Ảnh hưởng của thành phần môi trường lên sự sinh trưởng của cải bẹ xanh (brassica juncea l ) trong hệ thống thủy canh ngâm rễ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ẢNH HƢỞNG CỦA THÀNH PHẦN MÔI TRƢỜNG
ĐẾN SỰ SINH TRƢỞNG CỦA CẢI BẸ XANH
(Brassica juncea L.) TRONG HỆ THỐNG THỦY
CANH NGÂM RỄ

Ngành

: Công Nghệ Sinh Học

Chuyên ngành

: Công Nghệ Sinh Học

Giảng viên hướng dẫn

: ThS. Phan Quốc Tâm

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Hồng Anh

MSSV: 1151110053

Lớp: 11DSH03

TP. Hồ Chí Minh, 2015

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài “Ảnh hưởng của thành phần môi trường lên sự
sinh trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh ngâm
rễ” là đề tài nghiên cứu do tôi trực tiếp thực hiện, dưới sự hướng dẫn của Th.S
Phan Quốc Tâm. Tất cả các số liệu, kết quả trình bày trong đồ án tốt nghiệp là
khách quan và không sao chép số liệu của bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước
đây.
Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Nhà trường và hội đồng về sự cam
đoan này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 8 năm 2015.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Hồng Anh


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án tố nghiệp này, em xin chân thành cảm Ban giám hiệu
trường Đại học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh cùng các thầy cô trong khoa Công
nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, trường Đại học Công nghệ Tp. Hồ Chí
Minh đã giảng dạy và truyên đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt 4
năm học vừa qua.
Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy ThS. Phan Quốc Tâm
đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như làm đồ án
tốt nghiệp.
Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, các bạn bè đã đồng hành và giúp đỡ em
trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 08 năm 2015.

Sinh viên

Nguyễn Thị Hồng Anh

.


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ..................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu..................................................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 2
4. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 2
5. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 2
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài .......................................... 3
7. Kết quả đạt được ........................................................................................... 3
8. Kết cấu của đề tài .......................................................................................... 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 4
1.1. Giới thiệu sơ lược về hệ thống thủy canh................................................... 4
1.1.1. Khái niệm ............................................................................................ 4
1.1.2. Lịch sử phát triển và những thành tựu đạt được trong nuôi trồng thủy
canh ............................................................................................................... 4
1.1.3. Các phương pháp thủy canh................................................................. 6
1.1.4. Môi trường trồng thủy canh ............................................................... 11
1.1.5. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường ............................................... 14
1.1.6. Một số giá thể hữu cơ được sử dụng .................................................. 16
1.1.7. Chất lượng nước ................................................................................ 17
1.1.8. Ảnh hưởng của nấm bệnh trong dung dịch thuỷ canh ........................ 17
1.1.9. Một số bệnh trong hệ thống thủy canh ............................................... 18
1.2. Giới thiệu về cải bẹ xanh.......................................................................... 19

1.2.1. Nguồn gốc và phân bố ....................................................................... 19
1.2.2. Phân loại ............................................................................................ 20
1.2.3. Đặc điểm hình thái ............................................................................. 20
1.2.4. Giá trị của cải bẹ xanh ....................................................................... 21
1.2.5. Điều kiện sinh thái của cải bẹ xanh.................................................... 22
1.2.6. Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh lên cây cải bẹ xanh.................. 22
1.2.7. Đất và dinh dưỡng .............................. Error! Bookmark not defined.
1.2.8. Kỹ thuật trồng cải bẹ xanh ................................................................. 22
i


1.2.9. Tình hình nghiên cứu cải bẹ xanh trên thế giới và Việt Nam............. 25
1.3. Dinh dưỡng khoáng.................................................................................. 29
1.3.1. Bản chất của quá trình hút khoáng .....................................................
29
1.3.2. Vai trò của nguyên tố khoáng đối với thực vật .................................. 29
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP ............................................ 39
2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................................................
39
2.1.1. Thời gian nghiên cứu ......................................................................... 39
2.1.2. Địa điểm nghiên cứu.......................................................................... 39
2.2. Nguyên vật liệu thí nghiệm ...................................................................... 39
2.2.1. Nguồn giống ...................................................................................... 39
2.2.2. Thiết bị và dụng cụ ............................................................................ 39
2.3. Phương pháp ............................................................................................ 39
2.3.1. Chuẩn bị hệ thống thủy canh ngâm rễ................................................ 39
2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường lên sự
sinh trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh
ngâm rễ ........................................................................................................ 40
2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ vitamin B1 bổ sung vào môi trường

