trưởng, phát triển của cơ thể thực vật và
cuối cùng là năng suất. Khi thiếu P cây có thể biểu hiện rõ rệt về hình thái bên ngoài:
năng suất giảm. Đối với những cây họ hòa thảo khi thiếu P thân sẽ mềm yếu, sự sinh
trưởng của rễ, sự đẻ nhánh, phân cành kém. Lá cây có màu xanh đậm do sự thay đổi tỉ
lệ diệp lục tố a và diệp lục tố b. Ở những lá già thì đầu mút của lá và thân có màu đỏ,
hàm lượng protein trong cây giảm, hàm lượng nitơ hòa tan tăng. Đối với cây ăn quả thì
tỉ lệ đậu quả kém, quả chín chậm, trong quả có hàm lượng acid cao. Biểu hiện triệu

chứng thiếu ở lá già trước. Ở môi trường có pH thấp (acid) nhiều Fe thì dễ bị thiếu P vì
làm P ít linh động. Sự thiếu P thường đi đôi với sự thiếu nitơ và có triệu chứng gần
tương tự nhau vì P liên hệ đến sự biến dưỡng N
2
.
c) Potassium (K)
K làm gia tăng quá trình quang hợp và thúc đẩy sự vận chuyển gluxit từ phiến lá
vào các cơ quan. K còn tác động rõ rệt đến trao đổi protit, lipit, đến quá trình thành các
vitamin. K rất dễ xâm nhập vào tế bào, làm tăng tính thấm của thành tế bào đối với các
chất khác, tăng quá trình thủy hóa, giảm độ nhớt, tăng hàm lượng nước liên kết. K ảnh
hưởng đến quá trình sinh tổng hợp các sắc tố trong lá, ảnh hưởng tích cực quá trình đẻ
nhánh, hình thành bông và chất lượng hạt của các cây ngũ cốc. K rất cần thiết cho sự
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


10

sinh trưởng và nó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng quả. Ở cây Cà
chua có hàm lượng K cao sẽ làm cho quả rắn chắc, phần thịt quả sẽ được giữ cứng
trong một thời gian dài, ngay cả khi hái quả vào giai đoạn chín. Với lượng K khoảng
300 ppm thì chỉ bảo quản được 20 ngày. Tuy nhiên, vấn đề là khi tăng hàm lượng K
thì lại gây ảnh hưởng bất lợi cho việc hấp thụ Mg. Nếu K quá cao, thì cần phải sử dụng
phương pháp phun MgSO
4
trên lá. Nguồn K được sử dụng nhiều là hợp chất KNO
3
,
mặc dù K
2
SO

4
đôi khi vẫn được sử dụng nhưng chỉ với mục đích là làm giảm nồng độ
của nitơ. Trong nhiều nghiên cứu của các nước có khí hậu bốn mùa rõ rệt thì trong
suốt mùa đông, khi mà cả thời gian dài chỉ có mây, K có thể được sử dụng với nồng độ
cao hơn mùa hè. Tuy nhiên, khi sử dụng KNO
3
, lượng N
2
dư thừa cần phải được tính
toán. Nếu quá nhiều N
2
hơn mức cho phép, nồng độ đường sẽ giảm và quả sẽ có vị
nhạt. Kali giúp cho sự gia tăng tính chống chịu của cây với nhiệt độ thấp, khô hạn và
bệnh. Khi thiếu K thì sự tích tụ amoniac cao gây độc cho cây, biểu hiện là lá có màu
xanh dương sẫm, đọt bị cháy hay có những đốm màu nâu, có khi lá cuốn lại, thường
xuất hiện ở lá già trước. Các triệu chứng khác như chồi cằn cỗi, cây chết, không trổ
hoa, rễ kém phát triển, lóng ngắn. Kali được sử dụng dưới dạng KCl, KHCO
3
,
K
2
HPO
4
, KNO
3
, K
2
SO
3

