BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THỦY CANH HỒI LƯU
VÀ KHÔNG HỒI LƯU CHO SẢN XUẤT RAU XÀ
LÁCH (Lactuca sativa) VÀ CẢI BẸ XANH
(Brassica jancea (L.) Czern)

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

KS. Hoàng Quý Châu

Huỳnh Ngọc Thịnh

ThS. Cao Xuân Tài

Tháng 7/2009


LỜI CẢM ƠN
Con xin thành kính ghi ơn cha mẹ. Gia đình luôn là chỗ dựa vững chắc về tinh
thần và vật chất cho con.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí
Minh, Ban chủ nghiệm Khoa Công nghệ Sinh Học, Ban giám đốc Trung tâm nghiên
cứu và chuyển giao khoa học công nghệ trường Đại học Nông Lâm Tp.Hồ Chí Minh,
Ban giám đốc Công ty TNHH Long Đỉnh, cùng tất cả Quý Thầy Cô đã truyền đạt

kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tại trường.
Em vô cùng biết ơn thầy Hoàng Quý Châu, thầy Cao Xuân Tài đã tận tình
hướng dẫn và truyền đạt cho em những kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian
thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn cô Lê Thúy Anh, thầy Dương Thành Lam và thầy
Trần Ngọc Tống đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực
hiện đề tài
Xin chân thành cảm ơn bạn Lê Thị Hiên, bạn Nguyễn Thị Trang Nhã và bạn
Trần Đình Dân đã giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Huỳnh Ngọc Thịnh

iii


TÓM TẮT
Ngày nay, do những khó khăn trong sản xuất nông nghiệp truyền thống như:
diện tích, ô nhiễm, sâu bệnh… đặc biệt là trong canh tác ở đô thị. Do đó canh tác
thủy canh là một hướng có triển vọng cao. Tuy nhiên hiện nay thủy canh ở Việt Nam
cũng như thế giới chủ yếu là sử dụng nguồn dinh dưỡng vô cơ nên chất lượng rau
không được đánh giá cao. Hơn thế nữa, thủy canh lại gắn liền với nhà lưới và nhà
kính, điều này không phù hợp với điều kiện ở Việt Nam. Do đó tôi đã thực hiện đề
tài: “Nghiên cứu ứng dụng thủy canh hồi lưu và không hồi lưu cho sản xuất rau xà
lách (Lactuca sativa) và cải bẹ xanh (Brassica jancea (L.) Czern)” nhằm mục đích
lựa chọn hệ thống thủy canh hữu cơ cho canh tác nông nghiệp đô thị và sản xuất trên
diện tích nhỏ và vừa trong điều kiện không sử dụng nhà lưới, nhà kính trên hai đối
tượng rau xà lách và cải bẹ xanh. Tôi đã khảo sát trên hai hệ thống thủy canh tĩnh (hệ
thống phổ biến ở Việt Nam) và NFT (Nutrient film technique) tự chế (làm bằng tôn
tấm), đối với ba môi trường dinh dưỡng: Môi trường dinh dưỡng vô cơ DD1(môi

trường Albert cải tiến) và hai môi trường dinh dưỡng hữu cơ: DD2 và DD3 (môi
trường sử dụng HTG có bổ sung khoáng); đồng thời nghiên cứu làm giảm sâu bệnh
trên rau thủy canh bằng chế phẩm HTD01 và HTD04 và phân tích cảm quan chất
lượng rau trồng trên môi trường hữu cơ và vô cơ.
Kết quả thu được cho thấy nguồn dinh dưỡng hữu cơ DD2 (sử dụng chế phẩm
hữu cơ HTG 200g/lít và bổ sung N, P, K, Mg và Fe) cho năng suất cao nhất, hệ thống
NFT vượt trội hơn hệ thống tĩnh đối với cải bẹ xanh nhưng đối với xà lách thì ngược
lại hệ thống tĩnh lại cho kết quả tốt hơn; chế phẩm HTD01 và HTD04 giúp làm giảm
đáng kể sâu bệnh. Rau xà lách thủy canh bằng dinh dưỡng hữu cơ được đánh giá cảm
quan cao hơn canh tác thủy canh vô cơ.

iv


SUMMARY
“ Apply hydroponics on producing salad (Lactuca sativa) and chinese mutard

(Brassica jancea (L.) Czern) in unprotected condition at Nong Lam
University”
Vegetable in markets have some unseen risk now. Therefore, urban resident
want to produce vegetable by theirselves and we have to know how to produce safe
vegetable . Hydroponics is a good way to grow vegetable in urban areas and for
producing safe vegetable. Our study was conducted to determine hydroponics
system, nutrient formula for growing salad and chinese mustard. We studied on
nutrient film technique and root dipping technique with three nutrient formula:
inorganic solution (DD1) and organic solution (DD2 and DD3) in unprotected
condition. Besides, we also investigated the effects of HTD-01 and HTD-04 on
preventing plant pests and diseases.
Results obtained are following:
 NFT system with nutrient formula DD2 was the most appropriate in

growing chinese mutard, but salad grew best with DD2 on root dipping
technique system.
 Spraying of HTD-01 and HTD-04 decreased the harm of pests and
diseases.
 The quality of salad grown in organic hydroponic formulas was better
than that in inorganic hydroponic formula.