MS1/10 trong hệ thống thủy canh ngâm rễ Gieo hạt ................................... 42
2.3.4. Chỉ tiêu theo dõi ................................................................................ 43
2.4. Thống kê và xử lý số liệu .........................................................................
43
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................... 44
3.1. Ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên sự sinh
trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trồng trong hệ thống
thủy canh ngâm rễ ........................................................................................... 44
3.2. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên sự sinh
trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trồng trong hệ thống
thủy canh ngâm rễ ........................................................................................... 54
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 63
4.1. Kết luận.................................................................................................... 63
4.2. Kiến nghị.................................................................................................. 63
ii


TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................ 64

ii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Dung dịch dinh dưỡng do Knop khởi xướng vào năm 1892 .............. 11
Bảng 1.2. Dung dịch dinh dưỡng do Hoagland đề xuất ......................................
12
Bảng 1.3. Dịch dinh dưỡng thủy canh do Alan Cooper đề xuất ......................... 12
Bảng 1.1. Giá trị dinh dưỡng của cải bẹ xanh.................................................... 21
Bảng 2.1. Bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ MS thích hợp cho sự sinh trưởng
của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh ngâm rễ

...................... 41
Bảng 2.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ vitamin B1 bổ sung vào môi trường
MS1/10 thích hợp cho sự sinh trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong
hệ thống thủy canh ngâm rễ................................................................................ 42
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường
MS lên sự sinh trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trồng
trong hệ thống thủy canh ngâm rễ ...................................................................... 44
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường
MS1/10 lên sự sinh trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày
trồng trong hệ thống thủy canh ngâm rễ ............................................................. 54

3


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (NFT – nutrient film technique) ...... 6
Hình 1.2. Kỹ thuật dòng sâu (deep flow technique) ............................................. 7
Hình 1.3. Kỹ thuật ngâm rễ (root deeping technique) .......................................... 7
Hình 1.4. Kỹ thuật nổi (floating technique) ..........................................................
8
Hình 1.5. Kỹ thuật mao dẫn (capillary action technique) ..................................... 8
Hình 1.6. Phương pháp khí canh (aeroponics)...................................................... 9
Hình 1.7. Kỹ thuật túi treo (hanging bag technique) ............................................ 9
Hình 1.8. Kỹ thuật túi tăng trưởng (growing bag technique) ..............................
10
Hình 1.9. Kỹ thuật rãnh (trenh or trough technique) .......................................... 10
Hình 1.10. Kỹ thuật chậu (pot technique)........................................................... 11
Hình 1.11. Hình cải bẹ xanh ...............................................................................
20
Hình 3.1. Bố trí cây con vào thùng xốp ..............................................................

41
Hình 3.2. Ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên sự sinh
trưởng của lá cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 5 ngày trồng trong hệ thống
thủy canh ngâm rễ .............................................................................................. 47
Hình 3.3. Ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên sự sinh
trưởng của lá cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 10 ngày trồng trong hệ thống
thủy canh ngâm rễ .............................................................................................. 48
Hình 3.4. Ảnh hưởng của thành phần môi trường MS lên sự sinh trưởng của lá
cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 15 ngày trồng trong hệ thống thủy canh
ngâm rễ............................................................................................................... 49
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên sự sinh
trưởng của lá cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trồng trong hệ thống
thủy canh ngâm rễ .............................................................................................. 50
Hình 3.6. So sánh ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên sự
sinh trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trồng trong hệ
thống thủy canh ngâm rễ .................................................................................... 50

4


Hình 3.7. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên sự sinh
trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 5 ngày trong hệ thống thủy canh
ngâm rễ............................................................................................................... 57

