Bài 2: Mô Hình Thủy Canh Theo Hướng Phát Triển Nông Nghiệp Sạch | Chuyên đề học tập Sinh học 11 | Chuyên Đề 1: Dinh Dưỡng Khoáng - Tăng Năng Suất Cây Trồng Và Nông Nghiệp Sạch - Lớp 11 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

(Trang 12)

YÊU CẦU CẦN ĐẠT

Trình bày được mô hình thủy canh theo hướng phát triển nông nghiệp sạch.

I. KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH THUỶ CANH

Thuỷ canh là một phương pháp trồng cây không dùng đất. Cây trồng thuỷ canh có toàn bộ phận thân và lá ở trong không khí, còn rễ cây được phát triển trong dung dịch dinh dưỡng khoáng được thông khí liên tục. Phương pháp thuỷ canh lần đầu tiên được các nhà khoa học thực hiện để nghiên cứu về nhu cầu dinh dưỡng khoáng của từng loại cây trồng trong quá trình sinh trưởng và phát triển. Các nhà khoa học có thể điều chỉnh hàm lượng các chất khoáng trong dung dịch rồi theo dõi quá trình sinh trưởng của cây qua các giai đoạn khác nhau. Dung dịch dinh dưỡng khoáng cung cấp oxygen được bơm từ bể chứa vào đường ống đi tới từng cây và luân chuyển trong hệ thống đường ống rồi trở lại bể chứa.

Trồng cây thuỷ canh giúp các nhà khoa học tìm ra chế độ dinh dưỡng khoáng tối ưu cho từng giai đoạn phát triển cũng như các triệu chứng thiếu hụt khoáng của mỗi loại cây. Thuỷ canh đã và đang được áp dụng ở quy mô thương mại để sản xuất một số loại rau, củ, quả với mục đích không chỉ tối đa hoá về mặt sản lượng mà còn đảm bảo có được sản phẩm sạch (H 2.1).

Hình 2.1. Sản xuất rau thuỷ canh

(Trang 13)

II. CẤU TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG THUỶ CANH

Hệ thống thuỷ canh có cấu trúc rất đa dạng từ đơn giản đến phức tạp tuỳ thuộc vào điều kiện và quy mô áp dụng. Tất cả các hệ thống thuỷ canh đều có các thành phần cơ bản là bể/thùng chứa dung dịch dinh dưỡng, màng trồng cây với các rọ có chứa giá thể để đỡ cây non.

Tuy vậy, hệ thống thuỷ canh theo hướng sản xuất nông sản sạch cần nhiều trang thiết bị hơn để có thể kiểm soát được các tiêu chuẩn của thực phẩm sạch cũng như tăng năng suất tối đa. Để cây trồng có thể sinh trưởng tối ưu, thành phần khoáng và độ pH trong dung dịch dinh dưỡng phải được điều chỉnh thích hợp cho từng thời kì sinh trưởng của từng loại cây. Do vậy, cần phải có dụng cụ đo nồng độ chất dinh dưỡng, độ pH của dung dịch dinh dưỡng. Rễ cây cần có đủ oxygen để hô hấp nên luôn cần máy sục khí cho bể chứa dung dịch dinh dưỡng. Dung dịch dinh dưỡng luôn được di chuyển trong hệ thống ống máng trồng cây nhờ máy bơm và được đưa trở lại bể chứa theo vòng tuần hoàn khép kín (H 2.2).

Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc mô hình thuỷ canh

Ống dẫn nước lên

Rọ chứa giá thể đỡ cây

Máy bơm nước

Ống thu nước về bể chứa

Dung dịch dinh dưỡng

Tẩm sục khí

Máy sục khí

Cây trồng thuỷ canh thường được trồng trong nhà kính hoặc nhà che mưa, che gió, ngăn không cho côn trùng có hại tiếp xúc với cây.

Để tăng năng suất cây trồng và tiết kiệm diện tích canh tác, các giàn ống máng trồng cây có thể xếp chồng lên nhau thành nhiều tầng trong nhà kính với hệ thống đèn led cung cấp đủ ánh sáng cũng như đảm bảo độ ẩm, nhiệt độ thích hợp cho cây. Đối với nhà màng, ở quy mô gia đình, ánh sáng có thể được điều chỉnh bằng hệ thống màn che chắn để đảm bảo cây không bị chiếu sáng quá mức khi sử dụng ánh sáng mặt trời cũng như ảnh hưởng bởi mùa, giờ (H 2.3).