v


MỤC LỤC
Lời cảm ơn........................................................................................................................iii
Tóm tắt .............................................................................................................................iv
Summary ..........................................................................................................................v
Mục lục.............................................................................................................................vi
Danh sách các chữ viết tắt................................................................................................viii
Danh sách các bảng ..........................................................................................................ix
Danh sách các hình...........................................................................................................x
Chương 1 Mở Đầu...........................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề..................................................................................................................1
1.2. Mục đích....................................................................................................................3
1.3. Nội dung thực hiện ....................................................................................................3
Chương 2 Tổng Quan Tài Liệu .......................................................................................4
2.1. Khái niệm thuỷ canh .................................................................................................4
2.2 Lịch sử phát triển........................................................................................................4
2.3. Các phương pháp thủy canh ......................................................................................5
2.3.1. Thủy canh dịch lỏng...............................................................................................6
2.3.1.1. Các phương pháp tuần hoàn................................................................................6
2.3.1.2. Các phương pháp không tuần hoàn.....................................................................9
2.3.2. Thuỷ canh sử dụng giá thể rắn hay hệ thống kết hợp ............................................12

2.3.3. Khí canh .................................................................................................................15
2.4. Các loại giá thể dùng trong thủy canh.......................................................................15
2.4.1. Giá thể phi hữu cơ ..................................................................................................16
2.4.2. Giá thể hữu cơ ........................................................................................................18
2.5. Dinh dưỡng khoáng của cây .....................................................................................17
2.5.2. Các chelate và các axit humic ................................................................................19
5.2.3. Hiệu ứng theo nồng độ và sự tương tác của các chất dinh dưỡng khoáng.............20
5.2.4. Một số dung dịch dinh dưỡng dùng trong thủy canh .............................................22
2.6. Ảnh hưởng của các điều kiện bên ngoài đến sự sinh trưởng và phát triển của cây ..22
2.6.1. Ánh sáng ...............................................................................................................22
2.6.2. Nồng độ CO2 ..........................................................................................................22
vi


2.6.3. Nhiệt độ ..................................................................................................................22
2.6.4. Độ dẫn điện và pH..................................................................................................22
2.6.5. Sự phát triển của tảo trong hệ thống thủy canh .....................................................23
2.7. Ưu và nhược điểm trong sản xuất bằng phương pháp thủy canh..............................23
2.7.1. Ưu điểm .................................................................................................................23
2.7.2. Nhược điểm ............................................................................................................25
2.8. Tình hình sản xuất bằng thủy canh ở Việt Nam và trên thế giới ..............................26
2.8.1. Tình hình sản xuất thủy canh trên thế giới.............................................................25
2.8.2. Tình hình sản xuất thủy canh ở Việt Nam .............................................................28
2.9. Sơ lược cây xà lách – rau diếp và cây cải bẹ xanh...................................................30
2.9.1. Cây xà lách – rau diếp ............................................................................................29
2.9.2. Sơ lược về cây cải bẹ xanh.....................................................................................30
2.10. Sơ lược về dòng sản phẩm HTDx và HTG .............................................................31
Chương 3 Phương pháp nghiên cứu.................................................................................33
3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu.............................................................................33
3.2. Vật liệu ......................................................................................................................33

3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm..................................................................................37
3..3.1. Thí nghiệm1 ..........................................................................................................37
3.3.2. Thí nghiệm 2 ..........................................................................................................37
3.3.3. Thí nghiệm 3 ..........................................................................................................37
3.3.4. Đánh giá chất lượng rau thủy canh ........................................................................38
Chương 4 Kết quả và thảo luận........................................................................................39
4.1. Thí nghiệm1 ..............................................................................................................40
4.2. Thí nghiệm 2 .............................................................................................................44
4.3. Thí nghiệm 3 ............................................................................................................51
4.4. Phân tích và đánh giá chất lượng rau thủy canh.......................................................53
Chương 5 Kết luận và đề nghị..........................................................................................56
5.1. Kết luận ....................................................................................................................56
5.2. Đề nghị .....................................................................................................................57
Tài liệu tham khảo ...........................................................................................................58
Phụ lục
vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DC: Đối chứng
DD1: Công thức dinh dưỡng 1
DD2: Công thức dinh dưỡng 2
DD3: Công thức dinh dưỡng 3
DW: Trọng lượng khô
EC: electric conductivity (Độ dẫn điện)
FW: Trọng lượng tươi
NFT: Nutrient film technique (Hệ thống màng dinh dưỡng)
NFT-DD1: Hệ thống thủy canh hồi lưu (NFT) sử dụng dinh dưỡng DD1
NFT-DD2: Hệ thống thủy canh hồi lưu (NFT) sử dụng dinh dưỡng DD2
NFT-DD2: Hệ thống thủy canh hồi lưu (NFT) sử dụng dinh dưỡng DD2

T: Hệ thống thủy canh tĩnh
TDS: Total disovle salt (Tổng nồng độ muối hòa tan)
T-DD1: Hệ thống thủy canh tĩnh sử dụng dinh dưỡng DD1
T-DD2: Hệ thống thủy canh tĩnh sử dụng dinh dưỡng DD2
T-DD: Hệ thống thủy canh tĩnh sử dụng dinh dưỡng DD3
RIRDC: Rural industries research development corporation

