NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI SẢN XUẤT RAU SẠCH THEO PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH HƯỚNG ĐI MỚI CHO NÔNG NGHIỆP ĐÔ THỊ ThS. BÙI THỊ THỤC ANH Trường Đại học Quảng Bình 1. Đặt vấn đề Rau là loại thực phẩm không thể thiếu được trong đời sống hằng ngày. Cùng với thức ăn động vật, rau cung cấp những dinh dưỡng cần thiết cho sự tồn tại và phát triển của con người, đặc biệt là các vitamin, các axít hữu cơ, chất khoáng… Theo tính toán của nhiều nhà dinh dưỡng học, muốn cơ thể hoạt động bình thường cần cung cấp 2.300 2.500 kcal mỗi ngày, trong đó phải có 250-300 gam rau (tương đương với 7,5 - 8 kg/tháng hay 90 108 kg/năm) [1]. Hiện nay vấn đề đảm bảo cung cấp rau sạch, rau an toàn cho nhu cầu người dân hàng ngày đang là vấn đề cấp bách. Đã có nhiều công trình nghiên cứu kỹ thuật sản xuất, ứng dụng khoa học công nghệ trong nghề trồng rau, nhằm nâng cao năng suất và phẩm chất nông sản. Tuy nhiên, thực tế vẫn còn rất nhiều người sản xuất trồng rau không tuân thủ quy trình kỹ thuật, lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật, kích thích sinh trưởng, phân bón hóa học… Thủy canh là kỹ thuật trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng, đồng thời cung cấp đủ và đúng lúc các nguyên tố khoáng cần thiết cho cây trồng. Rễ cây được trồng bằng kỹ thuật thủy canh được tiếp xúc trực tiếp với nước hoặc được trồng trong miếng bọt biển hoặc xơ dừa. Nước tưới được bơm thông qua hệ thống cảm biến tinh vi có thể tự điều chỉnh nồng độ dưỡng chất và axít trong nước. Với ưu điểm cần ít nước và đất hơn so với phương pháp canh tác truyền thống, sản xuất rau theo phương pháp thủy canh phù hợp với các vùng đô thị có diện tích đất canh tác nông nghiệp nhỏ hẹp hoặc những nơi đất bị ô nhiễm các chất độc hại nhằm phục vụ nhu cầu tại chỗ cũng như kinh doanh. Phương thức này sẽ hạn chế được sâu bệnh hại, chủ động thời vụ, một năm gieo trồng được nhiều vụ, do đó năng suất và chất lượng cây trồng cao hơn trồng ngoài đất. 2. Nội dung 2.1. Tổng quan về phương pháp thủy canh 2.1.1. Ứng dụng kỹ thuật thủy canh trên thế giới Thủy canh (hydroponic) bắt nguồn từ chữ Latin “hydro” có nghĩa là nước, và “ponos” có nghĩa là lao động. Nhiều nền văn minh khác nhau từ xa xưa đã dựa vào trồng cây trong nước chẳng hạn như các nền văn minh cổ Mexico và Ai Cập. Tuy nhiên, thời gian gần đây phương pháp thủy can đã được sử dụng phổ biến trên nhiều thị trường khác nhau [2]. Vào năm 1937, nhà khoa học W.F. Gericke là người đầu tiên sử dụng thuật ngữ hydroponic nhằm mô tả hình thức canh tác trong dung dịch nước đã hòa tan các chất dinh dưỡng. Với phương pháp canh tác này, cây trồng được cung cấp những chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây. Trong chiến tranh thế giới thứ II, thủy canh được quân đội Hoa Kỳ sử dụng trên một số quần đảo Tây Thái Bình Dương để cung cấp rau sạch tươi cho quân đội mà đất đã bị ô nhiễm do chiến tranh (Eastwood, 1947). Ở Nga, khi ứng dụng trồng cỏ theo kỹ thuật 2 thủy canh trên 14.4m đã thu hoạch được lượng cỏ tương đương với 3 - 3,5ha đồng cỏ tự nhiên (khoảng 100 - 120 tấn cỏ tươi). Nhà kính trồng rau áp dụng kỹ thuật thủy