Chuyên đề Trồng cây trong dung dịch (hydroaponics)

7/18/15 1 Chuyên đề Trồng cây trong dung dịch (hydroaponics) Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Khoa Nông học Trồng cây không dùng đất Trồng cây trong nước Trồng cây trên giá thể Hydroponic (còn gọi là thuỷ canh hay trồng cây trong dung dịch) Trồng cây trên giá thể hữu cơ tự nhiên Khí canh (Aeroponic) I. Định nghĩa  Trồng cây trong dung dịch (thủy canh) là kỹ thuật trồng cây không dùng đất, cây được trồng trực tiếp vào dung dịch dinh dưỡng.  Các loại cây trồng thủy canh: + Cây rau (xà lách, dưa chuột, bầu) + Cây ăn quả (dâu tây, cây ) + Hoa, cây cảnh (Hoa đồng tiền, hoa hồng môn, thủy tiên) + Cây thuốc (bạc hà, cỏ ngọt, kinh giới). II. Ưu, nhược điểm 2.1 Ưu điểm:  Điều chỉnh được dung dịch dinh dưỡng cho cây trồng.  Giảm bớt yêu cầu về lao động.  Dễ tưới nước.  Dễ thanh trùng.  Hạn chế, khống chế được điều kiện thời tiết khí hậu, chủ động thời vụ gieo trồng.  Nâng cao và ổn định năng suất cây trồng trên đơn vị diên tích. Đồng thời nâng cao phẩm cấp và chất lượng sản phẩm nông nghiệp.  Có thể áp dụng cho những nơi thiếu đất trồng, khô hạn, thiếu nước ngọt. 2.2 Nhược điểm:  Đầu tư ban đầu lớn, chi phí sản xuất cao, giá thành sản phẩm cao.  Yêu cầu trình độ kỹ thuật cao.  Đòi hỏi nguồn nước sạch.  Sự lan truyền bệnh nhanh. III. Các loại dung dịch dinh dưỡng 3.1 Phân loại theo thành phần của dung dịch dinh dưỡng.  Dung dịch gồm nước máy, nước tự nhiên.  Dung dịch gồm một hoặc một số nguyên tố khoáng nhất định.  Dung dịch gồm tất cả các nguyên tố đa lượng cùng với một nguyên tố đặc biệt nào đó đang cần theo dõi.  Dung dịch có đầy đủ các nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển bình thường của cây. Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 7/18/15 2  Dung dịch dinh dưỡng “tĩnh”.  Dung dịch dinh dưỡng “động”.  Dung dịch dinh dưỡng vô trùng.  Dung dịch dinh dưỡng trồng cây khí canh.  Dung dịch dinh dưỡng trồng cây trên giá thể. 3.2 Phân loại dựa trên kỹ thuật trồng cây và phương pháp đưa thêm các nguyên tố dinh dưỡng vào dung dịch. IV. Phân loại các hệ thống thủy canh Hệ thống thủy canh Hệ thống thủy canh động Hệ thống thủy canh tĩnh 4.1 Hệ thống thủy canh tĩnh  Hệ thống thủy canh động Hệ thống thủy canh mở Hệ thống thủy canh kín 4.2 Hệ thống thủy canh động - Dung dịch dinh dưỡng không có sự tuần hoàn, gây lãng phí dung dịch. - Không phải đầu tư hệ thống bơm dung dịch DD tuần hoàn trở lại. 4.2.1 Hệ thống thuỷ canh mở 4.2.2 Hệ thống thuỷ canh kín - Dung dịch dinh dưỡng có sự tuần hoàn, không gây lãng phí dung dịch. - Phải đầu tư hệ thống bơm dung dịch DD tuần hoàn trở lại. Ống hứng Ống dung dịch vào luống Ống lưu chuyển Kênh Bơm Bể hứng Hình: Những nét cơ bản của một hệ thống màng mỏng dinh dưỡng (NFT). Dung dịch dinh dưỡng được bơm đến đầu cao nhất của máng rồi chảy xuống đầu thấp theo một dòng nông trước khi trở về bể hứng 7/18/15 3 Bồn chứa khay nổi trồng thuỷ canh cây giống thuốc lá Cà chua giống VR2 thuỷ canh Dâu tây trồng thuỷ canh Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 7/18/15 4 V. Các phương pháp trồng cây thủy canh đã được áp dụng. 5.1 Trồng cây trong nước sâu (Hệ thống của Gericke). 