Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch thủy canh lên sự sinh trưởng và phát triển của hai giống cà chua f1 TN 576 và rau diếp green lectucea

Trờng Đại học Vinh
Khoa Sinh học
-------------

nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ dung dịch
thủy canh lên sự sinh trởng và phát triển của hai
giống cà chua F1 TN 576 và rau diếp Green
lectucea

Khóa luận tốt nghiệp
Chuyên ngành: cử nhân sinh

LI CẢM ƠN

1


Để hồn thành đề tài tốt nghiệp này, tơi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc tới thầy giáo hướng dẫn PSG.TS. Nguyễn Đình San và thầy giáo Phùng
Văn Hào. Các thầy đã dành cho tôi nhiều sự giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong
suốt quá trình làm đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo, tập thể các cán bộ Phịng thí
nghiệm Khoa sinh học đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
học tập và nghiên cứu của mình.
Xin cảm ơn các bạn sinh viên K49,50 Khoa sinh học, những người rất đặc
biệt đối với tôi. Các bạn luôn ở bên động viên tinh thần, giúp đỡ tơi có
niềm tin trong những lúc khó khăn nhất của q trình nghiên cứu.
Cuối cùng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân,
bạn bè ln bên cạnh quan tâm, giúp đỡ tơi vượt qua những khó khăn của
cuộc sống.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên đề tài khơng tránh khỏi

những thiếu sót, kính mong được sự đóng góp q báu của tất cả thầy giáo,
cơ giáo, cùng bạn bè trong lớp để đề tài được hoàn thiện hơn.

2


MỤC LỤC
Trang
MỞ ĐẦU.....................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................4
1.1. Vai trị của một số chất khống quan trọng cho cây trồng ...................4
1.1.1. Nguyên tố đa lượng ..........................................................................4
1.1.2. Nguyên tố vi lượng ...........................................................................6
1.1.3. Nhu cầu dinh dưỡng khoáng của cà chua ........................................7
1.2. Môi trường thủy canh………………………….. ...............................8
1.2.1. Dung dịch dinh dưỡng thủy canh ....................................................8
1.2.2. Lựa chọn dinh dưỡng thủy canh và quản lý dưỡng liệu thủy canh . 9
1.3. Sơ lược về nghiên cứu và ứng dụng thủy canh trên thế giới và ở Việt Nam 13
1.3.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thủy canh trên thế giới ..............13
1.3.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thủy canh ở Việt Nam ..............15
1.4. Hệ thống thủy canh và các giá thể dùng trong thủy canh ....................17
1.4.1. Các hệ thống thủy canh.....................................................................17
1.4.2. Các giá thể được sử dụng trong canh tác thủy canh .........................18
1.5. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của
cây trồng trong thủy canh. ..........................................................................20
1.5.1. Ảnh hưởng nồng độ CO2 ................................................................20
1.5.2. Ảnh hưởng của độ thống khí đến sự hút chất dinh dưỡng ..............20
1.5.3. Ảnh hưởng của sự ngập úng đối với hệ rễ ........................................21
1.5.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hút khoáng .....................................22
1.5.5. Ảnh hưởng của ánh sáng đến sự hút khoáng ....................................22

1.5.6. Ảnh hưởng của nấm bệnh trong dung dịch thủy canh ......................22
1.6. Một số đặc điểm về cây cà chua, rau diếp............................................23
1.6.1. Nguồn gốc, phân bố và phân loại cà chua, rau diếp.........................23

3


1.6.2. Đặc điểm thực vật học cà chua, rau diếp...........................................24
1.6.3. Giá trị dinh dưỡng của cà chua và rau diếp.......................................25
1.6.4. Yêu cầu ngoại cảnh đối với cà chua, rau diếp...................................28
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............30
3.1. Đối tượng nghiên cứu...........................................................................30
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu........................................................31
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu.........................................................................31
3.2.2. Thời gian nghiên cứu.........................................................................31
3.3. Phương pháp nghiên cứu......................................................................31
3.3.1. Kĩ thuật trồng và chăm sóc................................................................31
3.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm..........................................................33
3.3.3. Phương pháp theo dõi ......................................................................34
3.4. Phương pháp đo chiều cao cây.............................................................34
3.5. Phương pháp cân khối lượng ...............................................................34
3.6. Phương pháp xử lý số liệu....................................................................34
CHƯƠNG III : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.................35
3.1. Ảnh hưởng nồng độ dung dịch dinh dưỡng thủy canh đến tình trạng
thực vật học của cây cà chua, rau diếp........................................................35
3.1.1. Đối với cây cà chua...........................................................................35
3.1.2. Đối với cây rau diếp..........................................................................37
3.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch dinh dưỡng thủy canh đến sự sinh
trưởng và phát triển của cà chua, rau diếp...................................................39
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch dinh dưỡng thủy canh đến chiều

cao của cây cà chua.....................................................................................39
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch dinh dưỡng thủy canh đến chiều
dài lá cây rau diếp........................................................................................42
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch dinh dưỡng thủy canh đến động
thái ra hoa cà chua.......................................................................................44