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Triệu chứng thừa đối với các nguyên tố vi lượng ...........................................18
Bảng 2.2 So sánh lượng nước dùng trong thủy canh và canh tác truyền thống ..............24
Bảng 2.2 Tình hình sản xuất thủy canh trên thế giới từ năm 1980 đến 2001.................26
Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng môi trường Albert cải tiến.........................................34
Bảng 3.4 Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp tiến hành trong thí nghiệm ..................36
Bảng 4.1 Kết quả đánh giá các chỉ tiêu sinh trưởng của cây cải bẹ xanh........................39
Bảng 4.2 Kết quả đánh giá các chỉ tiêu sinh trưởng của cây xà lách .............................45
Bảng 4.3 Tỷ lệ sâu bệnh của các nghiệm thức.................................................................50
Bảng 4.4 Kết quả đánh giá cảm quan chất lượng rau thủy canh ....................................52
Bảng 4.5 Chi phí đầu tư mô hình trồng rau trên hệ thống NFT .....................................52
Bảng 4.6. Chi phí đầu tư mô hình trồng rau trên hệ thống tĩnh ......................................53

ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Sơ đồ cắt ngang của một kênh NFT ...............................................................6
Hình 2.2 Mô hình kỹ thuật NFT .....................................................................................7
Hình 2.3 Hình cắt ngang ống PVC của hệ thống DFT....................................................7

Hình 2.4 Mô hình DFT nằm ngang ................................................................................8
Hình 2.5 Mô hình DFT kiểu zig zag ..............................................................................8
Hình 2.6 Mô hình ngập và rút định kỳ ...........................................................................9
Hình 2.7 Mô hình kỹ thuật ngâm rễ cho cây không củ ..................................................10
Hình 2.8 Mô hình kỹ thuật ngâm rễ cho cây lấy củ ........................................................11
Hình 2.9 Mô hình kỹ thuật nổi .......................................................................................11
Hình 2.10 Mô hình kỹ thuật mao dẫn .............................................................................12
Hình 2.11 Mô hình túi treo .............................................................................................13
Hình 2.12 Mô hình kỹ thuật túi tăng trưởng....................................................................13
Hình 2.13 Mô hình kỹ thuật mương ...............................................................................14
Hình 2.14 Mô hình kỹ thuật máng ..................................................................................14
Hình 2.15 Mô hình kỹ thuật chậu ...................................................................................15
Hình 2.16 Mô hình khí canh ........................................................................................... 15
Hình 2.17 Đường cong họat động của nguyên tố khoáng ..............................................20
Hình 3.1 Hệ thống thủy canh tĩnh ...................................................................................35
Hình 3.2 Hệ thống thủy canh hồi lưu tự chế ..................................................................35
Hình 3.3 Xà lách con 5 ngày tuổi ...................................................................................36
Hình 3.4 Cải con 5 ngày tuổi ..........................................................................................36
Hình 4.1 Nghiệm thức T-DD1 ........................................................................................40
Hình 4.2 Nghiệm thức T-DD2 ........................................................................................40
Hình 4.3 Nghiệm thức T-DD3 ........................................................................................41
Hình 4.4 Nghiệm thức NFT-DD1 ...................................................................................42
Hình 4.5 Nghiệm thức NFT-DD2 ...................................................................................42
Hình 4.6 Nghiệm thức NFT-DD3 ...................................................................................43
Hình 4.7 Nghiệm thức T-DD1(22 ngày tuổi) .................................................................45
x


Hình 4. 8 Nghiệm thức T-DD2 (22 ngày tuổi) ...............................................................46
Hình 4.9 Nghiệm thức T-DD3 (22 ngày tuổi) ...............................................................46

Hình 4.10 Nghiệm thức NFT- DD1(22 ngày tuổi) ........................................................47
Hình 4.11 Nghiệm thức NFT-DD2 (22 ngày tuổi) ........................................................47
Hình 4.12 Nghiệm thức NFT-DD3 (22 ngày tuổi)......................................................... 48
Hình 4.13 Cải bị bọ xít gây hại .......................................................................................50
Hình 4.14 Cải bị sâu cắn phá ..........................................................................................51
Hình 4.14 Xà lách bị sâu bệnh gây hại ..........................................................................51

xi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.

Đặt vấn đề
Trong một thời gian mà sự tăng dân số đã vượt quá khả năng cung cấp lương

thực, thực phẩm thì công nghệ sinh học nông nghiệp phải được nhanh chóng ứng
dụng vào mọi khía cạnh của cuộc sống. Dân số thế giới được dự đoán hơn 7 tỉ người
trong 25 năm tới và hơn 10 tỉ vào năm 2050. Trong khi sản lượng nông nghiệp chỉ
tăng chậm với mức bình quân 1,8%/năm (Dương Tấn Nhựt, 2008). Sự phát triển của
nhân loại gắng liền với sự phát triển của nền nông nghiệp (Alman,1999). Những
phương pháp truyền thống không còn đảm bảo việc đáp ứng nhu cầu của con người.
Bên cạnh đó, sự phát triển nhanh chóng của quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa
đã làm cho diện tích đất nông nghiệp đang bị thu hẹp dần. Trong 5 năm, từ năm
2001-2005, tổng diện tích đất nông nghiệp bị thu hồi là 366,44 ha chiếm 3,89 % diện
tích đất nông nghiệp đang sử dụng (Nguyễn Lân Dũng, 2008). Cùng với nó là chất
thải sinh họat, công nghiệp và nông nghiệp đã làm cho ô nhiễm trầm trọng môi
trường đất, nước và không khí làm ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất nông nghiệp cũng
như chất lượng sản phẩm. Hiện nay, tình hình vệ sinh an toàn thực phẩm đang đi vào

