TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------

LÝ PHƯƠNG THẢO

ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ DUNG DỊCH DINH DƯỠNG
ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT
CÂY CÀ CHUA ĐEN THỦY CANH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành: Sư phạm Sinh học

PHÚ THỌ, 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
------------------------------

LÝ PHƯƠNG THẢO

ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ DUNG DỊCH DINH DƯỠNG
ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT
CÂY CÀ CHUA ĐEN THỦY CANH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành: Sư phạm Sinh học

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S LÊ THỊ MẬN

PHÚ THỌ, 2019


i
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian nghiên cứu và hoàn thành khóa luận, em xin gửi lời cảm
ơn sâu sắc nhất tới người thầy hướng dẫn Th.S Lê Thị Mận đã hướng dẫn tận
tình, quan tâm và động viên em hoàn thành khóa luận.
Em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến các thầy (cô) trong Trung tâm
Công nghệ sinh học trường Đại học Hùng Vương cùng toàn thể các thầy cô giáo
trong Khoa Khoa học Tự nhiên, Trường Đại học Hùng Vương đã tạo điều kiện
giúp đỡ để em thực hiện và hoàn thành khóa luận này.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã
luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn
thành khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Phú Thọ, ngày… tháng…. năm 2019
Sinh viên thực hiện

Lý Phương Thảo


ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là của
tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong khóa luận là trung thực. Mọi sự
giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cảm ơn và các thông tin trích
dẫn trong khóa luận đã được chỉ rõ nguồn gốc và được phép công bố.
Phú Thọ, ngày..... tháng..... năm 2019
Sinh viên thực hiện


Lý Phương Thảo


iii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Chiều cao của cây cà chua đen thủy canh trồng trong các dung
dịch dinh dưỡng……………………………………………………………… 25
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến năng suất cà
chua đen thủy canh…………………………………………………………... 29
DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Chiều cao của cây cà chua đen thủy canh trồng trong các dung
dịch dinh dưỡng……………………………………………………................ 26
Biểu đồ 3.2. Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến số chùm
hoa/cây và số hoa/cây………………………………………………………... 30
Biểu đồ 3.3. Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến số lượng
quả và tỷ lệ đậu quả…………………………………………………………. 31
Biểu đồ 3.4. Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến chỉ tiêu
đường kính quả và khối lượng quả tươi……………………………………...

32

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 3.1. Cây cà chua đen thủy canh trồng trong các dung dịch dinh dưỡng
ở thời điểm sau 8 tuần………………………………………………………..

27

Hình 3.2. Rễ cây cà chua đen thủy canh trong các dung dịch dinh dưỡng…..


28

Hình 3.3. Quả cà chua đen thủy canh trồng trong các dung dịch dinh dưỡng.

32


iv
MỤC LỤC
PHẦN MỞ ĐẦU…………………………………………………..……………….…1
1. Tính cấp thiết của đề tài............................................................................................... 1
2. Mục tiêu đề tài .............................................................................................................. 2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................... 2
PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU……………………………….………………...3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ....................................... 3
1.1. Giới thiệu chung về cây cà chua ............................................................................ 3
1.1.1. Vị trí phân loại và phân bố .................................................................................. 3
1.1.2. Đặc điểm hình thái ................................................................................................ 4
1.2. Cây cà chua đen ......................................................................................................... 5
1.3. Kỹ thuật trồng cây thủy canh .................................................................................. 7
1.3.1. Khái niệm ................................................................................................................ 7
1.3.2. Lịch sử phát triển của kỹ thuật thủy canh .......................................................... 8
1.3.3. Các loại hình thủy canh ........................................................................................ 9
1.3.4. Chất dinh dưỡng thủy canh ................................................................................ 11
1.3.5. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường ............................................................. 13
1.4. Tình hình nghiên cứu .............................................................................................. 18
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................................... 18
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ...................................................................... 19
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 22

2.2. Nội dung nghiên cứu............................................................................................... 22
2.3. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 22
2.3.1. Phương pháp luận ................................................................................................ 22
2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm .......................................................................... 22
2.3.3. Phương pháp thu thập số liệu............................................................................. 24
2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu .................................................................................. 24
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................................ 25


v
3.1. Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng của cây cà
chua đen thủy canh. ........................................................................................................ 25
3.2. Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến năng suất của cây cà chua
đen thủy canh. .................................................................................................................. 29
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………………..34
1. Kết luận ........................................................................................................................ 34
2. Kiến nghị ...................................................................................................................... 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 35
PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 39


1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Cà chua (Solanum lycopersicum) được biết đến là một loại quả đem lại
nhiều lợi ích về mặt sức khỏe cho con người do thành phần của chúng giàu
carotenoid, lycopen, kali, các vitamin (vitamin E, vitamin C, vitamin B, vitamin
K) và các khoáng chất khác [14, 17]. Trong đó cả hai vitamin E và vitamin C
cùng với sắc tố anthocyanin có ở cà chua đen thường được biết đến với hoạt tính
chống oxy hóa mạnh [23, 31].