4


3.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch thủy canh đến yếu tố cấu thành
năng suất của cà chua và rau diếp...............................................................45
3.3.1. Năng suất của cà chua.......................................................................45
3.3.2. Năng suất của rau diếp......................................................................47
3.4. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch dinh dưỡng thủy canh đến khả năng
chống chịu một số sâu, bệnh chủ yếu..........................................................48
3.4.1. Trên cây cà chua................................................................................48
3.4.2. Trên cây rau diếp...............................................................................50
3.5. Ảnh hưởng của nồng độ thủy canh đến đến tỉ lệ sống của cây cà chua
và rau diếp..................................................................................................50
3.6. Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên lên khả năng sinh trưởng và phát
triển của cà chua và rau diếp.......................................................................50
3.7. Một số nhận xét khi trồng bằng phương pháp thủy canh và phương
pháp truyền thống .......................................................................................52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................54
Kết luận.......................................................................................................54
Kiến nghị ....................................................................................................55
Tài liệu tham khảo ......................................................................................56

5

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng1.1. Một số giới hạn EC và TDS đối với một số loại cây trồng ........12
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất bằng cơng nghệ thủy canh trên thế giới năm
2001 ............................................................................................................14
Bảng 1.3. Thành phần các chất dinh dưỡng có trong 100g quả cà chua ....26
Bảng1.4. Thành phần các chất dinh dưỡng có trong 100g rau diếp. .........27
Bảng 2.1. Thành phần và lượng chất dinh dưỡng dùng trong 1l dung dịch
dinh dưỡng thủy canh .................................................................................30
Bảng 3.1. Đặc điểm thực vật học của cà chua ở các nồng độ dung dịch thủy
canh khác nhau và đối chứng......................................................................36
Bảng 3.2. Đặc điểm thực vật học của cà chua ở các nồng độ dung dịch thủy
canh khác nhau và đối chứng......................................................................38
Bảng 3.3. Sự tăng trưởng chiều cao của cà chua ở các nồng độ dinh dưỡng
thủy canh khác nhau và Đ/C .......................................................................40
Bảng 3.4. Sự tăng trưởng chiều dài của rau diếp ở các nồng độ
dinh dưỡng khác nhau và Đ/C (đơn vị cm).................................................42
Bảng 3.5. bảng số liệu số chùm hoa và số hóa/ chùm ở các CT nồng độ
dinh dưỡng thủy canh khác nhau và Đ/C....................................................44
Bảng 3.6. Một số chỉ tiêu năng suất của cà chua ở các nồng độ dinh dưỡng
thủy canh khác nhau và Đ/C........................................................................46
Bảng 3.7. Trọng lượng của rau diếp ở các nồng độ dinh dưỡng
thủy canh khác nhau và Đ/C (đơn vị cm)....................................................47

6


DANH MỤC HÌNH
Trang

Hình 3.1. Đồ thị thể hiện sinh trưởng chiều cao cây cà chua ở nồng độ dinh
dưỡng thủy canh khác nhau và đối chứng qua các tuần đo........................40
Hình 3.2. Đồ thị thể hiện sự tăng trưởng của chiều dài lá rau diếp ở các
nồng độ thủy canh khác nhau và Đ/C qua các tuần đo................................42
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn trung bình trọng lượng của rau diếp ở các nồng
độ dinh dưỡng thủy canh khác nhau và Đ/C...............................................48

7


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu viết tắt

Tên đầy đủ

CT

Cơng thức

CF

Conductivity factor (nhân tố hồ tan)

DO

Dissoved oxigen
(lượng oxigen hồ tan trong 1 lít nước)

Đ/C

Đối chứng

EC

Electro conductivity (giá trị dẫn điện)

MS

Murashige và Skoog

TDS

Total disolved salfs
(sự phân huỷ của muối khoáng)

8


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này, tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu
sắc tới thầy giáo hướng dẫn PSG.TS. Nguyễn Đình San và thầy giáo Phùng Văn Hào.
Các thầy đã dành cho tôi nhiều sự giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình trong suốt quá trình
làm đề tài.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo, tập thể các cán bộ khoa Sinh
học và Trung tâm thực hành thí nghiệm Trường Đại học Vinh đã tạo điều kiện và
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu của mình.
Xin cảm ơn các bạn sinh viên K49, K50 Khoa sinh học, những người rất
đặc đối với tôi. Các bạn luôn ở bên động viên tinh thần, giúp đỡ tơi có niềm tin
trong những lúc khó khăn nhất của q trình nghiên cứu.
Cuối cùng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân,

bạn bè ln bên cạnh quan tâm, giúp đỡ tơi vượt qua những khó khăn của cuộc sống.
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên đề tài khơng tránh khỏi
những thiếu sót, kính mong được sự đóng góp quý báu của tất cả thầy giáo, cơ
giáo, cùng các bạn để đề tài được hồn thiện hơn.
Vinh, tháng 4 năm 2012
Sinh viên
Trần Thị Tuyển

9


MỞ ĐẦU
Trồng cây trên đất là phương pháp truyền thống và phổ biến trong
nền nông nghiệp. Tuy nhiên với thực trạng: q trình đơ thị hố, q trình
sa mạc hố, nước biển dâng…làm mất đi phần lớn diện tích đất canh tác
nông nghiệp hay việc người dân quá lạm dụng phân hóa học, hóa chất bảo
vệ thực vật trong canh tác, đã vơ tình làm cho chất lượng đất ngày càng
giảm chất lượng, dẫn đến thối hóa, kèm theo là tình trạng ơ nhiễm đất và
nguồn nước ngầm ngày càng có nguy cơ lan rộng.
Dân số ngày càng tăng, trong khi đất canh tác có xu hướng giảm diện
tích, vấn đề an ninh lương thực, thực phẩm đã trở thành bài tốn khó cho
mỗi quốc gia. Ở những nước có điều kiện kinh tế phát triển chất lượng cuộc
sống đảm bảo thì vấn đề chất lượng sạch, an tồn của sản phẩm được đặt
lên hàng đầu, chính vì đó mà cần phải tìm ra phương pháp canh tác bền
vững và hiệu quả. Có nhiều phương thức canh tác mới cải tiến từ phương
pháp truyền thống đã được các nhà khoa học nghiên cứu và đã đưa vào ứng
dụng trong sản xuất như : trồng cây trong cát, trong đá dăm, trong nước…
Kĩ thuật thủy canh là kỹ thuật trồng cây không dùng đất. Cây được
trồng trực tiếp vào dung dịch dinh dưỡng và sử dụng giá thể là cát, trấu, vỏ
xơ dừa, than bùn…do đó nó thể hiện ưu điểm nhất định so với phương

