Hiện nay, nhu cầu sử dụng rau sạch ngày càng tăng cao, do đó cần có các kĩ thuật trồng có thể đảm bảo cung cấp được rau sạch, trong đó có kĩ thuật trồng cây không dùng đất. Vậy kĩ thuật trồng cây không dùng đất là như thế nào? Có những hệ thống trồng cây nào và gồm những bộ phận cơ bản nào? Nguyên lí hoạt động của chúng ra sao?
Kỹ thuật trồng cây không dùng đất là phương pháp canh tác trong đó cây trồng không cần đất để phát triển mà sử dụng dung dịch dinh dưỡng chứa đầy đủ các nguyên tố cần thiết cho cây. Phương pháp này bao gồm hai kỹ thuật chính: thủy canh và khí canh.
Hệ thống trồng cây không dùng đất:
Hệ thống thủy canh: Đây là phương pháp sử dụng dung dịch dinh dưỡng để nuôi cây. Cây được cố định trong các giá đỡ và dung dịch dinh dưỡng được luân chuyển hoặc giữ cố định để rễ cây hấp thụ.
Hệ thống khí canh: Cây được giữ cố định trong không gian mà rễ được phun sương dung dịch dinh dưỡng. Rễ không nhúng trong dung dịch mà tiếp xúc trực tiếp với không khí.
Các bộ phận cơ bản của hệ thống trồng cây không dùng đất:
Giá đỡ cây: Nơi cố định cây, thường làm từ nhựa hoặc vật liệu dễ vệ sinh.
Hệ thống dẫn dung dịch: Bao gồm ống dẫn, bơm nước, và bình chứa dung dịch dinh dưỡng.
Hệ thống phun sương (đối với khí canh): Đầu phun tạo sương mịn để cung cấp dung dịch cho rễ cây.
Hệ thống điều khiển: Gồm các cảm biến và bộ vi xử lý để giám sát và điều chỉnh các thông số như pH, EC, nhiệt độ dung dịch.
Nguyên lý hoạt động:
Trong thủy canh, dung dịch dinh dưỡng tuần hoàn qua hệ thống, cung cấp nước và các chất dinh dưỡng trực tiếp đến rễ cây.
Trong khí canh, dung dịch được phun thành sương mịn lên rễ cây trong môi trường không khí, giúp cây hấp thụ dưỡng chất và duy trì độ ẩm cần thiết.
Phương pháp này đảm bảo kiểm soát tốt các yếu tố môi trường, giúp cây phát triển nhanh, đồng đều, và cho năng suất cao.
Kể tên một số nguyên tố khoáng đa lượng, vi lượng cần thiết cho cây được trồng bằng hệ thống thủy canh
Nguyên tố đa lượng:
Nitơ (N): Cần thiết cho quá trình tổng hợp protein và phát triển thân lá.
Phốt pho (P): Tham gia vào quá trình quang hợp, phát triển rễ và hoa.
Kali (K): Giúp tăng cường sức đề kháng và thúc đẩy quá trình quang hợp.
Canxi (Ca): Quan trọng trong việc hình thành thành tế bào.
Magie (Mg): Thành phần cấu tạo của diệp lục, cần cho quá trình quang hợp.
Lưu huỳnh (S): Tham gia vào cấu tạo protein và enzyme.
Nguyên tố vi lượng:
Sắt (Fe): Cần cho quá trình tổng hợp diệp lục.
Mangan (Mn): Giúp hoạt hóa enzyme và quang hợp.
Kẽm (Zn): Tham gia vào hoạt động enzyme và tổng hợp hormone.
Đồng (Cu): Hỗ trợ trong quá trình quang hợp và hình thành protein.
Bo (B): Quan trọng trong phát triển mô non và ra hoa.
Molypden (Mo): Tham gia vào quá trình cố định đạm.
Những nguyên tố này được bổ sung vào dung dịch thủy canh dưới dạng các hợp chất hòa tan.