đáng báo động, những thông tin hàng ngày về ngộ độc thực phẩm mà một phần lớn
sự việc này là có nguồn gốc từ dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng..v.v.
trên các loại rau quả. Để giải quyết được tình trạng này, biện pháp kỹ thuật lí tưởng
nhất để có được thực phẩm tươi sạch là ứng dụng thủy canh (Hydroponics) cho việc
trồng những loại rau thường dùng. Điều này càng tăng tính hấp dẫn cho việc phát
triển nông nghiệp có tính thích ứng với đô thị vì những yếu tố kỹ thuật đầy thuyết
phục so với các biện pháp kỹ thuật trồng trọt khác như: Thủy canh (Hydroponics)
cho thực phẩm luôn tươi sạch, không gây ô nhiễm môi trường, giảm lượng nước sử
dụng, giảm chất thải được hạn chế tối đa và góp phần giải quyết vấn đề đất nông
nghiệp đang dần bị thu hẹp.
Hiện nay thuỷ canh (Hydroponics) đã rất phổ biến ở các nước tiên tiến. Thuỷ
canh ở các nước đó rất hiệu quả, hiện đại và thẩm mỹ trong trang trí nhà cửa. Thuỷ
1


canh mà các nước đó áp dụng trong các điều kiện:
o

Điều kiện ôn đới (xứ lạnh).

o

Thiết bị rất đắt tiền – giá thành đầu tư cao.

o

Chi phí dành cho việc xây dựng nhà kính để ngăn ngừa sâu bệnh hại

cây trồng, chi phí này ngoài tầm với cho các nhà đầu tư tại Việt Nam.
o


Hiệu ứng nhà kính tại các nước ôn đới giúp sưởi ấm cây trồng trong

mùa đông lạnh giá.
o

Tại các nước trang thiết bị cho trồng cây thủy canh đã có nhiều ngành

hỗ trợ, người áp dụng kỹ thuật chỉ cần có diện tích và có tiền là có thể thực hiện được
ước mơ của mình. ( />Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần phải giải quyết là: tình hình sâu bệnh tích
luỹ dần trong nhà kính và phải vệ sinh (khử trùng) định kỳ, chất lượng nông sản chưa
cao do sử dụng quá nhiều hóa chất vô cơ và giá thành cũng khá cao, v.v... Tại Việt
Nam, áp dụng thủy canh có hiệu quả không? Chúng ta cùng phân tích các điều kiện
có và đủ để thực hiện và cách giải quyết những vấn đề tồn tại đáng kể này.
o

Đất nước Viêt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, khí hậu nóng

ẩm và biên độ nhiệt thay đổi khác nhau giữa các vùng.
o

Vào mùa mưa thường có giông bão và mùa nắng nhiệt độ thường rất

cao (#38oC). Đôi lúc mưa xen kẽ với nắng thuận lợi cho sâu bệnh phát triển.
o

Khả năng tài chính của các nhà đầu tư say mê thủy canh có nhiều giới

hạn khi thực hiện ý muốn áp dụng hiện đại hóa thủy canh của mình.
o


Kinh nghiệm thực tiễn về trồng cây thủy canh phần lớn là kinh nghiệm

nhỏ lẻ. Nhà thực hiện ứng dụng kỹ thuật chưa đụng chạm đến vấn đề sản xuất thủy
canh trên một diện tích lớn (giả dụ trên 1 ha).
o

Sâu bệnh tại vùng nhiệt đới là điều lo lắng nhất cho ngành nông nghiệp,

trong đó thủy canh không ngoại lệ cả trong và ngoài nước, vì nếu sử dụng thuốc bảo
vệ thực vật thì thủy canh sẽ không còn đáp ứng mục đích sản xuất nông sản sạch nữa.
( />Do đó để áp dụng có hiệu quả những tiện ích mà kỹ thuật thủy canh mang
trong điều kiện ở nước ta hiện nay là rất cần thiết. Dựa trên những sản phẩm mới
của công ty Long Đỉnh về xua đuổi côn trùng, hạn chế nấm bệnh và dinh dưỡng hữu
2


cơ được chiết xuất từ tự nhiên (HTDx và HTG) áp dụng vào canh tác thuỷ canh tôi
đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng thủy canh hồi lưu và không hồi lưu cho
sản xuất rau xà lách (Lactuca sativa) và cải bẹ xanh (Brassica jancea (L.) Czern)”.
1.2.

Yêu cầu của đề tài
Xác định công thức dinh dưỡng và mô hình thủy canh phù hợp với hai cây

trồng nghiên cứu cho mục đích canh tác trong đô thị và trên diện tích nhỏ và vừa
trong điều kiện không sử dụng nhà lưới, nhà kính. Đánh giá và so sánh chất lượng
rau trồng trên các công thức dinh dưỡng khác nhau.
1.3.


Nội dung thực hiện
Xây dựng hệ thống thuỷ canh hữu cơ cho canh tác nông nghiệp đô thị và sản

xuất trên diện tích nhỏ và vừa trong điều kiện không sử dụng nhà lưới, nhà kính trên
hai đối tượng rau xà lách và cải bẹ xanh.