pháp truyền thống như: kiểm soát được chất dinh dưỡng, trồng được ở
nhiều không gian khác nhau, có thể trồng được nhiều vụ trong năm, tiết
kiệm khơng gian trồng, thời gian và cơng sức chăm sóc. Không cần sử
dụng thuốc bảo vệ thực vật nên sản phẩm hoàn toàn sạch, tươi ngon, đảm
bảo vệ sinh an tồn thực phẩm…Tuy nhiên, muốn có một hệ thống thủy
canh tốt, trước hết việc tìm ra dung dịch dinh dưỡng thủy canh thích hợp
cho cây trồng khơng phải là điều dễ dàng, địi hỏi người trồng phải có vốn
kiến thức và “am hiểu” cây mới có thể làm được.

10


Rau là nguồn thực phẩm không thể thiếu trong bữa ăn hằng ngày
của người Việt Nam. Theo ICARD (2004), các hộ gia đình đều tiêu thụ
lượng rau tăng hơn so với năm trước đó. Rau được tiêu thụ nhiều nhất là
rau muống (95% số hộ), cà chua (88%). Cây cà chua có giá trị kinh tế cao,
quả của nó dùng làm thực phẩm tươi, là nguyên liệu chế biến các sản phẩm
đồ hộp và sử dụng nhiều trong y học. Theo Võ Văn Chi (1997), cà chua có
vị ngọt tính mát, giải nhiệt, chống hại huyết, kháng khuẩn, lọc máu, nhuận
tràn, giúp tiêu hóa tốt tinh bột…nước ép cà chua kích thích gan, tốt cho dạ
dày (theo Nguyễn Thị Hồng Thúy, 2009). Một nghiên cứu của Mĩ cho thấy,
lycopen trong quả cà chua giúp giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Lycopen
được chứng minh là có thể ngăn ngừa bệnh ung tư tiền liệt tuyến (Trương
Văn Nghiệp, 2006).
R a u d i ế p ( Lactuca sativa var. longifolia) l à c ây t r ồ n g đ e m l ạ i
g i á t r ị k i nh t ế , g i á t r ị d i nh d ư ỡ n g v à g i á t r ị y h ọc c ũ n g c a o .
Ch ú n g ch ứ a các chất khoáng, enzim, hợp chất hữu cơ, đặc biệt nguồn
vitamin E và C phong phú và rẻ tiền. Trong rau diếp chứa chất lactucarium
có tác động đến thần kinh, làm giảm đau, giải nhiệt, kích thích tiêu hóa, lợi
sữa, trị ho, táo bón, thấp khớp; dùng chữa bệnh rất tốt. Là loại rau xa

lát quan trọn vì nó quyết định chất lượng của hỗn hợp rau tươi và
tính ngon miệng nên được người tiêu dùng ưa chuộng và lượng
tiêu thụ quanh năm rất lớn. Với đặc tính: cây thấp rễ ngắn, ăn nơng; có thể
trồng dày; khả năng cho năng suất cao thích ứng rộng; ít sâu bệnh; thời
gian sinh trưởng ngắn ngày... mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Vì vậy với những lí do trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên
cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch thủy canh lên sự sinh trưởng và
phát triển của hai giống cà chua F1 TN 576 và rau diếp Green lectucea”.

11


Mục đích nghiên cứu
- Đánh giá được các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển; năng suất; sâu
bệnh hại và tỉ lệ sống sót của của cà chua và rau diếp khi trồng bằng
phương pháp thủy canh ở các nồng độ khác nhau và bằng phương pháp
truyền thống.
- Xác định được nồng độ môi trường dinh dưỡng tối ưu đến sự sinh
trưởng và phát triển của cà chua và rau diếp.

12


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Vai trò của một số chất khoáng quan trọng cho cây trồng
Những nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển thích hợp
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 nhưng lại có thể trở thành một nhân tố giới hạn đối
với sự phát triển của cây. Nhiều nguyên tố được tìm thấy trong các enzyme
và co-enzymes, trong khi những chất khác thì quan trọng đối với sự tích trữ

