a. Khái niệm

– Kĩ thuật trồng cây không dùng đất là một kĩ thuật trồng cây hiện đại trong đó cây được trồng trên một hệ thống thủy canh và khí canh.

 

b. Cơ sở khoa học

– Cây trồng chỉ có thề sinh trưởng, phát triển trong điều kiện được cung cấp đủ nước, dinh dưỡng, ánh sáng và không khi. Đất trồng có vai trò cung cấp chất dinh dưỡng, nước cho cây và giúp cây đứng vững. Do đó, có thể trồng cây không dùng đất bằng cách sử dụng dung dịch dinh dưỡng để cung cấp nước và dinh dưỡng cho cây, đồng thời sử dụng giá thể để giúp cây đứng vững.

– Dung dịch dinh dưỡng sử dụng trong hệ thống trồng cây không dùng đất là dung dịch có chất khoảng cần thiết cho cây trồng. Tuỳ thuộc vào từng loại cây, từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau của cây mà có thể điều chỉnh thành phần, liều lượng các chất khoáng và có độ pH của dung dịch phù hợp.

– Giá thể có tác dụng chính là cố định cây, giúp cây đứng vững. Bên cạnh đó, giá thể còn có tác dụng giúp cây giữ ẩm và tạo độ thoáng khí, hỗ trợ tối đa cho sự phát triển của rễ cây,… (Hình 25.1).

Hình 25. 1. Một số loại giá thể giữ cây

a. Kĩ thuật thuỷ canh

– Khái niệm: Thuỷ canh là kĩ thuật trồng cây không dùng đất, cây được trồng vào hệ thống chứa dung dịch dinh dưỡng (dung dịch thuỷ canh). Tuỳ theo từng hệ thống mà toàn bộ hoặc một phần rễ cây được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng (Hình 25.2).

Hình 25.2. Mô hình trồng rau thuỷ canh

– Ưu điểm:

+ Trồng cây bằng kĩ thuật thuỷ canh có nhiều ưu điểm, trong đó kiểm soát dinh dưỡng cây trồng là ưu điểm lớn nhất. Các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng đều được kiểm soát ở nồng độ thích hợp cho từng loại cây trồng cụ thể.

+ Kĩ thuật này không dùng đất, do vậy có thể triển khai tại gia đình, ở những vùng đất khô cần hay hải đảo xa xôi….

+ Cho năng suất cao, rút ngắn thời gian trồng trọt.

+ Hạn chế tối đa việc sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật hoá học, do đó sản phẩm đảm bảo an toàn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

– Nhược điểm: Kĩ thuật thuỷ canh chỉ có hiệu quả cao với các loại rau, quả ngắn ngày, khô áp dụng với cây lương thực, cây ăn quả. Vốn đầu tư ban đầu cao đối với các mô hình lớn, đòi hỏi trình độ chuyên môn kĩ thuật cao để sản xuất có hiệu quả, điều này gây cản trở cho việc mở rộng phương pháp thuỷ canh đại trà.

 

Cấu trúc cơ bản và nguyên lí hoạt động

– Cấu trúc cơ bản: Một hệ thống thuỷ canh cơ bản gồm hai phần

+ Bề/thùng chứa dung dịch dinh dưỡng: là nơi chứa dung dịch dinh dưỡng cho cây.

+ Máng trồng cây: là bộ phận đỡ cây. Cây được trồng và được giữ thẳng đứng trên mảng bằng các rọ đỡ hoặc các vật liệu nhẹ, có thể bổ sung các giá thể xung quanh để đỡ cây.

– Nguyễn lí hoạt động

+ Hệ thống thuỷ canh không hồi lưu (thuỷ canh tĩnh) Trong hệ thống này, dung dịch dinh dưỡng được đặt trong thùng, hộp hoặc các vật chứa cách nhiệt, dung dịch được bổ sung khi cần trong hộp chứa từ lúc trồng cây đến khi thu hoạch (Hình 25,3).

Hình 25.3. Hệ thống thủy canh không hồi lưu

– Hệ thống này có ưu điểm là chi phí đầu tư thấp, đơn giản nên hiện nay đang triển khai phổ biến ở nước ta. Tuy nhiên, hệ thống này sau một thời gian trồng cây có hạn chế là dung dịch dinh dưỡng thưởng thiếu oxygen, dinh dưỡng và pH giảm. Do đó, phải thường xuyên sục khi, bổ sung dinh dưỡng và điều chỉnh pH.