d) Calcium (Ca)
Canxi là thành phần muối pectate của tế bào (pectate calcium) có ảnh hưởng đến
tính thấm của màng. Trong tế bào Ca hiện diện ở không bào, mô già ở lá già nhiều Ca
hơn lá non. Canxi cần cho sự thâm nhập của NH
4
+
và NO
3
–
vào rễ, khi môi trường đất
có pH thấp (3 – 4) thì ion Al
3+
bình thường bị keo đất hấp thu sẽ phóng thích ra môi
trường và gây độc cho rễ. Canxi là ion kém linh động nên màng tế bào thực vật ngoại
hấp dễ dàng. Khi nồng độ Ca cao trong môi trường thì Fe bị kết tủa cho nên các chất
này giảm hoặc không di chuyển vào trong tế bào, kết quả lá bị vàng. Ca còn là chất
hoạt hóa của vài enzyme nhất là ATPase. Ca cần với một khối lượng lớn cho thân và
rễ. Ca cũng cần cho sự cho sự hấp thu N
2
. Ca không được hấp thụ như những nguyên
tố khác nên bất kỳ sự thiếu hụt nào cũng biểu hiện rất nhanh ở trên những lá non.
Lượng thấp Ca cũng gây ảnh hưởng đến kích thước của trái. Sản lượng thu hoạch sẽ bị
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


11

giảm rất đáng kể nếu như lượng Ca xuống rất thấp dưới 100ppm. Nồng độ Ca trên 100
ppm sản lượng cũng sẽ gia tăng. Khi thiếu Ca, đặc biệt trong môi trường thủy canh thì
rễ sẽ bị nhầy nhụa dẫn đến sự hấp thu chất dinh dưỡng bị trở ngại, cây ngừng sinh

trưởng, phát triển và chết. Biểu hiện thiếu là ngọn chồi lá non thường bị xoắn, lá tua
cháy bìa lá, thân, cuống hoa gãy và chết. Ca
2+
còn là chất đối kháng của ion K
+
. Sử
dụng Ca
2+
dưới dạng Ca(NO
3
)
2
, CaCl
2
, CaSO
4

e) Magnesium (Mg)
Là thành phần cấu trúc của diệp lục tố, có tác dụng sâu sắc và nhiều mặt đến quá
trình quang hợp, hỗ trợ cho nhiều enzyme đặc biệt ATPase liên quan trong biến dưỡng
carbohydrate, sự tổng hợp acid nucleic, sự liên kết của ATP với các chất phản ứng.
Khi thiếu Mg lá bị vàng, quang hợp kém dẫn đến năng suất giảm. Sử dụng Mg dưới
dạng MgSO
4
. H
2
O, MgO.
2.2.1.3 Các nguyên tố vi lƣợng
Các nguyên tố vi lượng có vai trò quan trọng trong đời sống thực vật. Hàm lượng
các nguyên tố này trong mô thực vật biến động trong khoảng một phần nghìn đến một

trăm phần nghìn. Các nguyên tố vi lượng tham gia vào quá trình oxy hóa khử, quang
hợp, trao đổi nitơ và glucid của thực vật, tham gia vào các trung tâm hoạt tính của en-
zyme và vitamin, làm tăng tính chống chịu của thực vật đối với các điều kiện môi
trường bất lợi. Sự thiếu hụt các nguyên tố vi lượng có thể gây ra nhiều bệnh và không
hiếm những trường hợp cây bị chết ở tuổi cây non. Các nguyên tố như Cu, Bo, Zn, và
Mo cần thiết nhưng chỉ cần với lượng rất nhỏ. Những nguyên tố này có ảnh hưởng đến
sinh trưởng và phát triển của cây.
a) Zinc (Zn)
Tham gia trong quá trình tổng hợp auxin, vì Zn có liên quan đến hàm lượng tryp-
thophan, tiền thân của quá trình sinh tổng hợp NAA. Zn còn là chất hoạt hóa của nhiều
enzym dehydrogenaza, có thể có vai trò trong sự tổng hợp protein. Zn có tác dụng phối
hợp với nhóm GA
3
. Zn có liên quan đến sinh tổng hợp vitamin nhóm B1, B2, B6, B12.
Ngoài ra còn ảnh hưởng đến độ bền của diệp lục tố, có tác dụng tốt đến tổng hợp caro-
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


