GIÁO TRÌNH THỦY CANH ( PGS nhựt)

GIÁO TRÌNH THỦY CANH

Thủy canh trong
trồng trọt & nhân giống
TS. Dương Tấn Nhựt
Viện Sinh Học Tây Nguyên
116 Xô Viết Nghệ Tĩnh, Đà Lạt, Lâm Đồng
E.mail:


NỘI DUNG CHÍNH CỦA BÀI GIẢNG
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
VII.
VIII.
IX.
X.
XI.
XII.
XIII.
XIV.
XV.

LỊCH SỬ THỦY CANH
NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG THỦY CANH
PHÂN LOẠI THỦY CANH
CÁC KỸ THUẬT DỊCH LỎNG

THỦY CANH SỬ DỤNG GIÁ THỂ RẮN
KỸ THUẬT ƯƠM THỦY CANH
DỊCH DINH DƯỠNG CHO THỦY CANH
BÓN PHÂN
UỐN VÀ TỈA CÀNH
NHỮNG YÊU CẦU KIỂM SOÁT NUÔI CẤY THỦY CANH
MỘT SỐ VẤN ĐỀ ĐỐI VỚI THỦY CANH VÀ CÁCH GIẢI QUYẾT
NHỮNG THUẬN LỢI VÀ HẠN CHẾ CỦA NUÔI TRỒNG THỦY CANH
THU HOẠCH, PHÂN LOẠI, BẢO QUẢN VÀ TIÊU THỤ
NHỮNG THIẾT BỊ CẦN CHO CÔNG NGHỆ THỦY CANH
CÔNG NGHỆ THỦY CANH VÀ VI THỦY CANH TRONG NHÂN GIỐNG
(IN VITRO VÀ EX VITRO) VÀ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG HOA CỦA MỘT
SỐ LOẠI CÂY HOA CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ


VIỆN SINH HỌC TÂY NGUYÊN


Trồng thuỷ canh (Hydroponics)


Trồng treo trên ống nhựa


I. LỊCH SỬ THỦY CANH
• Thủy canh đã được thực hiện từ nhiều thế kỷ trước ở vùng
Amazone, Babylone, Ai Cập, Trung Quốc và Ấn Độ.
• Thủy canh được biết đến từ năm 1925.
• Thuật ngữ thủy canh (hydroponics) lần đầu tiên được Gericke
(1937) giới thiệu và mô tả cho mục đích thương mại, ngay từ năm

1929 Gericke đã phát triển một phương pháp nuôi trồng thực vật
trong nước. Ngoài Gericke nhiều nhà khoa học khác cũng đưa ra
nhiều phương pháp và kỹ thuật nuôi trồng không cần đất như
Laurie (1931), Eaton (1936), Withrow và Biebel (1936), Mullard và
Stoughton (1939), Arnon và Hoagland (1940).
• Tuy nhiên vào thời gian đó, họ vẫn không thể thành công về mặt
kinh tế. Mặc dù vậy, thủy canh vẫn được dành sự chú ý đặc biệt của
nhiều nhà khoa học.
• Trong và ngay sau thế chiến thứ hai, thủy canh được quân đội Hoa
Kỳ sử dụng khá rộng rãi.
• Đến cuối thập niên 60, nuôi trồng thủy canh được quan tâm nhiều ở


• Rockwool là loại giá thể được biết đến và được dùng cho nuôi trồng
thủy canh vì nó trơ về mặt hóa học và không có các nhân tố gây
bệnh.
• Trong các thập niên 70, thủy canh được phát triển rộng ở các Tiểu
vương quốc Ả Rập, Mỹ, Bỉ, Đan Mạch, Đức, Ý, Iran, Nhật Bản,
Liên Xô và nhiều nước khác.
• Trong thập niên 80, nhiều nông trại thủy canh tự động hóa và điện
toán hóa xuất hiện nhiều nơi trên thế giới.
• Thập niên 90, các bộ kit thủy canh chuyên dụng đã trở nên phổ biến
cho việc sản xuất rau công nghiệp, hàng loạt các vật liệu xốp làm giá
thể cũng xuất hiện trong thời kỳ này và được nhận biết như các môi
trường tăng trưởng vô cơ và hữu cơ.
• Thành phần dung dịch dinh dưỡng và tối ưu hóa dinh dưỡng trong
hệ thống thủy canh ở quy mô thương mại đã là những đối tượng
chính cho nghiên cứu về trồng cây không cần đất trong những thập
niên vừa qua.
• Nghiên cứu tiêu chuẩn hóa hệ thống nuôi cấy, thiết bị chuyên dụng,