canh của tập đoàn Eurofresh ở bang Arizona được xem là có quy mô lớn nhất nước Mỹ. Với diện tích 110ha nhà máy đã sản xuất hơn 90.000 tấn cà chua/năm [3]. TAÏP CHÍ THOÂNG TIN KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ QUAÛNG BÌNH - SOÁ 3/2015 39 NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI Bảng 1. Năng suất một số loài rau canh tác bằng kỹ thuật thủy canh và canh tác trên đất (Nguồn: www.iica.int) 2.1.2. Ứng dụng kỹ thuật thủy canh ở Việt Nam Việt Nam cũng đang dần dần ứng dụng thành tựu nông nghiệp của thế giới. Năm 1997, trường Ðại học Nông nghiệp I Hà Nội đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ thủy canh cho phù hợp với điều kiện ở nước ta. Tại các kỳ hội chợ techmart ở Hải Phòng, thành phố Hồ Chí Minh những thành công bước đầu của cây cà chua, dưa leo, xà lách... trồng theo công nghệ thủy canh của Việt Nam đã được giới thiệu. Rau xà lách có thể trồng quanh năm trong khi canh tác trên đất chỉ có 2 vụ/năm. Dưa chuột trồng theo cách truyền thống được 2 vụ/năm nhưng áp dụng kỹ thuật thủy canh trồng được 4 vụ/năm; đồng thời chất lượng, mẫu mã và năng suất cao gấp 4 - 5 lần so với phương pháp canh tác cũ. Thành tựu này đã được Bộ Khoa học và Công nghệ tạo điều kiện hoàn thiện để chuyển giao cho các cơ sở trồng rau sạch. Ở khu vực phía Nam, thành phố Hồ Chí Minh đi tiên phong trong việc ứng dụng công nghệ thủy canh trong nông nghiệp đô thị. Dự án Khu nông nghiệp công nghệ cao đã được Tổng Công ty Nông nghiệp Sài Gòn xây dựng xong tại huyện Củ Chi. Công nghệ thủy canh là một trong năm loại hình công nghệ được áp dụng tại khu nông nghiệp công nghệ cao này. Bước đầu đã cho ra những sản phẩm xà lách, cà chua, dưa leo… hoàn toàn “xanh, sạch”, nhưng giá bán vẫn còn cao nên vẫn chưa thể cạnh tranh với thị trường truyền thống [3]. 2.2. Các hệ thống thủy canh cơ bản Các hệ thống thủy canh đều gồm các phần chính: khay trồng chứa cây con; chất trồng hay giá thể (xơ dừa, cát, sỏi, trấu, than bùn, len đá (rockwool), đá bọt nham trân châu (perlite)…); 40 dung dịch dinh dưỡng và các máy bơm điều khiển. Trong phương thức thủy canh, chất dinh dưỡng cần thiết cho sự tăng trưởng tối ưu của thực vật có thể được cung cấp qua sự tiếp xúc trực tiếp giữa rễ và dung dịch dinh dưỡng hoặc gián tiếp qua các giá thể. 2.2.1. Hệ thống dạng bấc (wick system) Hệ thống dạng bấc là dạng đơn giản nhất và có cấu tạo tương tự như sợi bấc trong đèn dầu, hút dầu lên để duy trì sự cháy. Đặt một đầu của sợi bấc sao cho chạm vào phần rễ cây. Đầu kia của bấc chìm trong dung dịch dinh dưỡng. Sợi bấc này sẽ làm nhiệm vụ hút nước và dung dịch dinh dưỡng lên cung cấp cho rễ cây. Như vậy cây sẽ có đủ nước và chất dinh dưỡng để phát triển. 