ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÁ THỂ, DINH DƯỠNG, ACID SALICYLIC ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ TỔNG HỢP HOẠT CHẤT THỨ CẤP CỦA CÂY BẠC HÀ CHÂU Á (Mentha arvensis Linn.)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÁ THỂ, DINH DƯỠNG,
ACID SALICYLIC ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ TỔNG HỢP
HOẠT CHẤT THỨ CẤP CỦA CÂY BẠC HÀ CHÂU Á
(Mentha arvensis Linn.)

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THÁI BÌNH
Niên khóa

: 2011 – 2013

Tháng 12/2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA GIÁ THỂ, DINH DƯỠNG,
ACID SALICYLIC ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ TỔNG HỢP

HOẠT CHẤT THỨ CẤP CỦA CÂY BẠC HÀ CHÂU Á
(Mentha arvensis Linn.)

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

TS. TRẦN THỊ LỆ MINH

NGUYỄN THÁI BÌNH

Tháng 12/2013


LỜI CẢM ƠN
Tôi chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí
Minh, Ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả Quý Thầy Cô đã
truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt thời gian học tập tại Trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Trần Thị Lệ Minh đã hết lòng hướng dẫn, giúp
đỡ tôi trong thời gian thực tập tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn đến cha mẹ kính yêu của tôi đã nuôi dạy tôi đến ngày hôm nay
cùng tất cả anh chị em đã tạo động lực giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua.
Sau cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp LT11SH đã luôn động viên cỗ vũ tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 11 năm 2013
Nguyễn Thái Bình

i

TÓM TẮT
Đề tài thực hiện nhằm khảo sát giá thể, môi trường dinh dưỡng thích hợp cho
sự sinh trưởng, phát triển và sự ảnh hưởng acid salicylic lên sự tổng hợp hoạt chất
thứ cấp của giống bạc hà châu á Mentha arvensis Linn. được trồng thủy canh kiểu
mao dẫn. Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm nghiên cứu cây dược
liệu A314 nhà A1 thuộc Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường,
trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
Đề tài gồm 3 thí nghiệm. Thí nghiệm 1 khảo sát giá thể thích hợp cho sự sinh
trưởng, phát triển của giống bạc hà châu Á Mentha arvensis Linn. được trồng thủy
canh kiểu mao dẫn. Thí nghiệm 2 khảo sát môi trường dinh dưỡng thích hợp cho
sự sinh trưởng, phát triển của giống bạc hà châu Á Mentha arvensis Linn. được
trồng thủy canh kiểu mao dẫn. Thí nghiệm 3 khảo sát sự ảnh hưởng acid salicylic
lên sự tổng hợp hoạt chất thứ cấp của giống bạc hà châu Á Mentha arvensis Linn.
được trồng thủy canh kiểu mao dẫn.
Kết quả thí nghiệm cho thấy sự sinh trưởng và phát triển giống bạc hà châu
Á được trồng thủy canh trên giá thể vỏ đậu phộng và môi trường MS sau 60 ngày
đạt cao nhất. Ở giá thể vỏ đậu phộng giống bạc hà châu Á đạt chiều cao, số chồi
và số lá đạt lần lượt là 67,3 cm; 20,1 chồi; 140,6 lá. Trong cùng một điều kiện thí
nghiệm thì giống bạc hà châu Á được trồng trên môi trường MS sẽ đạt chiều cao,
số chồi và số lá lần lượt là 70,0 cm; 46,3 chồi; 88,5 lá.
Khi trồng bạc hà châu Á trên môi trường MS và phun acid salicylic ở nồng
độ 800 ppm vào giai đoạn 45 ngày sau trồng và sau 15 ngày thu hoạch cho hàm
lượng tinh dầu 5,1 % cao gấp 1,4 lần so với không phun acid salicylic và cao gấp
1,2 lần so với trồng trên đất. Đối với hàm lượng menthol đạt 83,7% cao gấp 1,6
lần so với không phun xịt acd salicylic và cao gấp 1,1 lần so với trồng trên đất.

ii


SUMMARY

Thesis was conducted aim to found a suitable substrate and nutrient solution to help
for the growth, development and the influence of salicylic acid on the synthesis of
secondary metabolism of Asia's mint Mentha arvensis Linn. grown in capillary action
technique hydroponics system. This study was conducted at the herbal plants
laboratory room A314 of the research institute Biotechnology and Environment, Nong
Lam University, Ho Chi Minh City.
The thesis consisted 3 experiments. The first experiment and the second experiment
studied to determine a kind of suitable substrate and nutrient solution to help for the
growth, development of Asia's mint Mentha arvensis Linn. grown in capillary action
technique hydroponics system. The third experiment studied to determine the affect of
salicylic acid on the synthesis of secondary metabolism of Asia's mint Mentha
arvensis Linn. grown in capillary action technique hydroponics system.
After 60 days, the results of experiment revealed that the growth and the development
of Asia's mint Mentha arvensis Linn. reached the highest on shell peanuts substrate
and MS medium. With peanut hulls substrate, height, shoots and leaves, which were
reached respectively 67,3; 20,1; 140,6. In the same experimental conditions, height,
shoots and leaves of Asia's mint species planted on MS medium respectively reached
70,0; 46,3; 88,5.
At stage after 45 days, Asia's mint planted on MS medium and sprayed at a
concentration of 800 ppm salicylic acid, and mint would be harvest for 15 days after
which was sprayed. Oil content reaches 5,1%, which was higher than 1,4 times with
untreated salicylic acid and higher than 1,2 times if mint planted in the soil. Menthol
concentration levels reaches 83,7%, which was higher than untreated salicylic acid 1,6
times and higher than 1,1 times when comparing with mint planted in the soil.

iii


MỤC LỤC
Trang

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
TÓM TẮT .............................................................................................................. ii
SUMMARY ........................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................... viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................. ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH .................................................................................... x
Chương 1 MỞ ĐẦU............................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ......................................................................................................... 1
1.2. Yêu cầu của đề tài............................................................................................. 2
1.3 Nội dung thực hiện. ........................................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................... 3
2.1. Tổng quan về cây bạc hà .................................................................................. 3
2.1.1. Vị trí phân loại .............................................................................................. 3
2.1.2. Đặc điểm thực vật học ................................................................................... 3
2.1.3. Đặc điểm sinh vật học ................................................................................... 4
2.1.4. Tổng quan về tinh dầu ................................................................................... 7
2.1.4.1 Giới thiệu về tinh dầu bạc hà ....................................................................... 7
2.1.4.2 Thành phần hóa học trong tinh dầu bạc hà châu Á (Mentha arvensis L.) .. 8
2.2. Tổng quan về phương pháp thủy canh ............................................................. 8
2.2.1. Lịch sử hình thành phương pháp thủy canh .................................................. 8
2.2.1.1 Định nghĩa về thủy canh .............................................................................. 8
2.2.1.2 Lịch sử hình thành phương pháp thủy canh cây trồng ................................ 9
2.2.2. Những loại cây dễ trồng và khó trồng bằng phương pháp thủy canh ........... 9
2.2.2.1 Những loại cây dễ trồng bằng phương pháp thủy canh............................... 9
2.2.2.2 Những cây khó trồng bằng phương pháp thủy canh .................................. 10
2.2.3. Các hình thức thủy canh cây trồng ............................................................... 10
2.2.3.1 Phương pháp thủy canh hồi lưu .................................................................. 10
a. Kỹ thuật màng dinh dưỡng (N.F.T - Nutrient Film Technique) ......................... 10
b. Kỹ thuật dòng sâu (Deep Folow Technique)/ hệ thống ống............................... 11
2.2.3.2 Phương pháp thủy canh không hồi lưu ....................................................... 11