Gần đây, bằng nhiều phương pháp khác nhau, người ta đã lai tạo được một
số giống cà chua đen giàu anthocyanin. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng việc
sử dụng cà chua đen thường xuyên tỷ lệ thuận với sự giảm nguy cơ mắc bệnh
tim mạch và ung thư. Anthocyanin có trong cà chua đen có tác dụng ngăn chặn
sự phát triển của ung thư, hạn chế sự suy giảm sức đề kháng, làm bền thành
mạch, giảm tỷ lệ mắc bệnh tim mạch, ung thư và các bệnh mãn tính khác… [22].
Các nghiên cứu dịch tễ học cũng cho thấy việc bổ sung anthocyanin làm
giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, tiểu đường, viêm khớp và ung thư, chống lão
hóa và chống viêm [27]. Ở Việt Nam, cà chua đen rất được ưa chuộng trên thị
trường, tuy nhiên số lượng sản phẩm cung ứng chưa đáp ứng được nhu cầu của
người tiêu dùng.
Hiện nay ngoài biện pháp canh tác thông thường, thủy canh cũng được áp
dụng khá phổ biến. Thủy canh là kĩ thuật trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng,
nó đang trở thành biện pháp hữu hiệu khi diện tích đất trồng trọt đang bị ô nhiễm
và thoái hóa nhanh. Đây là kĩ thuật hiện đại với nhiều ưu điểm như tạo ra nguồn
nông sản sạch không chứa kim loại nặng, có thể trồng nhiều vụ và trái vụ, không
gây ô nhiễm môi trường [9]. Bên cạnh đó phương pháp thủy canh còn giúp hạn
chế sâu, bệnh trong hệ rễ và không có cỏ dại phát triển, giúp kiểm soát tốt chế
độ dinh dưỡng, thuận lợi cho quá trình chăm sóc, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm
diện tích và công sức trồng rau sạch.
Trong phương pháp này, dung dịch dinh dưỡng là một yếu tố quan trọng
ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của cây trồng


2
thủy canh [5, 14]. Dung dịch dinh dưỡng bao gồm các nguyên tố khoáng cần
cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Cà chua nói chung và cà chua
đen nói riêng là nguồn thực phẩm khá phổ biến trên thế giới và Việt Nam, ngoài
ra chúng còn được sử dụng làm dược phẩm do vậy nhu cầu về cải thiện khả
năng sinh trưởng và phát triển để hướng tới mục đích tạo ra năng suất và chất

lượng cao càng được quan tâm.
Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng thủy canh cho
một số giống cây cà chua, tuy nhiên chưa có nghiên cứu tương tự về dung dịch
dinh dưỡng cho riêng đối tượng cây cà chua đen thủy canh. Từ những lí do trên,
tôi đề xuất đề tài: “Ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đến sinh
trưởng và năng suất cây cà chua đen thủy canh” làm đề tài nghiên cứu. Kết
quả của đề tài là cơ sở cho việc sử dụng dung dịch dinh dưỡng trong nâng cao
sinh trưởng và năng suất cà chua đen thủy canh, góp phần sản xuất cây cà chua
giá trị theo hướng nông nghiệp công nghệ cao.
2. Mục tiêu đề tài
- Đánh giá được ảnh hưởng của các loại dung dịch dinh dưỡng đến sinh
trưởng của cây cà chua đen thủy canh.
- Đánh giá được ảnh hưởng của các loại dung dịch dinh dưỡng đến năng
suất của cây cà chua đen thủy canh.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu cung cấp dẫn liệu khoa học có ý
nghĩa về ảnh hưởng của một số dung dịch dinh dưỡng đối với cây cà chua đen
trồng thủy canh. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng như nguồn tham khảo
về nguồn dinh dưỡng trên đối tượng cây nông nghiệp có giá trị kinh tế này.
- Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu được ứng dụng trong sản xuất cà
chua đen góp phần phát triển phương thức trồng thủy canh cà chua nói chung, cà
chua đen thủy canh nói riêng; nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, góp
phần tăng hiệu quả kinh tế sản xuất.


3
PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Giới thiệu chung về cây cà chua
1.1.1. Vị trí phân loại và phân bố