5


Hình 3.8. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên sự sinh
trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 10 ngày trong hệ thống thủy
canh ngâm rễ ...................................................................................................... 58

Hình 3.9. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên sự sinh
trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 15 ngày trong hệ thống thủy
canh ngâm rễ ...................................................................................................... 59
Hình 3.10. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên sự
sinh trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trong hệ thống thủy
canh ngâm rễ ...................................................................................................... 60
Hình 3.11. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên sự
sinh trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh ngâm
rễ ........................................................................................................................ 60

6


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên sự sinh
trưởng chiều dài lá cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trồng trong hệ
thống thủy canh ngâm rễ ................................................................................... 45
Biểu đồ 3.2. Ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên sự sinh
trưởng đường kính lá cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trồng trong hệ
thống thủy canh ngâm rễ .................................................................................... 46
Biểu đồ 3.3. Ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên số lá
cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trồng trong hệ thống thủy canh
ngâm rễ............................................................................................................... 46
Biểu đồ 3.4. Ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên sự sinh
trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) sau 20 ngày trồng trong hệ thống
thủy canh ngâm rễ .............................................................................................. 46
Biểu đồ 3.5. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên chiều
dài lá cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh ngâm rễ.............
55
Biểu đồ 3.6. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên

đường kính cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh ngâm rễ
.............. 56
Biểu đồ 3.7. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên số
lá cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh ngâm rễ .............. 56
Biểu đồ 3.8. Ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên sự
sinh trưởng của cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh ngâm
rễ ........................................................................................................................ 56

7


Đồ án tốt nghiệp

1


Đồ án tốt nghiệp

LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Rau xanh là nguồn thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hằng ngày
của con người. Với đặc điểm khí hậu đa dạng, miền Bắc có đầy đủ bốn mùa xuân
hạ thu đông, miền Nam chỉ có hai mùa là mùa mưa và mùa khô, các sản phẩm
rau của Việt Nam rất đa dạng, từ các loại rau nhiệt đới như rau muống, rau ngót,
rau cải đến các loại rau xứ lạnh như su hào, bắp cải, cà rốt,… Rau họ cải
(Brassicaceae) gồm bắp cải, súp lơ, su hào, củ cải, các loại cải không cuống,… là
một trong những loài rau được trồng nhiều nhất ở Việt Nam, trong đó cải bẹ xanh
(Brassica juncea L.) được trồng khá phổ biến do loài này có khả năng thích ứng
rộng, hiệu quả kinh tế cao. Thành phần dinh dưỡng trong cải xanh khá cao: các
vitamin A, B, C, D, K, carotene, albumin, acid nicotinic,… Đây là một trong

những loại rau mà các nhà dinh dưỡng khuyên mọi người nên dùng thường
xuyên để bảo vệ sức khỏe và phòng chống bệnh tật. Vai trò của rau xanh nói
chung và rau cải bẹ xanh nói riêng vô cùng quan trọng đối với sức khỏe của con
người. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã cảnh báo hằng năm trên toàn thế giới có
khoảng 2,7 triệu ca tử vong do ăn thiếu rau xanh (Lê Hồng Phúc, 2010).
Ngày nay, cùng với tốc độ gia tăng dân số nhanh chóng là hàng loạt các vấn
đề được đặt ra để giải quyết nhu cầu ngày càng lớn của con người về sức khỏe,
giáo dục, y tế, môi trường. Trong đó vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm đang là
chủ đề nổi cộm rất được xã hội quan tâm vì có liên quan đến sức khỏe cộng
đồng. Trong giai đoạn năm 2000 – 2007 trên toàn quốc trung bình mỗi năm có
181 vụ ngộ độc với hơn 211 nghìn người mắc, trong đó có 48 trường hợp tử
vong, tăng 61 trường hợp so với 5 năm trước (1994 – 1998) (Trung tâm Khuyến
Nông Quốc Gia, 2010). Rau là thực phẩm thiết yếu cho mọi người nhưng trong
thực tế rau là loại thực phẩm dễ bị ô nhiễm nhất so với các loại nông sản khác.
Nguy cơ bị ngộ độc do ăn rau cao hơn các nông sản khác vì rau xanh được người
tiêu dùng sử dụng ngay sau khi thu hoạch và rau còn được dùng ăn sống nên
những yếu tố gây ô nhiễm trên rau dễ tác động làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức
khoẻ của người tiêu dùng. Nguyên nhân chủ yếu làm cho rau bị ô nhiễm thường
là do: rau bị nhiễm kim loại nặng, dư lượng nitrate, các vi trùng và ký sinh trùng,