thức ăn…Chúng là những nguyên tố thiết yếu đối với sự sinh trưởng và
phát triển của cây. Nhóm nguyên tố này được chia thành 2 loại: nguyên tố
đa lượng và nguyên tố vi lượng.
Oxy : O2 đóng vai trò quan trọng đối với sự sinh trưởng và phát triển
của cây, do chức năng tham gia vào quá trình hơ hấp.
Hydro: Cây hấp thụ H2 hầu hết là từ nước, thơng qua q trình thẩm
thấu ở rễ. H cùng với O và C là thành phần chính của chất béo và
cacbohydrat.
1.1.1. Nguyên tố đa lượng
Hiện diện vài phần nghìn đến vài phần trăm(10 -3 – 10-2 g/gr trọng
lượng khô). Bao gồm: N:1–3%; K:2-4%; Ca:1-2%; Mg:0,1-0,7%; S:0,10,6%; P:0,1-0,5%.
Nito (N): Là thành phần bắt buộc của protit chất đặc trưng cho sự
sống. Nó có trong thành phần men, trong màng tế bào, trong diệp lục tố
mang chức năng cấu trúc, cung cấp năng lượng cho cơ thể. Nitơ còn là
thành phần của nhiều vitamin B1, B2, B6, PP… đóng vai trị là nhóm hoạt
động của nhiều hệ enzym oxy hóa khử, sự tạo thành của adenin
(Bonner,1996) hay cung cấp đầy đủ Nitơ cho cây làm tổng hợp auxin tăng
lên (Phạm Đình Thái, 1980).
Nitơ đượ cây trồng có thể hấp thụ ở cả dạng anion và cation (NO 3- và
một lượng nhỏ NH4+). Khi thiếu Nitơ thì thân lá, bộ rễ sẽ kém phát triển, lá

13


có màu xanh nhợt, phiến lá mỏng, ảnh hưởng đến quang hợp nên năng suất
giảm rõ rệt. Nếu cây hấp thụ N2 vượt quá nhu cầu thì thân cây sẽ mền yếu
và khó hình thành hoa.
Photpho (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 trong sự tổng hợp đường, tinh bột vì P là thành phần của các

hợp chất cao năng tham gia vào các quá trình tổng hợp hay phân giải các
chất hữu cơ trong tế bào.
P thâm nhập vào thực vật dưới dạng các hợp chất vô cơ (P 2O5,
KH2PO4…) Khi thiếu P cây có biểu hiện rõ rệt về hình thái bên ngồi, là
năng suất giảm. Đối với những cây họ hòa thảo khi thiếu P là 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 ở đầu
mút lá và thân có màu đỏ, hàm lượng protein trong cây giảm, hàm lượng N 2
hòa tan tăng.
Kali (K):Làm thúc đẩy quá trình quang hợp và thúc đẩy sự vận
chuyển glucid từ phiến lá vào các cơ quan. Kali còn tác động rõ rệt đến trao
đổi protit, lipit, đến quá trình hình thành các vitamin. K rất cần thiết cho sự
sinh trưởng và nó đóng vai trị quan trọng trong việc duy trì chất lượng quả.
Sử dụng K dưới dạng KCl, KHCO3, K2HPO4, KNO3, K2SO4…
Canxi (Ca): Canxi là thành phần muối pectat của tế bào (pectat
calcium) có ảnh hưởng trên tính thấm của màng. Ca cần cho sự thâm nhập
của NH4+ và NO3- vào rễ, khi mộ trường đất có pH thấp (3-4). Khi nồng độ
Ca cao trong mơi 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 (vì Fe là thành phần
cấu tạo của diệp lục tố). Ca còn là chất họat hóa của vài enzym nhất là
ATPase.
Lượng thấp Ca cũng gây ãnh hưởng đến kích thước của trái. Sản

14


lượng thu hoạch sẽ bị giảm rất đáng kể nếu như lượng Ca xuống rất thấp
dưới 100 ppm. Nồng độ trên 100 ppm sản lượng cũng không thấy tăng lên.
Khi thiếu Ca, đặc biệt trong mơi trường thủy canh thì rễ sẽ bị nhấy
nhựa đưa đến sự hấp thu chất dinh dưỡng bị trở ngại, cây ngừng sinh

trưởng phát triển và chết. Biểu hiện ở ngọn chồi lá non thường bị xoắn, lá
bị tua cháy bìa lá, thân cuống hoa gãy, sinh trưởng bị chết. Ca còn là chất
đối kháng của ion K+. Sử dụng Ca2+ dưới dạng Ca(NO3)2, CaCl2, CaSO4…
Manhê (Mg):Là thành phần cấu trúc của diệp lục tố, có tác dụng sâu
sắc và nhiều mặt đến q trình quang hợp, phụ trợ cho nhiều enzym đặc
biệt ATPase liên quan trong biến dưỡng carbohydrat, sự tổng hợp acid
nucleic, sự bắt cặp của ATP với các chất phản ứng. Thiếu Mg lá bị vàng,
quang hợp kém dẫn đến năng suất giảm. Sử dụng Mg dưới dạng
MgSO4.H2O.
1.1.2. Nguyên tố vi lượng
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.
Kẽm(Zn) :Tham gia trong quá trình tổng hợp auxin, vì Zn có liên
quan đến hàm lượng tripthophan aminoaxit tiền thân của q trình tổng hợp
NAA. Zn có tác dụng phối hợp với nhóm GA3. Zn có liên quan dến sinh
tổng hợp vitamin nhóm B1, B2, B6, B12, carotenoid. Zn cịn thúc đẩy sự vẫn
chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá xuống cơ quan dự trữ, tăng khả năng
dữ nước của mơ do làm tăng q trình tổng hợp các cao phân tử ưa nước
như protein, axit nucleic.
Sử dụng Zn dưới dạng ZnSO4.7H2O.
Lưu huỳnh (S): Giữ vai trò đệm trong tế bào (trao đổi anion với các
tế bào )