Kể tên một số loại cây, rau, quả có thể trồng bằng kĩ thuật thủy canh. Giải thích ưu và nhược điểm của kĩ thuật thủy canh
Một số loại cây trồng:
Rau: Rau cải, xà lách, rau muống, cải bó xôi.
Quả: Dâu tây, cà chua, dưa leo.
Cây gia vị: Húng quế, bạc hà, ngò rí.
Ưu điểm của kỹ thuật thủy canh:
Tiết kiệm nước: Lượng nước sử dụng ít hơn so với phương pháp trồng truyền thống.
Kiểm soát môi trường: Có thể điều chỉnh chính xác dinh dưỡng, pH, và nhiệt độ.
Năng suất cao: Cây phát triển nhanh hơn do môi trường tối ưu.
Không phụ thuộc vào đất: Phù hợp với khu vực đô thị hoặc nơi đất trồng kém chất lượng.
Giảm sâu bệnh: Hạn chế côn trùng và vi khuẩn từ đất.
Nhược điểm của kỹ thuật thủy canh:
Chi phí đầu tư cao: Yêu cầu thiết bị, vật liệu và kỹ thuật ban đầu lớn.
Yêu cầu kỹ thuật: Người trồng cần hiểu biết về dinh dưỡng, pH, và các yếu tố sinh học.
Rủi ro: Hệ thống dễ bị hư hỏng nếu bơm hoặc thiết bị không hoạt động đúng cách.
Hệ thống thủy canh hồi lưu có ưu điểm gì so với hệ thống thủy canh không hồi lưu? Tại sao trồng cây bằng hệ thống thủy canh hồi lưu cho cây trồng có năng suất cao và an toàn?
Ưu điểm của hệ thống thủy canh hồi lưu:
Tiết kiệm nước và dinh dưỡng: Dung dịch dinh dưỡng được tái sử dụng, giảm lãng phí.
Hiệu quả cao: Cung cấp dinh dưỡng đồng đều cho cây, đảm bảo sự phát triển đồng nhất.
Thân thiện với môi trường: Hạn chế việc thải dung dịch ra môi trường.
Tại sao hệ thống thủy canh hồi lưu cho năng suất cao và an toàn:
Kiểm soát tốt dinh dưỡng: Dung dịch luôn được tuần hoàn và điều chỉnh theo nhu cầu của cây, đảm bảo cây hấp thụ đầy đủ chất cần thiết.
Hạn chế sâu bệnh: Môi trường khép kín giảm nguy cơ lây nhiễm từ môi trường bên ngoài.
Phát triển đồng đều: Các cây trong cùng hệ thống nhận lượng nước và dinh dưỡng như nhau, cho ra sản phẩm chất lượng cao.
Sử dụng internet, sách, báo… để tìm hiểu những loại cây trồng có thể áp dụng phương pháp khí canh
Phương pháp khí canh thích hợp với các loại cây có giá trị kinh tế cao hoặc yêu cầu môi trường sạch:
Cây rau: Rau xà lách, cải bó xôi, rau muống.
Cây quả: Dâu tây, cà chua, dưa leo.
Cây lấy củ: Khoai tây, củ cải.
Cây gia vị: Húng quế, bạc hà.
Vì sao dung dịch dinh dưỡng dùng cho khí canh đòi hỏi mức độ hòa tan và độ sạch cao hơn dung dịch thủy canh?
Dung dịch dinh dưỡng trong khí canh đòi hỏi mức độ hòa tan và độ sạch cao hơn vì:
Tránh tắc nghẽn đầu phun: Dung dịch không hòa tan hoàn toàn sẽ làm tắc hệ thống phun sương.
Đảm bảo hấp thụ nhanh: Các hạt sương mịn cần dung dịch tinh khiết để rễ cây hấp thụ dễ dàng và nhanh chóng.