12

tenoid. Zn còn thúc đẩy sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá xuống các cơ
quan dự trữ, tăng khả năng giữ nước, độ giữ nước của mô do làm tăng quá trình tổng
hợp các cao phân tử ưa nước như protein, axit nucleic. Khi thiếu Zn thì cường độ tổng
hợp trypthophan từ indol và xerin bị kìm hãm nên rễ không tạo được hoặc kém phát
triển, lá bị bạc màu do sắc tố bị hủy hoại, lá kém phát triển dạng lá không bình thường,
lóng ngắn. Sử dụng Zn dưới dạng ZnSO
4
.7H
2
O.

b) Sulfur (S)
Giữ vai trò đệm trong tế bào (trao đổi anion với các tế bào). S là thành phần cấu
trúc của cystein, methyonin, tạo cầu nối S-S (disulfur) tạo cấu trúc bậc 3 của protein. S
còn là thành phần của vài enzyme. Thiếu S sự sinh tổng hợp protein giảm, cây bị
hoàng hóa do không tổng hợp được diệp lục tố, lá có màu lục nhạt thỉnh thoảng có một
phần lá bị đỏ, thường xuất hiện ở lá non, cây chậm lớn, năng suất, phẩm chất giảm. Sử
dụng lưu huỳnh dưới dạng MgSO
4
.7H
2
O, FeSO
4
, amonium sulfate (NH
4
)
2
SO
4
.
c) Iron (Fe)
Có vai trò quan trọng trong phản ứng oxy hóa khử, là nhân của pooc phyrin, Fe
tham gia trong chuỗi vận chuyển điện tử ở quang hợp (Ferodoxin và khử nitric). Fe
còn xúc tác sự khử CO
2
của OAA (oxaloacetic acid), succinic acid. Fe đóng vai trò kết
hợp giữa enzym và đài chất để enzym dễ dàng hoạt động. Bệnh thiếu Fe rất dễ xảy ra
khi môi trường nhiều Ca hoặc pH môi trường quá kiềm vì Fe bị kết tủa dưới dạng hy-
drate Fe là ion bất động trong thực vật, nên khó chẩn đoán trên phần non. Sự thiếu hụt
nhanh chóng biểu hiện ở trên lá và sẽ ngăn chặn sự sinh trưởng và phát triển. Sự thiếu
hụt sắt thường dẫn đến bệnh vàng lá trầm trọng, và trong điều kiện yếu như thế sẽ làm

giảm lượng clorophin ở lá. Sắt không hoạt động mạnh trong cây và tác động thiếu này
sẽ biểu hiện màu vàng trên những lá non. Cần phải điều khiển chặt chẽ độ pH cần thiết
để đảm bảo sự ổn định Fe trong dung dịch dinh dưỡng. Lượng Fe hòa tan giảm nhanh
chóng trong môi trường nếu pH vượt quá 6.5. Lượng Fe giảm trong dung dịch dinh
dưỡng khá nhanh, so với những nguyên tố khác có trong môi trường do một số nguyên
nhân sau: Quá trình oxy hóa Fe bởi tia UV (ánh nắng mặt trời), khi mà dung dịch dinh
dưỡng cung cấp cho cây dưới dạng các tia phun sương. Độ pH của dung dịch dinh
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