– Hệ thống thuỷ canh hồi lưu (thuỷ canh động): Mô hình này được thiết kế với hệ thống thùng chứa và các khay trồng. Dung dịch dinh dưỡng sẽ được bơm tuần hoàn từ thùng chứa dung dịch đi khắp các khay để đưa tới bộ rễ của cây, phần dư thừa sẽ được luân chuyển về thùng chứa ban đầu. Quá trình này được diễn ra liên tục (Hình 25.4).

Hình 25.4. Hệ thống thuỷ canh hồi lưu

– Loại hình thuỷ canh hồi lưu có nhiều ưu điểm như tiết kiệm thời gian chăm sóc; cho năng suất cây trồng cao; có thể áp dụng với nhiều quy mô khác nhau, từ quy mô nhỏ lẻ tại gia đình đến quy mô trang trại, công nghiệp….

– Tuy nhiên, mô hình này cũng có một số hạn chế về chi phí đầu tư thiết bị và việc lắp đặt hệ thống phức tạp.

 

b. Kĩ thuật khí canh

– Khái niệm: Khí canh là một kĩ thuật trồng cây trong môi trường kín hoặc bán kín, không sử dụng đất. Đặc điểm của phương pháp này là bộ rễ cây lơ lửng trong không khí, dinh dưỡng được cung cấp thông qua hệ thống bơm dung dịch dinh dưỡng với áp suất cao tạo nên các hạt sương bám dính vào bộ rễ của cây (Hình 25.5)

Hình 25.5. Mô hình khí canh

– Ưu điểm: Khi canh được đánh giá là công nghệ tiên tiến, áp dụng công nghệ hiện đại của công nghệ sinh học kết hợp tin học, tự động hoa và công nghệ vật liệu mới; có nhiều ưu điểm hơn so với các phương pháp canh tác khác.

+ Giúp tiết kiệm tối đa lượng nước cung cấp để trồng trọt, hơn cả phương pháp thuỷ canh.

+ Cây sinh trưởng và phát triển nhanh, năng suất cao hơn nhiều so với kĩ thuật trồng cây truyền thống.

+ Chủ động được nguồn dinh dưỡng, không ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường, tạo ra nguồn sản phẩm trồng trọt sạch, an toàn cho người sử dụng.

+ ​Tạo môi trường sạch bệnh, hạn chế tối đa việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, hoả chất độc hại.

– Nhược điểm: Hệ thống khi canh đòi hỏi chi phi đầu tư ban đầu cao; chi phi vận hành, sửa chữa khá lớn. Điện năng yêu cầu sử dụng cho hệ thống là bắt buộc và khá nhiều.

 

Cấu trúc cơ bản và nguyên lí hoạt động 

– Cấu trúc cơ bản: Một hệ thống khi canh cơ bản gồm ba phần (Hinh 25.6)

+ Bề chứa dung dịch: là nơi chứa dung dịch dinh dưỡng cho cây. Bể chứa có thể nằm cùng hoặc tách rời với mảng trồng cây.

+ Mãng trồng cây: là bộ phận đỡ cây. Cây được trồng và được giữ thẳng đứng trên mảng bằng các rọ đỡ hoặc các vật liệu nhẹ, có thể co dãn dễ dàng.

+ Hệ thống phun sương: gồm có bơm, bộ lọc, đường ống dẫn, vòi phun sương. Hệ thống thường được thiết kế đồng bộ với bộ hẹn giờ hoặc bộ điều khiển.

Hình 25.6. Sơ đồ cấu tạo của hệ thống khí canh đơn giản

 

Nguyên lí hoạt động

– Hệ thống khi canh hoạt động theo nguyên li tự động, khép kín. Bơm đầy dung dịch trong bể chứa vào đường ống, qua vòi phun vào không khi tạo hơi sương, nơi có rễ cây. Một phần phần còn lại rơi xuống mảng thu và sương bám trên bề mặt rễ, phần còn lại rơi xuống mang thu và được đưa trở lại bể chứa.

Hình 25.7. Nguyên lí hoạt động cơ bản của hệ thống khí canh

Thực hành

a. Chuẩn bị

Dụng cụ, thiết bị, hoa chất

– Bộ dụng cụ trồng cây thuỷ canh (Hình 25.9a, b):

+ Thùng đựng dung dịch thuỷ canh.