a. Kỹ thuật ngâm rễ (Root Dipping Technique) ..................................................... 11
b. Kỹ thuật mao dẫn (Capillary Action Technique) ............................................... 12
2.2.3.3 Phương pháp khí canh (Aeroponics) .......................................................... 12
2.2.4. Một số ưu và khuyết điểm của việc ứng dụng phương pháp thủy canh
vào sản xuất thương mại ......................................................................................... 12
2.3.4.1 Ưu điểm ...................................................................................................... 12
2.3.4.2 Nhược điểm ................................................................................................ 13
2.2.5 Các điều kiện tác động trực tiếp đến cây trồng thủy canh ............................ 13
iv


2.2.5.1 Ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài đến sự hút các chất dinh dưỡng
của hệ rễ .................................................................................................................. 13
a. Ảnh hưởng nồng độ CO2 lên sự hút các chất dinh dưỡng của hệ rễ .................. 13
b. Ảnh hưởng của độ thoáng khí đến sự hút chất dinh dưỡng................................ 13
c. Ảnh hưởng của sự ngập úng đối với hệ rễ .......................................................... 14
d. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hút khoáng ....................................................... 14
e. Ảnh hưởng của ánh sáng đến sự hút dinh dưỡng ............................................... 14
f. Ảnh hưởng của nấm bệnh trong dung dịch dinh dưỡng...................................... 14
2.2.6. Tình hình sản xuất thủy canh trên thế giới và trong nước ............................ 15
2.2.6.1 Tình hình sản xuất thủy canh trên thế giới ................................................. 15
2.2.6.2 Tình hình sản xuất thủy canh ở nước ta ..................................................... 16
2.3. Tổng quan về giá thể ....................................................................................... 17
2.3.1. Nguyên tắc về lựa chọn giá thể dùng trong thủy canh ................................. 17
2.3.2. Giá thể phi hữu cơ ........................................................................................ 17
2.3.2.1 Rockwool (giá thể nhân tạo)....................................................................... 17
2.3.2.2 Perlite .......................................................................................................... 18
2.3.2.3 Vermiculite ................................................................................................. 18
2.3.2.4 Cát (Sand) và sỏi ........................................................................................ 18
2.3.3. Giá thể hữu cơ .............................................................................................. 18

2.3.3.1 Rêu .............................................................................................................. 18
2.3.3.2 Mùn cưa (Sawdust)..................................................................................... 19
2.3.3.3 Mụn dừa (Coir) ........................................................................................... 19
2.3.3.4 Trấu (Rice hulls) ......................................................................................... 19
3.3.3.5 Vỏ đậu phộng ............................................................................................. 20
2.4. Tổng quan về acid salicylic ............................................................................. 20
2.4.1. Giới thiệu về acid salicylic ........................................................................... 20
2.4.2. Một số nghiên cứu trong nước về tính kháng tập nhiễm của SAR
và acid salicylic (SA)............................................................................................. 21
Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 22
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................... 22
3.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 22
3.3. Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm........................................................................ 22
3.4. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 23
3.4.1. Đánh giá giá thể thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển
ở giống bạc hà châu Á. ........................................................................................... 23
3.4.2. Đánh giá môi trường dinh dưỡng thích hợp cho sự sinh trưởng
và phát triển ở giống bạc hà châu Á. ...................................................................... 24
3.4.3. Đánh giá sự ảnh hưởng của acid salicylic đến sinh tổng hợp
hoạt chất thứ cấp ở giống bạc hà châu Á. ............................................................... 25
3.4.4. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................ 27
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 28
v


4.1 Đánh giá giá thể thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển ở giống bạc hà
châu Á .................................................................................................................... 28
4.1.1. Ảnh hưởng của giá thể đến chiều cao bạc hà ............................................... 30
4.1.2. Ảnh hưởng của giá thể đến sự phân cành bạc hà ......................................... 32
4.2.3. Ảnh hưởng của môi trường đến sự ra lá ....................................................... 33

4.2. Đánh giá môi trường dinh dưỡng thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển
ở giống bạc hà châu Á ............................................................................................ 35
4.2.1. Ảnh hưởng của môi trường đến chiều cao bạc hà ........................................ 37
4.2.2. Ảnh hưởng của giá thể đến sự phân cành bạc hà. ........................................ 38
4.2.3. Ảnh hưởng của môi trường đến sự ra lá ....................................................... 39
4.2.4. Hàm lượng menthol sau 60 ngày trồng ........................................................ 40
4.3. Đánh giá sự ảnh hưởng của acid salicylic đến sinh tổng hợp hoạt chất thứ cấp
ở giống bạc hà châu Á trồng trên môi trường MS................................................. 41
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 44
5.1. Kết luận............................................................................................................ 44
5.2. Kiến nghị ......................................................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 49
PHỤ LỤC

vi


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VĐP:
MD:
VĐP:MD:
SA:
OD:
SD:
NT:
Viện CNSH&MT:

Vỏ đậu phộng
Mụn dừa
Vỏ đậu phộng:mụn dừa

Salicylic acid
Optical Density
Standard deviation
Nghiệm thức.
Viện công nghệ sinh học và môi trường