3


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1.

Khái niệm thuỷ canh
Theo tiếng Hy lạp thì hydroponics (thủy canh), được ghép từ hai chữ hydro

(nước) và ponos (lao động), là hình thức canh tác trên các giá thể không phải là đất
(Sri Lanka Department of Agriculture, 2000). Thủy canh có thể sử dụng hoặc không
sử dụng giá thể, cây trồng được cung cấp đầy đủ dinh dưỡng và nước cho cây sinh
trưởng và phát triển (Jensen, 1999; Hanger, 1993).
2.2.

Lịch sử phát triển
Thủy canh đã được ứng dụng trong nghề làm vườn từ xa xưa. Vườn treo

Babylon nổi tiếng, những nông trại nổi tiếng của người Aztec ở Mexico cũng như của
người Trung Quốc là những ví dụ về trồng trọt thủy canh thời kỳ ban đầu (Sri Lanka
Department of Agriculture, 2000). Khoảng từ thế kỷ thứ XVI, các nhà sinh lý thực
vật bắt đầu trồng các loại cây trên những môi trường dinh dưỡng đặc biệt vì mục đích
thí nghiệm, họ gọi đó là “nuôi cấy dinh dưỡng” (nutriculture). Van Hemont là nhà

khoa học đầu tiên tiến hành thí nghiệm về dinh dưỡng thực vật và ông đã kết luận là
cây sinh trưởng nhờ nước (Sri Lanka Department of Agriculture, 2000). Năm 1699,
John Wood Ward thực hiện các thí nghiệm để tìm hiểu cây trồng hấp thụ thức ăn như
thế nào. Ông đã kết luận rằng: các chất có trong cả đất và nước thì cần thiết cho sự
sinh trưởng của cây trồng.
Sự tiến bộ trong lĩnh vực này diễn ra khá chậm cho tới khi nhiều thành tựu
vượt bậc đạt được trong ngành hoá học. Năm 1804, một nhà hoá học người Pháp,
Nicolas de Saussure làm thí nghiệm về dinh dưỡng cây trồng. Ông kết luận rằng cây
trồng cần các yếu tố từ những nguồn đất, nước và không khí cho sự tăng kích thước
và khoẻ mạnh. Khoảng năm 1950, Jean đã chứng minh rằng nước là yếu tố cần thiết
cho thực vật sinh trưởng bởi vì nó cung cấp hydrogen. Boussigault khám phá ra rằng
vật chất khô của cây trồng gồm hydrogen, CO2 thu được nhận từ không khí. Năm
1857, Sachs đã trồng cây trong một dung dịch có thành phần các chất dinh dưỡng xác
định và đã tính được các nguyên tố khoáng mà cây cần cho sự sống của nó. Dung
4


dịch này có thành phần hóa học xác định và từ đó được gọi là dung dịch dinh dưỡng.
Quá trình này gọi là “nuôi cấy dinh dưỡng” (nutriculture). Mãi đến năm 1925, việc
áp dụng quá trình “nuôi cấy dinh dưỡng” mới được thu hút mạnh mẽ khi mà ngành
công nghiệp nhà kính cho thấy tính ưu việt của nó. Từ 1925-1935, có sự phát triển
mạnh mẽ trong lĩnh vực “nuôi cấy dinh dưỡng”. Sự tiến bộ bất ngờ trong lĩnh vực
này là vào 1929, khi Dr. William F. Gericke là giáo sư ở đại học Califolinia Davis, cố
gắng chuyển các thí nghiệm “nuôi cấy dinh dưỡng” từ phòng thí nghiệm sang quá
trình sản xuất thương mại và ông đã thành công ngoài mong đợi. Gericke không sử
dụng thuật ngữ “nutriculture” mà dùng từ hydroponics được dịch từ thuật ngữ
“waterworking” từ tiếng Hy Lạp (hydro nghĩa là nước, ponos nghĩa là lao động). Ông
đã thành công trong trồng rau, trái cây, ngũ cốc và hoa bằng phương pháp thuỷ canh.
Các thí nghiệm về thuỷ canh đã được chính phủ tài trợ khi chiến tranh thế giới
thứ 2 nổ ra năm 1939. Quân đội Mỹ và không quân hoàng gia đã thiết lập các hệ

thống thuỷ canh ở căn cứ quân sự để cung cấp rau xanh và hoa quả cho các quân
nhân đang đóng quân trên các hòn đảo toàn là đá. Năm 1950, thuỷ canh đã được
thương mại hóa rộng khắp trên thế giới: Ý, Tây Ban Nha, Pháp, Đức, Thụy Điển,
Liên Ban Xô Viết và Israel là một trong những nước sử dụng phương pháp thủy
canh. Từ 1950 đến 1960, ngoài hệ thống thủy canh có giá thể chủ yếu là mùn cưa
người ta đã mở rộng dùng các loại giá thể khác như than bùn, rơm rạ, cát, sợi thủy
tinh (fiber grass) và rockwool là một dạng giá thể tương tự sợi thủy tinh. Cùng với sự
ra đời của các loại giá thể mới là các kỹ thuật như kỹ thuật màng dinh dưỡng vào
thập niên 70 (Carruthers, 1999), kỹ thuật dòng sâu với hệ thống tuần hoàn dinh
dưỡng của người Nhật (Hanger, 1993). Từ 1980 đến 1990 có sự gia tăng nhanh
chóng diện tích canh tác bằng hình thức thủy canh. Vào đầu những năm 1970, người
Úc đã trồng xà lách và cà chua với qui mô nhỏ bằng biện pháp thủy canh với kỹ thuật
màng dinh dưỡng (NFT – Nutrient film technique), đến đầu 1980 các nhà khoa học
châu Âu đã thiết kế thêm hệ thống điều khiển cho hệ thống thủy canh (Hanger,
1993).
2.3.