2.2.2. Hệ thống thủy canh (water culture) Thủy canh là hệ thống thường được lựa chọn để nuôi cấy rau xà lách, loại cây phát triển mạnh khi gặp nước. Phần bệ giữ các cây thường làm bằng chất dẻo xốp như styrofoam và đặt nổi ngay Bể trồng với giá thể Bấc cotton Dung dịch dinh dưỡng trên dung dịch dinh dưỡng, rễ cây ngập chìm trong nước có chứa dung dịch dinh dưỡng. Vì môi trường thiếu khí oxy nên cần có một máy bơm khí để cung cấp oxy cho rễ. Hệ thống ít tốn kém, có thể tận dụng bể chứa nước hay những bình chứa không rỉ khác. 2.2.3. Hệ thống ngập và rút định kỳ (ebb và flow system) Không giống như hệ thống thủy canh ở trên, đối với hệ thống này, phần rễ cây luôn chìm trong nước chỉ thích hợp cho một số ít cây trồng. Hệ thống ngập và rút định kỳ có một máy bơm điều khiển để có thể bơm dung dịch dinh dưỡng vào khay trồng và rút ra theo chu kỳ đã được định sẵn. Như vậy, rễ cây sẽ có những lúc không ngập trong nước để “thở” một cách tự nhiên. Hệ thống này có thể dùng để trồng cà chua, khoai tây. 2.2.4. Hệ thống nhỏ giọt (Drip systems) TAÏP CHÍ THOÂNG TIN KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ QUAÛNG BÌNH - SOÁ 3/2015 NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI Bệ nổi Ống lên Ống thoát Tấm sục khí Máy sục khí Hệ thống nhỏ giọt là loại hệ thống thủy canh được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới. Máy bơm sẽ bơm dung dịch dinh dưỡng lên, nhỏ trực tiếp vào gốc của cây trồng bởi những đường ống nhỏ giọt theo định kỳ. Dung dịch dinh dưỡng dư chảy xuống sẽ được thu hồi trong bể tái sử dụng. Như Ống thoát Ống lên Bơm và được tưới phun sương bằng dung dịch dinh dưỡng. Việc phun sương thường được thực hiện vài phút một lần. Như vậy, cây vừa có đủ dinh dưỡng và luôn có không khí để sinh trưởng. 3. Kết luận Với phương pháp trồng trọt trong môi trường sạch với những điều kiện lý tưởng, thủy canh giúp tiết kiệm chi phí đất đai, thuốc phòng trừ sâu bệnh Đầu phun sương Bơm vậy, hệ thống này sử dụng dung dịch dinh dưỡng khá hiệu quả, nước dư ra được tái sử dụng, không bị hao phí. 2.2.5. Hệ thống “màng dinh dưỡng” NFT (Nutrient Film Technique) Hàng nhỏ giọt Bơm Thoát nước Dung dịch dinh dưỡng Trong hệ thống màng dinh dưỡng, dung dịch dinh dưỡng được bơm liên tục vào khay trồng và chảy qua rễ của cây, sau đó chúng chảy về bồn chứa để tái sử dụng. Hệ thống màng dinh dưỡng không cần dùng thêm chất trồng, giúp tiết kiệm chi phí thay chất trồng sau mỗi vụ trồng. Hệ thống này thường sử dụng trong quy mô lớn với mục đích thương mại. 2.2.6. Khí canh (Aeroponics) Là hệ thống thủy canh có kỹ thuật phức tạp nhất. Ở hệ thống này, rễ cây phơi trong không khí Bơm và hạn chế những thiệt hại do hạn hán, ngập lụt. Khi trồng cây trên đất, rễ cây phải tiêu tốn năng lượng để tìm độ ẩm và chất dinh dưỡng trong lòng đất nhưng với phương pháp thủy canh, rễ cây nhận đủ các chất cần thiết từ dung dịch nước hòa tan trong bồn chứa dưới sự hỗ trợ của hệ thống truyền dẫn, tưới tiêu. Do đó, cây được trồng theo phương pháp thủy canh phát triển nhanh hơn, năng suất và phẩm chất cao hơn trồng trên đất. Hệ thống thủy canh có khả năng giữ nước và chất dinh dưỡng bằng cách ngăn chặn sự bốc hơi của dung dịch dinh dưỡng. Vì vậy ngày nay, ở những vùng khô hạn có thể dễ dàng canh tác bằng phương pháp thủy canh Tài liệu tham khảo: 1. Tạ Thu Cúc, 2006, Kỹ thuật trồng rau, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội. 2. http://shop.hannainst.com/hydroponics. 3. http://www.thuycanhgwall.com. 4. Nguồn: www.iica.int. 5. http://greenbookpages.com. 6. http://www.simplyhydro.com. TAÏP CHÍ THOÂNG TIN KHOA HOÏC & COÂNG NGHEÄ QUAÛNG BÌNH - SOÁ 3/2015 41