15


Sử dụng S dưới dạng (MgSO4, 7H2o, FeSO4) amonium sulfat
(NH4)SO4.
Sắt (Fe): Có vai trị quan trọng trong phản ứng oxi hoá khử, là nhân

của pooc phyrin, Fe tham dự trong chuyển điện tử ở quang hợp (Ferodoxin
và khử nitric).
Sử dụng Fe ở dạng chelat Fe là tốt nhất hoặc FeSO 4.7H2O hay FeEDTA (Etylendiamin tetra acetat ) cung cấp khoảng 13,2% Fe. Một vài loại
chelat có thể ở mức dưới 7%.
Đồng (Cu): Gần giống vai trò của Fe, là thành phần cấu trúc nhiều
enzym xúc tác của phản ứng oxi hoá khử, can thiệp vào các phản ứng oxy
hoá cần O2 . Sử dụng Cu dưới dạng CuSO4.5H2O.
Mangan (Mn): Ảnh hưởng của Mn đối với cây trồng khá giống Fe.
Có một vài dấu hiệu có sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các lượng khác nhau
Fe và Mn và cần phải phòng ngừa trước để chắc chắn rằng sự cân đối giữa
Mn và Fe là không đổi trong giới hạn để cây trồng phát triển tốt nhất.
Silic (Si): Chống lại sự tấn công trungcôn trùng và bệnh tật. Chống
lại tác dụng độc của kim loại. Việc thêm Si ( khoảng 0.1mM ) vào dung
dịch thuỷ canh cho tất cả cây trồng là cần thiết [4, tr.531- 536], [11, tr.117-120].
1.1.3. Nhu cầu dinh dưỡng khống của cà chua
Cà chua cần ít nhất 12 nguyên tố dinh dưỡng. Đó là : phospho (P),
kali (K), lưu huỳnh (S), magie (Mg), Bo (B), sắt (Fe), mangan (Mn), đồng
(Cu), kẽm (Zn), molipden (Mo) và Canxi (Ca).
Trong 3 nguyên tố đa lượng, cà chua cần nhiều nhất là N, thứ đến là
Kali, ít nhất là P. Yêu cầu dinh dưỡng của cà chua đối với chất dinh dưỡng
cũng thay đổi theo tuổi cây. Cây non sử dụng chất dinh dưỡng nhiều hơn
cây đã trưởng thành vì vậy cung cấp chất dinh dưỡng ngay từ đầu.
Nitơ có tác dụng thúc đẩy sinh trưởng thân,lá, phân hóa sớm, số
lượng hoa trên cây nhiều, là ngun tố có tính quyết định đến khối lượng

16


quả và năng suất trên đơn vị diện tích trồng. Trong giai đọan sinh trưởng
sinh dưỡng cần một lượng N 2 vừa đủ (giai đọan đầu tiên từ 2-3 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 N2 sẽ cao.
Hàm lượng K cao sẽ làm cho quả rắn chắc, phần thịt quả sẽ được giữ
cứngtrong một thời gian dài, ngay cả khi hái quả vào giai đoạn chín. Với
lượng K khoảng 300 ppm, thì quả bảo quản được 25 ngày, nếu lượng K
khoảng 200 ppm thì chỉ bảo quản được 20 ngày…
Thừa đạm, đặc biệt là trong điều kiện bón khơng cân đối P và K làm
cho thân lá sinh trưởng nhanh, cành lá rậm rạp, chậm ra hoa, quả, kéo dài
thời gian chín, sự vận chuyển và bảo quản quả. Thiếu đạm cây sinh trưởng
kém, còi cọc, phân nhánh chậm, hoa nhỏ và ít, quả nhỏ..
Theo Geralson (1957), để đạt được 60 tấn quả/ha cần bón 320kg N,
50kg P2O5 và 440kg K2O. Cịn theo KUO và cộng sự (1998) thì bón cho cà
chua sinh trưởng vô hanh là 180 kg N, 80 kg P 2O5 và 180 kg K2O khi trồng
trên đất cịn đối với khi trồng bằng thủy canh thì cần ít hơn.
Các nguyên tố như B, Mn, Zn cây là nguyên tố không thể thiếu tuy
nhiên lại rất mẫn cảm với các nguyên tố này. Chlo (Cl) lại làm cho khoai
tây, dưa chuột, nho, cà chua và một số cây mọng quả sinh trưởng kém hơn
[30, tr 535]. Do đó trong dinh dưỡng thủy canh cà chua không nên chọn
thành phần muối có chứa nguyên tố này và nó cũng dễ tạo muối với Na + và
một số ion khác, gây mặn, cản trở đến sinh trưởng và phát triển của cà chua
[15, tr.135- 137].

17


1.2. Môi trường thủy canh
1.2.1. Dung dịch dinh dưỡng thủy canh
Dựa vào vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho cây, đặc
biệt là đối với các cây trồng khác nhau thì yêu cầu về dinh dưỡng là khác
nhau. Cây cần các nguyên tố dinh dưỡng không giống nhau về thành phần

cũng như hàm lượng. Có cây yêu cầu dinh dưỡng cao nhưng có cây chỉ cần
thành phần và số lượng các chất ít cũng có thể sinh trưởng và phát triển
bình thường. Do đó việc hiểu các đặc tính và yêu cầu về dinh dưỡng đối
với cây trồng rất cần thiết.
Dung dịch dinh dưỡng thủy canh là dung dịch của hỗn hợp muối vơ
cơ hịa tan và dung môi là nước. Bản thân nước cũng đã cung cấp cho cây
một số chất khống hịa tan có ích. Trong thủy canh, tất cả các chất cần
thiết cho cây đều được cung cấp dưới dạng các muối vô cơ hịa tan, độ tinh
khiết của muối phải lớn, Ngồi ra các yếu tố dinh dưỡng phải có nồng độ
phù hợp với sự phát triển của cây, nếu cung cấp thừa hay thiếu nồng độ của
bất kì nguyên tố nào thì cây trồng cũng không thể phát triển tối ưu được
[11, tr.17].
Tất nhiên, việc tìm ra và pha chế được dung dịch dinh dưỡng thủy
canh không phải là điều đơn giản. Trước hết phải biết được thành phần
muối vô cơ nào có thể cung cấp nguyên tố dinh dưỡng mà cây có thể hấp
thụ được ở dạng ion phù hợp, khơng ảnh hưởng đến độ pH…không gây
phản ứng đối kháng giữa các nguyên tố dinh dưỡng (tức là sự có mặt của
nguyên tố này không ảnh hưởng đến sự hấp thụ nguyên tố dinh dưỡng khác
của cây hoặc làm giảm tác dụng sinh lý của nguyên tố khác). Vì vậy dung
dịch dinh dưỡng thủy canh cần đặc biệt đến khâu lựa chọn thành phần,
nồng độ các chất mà không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của
cây [11, tr.126- 139].