13

dưỡng vượt quá 6.5. Sự hấp thu của cây trồng cho sự sinh trưởng và phát triển. Trở
thành dạng không tan bởi một số cấu phần khác nhau trong môi trường. Sử dụng môi
trường làm tăng độ pH, cũng có ảnh hưởng quan trọng đối với khả năng hoạt động của
Fe như việc sử dụng vật liệu đá vôi CaCO
3
sẽ làm tăng độ pH trong dung dịch, gây ra
sự kết tủa PO
4
3-
, Fe, Mn trong dung dịch dinh dưỡng. Cây thiếu Fe thường bị vàng
hoàn toàn và bị cháy sém ở ngọn, mép lá. Nếu môi trường nhiều Zn, Cu, P dẫn đến
thiếu Fe. Nếu môi trường thiếu Mg, Ca, K cũng dẫn đến thiếu Fe. Sử dụng Fe ở dạng
chelat Fe là tốt nhất hoặc FeSO
4
.7H
2
O hay Fe – EDTA (ethylenediamin tetra acetate)
cung cấp khoảng 13,2% Fe. Một vài loại chelate khác có thể ở mức dưới 7%.

d) Copper (Cu)
Gần giống vai trò của Fe, đồng là thành phần cấu trúc của nhiều enzyme xúc tác
các phản ứng oxy hóa khử, can thiệp vào các phản ứng oxy hóa cần O
2
phân tử. Thiếu
đồng, lá kém phát triển, lá màu xanh đậm, nếu thiếu nhiều dẫn đến chết một phần của
lá. Trên lá ngũ cốc nếu thiếu còn gặp triệu chứng bìa lá bị mất diệp lục tố, ngọn lá bị
hư. Cây ăn trái thiếu đồng thường bị chết ngược, sự mất diệp lục tố xảy ra, cây dạng
phân tán. Trong môi trường nuôi trồng thủy canh việc sử dụng Cu trong môi trường
còn có tác dụng ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật trong môi trường dinh dưỡng
nước. Sử dụng Cu dưới dạng CuSO
4
.5H
2
O.
e) Manganese (Mn)
Ảnh hưởng của Mn đối với cây trồng khá giống với Fe, ngoại trừ bệnh vàng lá
không xuất hiện ở các lá non, như trong trường hợp của Fe. Có một vài dấu hiệu cho
thấy có sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các lượng khác nhau Fe và Mn. Cần phải phòng
ngừa trước để chắc chắn sự cân đối giữa Mn và Fe là không đổi trong giới hạn thích
hợp để cây trồng phát triển tốt nhất.
f) Silicon (Si)
Mặc dù Si chưa được thừa nhận như là một yếu tố thiết yếu cho thực vật cấp cao
nhưng hiệu quả của nó đã được nghiên cứu trong nhiều thực vật. Si có nhiều trong các
cây đang phát triển, và hầu như không hiện diện ở trong các cây trồng đang phát triển,
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