Giới: Plant
Bộ: Solanales
Họ: Solanaceae
Phân họ:Solanoideae
Tông: Solaneae
Chi: Solanum
Loài: Solanum lycopersicum
Cà chua có nguồn gốc từ Nam Mỹ, bằng chứng di truyền cho thấy cà chua
được tiến hóa từ loài cây nhỏ quả màu xanh phổ biến ở vùng cao nguyên Peru.
Sự đề cập về cà chua sớm nhất trong văn học châu Âu được tìm thấy trong một
số loại thảo dược được viết bởi Matthiolus vào năm 1544 [21]. Hiện có khoảng
7500 giống cà chua được trồng phục vụ cho những mục đích khác nhau.
Một số ý kiến cho rằng sau khi thực dân Tây Ban Nha thuộc địa hóa
châu Mỹ, người Tây Ban Nha đã đem giống cà chua đi đến khắp các thuộc địa
của họ trong vùng biển Caribbean. Họ cũng mang đến Philippines, từ đó phát
tán sang Đông Nam Á và toàn bộ lục địa Á châu. Người Tây Ban Nha đem cà
chua đến châu Âu, nó sinh trưởng một cách dễ dàng ở vùng khí hậu Địa Trung
Hải, việc trồng trọt ở đây bắt đầu trong năm 1540. Cà chua được sử dụng làm
thực phẩm ngay sau khi nó được giới thiệu. Sách dạy nấu ăn đầu tiên với công
thức có cà chua xuất bản ở Naples vào năm 1692 [30].
Cà chua được phát triển trên toàn Thế giới do sự tăng trưởng tối ưu của nó
trong nhiều điều kiện phát triển khác nhau. Các loại cà chua được trồng trọt phổ
biến nhất là loại quả đường kính khoảng 5–6 cm. Hầu hết các giống được trồng
đề cho ra trái cây màu đỏ, nhưng một số giống cho quả vàng, cam, hồng, tím,
xanh lá cây, đen hoặc màu trắng. Đặc biệt có loại cà chua nhiều màu và có sọc.


4
Quả cà chua (Solanum lycopersicum) là loại thực phẩm tốt cho sức khỏe,
trong quả cà chua có nhiều nước, giàu các loại vitamin và khoáng, đặc biệt là

kali, giàu carotenoid và lycopen [17]. Vì vậy cây cà chua được trồng rộng rãi ở
nhiều nơi trên thế giới, với khoảng 122 triệu tấn tiêu thụ trên toàn thế giới.
1.1.2. Đặc điểm hình thái
Cà chua là cây ngắn ngày, thân bụi mang một số đặc điểm sau:
- Rễ: Rễ chùm, ăn sâu và phân nhánh mạnh, khả năng phát triển rễ phụ
lớn. Trong điều kiện tối ưu những giống tăng trưởng mạnh có rễ ăn sâu 1-1,5m
và rộng 1,5 - 2,5m vì vậy cà chua chịu hạn tốt. Khi cấy rễ chính bị đứt, bộ rễ phụ
phát triển và phân bố rộng nên cây cũng chịu đựng được điều kiện khô hạn. Bộ
rễ ăn sâu, cạn, mạnh hay yếu đều có liên quan đến mức độ phân cành và phát
triển của bộ phận trên mặt đất, do đó khi trồng cà chua tỉa cành, bấm ngọn, bộ rễ
thường ăn nông và hẹp hơn so với điều kiện trồng tự nhiên.
- Thân: Thân tròn, thẳng đứng, mọng nước, phủ nhiều lông, khi cây lớn
gốc thân dần dần hóa gỗ. Thân mang lá và hoa. Ở nách lá là chồi nách, chồi
nách ở các vị trí khác nhau có tốc độ sinh trưởng và phát dục khác nhau, thường
chồi nách ở ngay dưới chùm hoa thứ nhất có khả năng tăng trưởng mạnh và phát
dục sớm so với các chồi nách gần gốc [12].
Tùy khả năng sinh trưởng và phân nhánh các giống cà chua được chia làm
4 dạng hình:
Dạng sinh trưởng hữu hạn (determinate)
Dạng sinh trưởng vô hạn (indeterminate)
Dạng sinh trưởng bán hữu hạn (semideterminate)
Dạng lùn (dwart)
- Lá: Lá thuộc lá kép lông chim lẻ, mỗi lá có 3 - 4 đôi lá chét, ngọn lá có
1 lá riêng gọi là lá đỉnh. Rìa lá chét đều có răng cưa nông hay sâu tùy giống.
Phiến lá thường phủ lông tơ.
- Hoa: Hoa mọc thành chùm, lưỡng tính, tự thụ phấn là chính. Sự thụ
phấn chéo ở cà chua khó xảy ra vì hoa cà chua tiết nhiều tiết tố chứa các alkaloid