Hình 2.3. Rau, quả trồng thuỷ canh trong nhà có màng che mưa, gió, sử dụng ánh sáng tự nhiên trên sân thượng ở quy mô gia đình

(Trang 14)

Trồng cây thuỷ canh trong nhà màng hoặc nhà kính không cần sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón hoá học cũng như không cần các biện pháp khác để trừ các loại sinh vật gây hại. Vì vậy, để cho ra sản phẩm sạch, người trồng rau thuỷ canh cần thường xuyên làm vệ sinh, khử trùng hệ thống ống máng trồng cây, rọ trồng cây  cùng các dụng cụ trước khi trồng và sau khi thu hoạch nông sản (H 2.4). Ngoài ra, để tránh sản phẩm tích luỹ quá nhiều chất khoáng gây hại cho sức khoẻ con người như nitrate, trước khi thu hoạch 2 hoặc 3 ngày, cần phải thu hồi toàn bộ dung dịch dinh dưỡng trong ống máng nuôi cây và thay vào đó bằng nước sạch. Rau được trồng trong nước sạch 2 ngày trước khi thu hoạch nên cây rau xanh tốt, hệ rễ trắng, sạch, không bị nhiễm khuẩn (H 2.5). 

Hình 2.4. Vệ sinh khử trùng ống máng

Hình 2.5. Thu hoạch rau sau khi được thay thế dung dịch dinh dưỡng bằng nước sạch từ 2 đến 3 ngày

Thuỷ canh chủ yếu được triển khai trong hệ thống nhà kính hoặc nhà màng nên cây trồng được cung cấp môi trường tối ưu, ổn định trong suốt quá trình sinh trưởng từ khi cây còn non cho tới khi thu hoạch. Chế độ chiếu sáng, độ ẩm, nhiệt độ và chế độ dinh dưỡng khoáng được đảm bảo điều chỉnh tối ưu cho từng giai đoạn sinh trưởng, do vậy năng suất cây trồng tăng lên nhiều so với cách trồng cây truyền thống trong đất ở ngoài tự nhiên. Cây trồng trong nhà kính, nhà màng không bị sâu hại tấn công nên không cần sử dụng thuốc trừ sâu, lượng phân bón được cung cấp vừa đủ để cây sinh trưởng tối đa mà không tích lại trong sản phẩm. Trồng cây ngoài tự nhiên, do không khống chế được lượng dinh dưỡng khoáng nên sử dụng quá nhiều phân bón, đặc biệt với rau, có thể để lại lượng nitrate trong sản phẩm, gây độc với sức khỏe người tiêu dùng

Bên cạnh đó, trồng rau thuỷ canh giúp rút ngắn thời gian trồng trọt, nhanh cho thu hoạch. Ví dụ: đối với một số giống rau ngắn ngày (rau xà lách, rau cải...), khi trồng thuỷ canh có thể thu hoạch 5 – 6 vụ/năm, trong khi trồng bằng phương pháp truyền thống chỉ cho 2 – 3 vụ/năm.

Với ưu điểm nổi bật là năng suất cao, sản phẩm sạch và không gây ô nhiễm môi trường, phương pháp trồng rau thuỷ canh đang là xu hướng ngày càng phát triển ở Việt Nam và trên thế giới. Thực tế cho thấy, mô hình thuỷ canh phù hợp với mọi vùng miền vì có thể chủ động được các điều kiện sản xuất. Mô hình trồng cây không dùng đất này trở nên đặc biệt phù hợp trong điều kiện nguồn tài nguyên đất, nước và dinh dưỡng ngày càng thu hẹp, diện tích đất trồng bị khô hạn, nhiễm mặn,... ngày càng tăng.

Ở Việt Nam, mô hình này đang từng bước được áp dụng và mở rộng trên nhiều quy mô, từ hộ gia đình, trang trại cho đến quy mô công nghiệp. Ở các hộ gia đình, hệ thống thuỷ canh thường có quy mô nhỏ, thiết kế đơn giản hơn được bố trí bên trong sân vườn, ban công hoặc sân thượng. Ở quy mô sản xuất, mô hình trồng rau thuỷ canh trong nhà kính, nhà lưới đã và đang được triển khai xây dựng ở nhiều địa phương trong cả nước, bước đầu tạo ra một lượng sản phẩm sạch, đảm bảo an toàn thực phẩm cung cấp cho thị trường và mang lại hiệu quả kinh tế khá cao.

(Trang 15)

Mô hình thuỷ canh phù hợp và cho hiệu quả cao đối với các giống rau, quả ngắn ngày, không khả thi với các cây lương thực và cây ăn quả. Ngoài ra, để sản xuất hiệu quả, phải tiến hành trên quy mô lớn với các hệ thống thuỷ canh hiện đại, điều này đòi hỏi nguồn vốn đầu tư ban đầu lớn và trình độ nhân công cao. Đây chính là những hạn chế khiến cho việc đưa mô hình thuỷ canh vào sản xuất đại trà gặp nhiều khó khăn.