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1 Cách bố trí thí nghiệm giá thể ................................................................ 23
Bảng 3.2 Cách bố trí thí nghiệm môi trường ...................................................... 25
Bảng 3.3 Cách bố trí thí nghiệm acid salicylic ...................................................... 26
Bảng 4.1 Sinh trưởng của cây bạc hà giai đoạn 60 ngày trồng thủy canh ............. 28
Bảng 4.2 Chiều cao bạc hà trồng trên các giá thể qua các giai đoạn (cm) ............ 31
Bảng 4.3 Số cành bạc hà trồng trên các giá thể qua các giai đoạn (cành) ............. 32
Bảng 4.4 Số lá bạc hà trồng trên các giá thể qua các giai đoạn (lá) ...................... 33
Bảng 4.5 Sinh trưởng của cây bạc hà giai đoạn 60 ngày trồng thủy canh ............. 35
Bảng 4.6 Chiều cao bạc hà qua các giai đoạn (cm) ............................................... 37
Bảng 4.7 Số cành bạc hà qua các giai đoạn theo dõi (cành) .................................. 38
Bảng 4.8 Số lá bạc hà qua các giai đoạn theo dõi (lá) ........................................... 39
Bảng 4.9 Trọng lượng tươi/khô, hàm lượng tinh dầu/menthol sau 60 ngày trồng 40
Bảng 4.10 Khối lượng đa lượng đã sử dụng ở các NT qua 60 ngày (g) ................ 40
Bảng 4.11 Trọng lượng tươi/khô, hàm lượng tinh dầu/menthol của cây bạc hà
sau 60 ngày trồng.................................................................................................... 42

viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Cây bạc hà châu Á 60 ngày sau trồng thủy canh. .................................... 3
Hình 2.2 Mô hình thủy canh kiểu mao dẫn trên cây bạc hà .................................. 12
Hình 3.1 Bạc hà invitro 8 tuần tuổi ................................................................................ 22
Hình 3.2 Các loại giá thể và dụng cụ dùng trong thí nghiệm ................................ 23
Hình 3.3 Bạc hà châu Á giai đoạn vườn ươm cao 7 cm và có 7 - 8 lá. ................. 24
Hình 4.1 Bạc hà trồng ở NT1 (miếng xốp) sau 60 ngày thuỷ canh.. ............................ 29
Hình 4.2 Bạc hà ở các NT sau 60 ngày trồng thuỷ canh ....................................... 30
Hình 4.3 Bạc hà sau 60 ngày trồng thủy canh trên 4 loại môi trường ................... 36
Hình 4.4 Bạc hà 60 ngày trồng thủy canh và phun SA.......................................... 43

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một quốc gia nằm trong vùng nhiệt đới. Thời tiết của nước ta thích
hợp cho sự phát triển của rất nhiều loài thực vật. Trong đó các loại cây chứa tinh dầu
đã và đang được khai thác để phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu.
Hiện nay, tinh dầu được xem là nguyên liệu trong nhiều ngành công nghiệp ở các
nước trên thế giới. Đồng thời cũng là nguồn nguyên liệu xuất khẩu của nhiều nước.
Một số loại tinh dầu được ứng dụng rộng rãi hiện nay như là: tinh dầu cam, chanh, sả,
hồi, lài, hoa hồng, bạc hà. Trong đó, tinh dầu bạc hà châu Á (Mentha arvensis L.) rất
được quan tâm vì công dụng chữa cảm sốt, nhức đầu, sổ mũi, đau họng, kích thích tiêu
hóa. Những tác dụng trên phần lớn là do hợp chất menthol có trong tinh dầu bạc hà.
Do đó, nhiều sản phẩm đã được con người bổ sung thêm menthol như: kem đánh răng,
nước súc miệng, kẹo, dầu gội đầu, dầu gió và những ứng dụng khác trong ngành thực
phẩm và mỹ phẩm.

Tuy nhiên, giá thành tinh dầu bạc hà thiên nhiên khá cao nên phần lớn các sản
phẩm trên thị trường đa phần được bổ sung thêm hương vị tổng hợp. Bên cạnh đó
năng suất tinh dầu thu được từ cây bạc hà châu Á rất thấp do sâu bệnh và thổ nhưỡng.
Mặc khác, cây bạc hà châu Á trồng bằng phương pháp giâm thân ngầm thì hệ
số nhân cành không cao, tốn nhiều thời gian và sẽ thoái hóa sau nhiều vụ trồng. Do
đó, vấn đề đặt ra là làm thế nào để giảm giá thành của tinh dầu được chiết từ cây
bạc hà châu Á (M. arvensis L.).
Padmathilake cho thấy rằng cây bạc hà, mù tạt và thì là Ai Cập (Asamodagam)
dưới điều kiện thủy canh bình thường của Sri Lanka thì sẽ cho hiệu quả hơn là trồng
trong đất (Padmathilake và ctv, 2007).
Bên cạnh đó, công nghệ thủy canh và khí canh đóng vai trò rất quan trọng trong
canh tác cây trồng thực phẩm không cần đất ở thế kỷ XXI. Công nghệ này rất hữu ích
để phát triển các cây trồng. Nguyên tắc cơ bản có liên quan đến việc phun sương để
tạo ra giải pháp cung cấp chất dinh dưỡng cho rễ cây. Điều này tạo điều kiện kích

10


thích sự tăng trưởng nhanh chóng, ngăn ngừa hình thành tảo và kết quả là đạt năng
suất cao (Lakkireddy và ctv, 2012).
Dựa trên những cơ sở đó đề tài: “Đánh giá ảnh hưởng của giá thể, dinh
dưỡng, acid salicylic đến sinh trưởng và tổng hợp hoạt chất thứ cấp của cây bạc
hà châu Á (Mentha arvensis Linn.)” được thực hiện.
1.2. Yêu cầu của đề tài
Đánh giá được loại giá thể, dinh dưỡng thích hợp và nồng độ acid salicylic đến
sinh trưởng và tổng hợp hoạt chất thứ cấp (menthol) ở cây bạc hà châu Á Mentha
arvensis L. trồng trên hệ thống thủy canh kiểu mao dẫn.
1.3. Nội dung thực hiện
- Đánh giá giá thể thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển ở giống bạc hà châu
Á Mentha arvensis L.

- Đánh giá môi trường dinh dưỡng thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển ở
giống bạc hà châu Á Mentha arvensis L.
- Đánh giá sự ảnh hưởng của acid salicylic đến sinh tổng hợp hoạt chất thứ cấp ở
giống bạc hà châu Á Mentha arvensis L.

11


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về cây bạc hà
2.1.1. Vị trí phân loại
Giới: Plantae
Phân nhóm: Magnoliopsida
Bộ: Lamiales
Họ: Lamiaccae

Hình 2.1 Cây bạc hà châu Á 60 ngày sau trồng
thủy canh.
(Hình chụp bởi Nguyễn Thái Bình, ngày 10
Loài: Mentha arvensis
tháng 6 năm 2013, tại Viện CNSH & MT,
Tên khoa học: Mentha arvensis L. trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM).