5

độc nên không hấp dẫn côn trùng và hạt phấn nặng không bay xa được. Số
lượng hoa trên chùm thay đổi tùy giống và thời tiết, thường từ 5 - 20 hoa.
- Trái: Trái thuộc loại mọng nước, có hình dạng thay đổi từ tròn, bầu dục
đến dài. Vỏ trái có thể nhẵn hay có khía. Màu sắc của trái thay đổi tùy giống và
điều kiện thời tiết. Thường màu sắc trái là màu phối hợp giữa màu vỏ trái và thịt
trái. Quá trình chín của trái chia làm 4 thời kỳ:
+ Thời kỳ trái xanh: Trái và hạt phát triển chưa hoàn toàn, trái chưa có
mùi vị, màu sắc đặc trưng của giống.
+ Thời kỳ chín xanh: Trái đã phát triển đầy đủ, trái có màu xanh sáng, keo
xung quanh hạt được hình thành, trái chưa có màu hồng hay vàng nhưng nếu
đem dấm trái thể hiện màu sắc vốn có.
+ Thời kỳ chín vàng: Phần đỉnh trái xuất hiện màu hồng, xung quanh
cuống trái vẫn còn xanh, nếu sản phẩm cần chuyên chở đi xa nên thu hoạch lúc
nay để trái chín từ từ khi chuyên chở.
+ Thời kỳ chín đỏ: Trái xuất hiện màu sắc vốn có của giống, màu sắc thể
hiện hoàn toàn, có thể thu hoạch để ăn tươi. Hạt trong trái lúc nay phát triển đầy
đủ có thể làm giống.
- Hạt: Hạt cà chua nhỏ, dẹp, nhiều lông, màu vàng sáng hoặc hơi tối. Hạt
nằm trong buồng chứa nhiều dịch bào kiềm hãm sự nảy mầm của hạt. Trung
bình có 50 - 350 hạt trong một trái. Trọng lượng 1000 hạt là 2,5 - 3,5g.
1.2. Cây cà chua đen
Cà chua là một trong những giống cây trồng nông nghiệp chính của Việt
Nam. Hiện nay có nhiều giống cà chua đã được trồng lâu năm tại Việt Nam tuy
nhiên cây cà chua đen là cây nhập ngoại mới được đưa vào Việt Nam trong
khoảng 10 năm trở lại đây, hiện rất được ưa chuộng trên thị trường với giá bán
khá cao: trên dưới 200.000 đồng/kg do tính mới lạ, màu sắc đẹp và rất giàu chất
dinh dưỡng (đặc biệt là hàm lượng anthocyan cao) trong quả.


6

Cà chua đen thuộc giống Organic NON-GMO (thực phẩm hữu cơ không
biến đổi gen), được lai tạo thành công giữa cà chua đỏ và tím vào năm 2012, có
vỏ màu đen, ruột màu tím đỏ.
Theo Telegraph, giống cà chua đen được Giáo sư Jim Myers, đại học
Oregon, Mỹ nghiên cứu và lai tạo từ năm 2012 với tên gọi Indigo Rose. Ông và
cộng sự phát hiện cà chua đen rất giàu anthocyanin, chất tạo màu và chống oxy
hóa có trong quả việt quất. Anthocyanin là chất chữa bệnh tiểu đường và béo phì
hiệu quả. Trong quá trình sinh trưởng, cũng giống như các loại quả khác, Indigo
Rose có màu xanh lá cây, chỉ chuyển thành màu đen khi được tiếp xúc với ánh
sáng Mặt Trời. Indigo Rose là giống lai tạo tự nhiên, không qua biến đổi gene.
Khi kết quả, quả sẽ chuyển dần từ màu xanh sang vàng pha đỏ rồi đen thẫm. Cà
chua đen ngọt hơn và thơm ngon hơn các loại cà chua thông thường.
Ngoài những thành phần dinh dưỡng có trong cà chua thông thường, đặc
biệt ở cà chua đen có sắc tố anthocyanin thường được biết đến với hoạt tính
chống oxy hóa mạnh [22, 31]. Anthocyanin là hợp chất màu hữu cơ tự nhiên tan
trong nước lớn nhất trong giới thực vật. Chúng thuộc nhóm flavonoid, có màu
đỏ, đỏ tía, tím hoặc các gam màu trung gian xuất hiện trong trái cây, rau củ, hoa
và thảo mộc. Ngoài vai trò đối với thực vật, anthocyanin còn là chất màu thực
phẩm tự nhiên và được sử dụng làm dược phẩm do có những hoạt tính sinh học
rất tốt với sức khỏe con người (chống lão hóa; làm bền hệ thành mạch; hỗ trợ
điều trị các bệnh về tim, phổi; ngăn cản sự phát triển của ung thư,…) [13, 22].
Một số nghiên cứu cũng cho thấy cà chua có vai trò trong hỗ trợ giảm
huyết áp. Bổ sung cà chua hàng ngày làm giảm nguy cơ phát triển bệnh cao
huyết áp. Điều này một phần là do lượng kali được tìm thấy trong cà chua. Kali
là chất làm giãn mạch, nó làm giảm sự căng thẳng trong mạch máu và động
mạch, do đó tăng tuần hoàn và giảm căng thẳng lên tim bằng cách loại bỏ cao
huyết áp. Ngoài ra cà chua còn là nguồn thực phẩm giúp giảm nguy cơ tim
mạch, có tác dụng tốt trong hỗ trợ điều trị các triệu chứng bệnh tiểu đường và
giảm các bệnh liên quan đến tiểu đường loại 2 [29].