2


dư lượng thuốc bảo vệ thực vật. Ngoài ra, việc sử dụng dư lượng phân bón, thuốc
bảo vệ thực vật còn gây ô nhiễm đất nghiêm trọng
Chú trọng đến vệ sinh an toàn thực phẩm và kiểm soát dư lượng hóa chất
trong rau quả là điều cần thiết đối với toàn xã hội, đồng thời là điểm mấu chốt
trên con đường hội nhập vào thị trường rau quả thế giới của nông nghiệp Việt
Nam. Chính vì vậy mà hiện nay nhiều quy trình sản xuất rau an toàn được đưa
vào nghiên cứu và thử nghiệm ở Việt Nam. Nổi bật là phương pháp thủy canh

với những ưu điểm: giải phóng sức lao động, cho năng suất và chất lượng sản
phẩm cao, không gây ô nhiễm môi trường,…
Với những yêu cầu thực tiễn đó chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài:
“Ảnh hưởng của thành phần môi trường lên sự sinh trưởng và của cải bẹ xanh
(Brassica juncea L.)”.
2. Mục đích nghiên cứu
Xác định ảnh hưởng của các yếu tố thành phần môi trường lên khả năng
sinh trưởng và phát triển của cây cải bẹ xanh (Brassica juncea L.).
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là cây cải bẹ xanh (Brassica juncea L.). Cây cải bẹ
xanh (Brassica juncea L.) được sử dụng là nguồn mẫu để nghiên cứu về ảnh
hưởng của các thành phần môi trường dinh dưỡng lên sự sinh trưởng trong hệ
thống thủy canh ngâm rễ.
4. Nội dung nghiên cứu
Khảo sát ảnh hưởng của thành phần khoáng trong môi trường MS lên sự
sinh trưởng của rau cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh
ngâm rễ.
Khảo sát ảnh hưởng của vitamin B1 bổ sung vào môi trường MS1/10 lên sự
sinh trưởng của rau cải bẹ xanh (Brassica juncea L.) trong hệ thống thủy canh
ngâm rễ.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Các thí nghiệm được bố trí theo kiểu ngẫu nhiên và đơn yếu tố. Các nghiệm
thức được lặp lại 5 lần, ghi nhận kết quả trung bình. Các số liệu thu thập được


được xử lý thống kê bằng phần mềm Statgraphics centurion XV.I và chương
®

trình MicroSoft Excel 2013 .
6. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:
Cung cấp các dữ liệu giúp hoàn thiện quy trình sản xuất rau cải bẹ xanh
bằng phương pháp thủy canh ngâm rễ để bổ sung vào hệ thống các phương pháp
sản xuất rau đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm trong điều kiện khí hậu miền
Nam Việt Nam. Kết quả của quá trình nghiên cứu còn góp phần bổ sung lý luận
cho một số môn khoa học cơ sở như: sinh lý thực vật, sinh hóa thực vật, dinh
dưỡng khoáng…
Ý nghĩa thực tiễn:
Giúp các doanh nghiệp, hộ gia đình chủ động sản xuất rau sạch bằng kỹ
thuật thủy canh ngâm rễ, đáp ứng nhu cầu rau sạch đảm bảo an toàn vệ sinh thực
phẩm với năng suất cao trong thời gian ngắn và đồng thời làm giảm giá thành.
7. Kết quả đạt đƣợc
Xác định được nồng độ MS1/10 thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và phát
triển của cây cải bẹ xanh (Brassica juncea L.).
Xác định được nồng độ vitamin B1 (1g/l) thích hợp nhất cho sự sinh trưởng
và phát triển của cây cải bẹ xanh (Brassica juncea L.).
8. Kết cấu của đề tài
Đề tài bao gồm các chương sau:
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 2: Vật liệu và phương pháp
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Chương 4: Kết luận và kiến nghị