Giống: Mentha

Tên khác: Bạc hà nam - Nhân đơn thảo (Trung Quốc), Mentha (Pháp), Peppermint
(Anh) (Brian M. Lawrence, 2007).
2.1.2. Đặc điểm thực vật học
Rễ: thuộc loại rễ chùm, mọc từ thân ngầm dưới đất, phân bố dưới lớp đất ở độ

sâu 20 - 30 cm phân nhánh như rễ phụ, từ các đốt ngầm mọc thân ký sinh. Thân ngầm
không chứa nhiều tinh dầu, khi bộ phận khí sinh tàn lụi, thân ngầm vẫn sống qua đông.
Mùa xuân ấm áp rễ tiếp tục phát triển và các mầm cành thứ cấp tại các đốt rễ tạo thành
cây mới. Khi cây và rễ mới hình thành xong, thân ngầm cũ sẽ héo và chết.
Thân, cành bạc hà: thân bạc hà là thân thảo, thân và cành có nhiều đốt. Các đốt ở
thân, cành có thể phát sinh thành rễ và các mầm thứ cấp tại các mắt đốt. Chiều cao của
cây dao động trung bình từ 10 - 60 cm và là loại cây hằng niên. Màu sắc của thân,
cành bạc hà tùy vào giống (xanh đậm, xanh nhạt và tím). Thân chứa hàm lượng tinh
dầu tương đối thấp khoảng 0,3 % tỷ lệ tinh dầu. Thân ngầm không có thời kỳ ngủ nghỉ
rõ rệt, thời kỳ ngừng tạm thời vào tháng 11. Thân ngầm là đối tượng nhân giống và
cho tỷ lệ sống sót cao nhất (Bhat S. và ctv, 2000).
Lá bạc hà: lá đơn, mọc đối trên thân, có màu xanh hoặc đỏ tím, lá có hình trứng
hoặc bầu dục cân đối hay thon dài, đầu lá nhọn. Mép lá có răng cưa, mặt trên và mặt
dưới lá có lông, mức độ nhiều hay ít tùy vào giống. Chiều dài của lá 4 - 8 cm, rộng 2 4 cm, phía trên và phía dưới bề mặt lá đều có tinh dầu, nhưng mặt trên nhiều hơn mặt
12


dưới. Lá là nguyên liệu chính để chưng cất tinh dầu (chiếm 2,4 - 2,7 % tỷ lệ tinh dầu).
Qua giải phẫu hình thái lá thấy có 2 loại lớp lông đặc biệt:
Lông thẳng: nhọn gồm 3 - 4 tế bào gọi là lông che chở (lông đa bào).
Lông ngắn: có tinh dầu gọi là lông tiết tinh dầu (túi dầu).
Cấu tạo một túi dầu gồm 9 tế bào, một tế bào đáy, còn 8 tế bào xếp tròn trên đáy
tạo thành một khoang trống. Khi chứa đầy tinh dầu thì có màng phủ căng và dễ dàng
bị vỡ dưới tác động cơ giới. Do đó khi thu hoạch phải thu hoạch đúng lúc và tránh tác
động bên ngoài để giảm năng suất tinh dầu thu hoạch được. Tế bào tiết tinh dầu trên lá
tăng từ đầu lá đến cuống lá và từ mép lá vào giữa lá. Số lượng tùy thuộc vào giống và
môi trường trồng trọt. Trên thân có 13 - 15 đốt tại đốt lá thứ 8 (từ gốc lên) có nhiều
tinh dầu nhất.
Hoa bạc hà: là loại hoa chùm, lưỡng tính nên có các bộ phận như đài, cánh hoa,
nhị và nhụy. Đài có 5 cánh đối xứng hai bên, mặt ngoài đài hoa có lông bao phủ. Hoa

bạc hà chiếm khoảng 4 - 6 % tỷ lệ tinh dầu. Hoa bạc hà trồng ở Việt Nam và một số
nước khác không kết hạt. Ở Liên Xô và một số cơ sở nghiên cứu trên thế giới, bằng
phương pháp đa bội thể làm hoa bạc hà kết hạt. Quả bạc hà là quả bế 4 ngăn, hạt bé,
trọng lượng 1.000 hạt (trọng lượng khoảng 0,06 - 0,07 gram) (Đỗ Tất Lợi, 1987).
2.1.3. Đặc điểm sinh vật học
* Các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây bạc hà
Cây bạc hà có 4 giai đoạn sinh trưởng: mọc mầm - phân cành - làm nụ - nở hoa.
Thời kỳ mọc mầm: từ khi cây con mọc đến khi định rõ hàng trồng, quá trình mọc
khoảng 10 - 15 ngày. Sau khi trồng các đốt thân ngầm bắt đầu mọc rễ phụ và mầm. Để
bạc hà ra rễ và nảy mầm tốt cần chú ý đến độ ẩm của đất, thiếu ẩm (40 % - 50 %) rễ
không phát triển và không phát triển mầm. Do đó việc xác định thời vụ trồng là vấn đề
quan trọng giúp cho bạc hà mới trồng có đủ ẩm để phát triển.
Thời kỳ phân nhánh: sau khi mọc từ 45 - 55 ngày thì bộ rễ phát triển đầy đủ. Do
đó, các cây con phát triển mạnh về chiều cao và các cành ở hai bên nách lá phát triển
ra các cành mới. Sự phân cành theo thứ tự từ đốt thân chính xuất hiện mầm từ gốc cây
mọc lên. Trong thời kỳ này, tốc độ sinh trưởng và trọng lượng lượng chất xanh tăng
mạnh và nó sẽ quyết định đến năng suất của cây sau này. Trong thời kỳ này cần cung
cấp đầy đủ nước, dinh dưỡng, ánh sáng để cho tốc độ phát triển của cây tốt nhất.

13


Thời kỳ ra nụ: thời kỳ này kéo dài từ 10 - 15 ngày. Khi đó tốc độ ra lá chậm lại.
Tuy nhiên vẫn phát triển kích thước của thân và lá. Tại đỉnh sinh trưởng của thân
chính xuất hiện mầm hoa. Ở thời kỳ này khối lượng chất xanh vẫn tăng và sự tích lũy
tinh dầu vẫn diễn ra. Trong thời kỳ này cây đòi hỏi về mặt dinh dưỡng rất cao nhất là
phân lân.
Thời kỳ nở hoa: thời kỳ ra hoa là thời điểm khối lượng chất xanh và hàm lượng
tinh dầu trong cây bạc hà đạt cao nhất (khoảng 280 kg chất xanh/ngày). Khi hoa bạc hà
nở trên 50 % diện tích cánh đồng là thời điểm hàm lượng tinh dầu đạt cao nhất. Nếu