7
Lycopen cũng được chứng minh có khả năng bảo vệ cơ thế chống lại quá
trình oxi hóa trong nhiều nghiên cứu dịch tễ học. Cà chua là nguồn thực phẩm
chứa nhiều lycopen, sử dụng cà chua thường xuyên có thể làm giảm nguy
cơ ung thư vú, ung thư đầu và cổ, có thể chống lại rất mạnh các bệnh thoái hóa
thần kinh [20]. Các lycopene trong cà chua ngăn ngừa huyết thanh quá trình oxy
hóa lipid, do đó việc gây một tác dụng bảo vệ chống lại bệnh tim mạch bệnh và
huyêt áp cao. Bổ sung cà chua vào khẩu phần ăn một cách đều đặn đã được
chứng minh là làm giảm mức cholesterol LDL và triglyceride trong máu. Những
lipid này là thủ phạm chính trong các bệnh tim mạch, là nguyên nhân dẫn đến sự
lắng đọng chất béo trong các mạch máu [19].
1.3. Kỹ thuật trồng cây thủy canh
Đây là kĩ thuật canh tác hiện đại với nhiều ưu điểm như tạo ra nguồn nông
sản sạch không chứa kim loại nặng, có thể trồng nhiều vụ và trái vụ, kiểm soát
được chế độ dinh dưỡng. Đồng thời hạn chế được sâu, bệnh trong hệ rễ do nấm
và vi khuẩn trong đất gây ra. So với quá trình trồng cây trong đất, phương pháp
nuôi trồng thủy canh luôn duy trì độ ẩm như nhau cho bộ rễ, chất dinh dưỡng
luôn ở mức sẵn sàng cho cây hấp thu trong khi đó ở quá trình trồng cây trong
đất, lượng nước và chất khoáng tưới cho cây bị thất thoát nhiều nên tốc độ tăng
trưởng của cây không cao [8].
Trồng rau bằng phương pháp thủy canh đã dần trở nên phổ biến ở nhiều
nước tiến tiến trên thế giới, những năm gần đây nước ta cũng có nhiều trang trại
thủy canh xuất hiện nhằm giải quyết vấn nạn về rau không an toàn, ứng phó với
tình hình biến đổi khí hậu và gia tăng dân số [2].
1.3.1. Khái niệm
Thủy canh thường được định nghĩa như là “trồng cây trong nước”. Tuy
nhiên, thật ra việc cung cấp nuớc và dung dịch dinh dưỡng cho cây có thể trực
tiếp qua tiếp xúc giữa rễ và dung dịch như định nghĩa ở trên nhưng cũng có thể
gián tiếp qua các giá thể trơ nên chúng ta có thể mở rộng định nghĩa thuỷ canh là

“trồng cây không sử dụng đất” [26].


8
Kỹ thuật thủy canh là hình thức canh tác trồng cây trong dung dịch, là
biện pháp kỹ thuật trồng cây không dùng đất. Cây trồng được trồng trên hoặc
trong dung dịch dinh dưỡng, sử dụng dinh dưỡng hòa tan trong nước dưới dạng
dung dịch và tùy theo từng kỹ thuật mà toàn bộ hoặc một phần bộ rễ cây được
ngâm trong dung dịch dinh dưỡng [3].
Kỹ thuật thuỷ canh còn được hiểu là kỹ thuật gieo trồng trong dung dịch
không sử dụng đất hoặc chỉ sử dụng trong giai đoạn nhân giống. Đây là kĩ thuật
hiện đại với nhiều ưu điểm như tạo ra nguồn nông sản sạch, có thể trồng nhiều
vụ và trồng trái vụ, không gây ô nhiễm môi trường,… Kĩ thuật này có thể áp
dụng ở nhiều quy mô, từ hộ gia đình đến sản xuất công nghiệp. Bên cạnh đó, nó
cũng được nghiên cứu ứng dụng trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau từ các
loại rau ăn lá đến các loại cây lấy củ, quả [9].
1.3.2. Lịch sử phát triển của kỹ thuật thủy canh
Từ lâu, con người đã biết trồng cây không cần đất. Đến năm 1699, John
Woodward nhà khoa học người Anh đã nghiên cứu kỹ thuật thủy canh và ghi
nhận kết qủa khả quan [9].
Các nghiên cứu thí nghiệm của hai nhà khoa học người Đức Sachs (1860)
và Knop (1861) trong lĩnh vực thủy canh được áp dụng trong trồng trọt. Theo
các nghiên cứu trên dung dịch tổng hợp gồm các chất dinh dưỡng cần thiết nuôi
cây hòa tan trong nước gồm các muối như kali phosphat, canxi sunfat cùng các
nguyên tố cần thiết khác như phospho, lưu huỳnh, canxi, magie, sắt, mangan.
Từ đó, nhiều nhà thực nghiệm đã sử dụng nhiều công thức khác nhau và
điều kiện khác nhau để nghiên cứu dinh dưỡng cây trồng, trong đó có thể kể đến
Tottingham (1914), Shive (1915).
Năm 1931, Gericke đã dùng dung dịch dinh dưỡng đậm đặc thoáng khí để
trồng thực vật nổi và kỹ thuật này rất thành công tuy ban đầu còn gặp khó khăn.