tự động hóa… là những mục tiêu hướng tới để có thể sử dụng nuôi
trồng thủy canh như là công cụ hiệu quả cho sản xuất rau sạch (an
toàn) và rất được nhiều nước quan tâm hiện nay.


II. NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA HỆ
THỐNG THỦY CANH
• Trong một dung dịch hoặc môi trường trơ, việc duy trì độ acid hay
độ kiềm (dựa vào pH), độ dẫn điện (Ec) trong một khoảng giá trị
phù hợp với hệ thống rễ của thực vật được gọi là hoạt động đệm và
việc này cần phải được thực hiện nhân tạo trong các hệ thống thủy
canh.
• Trong bất cứ hệ thống thủy canh nào các yêu cầu cơ bản sau cần
được duy trì ở mức độ tối thích:
 Hoạt động đệm của nước hay của giá thể trơ được sử dụng.
 Dịch dinh dưỡng hoặc hỗn hợp phân bón phải chứa tất cả các thành
phần vi lượng và đa lượng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát
triển của cây.
 Hoạt động đệm của dịch dinh dưỡng phải trong khoảng phù hợp để
hệ thống rễ hoặc giá thể trơ không bị ảnh hưởng.
 Nhiệt độ và độ thoáng khí của giá thể trơ hoặc dịch dinh dưỡng
phải phù hợp với hệ thống rễ


III. PHÂN LOẠI THỦY CANH
• Một số kỹ thuật thủy canh thông dụng hiện nay:
 Các kỹ thuật thủy canh dịch lỏng:
 Phương pháp tuần hoàn (hệ thống đóng): kỹ thuật màng mỏng dinh
dưỡng (NFT – nutrient film technique), kỹ thuật dòng sâu (deep flow
technique).

 Phương pháp không tuần hoàn (hệ thống mở): kỹ thuật ngâm rễ
(root deeping technique), kỹ thuật nổi (floating technique), kỹ thuật
mao dẫn (capillary technique).
 Các kỹ thuật thủy canh có sử dụng giá thể rắn (các hệ thống kết hợp
có thể đóng hay mở):
 Kỹ thuật túi treo (hanging bag technique).
 Kỹ thuật túi tăng trưởng (growing bag technique).
 Kỹ thuật rãnh (trench or trough technique).
 Kỹ thuật chậu môi trường (pot technique).
 Khí canh (aeroponics):
 Kỹ thuật tạo sương rễ (root mist technique).
 Kỹ thuật nuôi sương (fog feed technique).


IV. KỸ THUẬT THỦY CANH DỊCH LỎNG
1.Phương pháp tuần hoàn:
Dịch dinh dưỡng được bơm qua hệ thống rễ cây và dịch dư được thu
nhận, làm đầy và tái sử dụng.

a) Kỹ thuật lớp mỏng dinh dưỡng:
Là một hệ thống thủy canh thực, rễ cây được tiếp xúc trực tiếp với dịch
dinh dưỡng. Một lớp mỏng (0,5 mm) dịch dinh dưỡng chảy xuyên qua
các kênh (hình 2)
Kênh được làm từ một tấm dễ uốn gấp. Cây giống và một ít môi trường
tăng trưởng được đặt giữa tấm này và cả hai rìa kéo dài tới nền chứa các
cây giống và được kẹp vào nhau (hình 3) để ngăn sự thoát hơi nước và
để loại trừ ánh sáng. Môi trường tăng trưởng hấp thu dịch dinh dưỡng
cho cây con và khi cây tăng trưởng sẽ tạo một “tấm thảm” trong các
kênh.