Giảm nguy cơ nhiễm bệnh: Dung dịch không sạch có thể chứa vi khuẩn hoặc tạp chất gây hại cho rễ cây.
Quan sát Hình 25.7 và mô tả nguyên lí hoạt động của hệ thống khí canh
Mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống khí canh theo Hình 25.7
Hệ thống khí canh hoạt động dựa trên việc cung cấp dinh dưỡng thông qua dung dịch phun sương trực tiếp lên rễ cây trong môi trường không khí. Nguyên lý hoạt động cụ thể như sau:
Nguồn điện và bơm dung dịch:
Hệ thống sử dụng một máy bơm được kết nối với nguồn điện để đẩy dung dịch dinh dưỡng từ bình chứa.
Dung dịch dinh dưỡng này đã được pha chế với các nguyên tố cần thiết cho cây trồng, đảm bảo cây nhận đủ chất dinh dưỡng.
Dung dịch dinh dưỡng và vòi phun sương:
Dung dịch từ bình chứa được bơm qua các ống dẫn đến các vòi phun sương.
Các vòi phun sương phun dung dịch dinh dưỡng thành những hạt sương mịn, phủ đều lên rễ cây. Rễ cây được giữ trong một không gian kín hoặc nửa kín, không tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng.
Rễ cây hấp thụ dinh dưỡng:
Rễ cây treo lơ lửng trong không khí, tiếp xúc với dung dịch sương mịn, từ đó hấp thụ nước và các chất dinh dưỡng cần thiết.
Đồng thời, rễ cây cũng tiếp xúc với oxy trong không khí, giúp tăng cường quá trình hô hấp và phát triển.
Hệ thống mảng thu hồi:
Lượng dung dịch dư sau khi phun sương sẽ chảy xuống mảng thu hồi phía dưới.
Dung dịch này được đưa trở lại bình chứa thông qua một hệ thống tuần hoàn, đảm bảo tiết kiệm nước và dinh dưỡng.
Chu kỳ hoạt động tự động:
Hệ thống được lập trình hoạt động theo chu kỳ để duy trì độ ẩm và dinh dưỡng ổn định cho rễ cây. Các chu kỳ phun thường diễn ra cách nhau một khoảng thời gian ngắn để tránh rễ bị khô.
Hiệu quả và tối ưu hóa môi trường:
Phương pháp khí canh cho phép cây phát triển nhanh hơn, sử dụng tài nguyên hiệu quả và không phụ thuộc vào đất.
Đồng thời, hệ thống kiểm soát tốt các yếu tố như nhiệt độ, độ pH, và nồng độ dung dịch, đảm bảo điều kiện tối ưu cho cây trồng.
Hệ thống này thích hợp cho việc trồng các loại rau sạch, cây ăn quả, hoặc cây có giá trị kinh tế cao, đặc biệt trong môi trường đô thị hoặc nơi có diện tích đất hạn chế.
Từ kiến thức đã học và hệ thống thủy canh đã tự thiết kế, em hãy áp dụng để tạo một thống trồng cây thủy canh (hồi lưu hoặc không hồi lưu) sử dụng tại gia đình và trồng loại cây em yêu thích bằng hệ thống đó
Để tạo hệ thống thủy canh hồi lưu tại nhà, em cần:
Vật liệu: Ống nhựa PVC, bơm nước, bình chứa dung dịch, giá đỡ cây, dung dịch dinh dưỡng.
Cách làm:
Cắt ống nhựa thành các đoạn và khoét lỗ để đặt giá thể.
Lắp hệ thống tuần hoàn nối ống nhựa với bơm nước và bình chứa.
Pha dung dịch dinh dưỡng và đổ vào bình chứa.
Đặt cây vào giá thể và khởi động hệ thống.
Loại cây: Xà lách, cải bó xôi hoặc rau muống.
Hệ thống này đảm bảo rau phát triển nhanh, tiết kiệm nước và không gian, rất phù hợp với gia đình đô thị.