Các phương pháp thủy canh
Thuật ngữ thuỷ canh (Hydroponics) ban đầu được hiểu là trồng cây trong

dung dịch dinh dưỡng và không sử dụng giá thể. Tuy nhiên, cây trồng trong giá thể
5


rắn để rễ bám vào giúp cây đứng vững cùng với việc sử dụng dung dịch dinh dưỡng
cũng được gọi là thuỷ canh (Hydroponics). Kỹ thuật này được gọi là hệ thống kết
hợp (aggregate system). Hệ thống thuỷ canh được phân thành 2 nhóm chính: hệ
thống mở (không tái sử dụng dung dịch dưỡng) và hệ thống đóng (hệ thống hồi lưu
hay tái sử dụng dung dịch dinh dưỡng). Hiện tại, hệ thống thuỷ canh có thể được
phân loại dựa vào kỹ thuật sử dụng.

2.3.1. Thủy canh dịch lỏng (Liquid or solution culture)
2.3.1.1. Các phương pháp tuần hoàn
Dung dịch dinh dưỡng được bơm qua hệ thống rễ sau đó sẽ nó được thu hồi,
điều chỉnh rồi tái sử dụng.
a. Kỹ thuật màng mỏng (Nutrient Film Technique –NFT)
NFT là hệ thống thuỷ canh đúng nghĩa vì hệ thống rễ được tiếp xúc trực tiếp
với dung dịch dinh dưỡng. Một lớp màng mỏng (film) dung dịch dinh dưỡng dày
khoảng 0,3-0,5 mm chảy trên bề mặt của những kênh (channels), điều này làm tăng
diện tích tiếp xúc của dung dịch với không khí làm gia tăng lượng oxy hòa tan.

Hình 2.1 Sơ đồ cắt ngang của một kênh NFT.
Chiều dài tối đa của 1 kênh (channel) là từ 5 -10 m và độ dốc từ 1/50-1/75.
Dung dịch dinh dưỡng được bơm vào ở đầu cao hơn của kênh (channel), nó sẽ chảy
xuống đầu thấp hơn dưới tác dụng trọng lực làm ướt bộ rễ, thay thế dung dịch dinh
dưỡng cũ bằng dung dịch mới. Dung dịch dinh dưỡng được thu hồi vào một bể, được
điều chỉnh nồng độ muối trước khi tái sử dụng. Lưu lượng dòng vào khoảng 2 -3
lít/phút và phụ thuộc vào chiều dài của kênh. Thực tế thì rất khó để tạo ra một màng
mỏng dung dịch vì thế kỹ thuật này cần phải được cải tiến. Ngoài ra, hệ thống bị ảnh
hưởng rất lớn khi bị cúp điện, khi đó bộ rễ sẽ bị khô nhanh chóng do nguồn dung
dịch dinh dưỡng bị ngưng.

6


Hình 2.2 Mô hình kỹ thuật NFT.
b. Kỹ thuật dòng sâu (Deep flow technique – DFT) hay hệ thống ống (Pipe
system)
Kỹ thuật này sử dụng các ống nhựa PVC đường kính 10 cm, dung dịch dinh
dưỡng với bề dày 2 - 3 cm, trên hệ thống ống này có khoét các lỗ để đặt các chậu cây
con sao cho đáy chậu tiếp xúc với dung dịch. Các ống có thể được bố trí trên 1 mặt

phẳng hay hình zig zag phụ thuộc vào loại cây trồng.

Hình 2.3 Hình cắt ngang ống PVC của hệ thống DFT.
Dung dịch dinh dưỡng thu hồi vào trong 1 bể cần được sục khí trước khi tái sử
dụng. Độ dốc của hệ thống ống vào khoảng 1/30 - 1/40.

7


Hình 2.4 Mô hình DFT nằm ngang.

Hình 2.5 Mô hình DFT kiểu zig zag.
c. Hệ thống ngập và rút định kỳ (ebb và flow system)
Hệ thống ngập và rút định kỳ hoạt động bằng cách làm khay trồng ngập tạm
thời trong dung dịch dinh dưỡng sau đó rút ngược trở lại dung dịch này vào bồn
chứa. Hoạt động này được thực hiện với 1 cái bơm chìm trong bể có nối với timer.
Khi timer bật bơm chạy, dung dịch dinh dưỡng được bơm vào khay trồng. Khi
timer tắt máy bơm, dung dịch dinh dưỡng rút ngược lại vào bồn chứa. Timer được
lập chu kỳ vài lần / ngày.