Ngoài Gericke nhiều nhà khoa học khác cũng đưa ra nhiều phương pháp trồng
cây không cần đất như Laurie (1931), Eaton (1936), Withrow và Biebel (1936),
Mullard và Stoughton (1939), Arnon và Hoagland (1940). Năm 1938, Hoagland


9
đã đưa ra công thức dung dịch dinh dưỡng mang tên gọi của ông và được Arnon
sửa đổi vào năm 1950 mà ngày nay vẫn còn được sử dụng [23, 24].
Một trong những thành công sớm nhất của việc trồng cây trong nước xuất
hiện trên Đảo Wake - một đảo san hô đá ở Thái Bình Dương. Thủy canh đã
được sử dụng ở đó vào những năm 1930 để trồng rau cho hành khách. Hệ thống
trồng cây trong nước là một điều cần thiết trên đảo Wake vì không có đất. 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 cho quân đội do đất đã bị
ô nhiễm do chiến tranh [8].
Việc áp dụng kỹ thuật thủy canh của tập đoàn Eurofresh ở những nơi đất
bị ô nhiễm bởi các chất độc hại nhằm ở bang Arizona được xem là có quy mô
lớn nhất phục vụ nhu cầu tại chỗ cũng như kinh doanh ở nước Mỹ. Áp dụng kỹ
thuật thủy canh trên diện tích 110 ha đã hạn chế được sâu bệnh hại và cho thu
hoạch hơn 90.000 tấn cà chua/năm [1].
Kỹ thuật thủy canh chính thức được phát triển mạnh trong nghành trồng
trọt từ năm 1945. Hiện nay kỹ thuật này đã được áp dụng rộng khắp và đặc biệt
là các nước tiên tiến, có những cơ sở trồng hoa thủy canh rất rộng ở Italia, Tây
Ban Nha, Anh, Pháp, Đức và Thụy Điển. Trồng rau bằng thủy canh đã trở thành
phương pháp chung ở những vùng đất khô cằn như vùng vịnh Arập và Israel [9].
1.3.3. Các loại hình thủy canh
1.3.3.1. Hệ thống thủy canh tĩnh (thủy canh không hồi lưu)
- Thủy canh tĩnh là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng được chứa trong
thùng xốp hoặc các vật chứa cách nhiệt khác, dung dịch được bổ sung đều đặn
vào thùng chứa khi cần thiết cho đến khi thu hoạch [3].

- Là phương pháp thủy canh trong đó rễ của cây được tiếp xúc trực tiếp
với nước và dung dịch dinh dưỡng chứa trong một thùng kín. Khi nước và dung
dịch dinh dưỡng giảm cần phải bổ sung đều đặn để cung cấp cho cây.
- Thủy canh tĩnh là phương pháp ít bị ảnh hưởng bởi hiện tượng trái mùa
như phương pháp trồng thông thường. Trong đó phần lớn là do cây được cung


10
cấp đầy đủ chất dinh dưỡng với hàm lượng tùy thuộc từng loại cây. Với khả
năng đó, khi áp dụng phương pháp thủy canh tĩnh vào trồng trọt sẽ cho năng
suất tổng cộng trong năm cao hơn.
- Cây trồng thủy canh tĩnh có thể được trồng trên nhiều loại vật liệu như
thùng xốp, thùng sơn, bình nhựa... Trong đó thùng xốp được sử dụng phổ biến
hơn cả do tiết kiệm chi phí, rộng rãi, giữ nhiệt tốt và sạch sẽ. Kết hợp với nylon
đen hay màng phủ nông nghiệp để phủ lót thùng xốp nhằm mục đích giữ nhiệt,
tạo môi trường tối để rễ cây phát triển tốt nhất.
- Sử dụng rọ nhựa chuyên dụng hoặc có một số loại cốc nhựa tạo lỗ xung
quanh cho rễ cây đâm ra và lót lưới xung quanh tránh giá thể rơi ra dung dịch.
- Giá thể sử dụng có thể là trấu hay xơ dừa, mùn dừa, mút xốp, sỏi nhẹ...
đã được xử lí.
- Hệ thống này mang ưu điểm là dễ thực hiện và chi phí đầu tư thấp và tiết
kiệm sức lao động, tuy mang nhiều ưu điểm nhưng hệ thống này hạn chế bởi
thường thiếu oxy.
- Hệ thống thủy canh tĩnh được áp dụng nhiều ở quy mô hộ gia đình, đặc
biệt là đối với các hộ gia đình sinh sống ở đô thị, nơi diện tích đất trật hẹp, đất
nghèo dinh dưỡng, đất bị ô nhiễm…
1.3.3.2. Hệ thống thủy canh hồi lưu
- Hệ thống thủy canh hồi lưu là hệ thống có dung dịch dinh dưỡng được
bơm tuần hoàn từ một bình chứa có lắp đặt các thiết bị điều chỉnh tự động các
thông số của dung dịch để đưa tới các bộ rễ nuôi cây, sau đó quay trở lại bình

chứa để điều chỉnh lại các thông số và tiếp tục đi nuôi cây. Các hệ thống thủy
canh động hoạt động trên nguyên lý thủy triều, sục khí, tưới nhỏ giọt. Hệ thống
thủy canh này được chia làm hai loại:
+ Thủy canh mở: Là hệ thống thủy canh mà trong đó dung dịch dinh
dưỡng không có sự tuần hoàn trở lại, gây lãng phí dung dịch.
+ Thủy canh kín là hệ thống mà trong đó dung dịch dinh dưỡng được tuần
hoàn trả lại nhờ một hệ thống bơm hút dung dịch từ bể chứa.