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu sơ lƣợc về hệ thống thủy canh
1.1.1. Khái niệm
Theo tiếng Hy Lạp thì hydroponics (thủy canh), được gh p từ hai chữ hydro
(nước) và ponics (lao động), là hình thức trên các giá thể không phải đất (Sri
Lanka Department of

griculture, 2000). Thủy canh có thể sử dụng hoặc không

sử dụng giá thể, cây trồng được cung cấp đầy đủ dinh dưỡng và nước cho cây
sinh trưởng và phát triển (Jensen, 1999; Hanger, 1993).
1.1.2. Lịch sử phát t iển và những thành tựu đạt đƣợc trong nuôi trồng thủy
canh
Thủy canh đã được ứng dụng trong nghề làm vườn từ xa xưa. Vườn treo
abylon nổi tiếng, những nông trại nổi tiếng của người ztec ở Mexico cũng như
của nười Trung Quốc là những ví dụ về trồng trọt thủy canh thời kỳ ban đầu (Sri
Lanka Department of Agriculture, 2000). Khoảng từ thế kỷ thứ XVI, 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).
Van Hemont là nhà khoa học đầu tiên tiến hành thí nghiệm về dinh dưỡng
thực vật. ắt đầu thí nghiệm, ông đã cân cành liễu và đất dùng để trồng cành liễu
đó. Trong quá trình trồng, ông tưới nước thường xuyên đến khi cành liễu lớn
thành cây liễu. Kết thúc thí nghiệm ông cân lại cây liễu và dất trồng. Kết quả là
trọng lượng đất trồng hầu như không đổi và ông đã kết luận là cây sinh trưởng
nhờ nước (Sri Lanka Department of

griculture, 2000). Từ đó các nhà khoa học

đã có khái niệm về thủy canh và nó được công bố lần đầu tiên vào những năm
1600 (Weir, 1991).
Năm 1699, John Woodward đã thí nghiệm trồng cây trong nước có chứa
các loại chất khác nhau. Năm 1857, Sachs đã trồng cây trong một dung dịch có
thành phần các chất dinh dưỡng xác định và đã tính được các nguyên tố khoáng
mà cây cần cho sự sống của nó. Dung dịch này có thành phần hóa học xác định
và từ đó gọi là dung dịch dinh dưỡng. Cũng từ đó phương pháp trồng cây trong
dung dịch dinh dưỡng được sử dụng rộng rãi, cải tiến dần và trở thành phương

pháp cơ bản trong nghiên cứu về dinh dưỡng khoáng thực vật.


Cho đến 1865, Nobbe đã trồng cây bằng phương pháp dòng chảy, với đặc
điểm nổi bật là dung dịch dinh dưỡng luôn chảy qua các chậu trồng cây với số
lượng nhất định giúp cho pH và nồng độ các chất dinh dưỡng luôn ổn định. Mãi
đến năm 1925, các nhà nghiên cứu mới thật sự chú ý đến kỹ thuật này do công
nghệ nhà kính gặp nhiều vấn đề khó khăn, đặc biệt là đối với môi trường đất.
Một số hạn chế đáng kể của đất đối với sự tăng trưởng của cây là sự hiện
diện của một số sinh vật gây bệnh và các loại giun tròn ký sinh, độ thoáng của
đất không thích hợp, thoát nước k m, là nơi trú ẩn của nhiều mầm bệnh nguy
hiểm đối với cây. Hơn nữa việc canh tác liên tục làm thoái hóa đất, không đủ thời
gian để các vi sinh vật tái làm giàu đất, hay bổ sung quá nhiều phân bón hoá học
cho đất trong thời gian dài dễ làm trơ và thoái hóa đất. Tình trạng này dẫn đến
chất lượng và sản lượng cây đều giảm.
Thủy canh cung cấp những điều kiện tối thích hợp đối với sự tăng trưởng
của thực vật, do đó đạt sản lượng cao hơn so với khi trồng trọt sử dụng đất (Sri
Lanka Department of Ariculture, 2000).
Năm 1929, tiến sĩ William Goricke ở Đại học Califonia đã thành công trong
việc nuôi một cây cà chua vô hạn dài đến 7,5 m trong dung dịch dinh dưỡng, và
ông gọi hệ thống sản xuất mới này là hệ thống thủy canh (Sri Lanka Department
of Ariculture, 2000). Vào những năm 40 của thế kỷ XX diện tích trồng rau bằng
kỹ thuật thủy canh đạt khoảng 10 ha ở các đảo để cung cấp rau xanh cho quân
đội.
Từ 1950 đến 1960, ngoài hệ thống thủy canh có giá thể chủ yếu là mùn cưa
người ta đã mở rộng dùng các loại giá thể khác như than bùn, rơm rạ, cát, sợi
thủy tinh (fiber grass) và rockwool là một dạng giá thể tương tự sợi thủy tinh.
Cùng với sự ra đời của các loại giá thể mới là các kỹ thuật như kỹ thuật
màng dinh dưỡng vào thập niên 70 (Carruthers, 1999), kỹ thuật dòng sâu với hệ
thống tuần hoàn dinh dưỡng của người Nhật (Hanger, 1993). Từ 1980 đến 1990