14

nhưng hầu như không hiện diện ở trog các cây trồng thủy canh. Từ lâu, Si được thừa
nhận như là một yếu tố quan trọng cần cho sự phát triển của lúa và một số cây ngũ cốc,
nhưng theo nghiên cứu vừa mới đây cho thấy có lẽ Si chỉ quan trọng trong giai đoạn ra
hoa (Ma và cộng sự viên, 1989). Si có hai hiệu quả đáng kể như sau: chống lại sự tấn
công của côn trùng và bệnh tật (Cherif và cộng sự, 1944; Winslow, 1992 Samuels,
1991), chống lại tác dụng độc của kim loại (Vlamis và williams, 1967; Baylis và cộng
sự, 1994).Vì những lí do nêu trên nên việc thêm Si (khoảng 0.1mM) vào dung dịch
thủy canh cho tất cả các cây là cần thiết.
g) Molypdenum (Mo)
Tham gia vào thành phần của enzyme nitrate reductase. Thiếu Mo sẽ có sự hoàng
hóa và hoại mô ở những lá già, hoa rụng sớm hay không thành lập được. Ở vài loại
thực vật như bông cải, lá không bị hoại mô nhưng bị xoắn lại và chết sau đó.
h) Boron (B)
B tham gia vào sự tổng hợp acid nucleic, các phảm ứng hormone, các chức năng
của màng, trong sự vận chuyển carbonhydrate và trong việc sử dụng Ca cho sự thành
lập vách. Thiếu B, sự phân chia tế bào bị ngăn cản, các lá non bị hoại mô (các đốm
đen) chủ yếu ở gốc lá, nụ hay củ; trái và rễ phù to; cây có thể bị mất ưu tính ngọn và
phân nhánh nhiều nhưng ngọn nhánh bị hoại mô ngay sau đó.
i) Chlorine (Cl)
Clo cần cho sự quang giải nước và sự phân chia của tế bào lá và rễ. thiếu Cl, sự
hoàng hóa và hoại mô xảy ra dẫn đến ngọn lá bị héo, lá có màu đồng và tăng trưởng
chậm, rễ dày lên ở vùng gần chóp rễ.
Bảng 2-1. Sự liên hệ giữa các nguyên tố với biểu hiện sinh lý thực vật.
[1]

Nguyên
tố
Triệu chứng thiếu hụt
Triệu chứng nhiễm
độc

N
Lá xanh xám, rễ ốm; lá nhỏ với những lá phía
dưới có màu vàng; trái nhỏ; chồi hoa rụng
Thân và lá tăng trưởng
quá lớn; lá có màu xanh
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


15

rất đậm
P
Tán lá có màu xanh đen với những lá dưới có màu
tía; cây còi cọc; thân cứng; hệ thống rễ nghèo nàn;
sự thiếu hụt đầu tiên thể hiện ở lá trưởng thành; lá
rụng sớm; quá trình tạo quả có thể bị ngừng lại
Không có dấu hiệu
K
Biểu hiện như lá bị cháy; lá cuộn lại và thường
rụng, sinh trưởng hạn chế; quả chín không đều,
thân mềm
Dư thừa K sẽ ảnh
hưởng đến hoạt động
của các nguyên tố khác
Mg
Vàng ở giữa các vân với các vân vẫn màu xanh;
mép lá xoắn lại; hình thành quả giảm nếu thiếu
nghiêm trọng
Lá lớn có màu sáng
Fe

Lá non bị bệnh vàng lá; triệu chứng lan dần đến
những lá già hơn; sinh trưởng kém; hoa rụng
Không có dấu hiệu
Mn
Xuất hiện những đốm vàng trên lá; bệnh vàng lá ít
nghiêm trọng hơn do thiếu Fe; lá có mạng; rất ít
hoa được hình thành
Sinh trưởng chậm và
thân nhỏ
S
Vàng lá, gân lá có màu sáng hơn những vùng
xung quanh; những lá phía trên bị quăn xuống
Giảm kích thước và sự
tăng trưởng của lá
Ca
Lá non bị quăn lại, cuối cùng chết ở phía lưng từ
đầu ngọn và mép lá; xuất hiện những điểm chết;
quả phụ thuộc vào nở hoa và cuối cùng bị thối
rữa; thân dày và hóa gỗ; rễ nâu và phát triển kém
Không có dấu hiệu
Bo
Lá non có màu xanh sáng; cuống chết từ phía
lưng; lá trên nhỏ và xoắn vào trong; thân nứt nẻ và
những vùng hóa libe phát triển; trái có màu tối và
khô
Sự chết hàng loạt tăng
lên bắt đầu từ trên đỉnh
và dịch chuyển dần vào
phía trong
Zn

Lá có kích thước nhỏ; mép lá bị vặn, cuống hoa có
lóng ngắn lại
Xuất hiện bệnh vàng lá;
thân nhỏ và chậm phát
triển
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