11
Kỹ thuật thủy canh màng mỏng dinh dưỡng (NFT- Nutrient Film
Technique) cũng là một dạng thủy canh hồi lưu. Kỹ thuật màng dinh dưỡng là
một hệ thống mới trồng cây trong nước hoặc dung dịch, chỉ sử dụng các lớp
dung dịch rất nông phun xuống khay hoặc xuống các rãnh, Rễ cây hình thành
một lớp mỏng khắp nền máng.
- Hệ thống này có hiệu quả kinh tế cao hơn, không đòi hỏi chất dinh
dưỡng có cơ chế tự điều chỉnh độ axit, đảm bảo không bị thiếu oxy, thích hợp
với quy mô sản xuất lớn tuy nhiên yêu cầu chi phí đầu tư cao.
1.3.3.3. Hệ thống khí canh
- Đây là hệ thống thủy canh cải tiến khi rễ cây không được ngâm trực tiếp
vào dung dịch dinh dưỡng mà phải qua hệ thống bơm phun định kì, nhờ vậy tiết
kiệm được dinh dưỡng và bộ rễ được thở tối đa.
- Trong kỹ thuật này cây trồng được đặt trong một thùng cách nhiệt, chỉ
chứa sương mù và hơi nước. Sương mù chính là dung dịch dinh dưỡng được
phun định kỳ vào những thời gian nhất định trong suốt quá trình trồng cây. Cây
trồng được treo lơ lửng trong thùng, vì không sử dụng đất mà sử dụng môi
trường tổng hợp (giá thể đã qua xử lý) nên môi trường ít mầm bệnh…
- Dung dịch dinh dưỡng thừa sau khi sử dụng được thu lại, lọc, bổ sung và
tiếp tục được sử dụng. Hệ thống có trọng lượng nhỏ thuận lợi cho việc bố trí.
- Trong hệ thống khí canh, nhiệt độ ở vùng rễ luôn thấp hơn nhiệt độ

ngoài môi trường khoảng 200C do hiệu ứng bốc hơi nhờ vậy cây sinh trưởng
nhanh hơn. Hệ thống này thích hợp với việc sản xuất trên quy mô lớn.
1.3.4. Chất dinh dưỡng thủy canh
Năm 1938, Sachs và Knop đã tiến hành phương pháp trồng cây trong
dung dịch dinh dưỡng để tìm ra nguyên tố mà cây cần. Hai nhà khoa học đã kết
luận cây cần 10 nguyên tố để sinh trưởng phát triển bình thường, đó là C, H, O,
N, P, K, Ca, S, Mg, và Fe. Với sự phát triển của các phương pháp nghiên cứu,
ngày nay con người đã phát hiện ra một cách chính xác các nguyên tố dinh
dưỡng thiết yếu của cây trồng. Có 16 nguyên tố thiết yếu đối với cây là các


12
nguyên tố đa lượng: C, H, O, N, P, K, Ca, S, Mg và các nguyên tố vi lượng: Fe,
Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl [7].
Trong các nguyên tố đa lượng có ba nguyên tố là N, P, K được xem là các
nguyên tố cơ bản nhất được nhắc đến trong mọi phân tích các loại phân bón hỗn
hợp. Cây trồng có thể đòi hỏi những lượng khác nhau các nguyên tố đa lượng,
song K, N, Ca thường thấy có lượng khá lớn, trong khi đó P và Mg lại có thể
thấp hơn. Tỷ lệ các chất ding dưỡng này còn thay đổi trong các thành phần của
cây trồng, như Ca thường thấy ở mức cao hơn trong lá song lại có mức thấp
trong quả.
Các nguyên tố vi lượng còn gọi là các nguyên tố tối thiểu hay các nguyên
tố vết. Ngay tên gọi của chúng đã cho biết các nguyên tố này chỉ cần một liều
lượng rất thấp trong cây, tuy nhiên chúng là những nguyên tố cơ bản không thể
thiếu đối với sự phát triển của cây trồng. Nếu cung cấp các nguyên tố vi lượng ở
liều lượng cao sẽ gây dư thừa, như Mn đôi khi chỉ cần nồng độ 0,4 % hoặc cao
hơn một chút cho cây cà chua phát triển lá khi trồng trong đất đã khử trùng bằng
hơi nóng, các nguyên tố P và Mg cũng chỉ cần với lượng tương tự nhưng chúng
lại được xếp vào danh mục các ngyên tố đa lượng.
Theo Wilson năm 1973, đối với cà chua, các thành phần khoáng chất