18


1.2.2. Lựa chọn dinh dưỡng thủy canh và quản lý dưỡng liệu thủy canh
1.2.2.1. Lựa chọn dinh dưỡng thủy canh
Trong thủy canh tất cả các nguyên tố cung cấp cho cây được lấy từ
các muối phân bón hịa tan trong nước, tạo nên dung dịch dinh dưỡng cho

cây trồng. Việc lựa cho các loại muối khoáng phù hợp là nhân tố số một
quyết đinh đến việc thành công của kỹ thuật thủy canh. Nguyên tắc lựa
chọn muối sử dụng trong mơi trường dinh dưỡng thủy canh là các muối
phải có độ tan lớn vì các muối khơng tan hoặc ít tan không cung cấp được
dinh dưỡng cho cây trồng, đồng thời tích tụ, cản trở sự hút dinh dưỡng của
các cây, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây. Không nên sử
dụng muối của Na+ và Cl- vì chúng dễ tích tụ gây nên độ mặn khơng mong
muốn cho cây trồng, gây khó khăn cho việc quản lý dinh dưỡng cũng như
khơng có lợi cho cây trồng.
Các muối sử dụng phải có nồng độ tinh khiết cao, tránh lẫn nhiều tạp
chất trong dung dịch dinh dưỡng, để không thiệt hai cho cây trồng [30, tr.70].
Nguồn dinh dưỡng được ưu dùng gồm kali nitrat, canci nitrat, magie
sunfat, kali hoặc amoni dihydrophotphat. Kali sunfat hoặc kali photphat đôi
khi cũng được dùng để bổ sung lượng thiếu hụt kali, hai muối này được
giới hạn bởi mức sunfat và photphat trong dung dịch, chúng thường được
bổ sung ở một lượng tối thiểu [27, tr.2- 3], [30, tr.61- 62].
Đối với các nguyên tố vi lượng mangan, đồng, sắt, kẽm được cung
cấp dưới dạng muối khoáng sunfat. Molipden được cung cấp dưới dạng
amoni molipdat, hoặc natri molipdat. Bo được cung cấp dưới dang acid
boric hoặc natri borax [30, tr.64- 65].
1.2.2.2. Quản lý dưỡng liệu thủy canh
Trong canh tác thủy canh, một trong những hệ thống quyết định lớn
nhất đến thành công hay thất bại của một hệ thống thủy canh là công tác

19


quản lí dưỡng liệu. Đó là việc theo dõi, điều chỉnh độ pH, độ dẫn điện, tổng
lượng muối hòa tan TDS của dưỡng liệu để có cơ sở cung cấp chất dinh
dưỡng trong quá trình trồng.

1.2.2.3. Bổ sung chất dinh dưỡng
Hai yếu tố cần được xem xét để nghiên cứu một dung dịch bổ sung :
- Thành phần dung dịch.
- Nồng độ dung dịch.
Trong thời gian sinh trưởng và phát triển của cây, sẽ sử dụng các chất
dinh dưỡng theo nhu cầu đòi hỏi của chúng. Đối với các loại cây có thời
gian sinh trưởng tương đối dài thì việc bổ sung dinh dưỡng là rất cần thiết.
Trong nghiên cứu người ta có thể dựa vào giá trị dẫn điện (EC:
electro conductivity); sự phân huỷ của muối khoáng (TDS: Total disolved
salfs) hoặc nhân tố hoà tan (CF: conductivity factor) của các máy đo để
điều chỉnh bổ sung chất dinh dưỡng vào mơi trường thuỷ canh.
Trong suốt q trình tăng trưởng, cây hấp thụ khoáng chất mà chúng
cần, do vậy duy trì EC ở một mức là ổn định là rất quan trọng. Nếu dung
dịch có chỉ số EC cao thì sự hấp thu nước của cây diễn ra nhanh hơn sự hấp
thu khoáng chất, hậu quả là nồng độ dung dịch sẽ rất cao và gây độc cho
cây. Khi đó ta phải bổ sung thêm nước vào môi trường. Ngược lại, nếu EC
thấp, cây sẽ hấp thu khoáng chất nhanh hơn hấp thu nước và khi đó ta phải
bổ sung thêm khoáng chất vào dung dịch.
DO (Dissoved oxigen) : là đơn vị dùng để đo lượng oxigen hoà tan
trong 1 lít nước, đơn vị (mg/l). Đo DO để biết độ thống khí của mơi
trường dinh dưỡng. Chỉ số DO cao thuận lợi cho hoạt động hô hấp và biến
dưỡng của hệ rễ. DO phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất và độ mặn của dung dịch.

20


Bảng1.1.