hoa nở 100 % thì hàm lượng tinh dầu sẽ giảm vì lá sẽ rụng bớt đi. Trong thời kỳ này
chú ý các điều kiện ngoại cảnh như: nhiệt độ, sức gió, ẩm độ, tỷ lệ nước tưới đều sẽ
ảnh hưởng đến hàm lượng tinh dầu (Lawrence và ctv, 2007).
* Điều kiện khí hậu
Nhiệt độ: cây bạc hà sinh trưởng ở nhiệt độ 18 - 250C, thời kỳ nụ và ra hoa 28 300C. Giai đoạn ngừng sinh trưởng có thể chịu nhiệt độ -100C. Thân, rễ bắt đầu phát
triển ở nhiệt độ 2 - 30C. Cây con nhạy cảm với nhiệt độ thấp và chết ở nhiệt độ từ -7
đến -80C. Tổng tích ôn hữu hiệu của thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng (từ nảy mầm đến
lên hoa) là 15 - 160C. Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng của bạc hà từ 80 - 200 ngày, tùy
thuộc vào nhiệt độ nếu điều kiện nhiệt độ trung bình trong ngày thấp và kết hợp với
điều kiện ngày ngắn cây sẽ không ra hoa (mùa xuân). Nhiệt độ trung bình ngày đêm
cao, cây nở hoa càng nhanh.
Ẩm độ: bộ rễ bạc hà phân bố nông và kém phát triển, sức hút và giữ nước kém,
mẫn cảm với hạn hán, gặp hạn liên tục sẽ bị thất thu. Suốt thời kỳ sinh trưởng nếu độ
ẩm cao bạc hà đạt tới năng suất chất xanh cực đại, nhưng hàm lượng tinh dầu lại giảm.
Cần chú ý trước khi thu hoạch 7 - 10 ngày cần làm giảm độ ẩm đất < 50 % có tác dụng
làm giảm chất xanh tăng tỷ lệ tinh dầu trong lá.
Ánh sáng: bạc hà là cây trồng ngày dài, ưa ánh sáng và phát triển tốt. Để phát
triển bình thường cây bạc hà yêu cầu ánh sáng ban ngày khoảng bằng hoặc hơn 12 giờ.
Càng lên phía bắc thời gian sinh trưởng cây bạc hà càng ngắn lại do thời gian chiếu
sáng trong ngày dài hơn.
Điều kiện ngày dài (14 - 16 giờ) cây chuyển từ sinh trưởng sinh dưỡng sang sinh
thực và nở hoa. Thời gian sinh trưởng từ nụ đến hoa kéo dài 34 - 40 ngày và nở hoa

14


sớm. Thời gian chiếu sáng từ 8 - 10 giờ làm cây không chuyển giai đoạn được, cành
gốc trở thành thân ngầm, năng suất chất xanh giảm, tỷ lệ thân ngầm tăng lên.
Tóm lại, nhu cầu về ánh sáng của bạc hà rất cao, khi trồng bạc hà cần chú ý chế
độ ánh sáng hợp lý cho cây, không nên trồng xen khi có sự cạnh tranh về ánh sáng.

Trồng quá dầy thiếu ánh sáng làm rụng lá, năng suất chất xanh và tinh dầu giảm.
Ngoài ra, hai yếu tố nhiệt độ và độ dài ngày có tác dụng ảnh hưởng tổng hợp đến hình
thái bên ngoài của cây và sự khác nhau trong cụm hoa.
* Thổ nhưỡng và dinh dưỡng
- Thổ nhưỡng: bạc hà ưa đất xốp, có thành phần cơ giới nhẹ, giàu dinh dưỡng,
thoát và giữ hơi nước tốt. Các loại đất phù sa ven sông, đất đen, đất có tầng canh tác
dày, mực nước ngầm thấp đều phù hợp với sinh trưởng của bạc hà. Đất sét nặng làm
bạc hà ung bí, đất cát giữ ẩm kém cũng không thích hợp. Yêu cầu đất có độ pH là 6 7.5. Đất trồng bạc hà cần cày bừa kỹ, bón phân đầy đủ, nhất là đạm, lân và có điều
kiện chủ động tưới tiêu tốt. Không nên trồng bạc hà liên tục 2 - 3 năm, vì sâu bệnh sẽ
phát triển mạnh, năng suất giảm rõ rệt. Cần chú ý hàm lượng kali trong đất quá cao sẽ
thúc đẩy quá trình oxy hóa khử làm giảm tích lũy tinh dầu, giảm năng suất (Đỗ Tất
Lợi, 1987)
- Dinh dưỡng: bạc hà tuy là cây dễ trồng, dễ thích nghi, song là cây chiếm đất 10
- 12 tháng, 1 năm cho 3 đến 4 lứa cắt và 3 đến 4 lần tái sinh. Khối lượng chất xanh lớn
(1 lứa cắt 20 - 25 tấn/ha); cho 20 - 30 kg tinh dầu nên cần phải bón phân.
+ Yêu cầu về đạm: bạc hà là cây lấy thân lá nên cần đạm để tăng cường khối
lượng chất xanh, tăng năng suất tinh dầu. Bón đủ đạm làm kéo dài thời gian sinh
trưởng, tăng chiều cao cây, số cành, lá và trọng lượng lá. Có thể nói đạm (250 - 300
kg/ha) giúp tăng sản lượng tinh dầu lớn nhất.
+ Yêu cầu về lân: hiệu quả gần bằng đạm, làm tăng cường chuyển hóa tích lũy
chất hữu cơ, nhu cầu phân lân của bạc hà khoảng 300 - 400 kg/ha. Ngoài ra, nhu cầu
về kali cũa bạ hà khoảng 400 kg/ha (Chu Thị Thơm và ctv, 2006).
* Công dụng của tinh dầu bạc hà
Tinh dầu và hoạt chất menthol trong cây bạc hà được người ta chú ý và sử dụng
với nhiều cách khác nhau, như:
Lá bạc hà giúp cho tiêu hóa, trừ co thắt, trị nôn (do có tinh dầu). Các flavonoid
có tác dụng lợi mật. Lá bạc hà được sử dụng dưới dạng chè, thuốc. Trong y học cổ
15

truyền người ta dùng bạc hà làm thuốc chữa cảm nóng, nhức đầu, ho, viêm khí quản,
mụn nhọt, lở ngứa.
Tinh dầu bạc hà là thành phần của cao Sao Vàng và các cao, dầu xoa khác để
chữa cảm lạnh, nhức đầu, chóng mặt, say tàu xe. Nó còn là chất thơm dùng trong công
nghiệp thuốc lá, thuốc đánh răng, kẹo, mỹ phẩm. Ngoài ra, menthol có tính sát khuẩn,
tiếp xúc với da gây cảm giác mát và tê tại chỗ (do hiện tượng bay hơi). Trong thuốc
bôi chữa đau răng (có tên là thuốc lỏng Bonain) gồm có một phần menthol, một phần
phenol và một phần cocain. Nhu cầu hàng năm trong nước khoảng 50 tấn tinh dầu
(Nguyễn Khang và ctv, 2001).
2.1.4. Tổng quan về tinh dầu
2.1.4.1 Giới thiệu về tinh dầu bạc hà
Tinh dầu bạc hà là chất lỏng không màu hoặc có màu vàng nhạt, có mùi thơm
đặc biệt, vị cay, dễ tan trong dung môi ethanol 90o, ít tan trong ethanol 70o.
* Tính chất vật lý
Dạng lỏng ở nhiệt độ phòng, có mùi thơm không màu hoặc màu vàng nhạt. Chỉ
số khúc xạ cao, có năng suất quay cực. Ít tan trong nước, tan trong dung môi hữu cơ,
este, cồn, có tính sát trùng mạnh. Tinh dầu là một hỗn hợp nên không có độ sôi nhất
định, chỉ số khúc xạ và chỉ số quay cực thay đổi trong phạm vi nhất định. Dễ bay hơi,
khuếch tán mạnh ở nhiệt độ bình thường. Tỷ trọng tinh dàu bạc hà đa số là nhẹ hơn
nước (như bạc hà, sả, cam, chanh, quýt, bưởi). Một số tinh dầu nặng hơn nước (như
quế, hương lài, đinh hương). Tinh dầu dễ bị biến mùi khi có tác động của ánh sang và
nhiệt độ.
* Tính chất hóa học
Một số tinh dầu chỉ có một hợp chất như: tinh dầu mơ, hạt đào, hạt cải. Nhưng
phần lớn tinh dầu là hỗn hợp nhiều hợp chất với những tỷ lệ thay đổi, thành phần quan
trọng nhất (về phương diện hương thơm) có khi chỉ ở một tỷ lệ rất thấp.
* Một số hợp chất gặp trong thành phần tinh dầu
- Hydrocarbon: cacbur tecpenic (chiếm nhiều nhất), camphen, pinen, limonene,
carypineol, carbur no: hetan, paraffin.
- Rượu: methol, rượu methylic, ethylic, xinamic, xitronellol, gerniol, tecpineol,