5.2 Trồng cây thuỷ canh nổi (HT hydroponic nổi). 5.3 Trồng cây bằng kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (NFT). 5.4 Hệ thống trồng cây trong dung dịch không tuần hoàn của AVRDC 7/18/15 5 5.5. Trồng cây trong nước sâu có tuần hoàn CHUYÊN ĐỀ : Trồng cây theo công nghệ khí canh 1. Lịch sử phát triển. 1.1.Khái niệm: - Định nghĩa: Khí canh là hệ thống mà rễ cây được đặt trong MT bão hòa với các giọt DD liên tục hay gián đoạn dưới dạng sương mù (theo Steiner, 1997). Hệ thống này cây được trồng trong những lỗ ở các tấm polystyrene xốp hay vật liệu khác, song rễ cây được treo lơ lửng trong MT khí phía dưới tấmđỡ, trong hộp có hệ thống phun mù, hộp được che kín sao cho rễ nằm trong hộp được phun định kỳ vài phút (2-3 phút) 1 lần (mỗi lần 4- 5 giây). Không dùng giá thể, DD được phun trực tiếp vào rễ, 02 được cung cấp đầy đủ. - Nguyên tắc hoạt động: DDDD được phun trực tiếp vào hệ thống rễ của cây dưới dạng sương mù theo chế độ ngắt quãng (John Hason, 1980). 1.2. Lịch sử phát triển - Vào năm 1938 được Hoagland và Amon (ĐH Califorlia) tiến hành đầu tiên.> cây ra rễ và sinh trưởng hoàn toàn trong DDDD. Song do công nghệ này phức tạp (thông khí, kiểm soát hấp thụ DD, pH) nên không được ứng dụng - 1944, Klots thực hiện phun mù cho cam quýt trong nghiên cứu về những bệnh ở rễ những cây này. - Vyvyan và Went (1957), kế thừa kết quả của Klots họ đã nghiên cứu trên cây có múi, cà phê, cà chua và phát hiện ra rằng, rễ của chúng sinh trưởng tốt và sạch bệnh khi trồng trong điều kiện phun mù cho bộ phận rễ dưới mặt đất. Từ đó, Went là người đầu tiên đạt tên cho công nghệ trồng cây này là khí canh “aeroponic”. - 1970 công nghệ nhà kính phát triển mạnh, các công ty bắt đầu ứng dụng CN khí canh vào việc nhân giống cây trồng phục vụ thương mại hóa. Tiếp theo trường ĐH Pia (Italya) xây dựng hệ thống thùng xốp nuôi cây, dưới đáy đặt ống phun DD. Các nhà khoa học Israel cải tiến và ra đời hệ thống Ein Geidi System (EGS) có sự kết hợp giữa kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng –NFT (Nutrient Film Technicque) và kỹ thuật khí canh: rễ cây vẫn nhúng trong DDDD nhưng được cung cấp 02 thường xuyên. Sau đó hệ thống của Mỹ (Rainforest), của Úc (Schwalbach). Hệ thống Aero-Gro System (AGS) được xem là hệ thống cải tiến gần đây nhất có sử dụng thêm hệ thống siêu âm để tạo ra các thể bụi DD cung cấp cho rễ cây hiệu quả nhất. Sau đó Singapore tiếp tục nghiên cứu và phát triển thành thiết bị hệ thống khí canh - Aero Green Techonology được cấp