Một số giới hạn EC và TDS đối với một số loại cây trồng

Cây trồng
Cẩm chướng
Địa lan (Cymbidium)
Hoa hồng
Cà chua
Xà lách
Xà lách soong
Cây chuối
Cây dứa
Dâu tây
Ớt

EC (mS/cm)
2.4 - 5.0
0.6 –1.5
1.5 – 2.4
2.4 – 5.0
0.6 – 1.5
0.6 – 1.5
1.5 –2.4
2.4 – 5.0
1.5 – 2.4
1.5 – 2.4

TDS (ppm)
1400 –2450
420 – 560
1051 – 1750
1400 – 3500
280 – 1260

280 – 1260
1260 – 1540
1400 – 1680
1260 – 1540
1260 – 1540

*Nhiệt độ:
Dao động về nhiệt độ trong môi trường dinh dưỡng ở thuỷ canh
không chỉ tác động đến pH mà còn ảnh hưởng đến các chất hoà tan của các
dưỡng chất.
Nghiên cứu về nhiệt độ của nước đối với sự hồ tan của các khống
chất sử dụng thì nhiệt độ thích hợp là khoảng 200C-220C. Nếu nhiệt độ thấp
hơn nhiệt độ trên thì các chất khó hoà tan được [14, tr.14- 15].
1.2.2.4. Sự pha chế dung dịch dinh dưỡng
Một khi giá thể khơng đóng vai trị gì vào sự sinh trưởng và sản
lượng thu hoạch, thì tất cả các chất dinh dưỡng đều thêm vào trong nước.
Bản thân nước cung cấp cho cây cũng có một vài chất khống hịa tan có
ích cho cây. Các chất khống được sử dụng trong mơi trường bắt buộc phải
được hồ tan hồn tồn trong nước, nếu thêm bất kì chất nào mà khơng tan
trong nước thì khơng có tác dụng gì đối với cây. Trong thuỷ canh tất cả các
chất cần thiết cung cấp cho cây đều được sử dụng dưới dạng các muối
khống vơ cơ được hồ tan trong dung môi là nước.
Điều đáng chú ý là nếu sử dụng các mơi trường dinh dưỡng với dạng
nước thì phải nắm rõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm

21


mất tác dụng của hố chất. Ví dụ: Ca và P nằm gần nhau thì bị kết tủa, Fe
phải được pha riêng. Trong thuỷ canh, các chất khoáng được sử dụng phải

có độ hồ tan cao, tránh lẫn các tạp chất. Mơi trường dinh dưỡng đạt u
cầu cao khi có sự căn bằng về nồng độ ion khóang sử dụng trong môi
trường để đảm bảo độ pH của dung dịch ổn định từ 5.5-6.5 [30, tr 29]. Đây
là độ pH mà đa số cây trồng sinh trưởng phát triển tốt.
Sự thành công hay thất bại của việc trồng thuỷ canh phụ thuộc vào
việc xử lý chất dinh dưỡng, điều này có thể đạt được tuỳ thuộc độ pH, nhiệt
độ và độ dẫn điện của môi trường.
1.3. Sơ lược về nghiên cứu và ứng dụng thủy canh trên thế giới
và ở Việt Nam
1.3.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thủy canh trên thế giới
Kĩ thuật thủy canh được thực hiện từ nhiều thế kỉ trước ở vùng
Amazon, Babylon, Ai Cập, Trung Quốc, Ấn Độ. Người xưa đã dùng phân
bón hịa tan để trồng dưa chuột, dưa hấu và rau củ khác trên các lịng sơng.
Sau đó, các nhà sinh lý thực vật bắt đầu trồng các loại cây trong các mơi
trường dinh dưỡng vì mục đích thí nghiệm, họ gọi đó là “ni cấy dinh
dưỡng” (nutriculture). Thuật ngữ “thủy canh” (hydroponic) lần đầu tiên
được Gericke (1936) để mô tả tất cả các phương pháp trồng thực vật trong
môi trường lỏng cho mục đích thương mại. Gericke cũng là người đầu tiên
khảo sát, phát triển một phương pháp nuôi trồng thực vật trong nước khả
thi về mặt kinh tế cho mục đích thương mại. Ngồi ra cịn có nhiều nhà
khoa học khác như Lauria (1931), Eaton (1936), Withorow (1936), Mllard
(1939) và Amon (1940) cũng đưa ra nhiều kĩ thuật và phương pháp nuôi
trồng không đất ở quy mô thương mại từ thập niên 1930.
Trong và ngay sau chiến tranh thế giới thứ II, kĩ thuật thủy canh
được quân đội Hoa Kì trồng rộng rãi ở một số nơi đất bị nhiễm độc do
chiến tranh. Trong suốt hai thập niên 50 và 60, diện tích thủy canh trên tồn

22

thế giới chưa có ý nghĩa quan trọng và ít được nghiên cứu. Cuối thập niên
1960, ứng dụng thủy canh tăng lên trên toàn thế giới khoảng 10 ha. Đến
những năm 1970, kĩ thuật màng dinh dưỡng (NFT- nutrient film technique)
được phát triển với quy mơ lớn và diện tích canh tác tăng lên 300ha. Đến
thập niên 80, 90 kĩ thuật thủy canh được áp dụng cho mục đích thương mại
đã phát triển ồ ạt trên phạm vi toàn thế giới, đặc biệt là châu Âu với
25.000ha (2001) với tổng giá trị sản phẩm hơn 8 tỉ USD [11, tr.9- 40]; [25].
Cà chua và rau diếp là hai cây trồng được nghiên cứu cà trồng làm
mục đích kinh tế khá phổ biến ở các nước trên thế giới
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất bằng cơng nghệ thủy canh trên thế giới năm 2001
Nước