linalool, santatlol, xeneol.
- Phenol và este phenolic: anetol, eugenol, safrol, apiol, timol.
16


- Andehyde: xiamic, salyxilic, xitral.
- Xeton: comfo, thuyon, menthone.
- Acid (dưới dạng este): acetic, butyric, benzoic, xinamic, salialic (Nguyễn Kim
Phi Phụng và ctv, 2007).
2.1.4.2 Thành phần hóa học trong tinh dầu bạc hà châu Á (Mentha arvensis L.)
Thành phần các chất có trong tinh dầu bạc hà Mentha arvensis L.: α-pinene
0,13% , β - terpinene 0,09 %, β - pinene 0,19 %, β - myrcene 0,17 %, 3 - ortanol 0,66
%, limonene 0,51%, eucalyptol 0,09 %, terpineol Z - β 0,05 %, isopulegol 0,43 %,
menthone 8,09 %, isomenthone 1,64 %, neomethol 1,91 %, menthol 80,92, isomenthol
0,13 %, α - erpineol 0,16 %, pilegone 0,48 %, piperitone 0,6 %, thymol 0,4 %, β bourbonene 0,11 %, caryophyllene 0,84 %, α - caryophyllene 0,11 %, germacrene 0,99
%, β - bisabolene 0,7 % (Nguyễn Trung Tín và ctv, 2008).
* Thành phần chủ yếu trong tinh dầu bạc hà là menthol và menthone
Menthol C10H19O là một terpenoid, ở trạng thái rắn trong điều kiện nhiệt độ
phòng, không màu, trong suốt, không tan hoặc tan rất ít trong nước, nhưng lại tan
trong dung môi hữu cơ. Menthol trong tinh dầu chủ yếu ở trạng thái tự do nhưng một
phần ở dạng kết hợp với acid acetic - dạng este. Cả dạng este và dạng tự do cộng lại
gọi là menthol toàn phần. Trong công thức cấu tạo, menthol có chứa nhóm chức -OH
vì vậy menthol cũng có những tính chất hóa học giống rượu thường (Nguyễn Trần
Lâm Thanh, 2010).
Menthone là một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử C10H8O, là một
monoterpen có công thức cấu tạo tương tự với menthol, chi khác nhau ở nhóm chức
OH được thay thế bằng O2. Menthol được tổng hợp bằng cách nung nóng menthone
với acid chromic (Cormick và ctv, 2007).
2.2. Tổng quan về phương pháp thủy canh
2.2.1. Lịch sử hình thành phương pháp thủy canh

2.2.1.1 Định nghĩa về thủy canh
Theo tiếng Hy Lạp thì hydroponics (thủy canh) được ghép từ hai chữ hydro
(nước) và ponos (lao động), là hình thức canh tác trên các giá thể không phải là đất.
Thủy canh có thể sử dụng hay không sử dụng giá thể, tuy nhiên cây trồng vẫn được
cung cấp đầy đủ dinh dưỡng và nước giúp cho cây sinh trưởng và phát triển tốt
(Jensen, 1999; Hanger, 1993).
17


Kỹ thuật thủy canh là một trong những kỹ thuật tiến bộ của nghề làm vườn hiện
đại. Chọn môi trường tự nhiên cần thiết 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 côn
trùng và bệnh tật lây nhiễm từ đất (Gericke, 1940).
2.2.1.2 Lịch sử hình thành phương pháp thủy canh cây trồng
Thủy canh đã được phát hiện và ứng dụng trong nhiều thế kỷ qua ở Amazon,
Babylon, Ai Cập, Trung Quốc và Ấn Độ. Thời điểm đó họ áp dụng phương pháp thủy
canh trên giống dưa chuột, giống dưa hấu và trên những loại rau khác. Vườn treo
Babylon, vườn nổi Aztec thực sự là những hệ thống thủy canh đầu tiên. Sau này khi
các nhà thực vật học thử nghiệm với những công thức dinh dưỡng đặc biệt, họ đặt tên
là “dinh dưỡng cây trồng”.
Thực tế dinh dưỡng cây trồng đã được quan tâm phát triển vào năm 1925 khi nhà
kính được đưa vào áp dụng. Đất trồng trong nhà kính đã được thay thế thường xuyên
để khắc phục những vấn đề tác động đến sự màu mở của đất và những vật gây hại có
trong đất. Như kết quả mong đợi, sự nghiên cứu đã thành công ở khả năng sử dụng
dinh dưỡng cây trồng thay thế cho canh tác trên đất.
Vào năm 1929, William F. Gericke của đại học California đã thành công trong
việc trồng cà chua cao 7,5 m trong dung dịch dinh dưỡng, ông đã đặt tên cho phương
pháp canh tác mới là hệ thống thủy canh (Hydroponics).
Ở những năm thập niên 1960 và 1970, kỹ thuật thủy canh đã được các nông trại ở
các nước Bỉ, Đức , Hà Lan, Iran, Đức, Ý, Nhật, Nga áp dụng. Đến thập niên 80 hệ

thống thủy canh đã được thương mại và phổ biến rộng rãi khắp thế giới. Riêng kỹ
thuật thủy canh vườn nhà chỉ mới phát triển ở thập niên 90 (Võ Thị Bạch Mai, 2003).
2.2.2. Những loại cây dễ trồng và khó trồng bằng phương pháp thủy canh
2.2.2.1 Những loại cây dễ trồng bằng phương pháp thủy canh
Những loại cây dễ trồng bằng phương pháp thủy canh bao gồm: artichokes, măng
tây, cải rổ, cải thìa, rau dền, ớt, thì là, bí đao, bắp cải, cần tây, hoa lơ, dưa chuột, bông
cải xanh, đậu, cà tím, dưa hấu, cà chua, dâu, việt quất, blackberries, trái mâm xôi, nho,
đậu bắp, hoa hồng. Đối với cây thảo dược như: bạc hà, cây bách lý hương, ngò thơm,
cây mê điệt, rau mùi, thì là, kinh giới (Mathewson, 2009).