Hình 2. Hệ thống lớp mỏng dinh dưỡng


Hình 3. Cấu trúc cơ bản của các kênh dẫn dung dịch

 Chiều dài tối đa của kênh là khoảng 5 – 10 m, độ nghiêng 1 inch 50 đến 1
inch 75. Dịch dinh dưỡng được bơm đến đầu cao của mỗi kênh và chảy xuống
đầu thấp, thấm ướt rễ cây.
 Ở đầu thấp của kênh, dịch dinh dưỡng được thu hồi và chảy vào thùng chứa
dịch dinh dưỡng. Tại đây nó được điều chỉnh nồng độ muối trước khi tái sử
dụng. Dịch dinh dưỡng được thay mới mỗi tuần.
 Điều chỉnh tốc độ dòng chảy khoảng 2 – 3 lít/phút, tùy thuộc vào chiều dài
của kênh. Kỹ thuật này cho phép cây tăng trưởng chiều cao.
Trong thực nghiệm, khó có thể duy trì lâu một lớp mỏng dịch dinh dưỡng như
vậy, do đó kỹ thuật này được thực hiện với nhiều biến đổi bổ sung.


b) Kỹ thuật dòng sâu – hệ thống ống:

 Dịch lỏng khoảng 2 – 3 cm chảy qua
các ống PVC đường kính 10 cm với một
hệ thống chậu lưới plastic để cố định cây.
 Chậu plastic chứa các vật liệu trồng
cây và đáy của nó chạm dịch dinh dưỡng
đang chảy bên trong ống.
Hình 4.xếp Rau
trồng trên hệ
 Các ống PVC có thể được
trên

thống ống
một mặt phẳng hay dạng zig zag tùy thuộc
vào kiểu nuôi trồng (hình 4, 5 và 6).

Hình 4. Rau trồng trên hệ thống ống


Hình 5. Hệ thống ống trên cùng một mặt phẳng


Hình 6. Hệ thống ống dẫn dung dịch theo hướng zig zag
Hệ thống zig zag tận dụng không gian một cách hiệu quả, phù hợp với việc
nuôi trồng tăng trưởng chậm. Hệ thống mặt phẳng đơn phù hợp cho cả nuôi
trồng cao và thấp.


Cây được trồng trong các chậu lưới plastic
và được cố định vào các lỗ trên ống PVC. Bột
xơ dừa, tro trấu hoặc hỗn hợp cả hai có thể được
dùng làm đầy chậu. Đặt một mảnh lưới nhỏ
trong chậu để ngăn các vật liệu này rơi xuống
dịch dinh dưỡng. Các “chậu nhỏ” bằng plastic
có đục lỗ ở bên và đáy có thể được sử dụng thay
thế cho chậu lưới (hình 7).
Khi dung dịch tái sử dụng chảy vào thùng
chứa, dịch dinh dưỡng sẽ được thông khí. Các
ống PVC phải có độ dốc 3,3 đến 3,6 cm để tạo
dòng chảy tốt cho dịch dinh dưỡng. Hệ thống có
thể được thiết lập trong không gian mở hay trong
các cấu trúc được bảo vệ.

Hình 7. Mặt cắt ngang của hệ
thống ống


2) Phương pháp không tuần hoàn:
Dịch dinh dưỡng không tuần hoàn mà chỉ được sử dụng một
lần. Khi nồng độ chất dinh dưỡng giảm, pH hay Ec thay đổi,
dịch sẽ được thay thế.

a) Kỹ thuật ngâm rễ:


Trong kỹ thuật này, cây được trồng trong các chậu nhỏ chứa đầy
môi trường tăng trưởng. Khoảng 2 – 3 cm đáy chậu được ngâm trong
dung dịch dinh dưỡng (hình 8). Một số rễ được ngâm trong dung
dịch, trong khi những rễ khác nằm trong không khí bên trên dung
dịch để hấp thu không khí.