8


Hình 2.6 Mô hình ngập và rút định kỳ.
2.3.1.2. Các phương pháp không tuần hoàn
Dung dịch dinh dưỡng không tuần hoàn tức là chỉ sử dụng 1 lần duy nhất. Khi
nồng độ hay pH hay độ dẫn điện (EC – electric conductivity) của dung dịch thay đổi,
nó sẽ được thay thế.
a. Kỹ thuật ngâm rễ (Root dipping technique)
Đối với kỹ thuật này, cây được trồng trong 1 chậu nhỏ với 1 ít giá thể. Các

chậu này được đặt trong dung dịch dinh dưỡng sao cho đáy chậu ngậm 2-3cm trong
dung dịch dinh dưỡng. Một số rễ được ngâm chìm trong nước sẽ hút nước và chất
dinh dưỡng, trong khi 1 số khác chỉ tiếp xúc với không khí giúp chúng trao đổi khí.
Kỹ thuật này rất đơn giản và dễ làm bằng các vật liệu sẵn có trong gia đình.

9


o

Kỹ thuật ngâm rễ cho các cây không có củ (Root dipping technique

for non-root tuber crops)
Sử dụng thùng đựng dung dịch dinh dưỡng. Độ sâu của thùng phải từ 2030cm. Trên nắp thùng có khoét các lỗ để đặt các chậu cây con. Ngoài ra, cần khoét
thêm 1 lỗ để trao đổi khí. Cho dung dịch dinh dưỡng vào thùng khoảng 2/3 thùng sao
cho chậu cây chìm trong dung dịch khoảng 2cm.

Hình 2.7 Mô hình kỹ thuật ngâm rễ cho cây không củ.
o

Kỹ thuật ngâm rễ cho cây lấy củ (Root dipping technique for root

tuber crops)
Sử dụng 1 thùng sâu 20-30 cm, đổ dung dịch dinh dưỡng khoảng 1/3 thùng.
Đặt 1 hộp lưới kim loại có đổ đầy giá thể trơ lên trên thùng, cách bề mặt dung dịch
khoảng 7,5cm. Trồng cây con hay gieo hạt lên giá thể.
Giai đoạn đầu, dung dịch dinh dưỡng sẽ được thấm lên giá thể thông qua 1
ống PVC có đục nhiều lỗ và được nhồi đầy bằng các chất có tính mao dẫn cao. Giai
đoạn sau, cây đã mọc các rễ vào trong dung dịch dinh dưỡng qua các mắt lưới, lúc
này có thể lấy ống nhựa PVC đó ra.


Hình 2.8 Mô hình kỹ thuật ngâm rễ cho cây lấy củ.
10


b. Kỹ thuật nổi (Floating technique)
Phương pháp này giống phương pháp ngâm rễ nhưng sử dụng các thùng cạn
hơn (sâu khoảng 10cm). Cây trồng trong các chậu nhỏ đựơc gắn lên 1 tấm mốp
(styrofoam) hay bất cứ tấm gì phản quang và cho phép nổi lên trên dung dịch dinh
dưỡng. Dung dịch dinh dưỡng cần phải được sục khí nhân tạo.

Hình 2.9 Mô hình kỹ thuật nổi.
c. Kỹ thuật mao dẫn (capillary action technique)
Trong kỹ thuật này, người ta dùng hai loại chậu. Một chậu dùng để trồng cây
bằng các giá thể trơ, chậu còn lại chứa dung dịch dinh dưỡng, dung dịch này được
mao dẫn lên chậu chứa giá thể bằng những vật liệu có tính mao dẫn như: tim đèn,
bông gòn…Trong kỹ thuật này, tạo điều kiện hiếu khí là rất quan trọng. Vì vậy, giá
thể là xơ dừa cũ được trộn với cát hay sỏi. Kỹ thuật này thích hợp cho các loại cây
kiểng, hoa và các cây trong nhà.

Hình 2.10 Mô hình kỹ thuật mao dẫn.

11


2.3.2. Thuỷ canh sử dụng giá thể rắn hay hệ thống kết hợp (Solid Media
Culture hay Aggregate System)
Các hệ thống kết hợp giữa dung dịch lỏng và giá thể rắn để cây phát triển bên
trên, rễ cây nằm hoàn toàn trong giá thể. Giá thể phải mềm, dễ vỡ với nước và các
khả giữ khí và rút nước dễ dàng. Thêm vào đó, nó phải không có chứa chất độc, vật

phá hại, bệnh hại, giun tròn...v.v.
a. Kỹ thuật túi treo (Hanging bag technique)
Hệ thống này sử dụng các túi polythene tròn, dài khoảng 1m, trắng bên ngoài,
đen bên trong được nhồi đầy với xơ dừa đã được tiệt trùng. Các túi này được may kín
lại ở đầu bên dưới và có gắn 1 ống nhựa PVC nhỏ ở đầu trên. Các túi được treo thẳng
đứng nên kỹ thuật này còn được gọi là kỹ thụât trồng đứng (verti-grow). Cây con
được cho vào các lỗ ở bên trên bề mặt túi. Dung dịch dinh dưỡng được bơm lên đầu
trên cùng của túi. Dung dịch này sẽ thấm ướt xơ dừa và bộ rễ của cây. Dung dịch dư
thừa được thu gom lại và tái sử dụng.