+ Rọ trồng cây: là vật dụng dùng để trồng cây, có nhiều khe nhỏ giúp rễ cây chui qua đề ng dịch thuỷ canh. Rọ được đặt vào các lấy dinh dưỡng từ dung dịch thuỷ canh. Rọ được đặt vào các lỗ của nắp thùng đựng dung dịch.

+ Giá thể trồng cây được sử dụng để giúp cây đứng thẳng và chắc trong rọ trồng cây.

– Máy đo pH cầm tay hoặc bút đo pH nước (Hình 25.9c) hoặc bộ dụng cụ để xác định pH của dung dịch (thang màu pH chuẩn, giẫy quỷ).

– Cốc đong có vạch chia thể tích, ống hút dung tích 10 mL

– Dung dịch H₂SO₄ 0,2% và NaOH 0,2%.

– Dung dịch dinh dưỡng: Có thể dùng dung dịch dinh dưỡng Knôp hoặc dung dịch dinh dưỡng khác có bán tại các của hàng vật tư nông nghiệp.

Hình 25.9. Một số dụng cụ trồng cây thủy canh

 

Nguyên vật liệu

– Chọn hạt giống của một loại cây trồng ưa nước, thời gian sinh trưởng ngắn (các loại rau, cả chua, dưa chuột,… ). Hạt giống sau khi đã lựa chọn kĩ, ươm ngâm ủ cho nảy mầm, phát triển thành cây con. Chọn những cây khoẻ mạnh, rễ phát triển đều để làm cây thí nghiệm (Hình 25.10).

Hình 25.10. Ươm hạt giống

 

b. Các bước thực hành

– Bước 1: Chuẩn bị dung dịch dinh dưỡng

+ Pha dung dịch dinh dưỡng đổ vào thùng trồng cây. Nếu dùng dung dịch mua ở cửa hàng vật tư nông nghiệp thi pha dung dịch theo chỉ dẫn ghi trên bao bi (lọ) của sản phẩm.

– Bước 2: Điều chỉnh pH của dung dịch dinh dưỡng

+ Dùng máy đo pH hoặc bút đo pH nước hoặc giấy quỳ để kiểm tra pH của dung dịch dinh dưỡng. Nếu pH của dung dịch chưa phù hợp với đối tượng cây trồng (tham khảo Bảng 25.1) thì dùng Hiso, 0.2% hoặc NaOH.2% để điều chỉnh tượng cây t

Bảng 25 1. pH thích hợp của một số loại cây trồng thuỷ canh

Rau, củ/ quả	pH thích hợp	Rau, củ/ quả	pH thích hợp
Rau diếp	6,0-7,0	Cà rốt	5,5-7,0
Rau muống	5,3-6,0	Dưa leo	5,5-7,5
Dưa gang	5,5-6,5	Cải bó xôi	6,0-7,0
Dâu	5,0-7,5	Rau cải	5,5-6,5
Bí đỏ	5,5-7,5	Khoai lang	5,5-6,0
Hành tây	6,0-7,0	Cà chua	5,5-6,5
Cà tím	5,5-7,0	Dưa hấu	5,5-6,5

– Bước 3: Chọn cây: Chọn những cây khoẻ mạnh, có rễ mọc thẳng và đều.

– Bước 4: Trồng cây

+ Trồng cây vào rọ thuỷ canh, mỗi rọ trồng một cây và bổ sung giá thể sao cho cây đứng thẳng và không bị đổ. Sau khi trồng, kiểm tra đề đàm bảo một phần rễ cây ngập trong dung dịch dinh dưỡng (Hình 25.11.

Hình 25.11. Trồng cây thủy canh

– Bước 5: Theo dõi sinh trưởng của cây Theo dõi sinh trưởng của cây và ghi kết quả theo mẫu Bảng 25.2.

Bảng 25.2. Kết quả theo dõi sinh trưởng của cây trồng thuỷ canh

 

c. Thực hành

– Chia học sinh thành các nhóm.

– Các nhóm tiến hành theo các bước của quy trình thực hành.

 

d. Đánh giá

– Học sinh tự đánh giá kết quả theo mẫu gợi ý ở Bảng 25.3.

Bảng 25.3. Kết quả đánh giá thực hành trong rau thuỷ canh

 

– Giáo viên đánh giả kết quả thực hành của học sinh.