18


2.2.2.2 Những cây khó trồng bằng phương pháp thủy canh
Cây được trồng để lấy củ (đòi hỏi phải có lớp giá thể rất dày), chẳng hạn như: cà
rốt, hành tây, khoai tây, củ cải đường, củ cải, khoai lang, tỏi tây (rễ cần rất nhiều
không khí. Tỏi tây đòi hỏi pH khoảng 6,5 - 7,0, nhiệt độ trên 75oF sẽ gây nguy hiểm
cho tăng trưởng) (Mathewson, 2009).
2.2.3. Các hình thức thủy canh cây trồng
2.2.3.1 Phương pháp thủy canh hồi lưu
Hệ thống có dung dịch dinh dưỡng được bơm tuần hoàn từ một bình chứa có lắp
đặt các thiết bị điều chỉnh tự động các thông số của dung dịch để đưa tới bộ rễ để nuôi
cây, sau đó quay trở lại bình chứa để điều chỉnh lại thông số.
Hệ thống này có hiệu quả kinh tế cao hơn, không đòi hỏi chất dinh dưỡng có cơ
chế tự điều chỉnh độ acid. Hệ thống có dung dịch dinh dưỡng được bơm tuần hoàn từ
một bình chứa có lắp đặt các thiết bị điều chỉnh tự động các thông số của dung dịch để
đưa tới các bộ rễ nuôi, sau đó quay trở lại các bình chứa để điều chỉnh các thông số,
thích hợp với quy mô sản xuất lớn ở những nơi có nguồn điện.
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 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, dịch thừa được thu lại và tái
sử dụng (Võ Thị Bạch Mai, 2003).
a. Kỹ thuật màng dinh dưỡng (N.F.T - Nutrient Film Technique)
Dòng dung dịch dinh dưỡng được bơm từ 1 bể chứa chảy qua các kênh có độ dốc
tạo ra lớp mỏng dinh dưỡng. Trong hệ thống này rễ cây được tiếp xúc với màng mỏng
(0,5 mm) và dung dịch dinh dưỡng chạy dọc theo kênh dẫn. Kênh được làm bằng nhựa
dẻo có tấm che để tránh bốc hơi nước. Đặc trưng của hệ thống là chỉ dùng một dòng
dung dịch rất nông có hai tác dụng:
+ Thứ nhất, các cây non ở chậu ươm có thể đứng trong máng và rễ cây nhanh
chóng mọc vào dung dịch dinh dưỡng.
+ Thứ hai, tỷ lệ cao giữa diện tích bề mặt với khối lượng dung dịch nên cho phép
thông khí tốt.

19


Do chỉ dùng một lớp dung dịch nông nên không cần đến những luống trồng sâu
và nặng, vì thế dễ thay đổi cách xếp đặt khi cần thiết và giảm chi phí sản xuất. Hệ
thống này sử dụng phổ biến cho trồng dâu tây, cà chua, các loại cây thảo mộc.
Cây con hút dinh dưỡng trong môi trường sinh trưởng. Khi cây trưởng thành rễ
bện lại trong kênh. Chiều dài tối đa của kênh khoảng 5 - 10 m, độ dốc của kênh
khoảng 1/50 - 1/75 chiều dài của kênh. Dinh dưỡng được bơm đến nơi cao nhất ở mỗi
kênh và tự chảy đến nơi thấp nhất để làm ẩm rễ. Ở nơi thấp nhất dung dịch dinh dưỡng
được gom lại trong thùng chứa, sau đó kiểm tra nồng độ dinh dưỡng trước khi quay
vòng trở lại. Dung dịch được thay mới mỗi tuần. Điều chỉnh dòng chảy từ 2 - 3 lít/phút
tùy vào chiều dài của kênh để cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cho cây (Jones, 2005).
b. Kỹ thuật dòng sâu (Dipping Flow Technique)/ hệ thống ống
Giống như tên gọi hệ thống gồm những ống nhựa P.V.C có đường kính 10 cm.
dung dịch dinh dưỡng chiếm khoảng 2 - 3 cm ống. Trên ống có chậu trồng bằng lưới

nhựa, chậu phải chìm trong dòng dung dịch trong ống. Hệ thống được lắp theo đường
thẳng hoặc theo đường zich zắc tùy thuộc theo loại cây trồng. Giá thể trong chậu có
thể là mụn dừa củ, tro trấu hoặc cả hai. Chậu lưới có lót miếng đệm để ngăn không cho
giá thể trong chậu rơi vào trong dung dịch.
Dung dịch sau khi được bơm qua các ống đổ về thùng chứa được kiểm tra, sục
khí và tiếp tục quay vòng. Ống nhựa được phủ một lớp màu trắng để tránh sự gia tăng
nhiệt độ trong dung dịch. Hệ thống này được thiết lập nơi có khoảng trống hoặc nơi có
giàn bảo vệ (Jensen, 2002).
2.2.3.2 Phương pháp thủy canh không hồi lưu
Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng đặt trong hộp xốp hoặc các vật chứa cách
nhiệt khác, dung dịch nằm nguyên trong hộp chứa từ lúc trồng cây đến khi thu hoạch.
Hệ thống này thích hợp với quy mô gia đình ở nước kém phát triển, đòi hỏi phải có
chất dinh dưỡng tự điều chỉnh được pH của dung dịch (Võ Thị Bạch Mai, 2003).
a. Kỹ thuật ngâm rễ (Root Dipping Technique)
Cây được trồng trong chậu nhỏ có chứa các giá thể trơ, chậu trậu trồng phải đục
lỗ để rễ phát triển ra bên ngoài chậu và được đặt 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, một số khác nằm trong giá thể tiếp xúc không

20


khí nhiều hơn. Kỹ thuật này đơn giản, dễ làm, sử dụng vật liệu có sẵn, chỉ cần một ít
bảo trì, không đòi hỏi các điều kiện như: diện tích, bơm nước, kênh,…(Jensen, 1985).
b. Kỹ thuật mao dẫn (Capillary Action Technique)
Trong kỹ thuật này người ta dùng hai loại chậu. Một chậu dùng để trồng cây cây
bằng 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 (hình 2.1).
Giá thể sử dụng trong kỹ thuật này phải thoáng khí, có thể chọn mụn dừa củ trộn
với sạn hay sỏi. Kỹ thuật này thích hợp cho việc trồng cây, hoa trang trí trong nhà

(Kratky, 2009).
.

