Bài 25: Công nghệ trồng cây không dùng đất | Công nghệ trồng trọt 10 | Chương VII: Trồng trọt công nghệ cao - Lớp 10 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

(Trang 124)

Sau khi học xong bài này, em sẽ:

– Giải thích được cơ sở khoa học của các hệ thống trồng cây không dùng đất (hệ thống thuỷ canh, hệ thống khí canh).

– Thực hiện được việc trồng cây bằng phương pháp thuỷ canh.

– Có ý thức an toàn lao động và bảo vệ môi trường.

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?

I – KHÁI NIỆM VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA KĨ THUẬT TRỒNG CÂY KHÔNG DÙNG ĐẤT

1. 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 không có đất. Có hai hình thức là thủy canh và khí canh.

2. Cơ sở khoa học

Cây trồng chỉ có thể sinh trưởng, phát triển trong điều kiện được cung cấp đủ nước, dinh dưỡng, ánh sáng và không khí. 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.

a) Dung dịch dinh dưỡng

Dung dịch dinh dưỡng sử dụng trong hệ thống trồng cây không dùng đất là dung dịch có chất khoáng 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.

Khám phá

Kể tên một số nguyên tố khoáng đa lượng, vi lượng cần thiết cho cây được trồng bằng hệ thống thuỷ canh.

(Trang 125)

b) Giá thể

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

II - MỘT SỐ HỆ THỐNG TRỒNG CÂY KHÔNG DÙNG ĐẤT

1. Kĩ thuật thuỷ canh

a) Giới thiệu chung

• 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 và nhược điểm của kĩ thuật 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 cằn 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.

(Trang 126)

– Nhược điểm: Kĩ thuật thuỷ canh chỉ có hiệu quả cao với các loại rau, quả ngắn ngày, khó 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.

Khám phá

– Kể tên một số loại cây, rau, quả có thể trồng bằng kĩ thuật thuỷ canh.

– Giải thích ưu và nhược điểm của kĩ thuật thuỷ canh.

b) Cấu trúc cơ bản và nguyên lí hoạt động

• Cấu trúc cơ bản

Một hệ thống thuỷ canh cơ bản gồm hai phần:

– Bể/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.

Hình 25.3. Hệ thống thuỷ canh không hồi lưu

Giải thể giúp cố định cây và giữ nước

Khay trồng cây

Rọ nhựa thuỷ canh

Bể chứa dung dịch dinh dưỡng

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 thường thiếu oxygen, dinh dưỡng và pH giảm. Do đó, phải thường xuyên sục khí, bổ sung dinh dưỡng và điều chỉnh pH.

(Trang 127)

– 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

Khay trồng

Thùng chứa

Dung dịch dinh dưỡng

Bộ hẹn giờ

Máy bơm dung dịch dinh dưỡng

Đá sủi bọt khí

Máy bơm không khí

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.

(Trang 128)

2. Kĩ thuật khí canh

a) Giới thiệu chung

• 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)

• Ưu và nhược điểm

Ưu điểm: Khí 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 hoá 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, hoá chất độc hại.

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

Kết nối năng lực

Sử dụng internet, sách, báo,... để tìm hiểu thêm về ưu, nhược điểm của công nghệ khí canh.

(Trang 129)

b) Cấu trúc cơ bản và nguyên lí hoạt động

• Cấu trúc cơ bản

Một hệ thống khí canh cơ bản gồm ba phần (Hình 25.6):

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

– Máng trồng cây: là bộ phận đỡ cây. Cây được trồng và được giữ thẳng đứng trên máng 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.

Kết nối năng lực

Sử dụng internet, sách, báo,... để tìm hiểu thêm về các mô hình khí canh hiện đang được sử dụng trong trồng trọt.

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

Bộ hẹn giờ

Máng trồng cây

Vòi phun sương

Đường ống

Bơm

Dung dịch dinh dưỡng

Bể chứa dung dịch

• Nguyên lí hoạt động

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

Khám phá

Quan sát Hình 25.7 và mô tả nguyên lí hoạt động của hệ thống khí canh.

(Trang 130)

III – TRỒNG CÂY KHÔNG DÙNG ĐẤT

Thực hành

1. Chuẩn bị

a) Dụng cụ, thiết bị, hoá 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 để 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, giấy quỳ).

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

– Dung dịch 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 cửa hàng vật tư nông nghiệp.

Hình 25.9. Một số dụng cụ trồng cây thuỷ canh

(Trang 131)

b) Nguyên vật liệu

Chọn hạt giống của một loại cây trồng ưa nước, thời gian sinh trưởng ngắn (các loại rau, cà 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

2. 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 thì pha dung dịch theo chỉ dẫn ghi trên bao bì (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 0,2% hoặc NaOH 0,2% để điều chỉnh.

Bảng 25.1. pH thích hợp của một số loại cây trồng thuỷ canh

(Trang 132)

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

(*): Chiều cao đo từ gốc đến đỉnh ngọn hoặc đầu lá cao nhất.

3. Thực hành

– Chia học sinh thành các nhóm.

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

4. 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 trồng rau thuỷ canh

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

Vận dụng

Từ kiến thức đã học và hệ thống thuỷ canh đã tự thiết kế, em hãy áp dụng để tạo một hệ thống trồng cây thuỷ canh (hồi lưu hoặc không hồi lưu) sử dụng tại gia đình và trồng loại cây em thích bằng hệ thống đó.