Hình 2.11 Mô hình túi treo.
b. Kỹ thuật túi tăng trưởng (Grow bag technique)
Kỹ thuật này sử dụng các túi polythene dài từ 1-1,5m, cao khoảng 6 cm, rộng
khoảng 18 cm, trắng bên ngoài, đen bên trong, chống tia UV. Nó được nhồi đầy với
xơ dừa cũ, đã được tiệt trùng. Các túi này được đặt nằm ngang trên mặt sàn với 1 lối
12


đi ở chính giữa. Trên mặt sàn được phủ 1 lớp polythene màu trắng, chống tia UV.
Tạo các lỗ nhỏ trên mặt trên của túi và trồng cây con vào đó. Rạch 2 đường bên dưới
túi để thoát nước thừa. Nước và dinh dưỡng được cung cấp cho mỗi cây thông qua
các ống màu đen và có thể điều chỉnh lưu lượng tuỳ thuộc vào giai đoạn phát triển
của cây. Nhưng phải đảm bảo giá thể không bão hòa nước vì nó ngăn chặn sự trao
đổi khí. Khi cây lớn thì cần có các hệ thống nâng đỡ cây.

Hình 2.12 Mô hình kỹ thuật túi tăng trưởng.
c. Kỹ thuật mương hay máng (Trench or Trough Technique)
Trong hệ thống mở này, cây được trồng trong các mương nhỏ nằm dưới mặt đất
hay trong các máng nhỏ nằm trên mặt đất. Độ sâu tuỳ thuộc vào loại cây và tối thiểu
là 30cm. Giá thể sử dụng có thể là xơ dừa cũ, cát, sỏi, đá trân châu, vermiculite, than

bùn, mùn cưa cũ hay hỗn hợp của chúng. Nước và dinh dưỡng có thể được cung cấp
thông qua hệ thống tưới nhỏ giọt hay tưới bằng tay. Ở bên dưới mỗi mương hay
máng cần đặt 1 ống nhựa đường kính khoảng 2,5 cm để thoát nước thừa.

Hình 2.13 Mô hình kỹ thuật mương.
13


Hình 2.14 Mô hình kỹ thuật máng.
d. Kỹ thuật chậu (Pot technique)
Kỹ thuật này giống như kỹ thuật mương nhưng giá thể được cho vào các chậu
đất hay plastic. Thể tích chậu cũng như giá thể tuỳ thuộc vào loại cây. Thể tích
thường là từ 1-10 lít. Kỹ thuật này cũng cần giá thể, hệ thống cung cấp dinh dưỡng,
giàn đỡ cây giống như kỹ thuật mương.

Hình 2.15 Mô hình kỹ thuật chậu.
2.3.3. Khí canh (Aeroponic technique)
Trong phương pháp khí canh. Cây được cố dịnh trong các lỗ các tấm panô xốp
và rễ của nó phơi ra trong không khí dưới tấm panô. Các tấm panô được hàn lại tạo
thành 1 cái hộp để ngăn chặn ánh sáng xâm nhập làm ức chế sự phát triển của rễ và
tạo điều kiện cho tảo phát triển. Dung dịch được phun sương khắp rễ. Hệ thống phun
sương này hoạt động chỉ vài giây trong vòng 2-3 phút.

14


.
Hình 2.16 Mô hình khí canh A-frame được thiết kể bởi Jensen và Collins vào
năm 1985 ở đại học Arizona.
( />2.4. Các loại giá thể dùng trong thủy canh

Hiện nay trong thủy canh có rất nhiều loại giá thể bao gồm giá thể hữu cơ, giá
thể phi hữu cơ, mỗi giá thể có một đặc điểm riêng như: khả năng giữ nước, độ thông
thoáng, khối lượng riêng, thời gian sử dụng, có hoặc không có khả năng tái sử dụng.
Tùy đặc điểm, điều kiện tự nhiên của từng vùng, vốn, kỹ thuật, đặc điểm loại cây
muốn trồng mà ta có thể chọn các loại giá thể thích hợp cho sản xuất. Hiện nay có hai
nhóm giá thể được sử dụng là giá thể hữu cơ và giá thể phi hữu cơ.
2.4.1. Giá thể phi hữu cơ
2.4.1.1. Đá trân châu (Expanded pertile)
Là sản phẩm của quá trình phun trào của núi lửa. Khi bị đun nóng lên tới 8509000C. Nước bên trong bị bốc hơi làm nó giãn nở, tăng kích thước 16 lần so với ban
đầu, tạo ra các hạt nhỏ xốp có khả năng giữ nước tốt.
Đối với thuỷ canh, đá trân châu tinh khiết được sử dụng. Nó có nhiều ưu điểm
là rẻ, sạch (mầm bệnh), thoát nước tốt, giúp cây đứng vững và có 1 vài đặc tính giữ
nước.
2.4.1.2. Sợi đá hay sợi khoáng (rock wool hay mineral wool)
Sợi đá được sản xuất bằng cách nung đá lên đến nhiệt độ nóng chảy của nó,
xấp xỉ 1600oC rồi được quay ở tốc độ cao tạo ra dạng sợi. Nó có đặc tính giữ nước và
khí tốt. Sợi đá là giá thể lí tưởng cho ươm cây con từ hạt. Ưu điểm của sợi đá là rẻ,
giữ nước tốt, giúp giữ vững cây và nhẹ. Sợi đá thô có pH cao không thích hợp cho
cây do đó cần điều chỉnh pH. Sợi đá đã được điều chỉnh sử dụng trong thuỷ canh có
pH rất ổn định.

15