có sự gia tăng nhanh chóng diện tích canh tác bằng hình thức thủy canh cũng như
những hỗ trợ cho nghiên cứu và phát triển thủy canh, giá thể mới là perlite đã
được phát triển ở Scotland.


Vào đầu những năm 1970, người Úc đã trồng xà lách và cà chua với quy
mô nhỏ bằng biện pháp thủy canh với kỹ thuật màng dinh dưỡng (NFT), đến đầu
1980 các nhà khoa học châu Âu đã thiết kế thêm hệ thống điều khiển cho hệ
thống thủy canh (Hanger, 1993).
1.1.3. Các phƣơng pháp thủy canh
a. Thủy canh dịch lỏng
Trong kỹ thuật này hoàn toàn không dùng giá thể, phần lớn rễ tiếp xúc với
không khí và dịch dinh dưỡng. Tuy nhiên trong một số trường hợp cần giá thể
với một lượng rất ít chứa trong các chậu có đục lỗ.
Thủy canh dịch lỏng có tuần hoàn
Còn gọi là hệ thống đóng, nghĩa là dịch dinh dưỡng được bơm qua hệ thống
rễ và dịch thừa được thu lại và tái sử dụng.
- Kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (NFT – nutrient film technique):

Hình 1.1. Kỹ thuật màng mỏng dinh dƣỡng (NFT – nutrient film technique)
Đây là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi. Dòng dung dịch dinh dưỡng được
bơm từ một bể chứa chảy qua các kênh có độ dốc tạo ra một lớp mỏng dinh
dưỡng, dòng dung dịch này ổn định, chảy qua rễ của cây và hồi lưu trở lại bể
chứa. Kỹ thuật này không dùng giá thể (chỉ dùng chậu nhỏ để làm giá đỡ cho cây
hoặc chậu chứa rockwool hoặc perlite với một lượng nhỏ làm giá thể cây). Với
hệ thống này, dung dịch tiếp xúc trực tiếp với rễ cây để cung cấp dinh dưỡng.
Hệ thống này sử dụng phổ biến cho trồng cà chua, và các loại cây cỏ, thảo
mộc.

- Kỹ thuật dòng sâu (deep flow technique):

Hình 1.2. Kỹ thuật dòng sâu (deep flow technique)
Trong hệ thống này, dung dịch dinh dưỡng chảy qua các ống nhựa PVC
(polyvinylclorua) và tiếp xúc với rễ cây bằng cách thấm qua các chậu nhỏ có đục
lỗ chứa giá thể là mút xốp, hoặc các loại giá thể khác tùy điều kiện từng nơi.
Thủy canh dịch lỏng không tuần hoàn
Dịch dinh dưỡng được cung cấp cho cây sử dụng một lần và được thay thế
hoặc bổ sung định kỳ. Phương pháp này dung dịch dinh dưỡng không tuần hoàn
mà chỉ được sử dụng một lần.
- Kỹ thuật ngâm rễ (root deeping technique):

Hình 1.3. Kỹ thuật ngâm rễ (root deeping technique)
Cây được trồng trong chậu chứa các giá thể trơ có đục lỗ để rễ phát triển ra
bên ngoài chậu và để trong một chậu lớn hơn chứa dung dịch dinh dưỡng. Chậu
giá thể chứa cây ngập trong dung dịch khoảng 2 – 3 cm, một số rễ của cây được
ngâm trong dung dịch còn một số khác lại nằm trong giá thể tiếp xúc không khí
nhiều hơn.