Kỹ thuật này dễ thực hiện, vật liệu đơn giản, ít tốn kém và không
cần phải duy trì các điều kiện lâu dài. Điều quan trọng là phương
pháp này không cần những điều kiện như điện, máy bơm nước, các
kênh dẫn… Tuy nhiên, cần phải dùng một giá thể trơ.


Hình 8. Mô hình hệ thống thủy canh không tuần hoàn cho
những cây không có củ

Đối với cây không có rễ củ:
Đầu tiên, chọn một thùng chứa dịch dinh dưỡng.
Không có yêu cầu về hình dạng hoặc vật liệu cụ thể
làm thùng, nhưng không được sử dụng thùng kim loại.
Hộp xốp hay hộp gỗ, hộp plastic hay bồn xi măng đều
dùng được. Xốp có thể dùng để giữ nhiệt độ dịch dinh
dưỡng. Đặt một tấm plastic đen, dày ít nhất 0,15 mm
làm màng bao xung quanh hộp để tránh rò rỉ và giảm
ánh sáng (hình 9). Độ sâu của hộp phải nằm trong
khoảng 25 – 30 cm để cung cấp đủ dung dịch cũng như
không gian bên trên dung dịch để hấp thu oxygen.
Cần một tấm chắn đặt trên thùng để ngăn ánh sáng,
chậu nuôi cũng được cố định nhờ tấm chắn này (hình
10). Số lượng lỗ trên tấm chắn để cố định các chậu tùy
thuộc vào loại cây trồng, và cần có thêm một lỗ để
tuần hoàn không khí. Cây giống được trồng trong chậu
plastic chứa bột xơ dừa cũ hoặc tro trấu hoặc hỗn hợp
hai thứ đã được khử trùng. Có thể dùng chậu lưới
plastic hoặc chậu nhỏ plastic.

Hình 9. Thùng
chứa lót nhựa
polythene
Hình 9.
Thùng chứa lót
nhựa polythene


Đục lỗ ở đáy và mặt bên của “tách” plastic để rễ phát triển và hấp thu dịch

dinh dưỡng vào chậu (hình 10, 11). Đặt một lưới nhỏ trong chậu, ngăn vật liệu
trong chậu rơi vào dung dịch, hạt giống có thể được trồng trực tiếp vào chậu.
Đổ dung dịch 2/3 thùng, các chậu cây được đặt bên trên, chỉ 2 cm đáy chậu
được đặt ngập trong dịch dinh dưỡng.
Trên đây là những bước thực hiện một hệ thống thủy canh không tuần hoàn.
Những hộp này có thể được đặt trong nhà lưới hoặc trong một không gian mở
được che mưa, hoặc để trong nhà. Những cây sinh trưởng cao cần một số giá
thể để giữ cho khỏi ngã.
Cần phải duy trì khoảng không gian vừa đủ bên trên dịch dinh dưỡng trong
thùng. Kết quả của hệ thống thủy canh không tuần hoàn phụ thuộc vào sự tăng
trưởng nhanh và chất lượng, rễ tiếp xúc với không khí, rễ này hấp thu oxygen
cho cây, tốt nhất là 2/3 rễ tiếp xúc với không khí và 1/3 tiếp xúc với dịch dinh
dưỡng.
Trong suốt quá trình trồng cây, chất lượng dịch trong thùng có thể giảm,
nồng độ ion có thể tăng lên gây bất lợi cho sự tăng trưởng của cây. Nếu nhận
thấy có tình trạng này, cần phải thay dung dịch mới.

Hình 10. Tấm chắn có đục lỗ


Đối với cây có rễ củ:
Dùng thùng cao 20 – 30 cm, được bọc bởi một
tấm polyethylene đen, 1/3 thùng chứa dung
dịch dinh dưỡng. Để khoảng 7,5 cm trên mặt
thoáng dung dịch dinh dưỡng. Dùng lưới mắt
cáo để trong hộp và cho vào một giá thể trơ,
cây giống được trồng trên giá thể (hình 11).
Ở giai đoạn đầu, dịch dinh dưỡng sẽ tới được
giá thể xuyên qua các ống PVC nhỏ bên
trong giá thể theo lực mao dẫn. Sau đó, rễ

cây phát triển và chạm tới được dịch dinh
dưỡng xuyên qua lưới.
Ở giai đoạn này, các ống mao dẫn sẽ được
loại bỏ. Các lỗ trống để lại sẽ cho phép thông
khí dễ dàng.