16

Cu
Lá non bị héo với những chấm và dấu hiệu của
bệnh vàng lá; lá có màu hơi xanh; cuống hoa có
thể cúi xuống dưới, rất ít hoa được tạo thành
Sinh trưởng chậm, rễ
dày và đen
Mo
Lá bị xoắn lên; những lốm đốm ở trong gân lá
phát triển đầu tiên ở những lá già; lá bị khô hoặc
cháy xém
Lá chuyển sang vàng
Cl
Không có dấu hiệu
Nghiêm trọng thì lá
chát, mép lá bị tưa như
những mô chết bị rời ra
Na
Không có dấu hiệu
Ngăn cản sự hấp thụ K

2.2.2 Dung dịch dinh dƣỡng
2.2.2.1 Pha chế dung dịch
Một khi giá thể không đóng góp gì vào sự sinh trưởng và sản lượng thu hoạch,
thì tất cả các chất dinh dưỡng đều phải thêm vào trong nước. Bản thân nước cung cấp
cho cây cũng có chứa một vài chất khoáng hòa tan có ích cho cây. Các chất khoáng
được sử dụng trong môi trường bắt buộc phải được hòa tan hoàn toàn trong nước, nếu
thêm bất kì chất nào mà không tan được trong nước thì không có tác dụng gì đối với
cây.
Trong thủy canh tất cả các chất cần thiết cung cấp cho cây đều được sử dụng
dưới dạng các muối khoáng vô cơ được hòa tan trong dung môi là nước. Nhiều công
thức dinh dưỡng được công bố và sử dụng thành công cho nhiều đối tượng cây trồng
như cải xà lách, cải ngọt, cải ngọt, bông cải dâu tây, nho và các loại hoa
Điều đáng chú ý là nếu sử dụng các môi trường dinh dưỡng với dạng nước thì
phải nắm rõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm mất tác dụng của hóa
chất. Ví dụ: Ca và P nằm gần nhau thì bị kết tủa, Fe phải được pha riêng. Trong thủy
canh, các muối khoáng sử dụng phải có độ hòa tan cao, tránh lẫn các tạp chất. Môi
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


17

trường dinh dưỡng đạt yêu cầu cao khi có sự cân bằng về nồng độ ion khoáng sử dụng
trong môi trường để đảm bảo độ pH ổn định trong khoảng từ 5.5 – 6.0 độ là độ pH mà
đa số cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt.
Sự thành công hay thất bại của việc trồng thủy canh phụ thuộc vào việc xử lí chất
dinh dưỡng, điều này có thể đạt được tùy thuộc vào độ pH, nhiệt độ và độ dẫn nhiệt
của môi trường.
a) pH
Độ pH được hiểu theo nghĩa đơn giản là một số đo chỉ số axit hoặc baz trong
khoảng từ 1 – 14. Trong môi trường dinh dưỡng, độ pH rất quan trọng cho sự sinh

trưởng và phát triển của cây.
Việc xác định pH của môi trường dinh dưỡng có thể bằng giấy đo pH hoặc pH
kế. Độ pH được tính dựa trên mức độ hoạt động của các nguyên tố khác nhau với cây
trồng. Dưới 5.5 thì khả năng hoạt động của P, K, Ca, Mg và Mo giảm đi rất nhanh,
trên 6.5 thì Fe và Mn trở nên bất hoạt.
Việc điều khiển pH của dung dịch rất quan trọng để ngăn chặn pH tăng lên quá
cao, sẽ gây ra tình trạng kết tủa của Ca
3
(PO
4
)
2
, gây nghẹt ống dẫn dung dịch và bám
quanh bộ rễ của cây.
Nếu pH xuống dưới 5.5, KOH hay một vài chất thích hợp khác có thể thêm vào
dung dịch để tăng pH lên.
Nếu pH quá cao, H
3
PO
4
hay HNO
3
có thể sử dụng. H
3
PO
4
thường được sử dụng
nhiều hơn, vì nó bổ sung thêm PO
4
vào quá trình trồng trọt và tăng thêm lượng khoáng