- Kỹ thuật nổi (floating technique):

Hình 1.4. Kỹ thuật nổi (floating technique)
Cây được nuôi trong chậu cố định trên vật liệu nhẹ nổi trên mặt dung dịch
dinh dưỡng và dung dịch được thông khí nhân tạo.
- Kỹ thuật mao dẫn (capillary action technique):

Hình 1.5. Kỹ thuật mao dẫn (capillary action technique)
Trong kỹ thuật này, người ta dùng hai loại chậu. Một chậu dùng để trồng
cây bằng các giá thể trơ, chậu còn lại chứa dịch dinh dưỡng, dịch này được mao

dẫn lên chậu chứa giá thể bằng những vật liệu có tính mao dẫn như: tim đèn,
bông gòn…


b. Phƣơng pháp khí canh (aeroponics)

Hình 1.6. Phƣơng pháp khí canh (ae oponics)
Cây trồng được cố định trong các lỗ trên các tấm xốp và rễ được treo trong
không khí dưới các tấm xốp này. Các tấm này được xếp thành các hộp kín để
ngăn sự xâm nhập của ánh sáng và kích thích sự tăng trưởng của rễ, đồng thời
ngăn sự tăng trưởng của tảo, nấm. Dung dịch dinh dưỡng được phun vào rễ dưới
dạng sương mù, mỗi lần phun kéo dài khoảng vài giây, cứ mỗi 2 – 3 phút lại
phun một lần. Làm như vậy có tác dụng giữ ẩm cho rễ và dịch dinh dưỡng được
thoáng khí. Cây hấp thu chất dinh dưỡng và nước từ lớp dung dịch bám vào rễ.
c. Thủy canh có sử dụng giá thể rắn
Các hệ thống kết hợp giữa dung dịch lỏng và giá thể rắn để cây phát triển
bên trên, rễ cây nằm hoàn toàn trong giá thể, hệ thống này có thể đóng hay mở. Kỹ
thuật này thích hợp cho các loại rau quả có kích thước lớn như cà chua, bầu bí,…
Kỹ thuật túi treo (hanging bag technique):

Hình 1.7. Kỹ thuật túi treo (hanging bag technique)


Cây được cho vào các lỗ bên của các túi treo chứa giá thể trơ (thường là xơ
dừa) đã xử lý UV, túi dài khoảng 1 m, có dạng hình trụ, ngoài trắng, trong đen,
dày, làm bằng polyethylene. Dịch dinh dưỡng được bơm lên đỉnh của mỗi túi
treo cung cấp cho túi bằng một máy phun nước (micro sprinkler) gắn bên cạnh
đỉnh túi treo, từ đó dịch dinh dưỡng sẽ thấm xuống giá thể và tới rễ cây.
Kỹ thuật túi tăng t ƣởng (growing bag technique):

Hình 1.8. Kỹ thuật túi tăng t ƣởng (growing bag technique)
Cây giống được đưa vào trồng trong các túi nhựa tổng hợp chứa giá thể
(thường là bột xơ dừa đã khử trùng) đặt nằm ngang, chống tia UV, ngoài trắng
trong đen, dài khoảng 1 – 1,5 m, cao khoảng 6 cm rộng khoảng 18 cm, dưới mỗi
túi có khe nhỏ để thoát nước hoặc rửa trôi.
Kỹ thuật rãnh (trenh or trough technique):

Hình 1.9. Kỹ thuật rãnh (trenh or trough technique)