Hình 11. Mô hình kỹ thuật nhúng rễ cho những cây có củ


b) Kỹ thuật nổi:

Kỹ thuật này cũng tương tự với phương pháp hộp, nhưng những
hộp nông (sâu 10 cm) có thể sử dụng được. Cây nuôi trong chậu nhỏ
được cố định vào tấm xốp hay bất cứ loại vật liệu nhẹ nào có thể nổi
được trên mặt dung dịch trong thùng (hình 12) và dung dịch được thông
khí nhân tạo.

Hình 12. Mô hình kỹ thuật nổi


c) Kỹ thuật mao dẫn :
Chậu cây có nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau được đục lỗ ở đáy.
Cho vào giá thể trơ đầy các chậu và trồng cây giống/hạt giống vào. Các
chậu này được đặt vào các thùng nông có dung dịch dinh dưỡng. Dịch
dinh dưỡng được dẫn tới giá thể trơ nhờ mao dẫn (hình 13).

Việc thông khí là rất quan
trọng. Vì vậy, có thể sử dụng
hỗn hợp bụi xơ dừa cũ với cát
hoặc sỏi. Kỹ thuật này phù

hợp với các loại cây cảnh, các
loại hoa, cây trồng trong nhà.

Hình 13. Mô hình kỹ
thuật mao dẫn


V. THỦY CANH SỬ DỤNG GIÁ THỂ RẮN
Vật liệu làm giá thể phải dễ uốn cong, tơi xốp, có khả năng giữ
nước, thoáng khí nhưng cũng phải có khả năng thoát nước dễ
dàng.
Giá thể không được có chất độc, sâu bọ, vi sinh vật gây bệnh, giun
tròn kí sinh… và phải được khử trùng trước khi sử dụng. Giá thể
đó có thể là:
 Giá thể tự nhiên vô cơ (sỏi).
 Giá thể tự nhiên hữu cơ (tro, mạt cưa, xơ dừa, bụi xơ dừa, đất
mún).
 Giá thể nhân tạo vô cơ (rockwool, perlite, vermiculite).
 Giá thể nhân tạo hữu cơ (polyurethane, polyphenol, polyether,
polyvinyl).
Tanin và acid hiện diện trong bột xơ dừa mới sẽ ảnh hưởng đến cây.
Vì vậy phải sử dụng bột xơ dừa đã được ủ ít nhất là 6 tháng. Bột xơ
dừa khô, sạch hiện có bán trên thị trường.


1) Kỹ thuật túi treo (hệ thống mở):
Sử dụng các túi dài khoảng 1 m, có dạng hình trụ, ngoài trắng trong
đen, đã xử lý UV, dày, làm bằng polyethylene, bên trong chứa xơ dừa.
Những túi này được hàn ở đáy và buộc vào một ống PVC nhỏ ở đầu.
Treo các túi này thẳng đứng từ giá thể bên trên kênh dẫn dịch dinh

dưỡng, kỹ thuật này còn được gọi là kỹ thuật “tăng trưởng đứng”. Cây
giống hay các vật liệu trồng cây khác trong chậu lưới được cho vào các lỗ
ở bên các túi treo.
Dịch dinh dưỡng được bơm lên đỉnh của mỗi túi treo xuyên qua một
máy vi rải (micro sprinkler) gắn bên cạnh đỉnh túi treo.
Các máy vi rải này phân bố dịch dinh dưỡng bên trong túi treo.
Dịch dinh dưỡng sẽ thấm xuống xơ dừa và rễ cây. Dịch thừa sẽ được thu
nhận ở kênh dẫn bên dưới qua những lỗ đục ở đáy túi và chảy về thùng
dịch dinh dưỡng (hình 14).