bằng phát minh của mạng lưới nông nghiệp đô thị của Liên hợp quốc năm 2000. Đến nay CN khí canh được nghiên cứu và phát triển, ứng dụng trong sản xuất NN kỹ thuật cao ở các nước phát triển. Stoner được coi là cha đẻ của CN khí canh thương mại hóa. Ông đã hoàn thiện và ra đời 1 CN mới gọi là CN RPB (Rapid Propagation Biotechnology) – Đột phá trong lĩnh vực NC và SX cây giống vô tính cây trồng 2. Ưu, nhược điểm của CN khí canh 2.1. Ưu điểm: - MT hoàn toàn sạch bệnh, không cần sử dụng thuốc BVTV. - Chu trình khép kín từ trồng đến thu hoạch - Tiết kiệm nước, DD do điều khiển tự động hóa thời gian phun DD. Cây sinh trưởng nhanh và cho NS cao (tăng 45 – 75%). - Giảm chi phí về nước (98%) và phân bón (95%), giảm chi phí thuốc BVTV (99%). 2.2. Nhược điểm: - Đầu tư ban đầu lớn dẫn đến giá thành cao - Yêu cầu trình độ kỹ thuật cao về CN sản xuất (hiểu biết về: đặc tính sinh vật, hóa học của cây trồng, phân bón hóa chấtcho cây) - Nguồn nước sạch, nếu không bảo đảm cần khử trùng. - Cần có nguồn điện liên tục. Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ 7/18/15 6 - Cây không được khỏe như trồng bằng các phương pháp khác (do rễ cây không có chỗ tựa nên thường cuộn rối vào nhau và ít lông hút hơn) - Khó thực hiện trên những loại cây có thời gian ST dài ngày 3. Dung dịch dinh dưỡng - Cần đầy đủ các chất DD, đặc biệt cần các chất nhiều năng lượng - Ví dụ: DDDD Supe Vegetable chuyên dùng cho cây rau gồm các thành phần : + P205: 2,0% + K20 : 7% + Cac nguyên tố vi lượng: Fe; Cu; Mn; Zn + Các axit amin 7,8%: threonin; aspartic; glutamic; prolin; glycin; arginin; valine; axit humic + pH = 6 – 7. 4. Ứng dụng của CN khí canh 4.1. Ứng dụng trong nhân giống và sản xuất cây trồng - Được coi là cuộc cách mạng trong nhân giống cây trồng (cắt đoạn để nhân thành cây đối với nhiều cây nhân giống vô tính in vivo khó khăn bị nhiễm khuẩn khi cắt) - Các nhà nhân giống in vitro gọi kỹ thuật khí canh là thế hệ mới của CN nhân giống vô tính của thế kỷ 21. - CN khí canh là sự phối hợp giữa CN sinh học, CN tin học, CN vật liệu mới và CN tự động hóa. -Nhân được nhiều loại cây trồng: chu kỳ nhân giống nhanh và nhiều hơn(tăng 30 lần so với kỹ thuật khác) - Loại bỏ khâu khử trùng (MT, mẫu vật phức tạp trong nuôi cấy in vitro) -Ví dụ: + Trong sản xuất củ giống khoai tây chất lượng cao và sạch bệnh: trên diện tích nhỏ có thể cho lượng lớn củ - có thể cho 1800 củ-2000 củ/m2 (tăng 600% - 1400%) - Hiện nay trên thế giới có khoảng 1500 cơ sở lắp đặt (chủ yếu hợp tác với Mỹ) và sử dụng thiết bị RPB (Rapid Propagation Biotechnology) để nhân giống cây trồng, đặc biệt khoai tây - Các nước Mỹ, Hàn Quốc, Canada, úc, Singapore trồng xà lách, bắp cải, cà chua, xu hào, cây thuốc quý theo CN nghệ khí canh. Khoai t© y in vitro thuû canh, khÝ canh (§H NN H µ Néi) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/