Hình 2.2 Mô hình thủy canh kiểu mao dẫn trên cây bạc hà

2.2.3.3 Phương pháp khí canh (Aeroponics)
Cây được trồng cố định trong các lổ trên tấm xốp và rễ được treo trong không khí
dưới các tấm xốp. Các tấm 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 ở dạng sương mù, mỗi lần kéo dài khoảng 2 3 giây, cứ 2 - 3 phút phun lại 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 (Jensen và ctv, 1985)
2.2.4. Một số ưu và khuyết điểm của việc ứng dụng phương pháp thủy canh vào
sản xuất thương mại
2.2.4.1 Ưu điểm
Không phải làm đất do không có cỏ dại. Hạn chế tối đa hóa chất bảo vệ thực vật.
Do đó sẽ giảm nhân công lao động, tiết kiệm chi phí và thời gian chăm sóc. Gia tăng
năng suất và chất lượng cây trồng từ 25 - 50 %. Kiểm soát tương đối chính xác dinh
dưỡng cây trồng.

21


Cây trồng thủy canh sẽ không tích lũy chất độc, không gây ô nhiễm môi trường,
sản phẩm hoàn toàn sạch và đồng nhất. Bên cạnh đó, trồng thủy canh sẽ gia tăng số vụ
canh tác trên năm và có thể canh tác trên các diện tích đất bất lợi cho cây trồng. Ngoài
ra người già hay trẻ em đều có thể tham gia trồng thủy canh một cách có hiệu quả
(Asao, 2012).
2.2.4.2 Nhược điểm
Hiện nay thủy canh chỉ mới có thể áp dụng hiệu quả cho các loại cây rau ăn lá,

rau ăn quả và hoa ngắn ngày. Do công nghệ thủy canh cây trồng chưa được nghiên cứu
và chuyển đổi phù hợp với điều kiện Việt Nam, nên hiện nay giá thành sản xuất còn
khá cao, chưa thuyết phục người trồng. Đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu lớn và trình độ kỹ
thuật cao (Trần Quốc Phong, 2011).
2.2.5 Các điều kiện tác động trực tiếp đến cây trồng thủy canh
2.2.5.1 Ảnh hưởng điều kiện bên ngoài đến sự hút các chất dinh dưỡng của rễ
a. Ảnh hưởng nồng độ CO2 lên sự hút các chất dinh dưỡng của rễ
Khi hàm lượng CO2 cao hơn ngưỡng thì một phần CO2 trở thành chất hoạt hóa và
kết hợp với carbonate chuyển thành dạng bicarbonate hòa tan làm cho độ cứng của
nước tăng lên. Khi hàm lượng CO2 trong nước tăng lên một ít thì làm tăng cường độ
quang hợp, quá trình phát triển của bộ phận trên không thuận lợi, nhưng khi CO2 trong
nước tăng thì sẽ ảnh hưởng đến quá trình hô hấp của hệ rễ. CO2 không chỉ là nguồn
dinh dưỡng mà còn là chất đệm để giữ nồng độ ion hydro trong môi trường nước ở gần
với giá trị trung bình (Chang và ctv, 1945).
b. Ảnh hưởng của độ thoáng khí đến sự hút chất dinh dưỡng
Khi hô hấp hiếu khí, 50% vật chất oxy hóa được chuyển thành năng lượng.
Trong khi đó trong đất và trong nước việc hấp thu O2 khó hơn, nó phụ thuộc vào
cấu trúc của đất, chế độ canh tác, hệ vi sinh vật.
Nguồn O2 trong nước là do O2 khuếch tán từ không khí (nhờ gió, sự chuyển động
của nước), nhưng bằng cách này O2 khuếch tán vào nước rất chậm. Hòa tan ít trong
nước là thuộc tính của O2.
Nguồn O2 do tảo thải ra là ổn định và quan trọng nhất cho nước. Trong nước sinh
vật lấy O2 khó, thải CO2 dễ.

22


Môi trường bảo hòa O2 là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến
sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật. Sản phẩm trao đổi chất (acid amin) thừa O2
có thể tham gia phản ứng tạo các chất độc cho cơ thể như H2O2, superoxit.

Ảnh hưởng của nồng độ CO2, N2, H2S và pH môi trường: sự tích lũy N2, H2S và
các khí khác trong đất úng ngập có tác động ức chế hoạt động hút khoáng của hệ rễ
(Alt và ctv, 1993).
c. Ảnh hưởng của sự ngập úng đối với hệ rễ
Sự thiếu O2 trong hệ rễ xảy ra khi bắt đầu thoát nước kém sau khi mưa hoặc sau
khi tưới, gây giảm tăng trưởng và giảm năng suất ở cây trên cạn.
Khi bị ngập thời gian ngắn, rễ cây bị thiếu O2 do O2 hòa tan và vận chuyển chậm
trong những mao quản đất chứa đầy nước. Khi đất ẩm lên sự hô hấp của vi sinh vật
được kích thích thì O2 có thể bị cạn kiệt hoàn toàn trong vòng 24 giờ, vì vậy rễ sẽ
chuyển từ điều kiện môi trường thoáng khí sang môi trường kỵ khí. Do đó, sự ngập
nước sẽ ảnh hưởng xấu đến sự phát triển cũng như năng suất của nhiều loại cây trồng
(Asao, 2012).
d. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hút khoáng
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của
thực vật trong quang hợp, hô hấp, các phản ứng biến dưỡng của chất khoáng, sự thoát
hơi nước và chuyển nhựa trong cây. Khi tăng nhiệt độ ở một giới hạn hẹp đã làm tăng
sự hút các chất dinh dưỡng của rễ cây. Nhiệt độ quá cao hay quá thấp sẽ làm cây phát
triển bất thường từ đó ảnh hưởng làm giảm năng suất (Macduff và ctv, 1986).
e. Ảnh hưởng của ánh sáng đến sự hút dinh dưỡng
Ánh sáng ảnh hưởng mạnh đến sự hút khoáng. Ánh sáng làm khả năng hấp thụ
NH4+, SO42- tăng mạnh trong khi đó sự hấp thụ Ca2+ và Mg2+ ít thay đổi. Nhìn chung
tác động của ánh sáng liên quan đến quá trình quang hợp, trao đổi nước và tính thẩm
thấu của chất nguyên sinh (Bùi Trang Việt, 2000).
f. Ảnh hưởng của nấm bệnh trong dung dịch dinh dưỡng
Nấm bệnh là vấn đề nghiêm trọng mà chúng ta gặp phải khi trồng thủy canh. Tuy
nhiên, hiếm khi thấy bệnh khi tất cả các phần trong hệ thống đã được giữ gìn vệ sinh
sạch sẽ. Các nhà nghiên cứu bệnh lý học thực vật cho rằng điều kiện vệ sinh như là
một phương thức điều khiển tốt nhất.

23