Trồng cây vào rãnh chứa giá thể là bột xơ dừa cũ, cát, sỏi, rêu, vermiculite,
mạt cưa,… được phân cách với đất bằng vật liệu không thấm nước thường là
tấm polyethylene. Dung dịch dinh dưỡng và nước được cung cấp qua hệ thống
tưới nhỏ giọt hay thủ công truyền thống. Ở đáy rãnh, có một ống với đường kính
2,5 cm có đục lổ để thoát nước.
Kỹ thuật chậu (pot technique):

Hình 1.10. Kỹ thuật chậu (pot technique)
Cây trồng vào các chậu bằng đất sét hay (plastic) chứa giá thể và được cung
cấp dinh dưỡng bằng một hệ thống vòi tưới.
1.1.4. Môi t ƣờng trồng thủy canh
Một số môi trường thường được dùng trong trồng cây thủy canh
Dung dịch dinh dƣỡng do Knop khởi xƣớng vào năm 1892:
Bảng 1.1. Dung dịch dinh dƣỡng do Knop khởi xƣớng vào năm 1892
Chất
Khối
di lƣợng


Dung dịch dinh dƣỡng do Hoagland đề xuất:

Bảng 1.2. Dung dịch dinh dƣỡng do Hoagland đề xuất
Chất
Khối
di lƣợng

(NH
7

Dịch dinh dƣỡng thủy canh do Alan Coope đề xuất:
Bảng 1.3. Dịch dinh dƣỡng thủy canh do Alan Coope đề xuất
C K
di lƣợng

Amoni
molipde


1.1.5. Ƣu và nhƣợc điểm của kỹ thuật trồng thủy canh
Ƣu điểm
Có khả năng thích nghi dễ dàng với các điều kiện trồng khác nhau. Do đặc
tính không cần đất, chỉ cần không gian để đặt hệ thống. Do đó ta có thể tiến hành
trồng ở nhiều vị trí, địa hình khác nhau như hải đảo, vùng núi xa sôi, hay trên
tầng thượng, ban công, hiên nhà, sau nhà,…
Giải phóng một lượng sức lao động. Do không phải làm đất, cày bừa, nhổ
cỏ, tưới nước,… Việc chuẩn bị cho hệ thống trồng thuỷ canh không đòi hỏi lao
động nặng nhọc, người già, trẻ em, người khuyết tật đều có thể tham gia hiệu
quả.
Năng suất cao. Vì có thể trồng nhiều vụ trong năm, ít bị ảnh hưởng bởi hiện
tượng trái mùa như phương pháp trồng thông thường. Ngoài ra thuỷ canh còn
cho phép trồng liên tục, trồng gối đầu (có thể chuẩn bị cây giống cho vụ sau khi

đang trồng vụ hiện tại) nên năng suất tổng cộng trong năm cao gấp nhiều lần so
với trồng thông thường. Hệ thống nhà lưới giúp hạn chế hầu như tối đa sâu bệnh
gây hại thông thường trong mùa trái vụ.
Sản phẩm hoàn toàn sạch, phẩm chất cao. Do chủ động hoàn toàn về chất
dinh dưỡng cung cấp cho rau nên chất lượng rau đạt mức gần như tối ưu, cho
phẩm chất rau tươi ngon, nhiều dinh dưỡng. Ngoài ra, phương pháp thuỷ canh
được trồng chủ yếu trong hệ thống nhà lưới, nhà kính nên tránh được các tác
nhân gây bệnh được sinh ra bởi côn trùng sâu bọ. Vì vậy, ở đây hầu như rất ít sử
dụng thuốc trừ sâu và hoá chất độc hại khác, không tích luỹ chất độc, không gây
ô nhiễm môi trường. Một khuynh hướng khác đang được các nhà vườn chuyên
trồng thuỷ canh rau ưu ái lựa chọn, là việc sử dụng các thuốc trừ sâu có nguồn
gốc thảo mộc, sinh học, vi sinh,… Đây là các loại thuốc có tính thân thiện với
môi trường, ít gây độc với con người, đặc biệt là khả năng phân huỷ khá nhanh,
nên ít để lại dư lượng trong sản phẩm.
Nhƣợc điểm
Chi phí đầu tư cho hệ thống cao.
Hiện nay thuỷ canh chỉ mới có thể áp dụng hiệu quả cho các loại cây rau
quả, hoa ngắn ngày.