Diện tích
(ha)

Loại cây trồng

Hà Lan

10000

Cà chua, dưa leo, ớt xanh, rau diếp, dâu tây, cải
củ, đậu, hoa cúc, hoa hồng, cẩm chướng…

Tây Ban Nha

4000

Cà chua, dưa leo, ớt xanh, rau diếp

Canada

2000

Cà chua, dưa leo, rau diếp

Pháp

1000

Cà chua, dưa leo, cà tím, hoa cắt cành

Nhật

1000

Cà rốt, cà chua, hành, dưa leo, rau diếp, dâu tây,
đậu, hoa cúc hoa hồng, cẩm chướng

Thụy điểm

550

Cà chua, dưa leo, rau diếp, ớt xanh, rau cải

UK

460

Cà chua, dưa leo, rau diếp

Nam Phi

420

Cà chua, dưa leo, rau diếp, hoa các loại

Ý

400

Hoa hồng, hoa đồng tiền, cà chua, dâu tây

Mỹ

400

Cà chua, dưa leo, rau diếp

Hàn Quốc

247

Cà chua, dưa leo, rau diếp

Mehico

120

Cà chua, dưa leo

23


Trung Quốc

120

Cà rốt, cà chua, hành lá, hành tây, dưa leo, dưa
hấu, bó xơi, rau diếp, dâu tây, đậu, hoa các loại

Ai Cập

60

Cà chua, dưa leo, rau diếp, ớt xanh

Brazil

50

Rau diếp, xà lách xoong

1.3.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng thủy canh ở Việt Nam
Từ năm 1993, giáo sư Lê Đình Lương- khoa Sinh học, đại học Quốc
gia Hà Nội đã phối hợp nghiên cứu với viện nghiên cứu và phát triển Hồng
Kông (R&D Hong Kong) đã nghiên cứu toàn diện kĩ thuật khoa học kĩ
thuật và kinh tế xã hội cho việc chuyển giao công nghệ và phát triển của kĩ
thuật thủy canh tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Cơn Đảo và mơi
trường một số tỉnh thành nước ta.

Kĩ thuật thủy canh du nhập vào nước ta chưa lâu nhưng được quan
tâm và nghiên cứu khá nhiều, đặc biệt là những nghiên cứu của Giáo sư Hồ
Hữu An- Bộ môn Nông học- trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội với đề
tài “Nghiên cứu thiết bị và công nghệ phù hợp để sản xuất rau an tồn kiểu
cơng nghiệp đạt năng suất, chất lượng và đạt hiệu quả cao”. Thủy canh hiện
được sự quan tâm của rất nhiều người, đặc biệt là những người u thích
cơng việc trồng trọt công nghệ cao. Nhiều nhà làm việc ở Đà Lạt, thành
phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, An Giang…cũng đã áp dụng kĩ thuật thủy canh
vào việc sản xuất rau an tồn, tuy nhiên cịn nhỏ lẻ, cịn mang tính trình
diễn (vừa sản xuất vừa nghiên cứu) chứ chưa sản xuất được với quy mô
công nghiệp. Một trong những nguyên nhân của tình trạng này là kỹ thuật
thủy canh còn khá mới mẻ với Việt Nam, người dân vẫn chưa được tiếp
xúc với kĩ thuật canh tác mới, kiểu canh tác truyền thống vẫn có ưu thế
tuyệt đối hơn. Ngoài ra để đầu tư cho một hệ thống kĩ thuật thủy canh hiện

24


đại, đáp ứng được quy mô sản xuất thương mại với chi phí ban đầu là
khơng hề nhỏ.
Đây chính là trở ngại lớn nhất của việc ứng dụng thủy canh vào sản
xuất công nghiệp. Nhằm khắc phục một phần những khó khăn này, năm
2008 các nhà khoa học của cơng ty Long Đinh đã nghiên cứu và thử
nghiệm mơ hình thủy canh cải tiến nhằm áp dụng cho quy mô gia đình.
Vừa qua, hai cơ quan khoa học của Việt Nam là phân viện Sinh học Đà Lạt
và Trung tâm nghiên cứu Chuyển giao và phân tích tại Hà Nội đã thử
nghiệm thành cơng hệ thống tự động hóa trong sản xuất rau thủy canh, mở
ra hướng mới cho ngành canh tác rau ở Việt Nam [3].
Nội dung nghiên cứu và sản xuất chủ yếu là:
- 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 thủy canh trước khi đưa vào đất một số cây khó trồng trực tiếp
vào đất.
- Triển khai thủy canh ở quy mô hộ gia đình, thành thị và nơng thơn.
- Kết hợp thủy canh với dự án rau sạch của thành phố.
Những cơ sở trên đã tạo tiền đề cho thủy canh tại Việt Nam càng
phát triển với nhiều mơ hình khác nhau từ quy mơ hộ gia đình đến sản xuất
đại trà .
1.4. Hệ thống thủy canh và các giá thể dùng trong thủy canh
1.4.1. Các hệ thống thủy canh
Các hệ thống thủy canh phổ biến và được sử dụng rộng rãi là:
Hệ thống thuỷ canh hồi lưu: Là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng
bơm tuần hồn từ một bình chứa có lắp đặt thiết bị điều chỉnh tự động các
thông số của dung dịch để đưa tới các bộ rễ cây, sau đó quay lại bình chứa
để điều chỉnh các thơng số. Hệ thống này có hiệu quả kinh tế cao hơn,

25