chất cần cho cây trồng. Tuy nhiên trong trường hợp đặc biệt nếu pH cao là do lượng
Ca(HCO
3
)
2
quá cao trong nước cung cấp, thì nên sử dụng HNO
3
. Nếu bổ sung H
3
PO
4

vào trong trường hợp này thì Ca
3
(PO
4
)
2
sẽ được hình thành, đây là một loại kết tủa
trắng không tan, cây trồng không thể hấp thu được. Cuối cùng, quyết định là sử dụng
H
3
PO
4
hay HNO
3
sẽ trả lời câu hỏi về sự an toàn. HNO
3
là một acid rất mạnh trong khi
đó H

3
PO
4
lại là một acid yếu hơn. Trong việc điều chỉnh pH thì khi sử dụng KOH,
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU


18

HNO
3
, H
3
PO
4
, để cẩn thận cần phải tiến hành các thử nghiệm và cho ra những cảnh
báo thích hợp. H
2
SO
4
cũng là một acid thích hợp.
Sử dụng NH
3
cũng là một cách để giảm pH. NH
3
trong khi oxy hóa tạo thành
NO
3
làm cho dung dịch có tính acid. Sự tạo thành này hay sự oxy hóa được thực hiện
bởi các vi khuẩn nitrat hóa.

Sự thay đổi pH trong dung dịch dinh dưỡng thường xảy ra khá nhanh, phụ
thuộc vào độ lớn của hệ thống rễ và thể tích dinh dưỡng của một cây.
Sự sinh trưởng của cây là một trong những nhân tố làm cho môi trường trở nên
có tính acid hơn, vì trong quá trình sống rễ giải phóng ra các acid hữu cơ và ion H
+
.
Trong khi đầu rễ phải đâm xuyên qua lớp giá thể trong suốt quá trình phát triển, thì lớp
tế bào bên ngoài bao quanh đầu rễ bị bong ra do tiếp xúc với những vật thể nhọn trong
giá thể, những rễ nhỏ vẫn còn bám lại trong giá thể và sẽ chết. Giá thể được sử dụng
càng lâu thì những nhân tố hữu cơ đọng lại trong đó càng nhiều và cần nhiều sự điều
chỉnh cần thiết để đạt được pH như mong muốn.
Với giá thể hoàn toàn mới, không có bất kì một nhân tố hữu cơ nào đọng lại,
hay các vật liệu sinh dưỡng từ vụ trước còn lại, độ pH của môi trường sẽ tăng lên khi
cây cà chua sinh trưởng, nếu như dung dịch không bị acid hóa từ nước. Với sự sinh
trưởng nhanh của cây pH sẽ tăng nhanh vượt quá 6.5 và sẽ gây ra sự thiếu hụt sắt. pH
tăng là do cây hấp thu nhiều NO
3
vào quá trình sinh trưởng, và sau đó là giải phóng
CO
2
vào dung dịch. CO
2
sẽ tạo thành HCO
3
, một acid yếu khi kết hợp với ion H
+
sẽ
tạo thành acid không bị phân ly và làm cho pH tăng lên.
Trong thủy canh, đa số các cây trồng thích hợp với môi trường hơi axit đến gần
trung tính, pH tối ưu từ 5.8 – 6.5. Nếu pH trên 7 thì Fe, Mn, Cu, Zn, Bo trở nên kém

hiệu quả đối với cây. Do đó, có thể điều chỉnh bằng cách cho thêm axit nếu pH môi
trường quá kiềm và ngược lại cho thêm baz khi môi trường quá axit. Thông thường
người ta sử dụng một số hóa chất có tính đệm nghĩa là có khả năng duy trì nồng độ ion
H+ trong một khoảng thích hợp.