trong lá cây trồng theo kỹ thuật thủy canh gồm: Nitơ 4,8 % ; Photpho 0,5 % ;
Kali 5,5% ; Magie 0,5% ; Canxi 2,5 % ; Lưu huỳnh 1,6 % ; Sắt 90 ppm ;
Mangan 350 ppm ; Kẽm 80 ppm ; Đồng 15 ppm ; Bo 35 ppm ; Molipđen 0,5
ppm. Số liệu này sẽ giúp cho việc pha chế dung dịch dinh dưỡng được dễ dàng
khi áp dụng kỹ thuật thủy canh. Tủy lệ cao K/N thường dùng để năng cao chất
lượng cà chua, tỷ lệ K/N thấp kích thích sinh trưởng phù hợp cho cây cần lá.
Một hệ thống thủy canh tốt phải cung cấp đủ hỗn hợp chất dinh dưỡng
trực tiếp cho rễ cây. Trồng cây trong dung dịch dinh dưõng từ đầu đã được nhiều
nhà khoa học nghiên cứu và phát triển tuy nhiên các công thức đưa ra vẫn có
nhiều thay đổi đáng kể về nồng độ các các nguyên tố vi lượng. Sau đây là một
số công thức dinh dưỡng thủy canh được…


13
Theo nghiên cứu của hai nhà khoa học Sachs (1860) và Knop (1861),
dung dịch tổng hợp gồm các chất dinh dưỡng cần thiết nuôi cây hòa tan trong
nước bao gồm các muối như kali phosphat, canxi sunfat cùng các nguyên tố cần
thiết khác như phospho, lưu huỳnh, canxi, magie, sắt, mangan [8].
Dung dịch thủy canh Hoagland cũng được công bố bởi nghiên cứu của bởi
Hoagland và Armon 1938 và được Armon sửa đổi lại năm 1950. Dung dịch thủy
canh Hoagland cung cấp đầy đủ dưỡng chất cho cây trồng sinh trưởng và phát
triển và phù hợp với phần lớn đối tượng cây trồng. Nồng độ các chất trong dung
dịch Hoagland gồm: N 210 ppm; K 235 ppm; Ca 200 ppm; P 31 ppm; S 64 ppm;
Mg 48 ppm; B 0,5 ppm; Fe 1-5 ppm; Mn 0,5 ppm; Zn 0,05 ppm; Cu 0,02 ppm;
Mo 0,01 ppm [23, 24].
1.3.5. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường
Chất dinh dưỡng đóng vai trò quyết định trực tiếp đến sinh trưởng và phát
triển ở thực vật, bên cạnh đó các yếu tố môi trường cũng có những ảnh hưởng
không kém phần quan trọng.
* Nhiệt độ:

Nhiệt độ tốt nhất đối với cây là khoảng 220C, nhiệt độ dưới 150C hoặc cao
hơn 300C sẽ làm cây phát triển chậm. Nhiệt độ ảnh hưởng đến quang hợp ở thực
vật, cường độ quang hợp tăng theo chiều tăng của nhiệt đô cho đến giá trị tối ưu
nằm trong khoảng 25-350C tùy thuộc vào giống, loài. Trên ngưỡng tối ưu đó
quang hợp giảm và có thể ngừng hẳn. Quang hợp ở cây cà chua tăng mạng ở
nhệt độ 25-350C. Nhiệt độ trên 350C làm giảm cường độ quang hợp [9].
Nhiệt độ gây ảnh hưởng đến tốc độ hút khoáng của cây, nghiên cứu của
Hogland năm 1936 đã cho thấy lượng K, NO3, Cl do lúa mạch hút được ở 350C
cao hơn gấp 5-6 lần ở 50C. [7].
Nhiệt độ ảnh hưởng đến sự xâm nhập của nước vào rễ dẫn đến sự mất cân
bằng nước trong cây vì lượng nước mất đi do thoát hơi nước qua lá nhiều hơn
lượng nước được rễ hấp thụ vào. Nhiệt độ thích hợp cho vùng rễ đối với cà chua
là khoảng 27 0C. Ngay từ năm 1864, Sacs đã xác lập được rằng sự xâm nhập của


14
nước vào hệ rễ chịu ảnh hưởng của nhiệt độ. Tốc độ xâm nhập của nước vào rễ
sẽ giảm xuống rất mạnh theo chiều giảm của nhiệt độ. Điều đó ảnh hưởng nhiều
đến đời sống của cây, đặc biệt vào mùa đông khi cường độ thoát hơi nước vẫn
xảy ra với cường độ khá cao, còn sự xâm nhập của nước vào rễ bị giảm sút có
thể dẫn đến mất cân bằng nước làm cho cây héo, thậm chí có thể làm cho cây bị
chết do mất nước.
Trong đó nguyên nhân tác hại của hiệt độ thấp đến sự hấp thụ nước ở rễ
có thể là tăng độ nhớt của nước làm giảm tính linh động của nó; giảm tính thấm
của màng sinh chất do biến tính của các lỗ nước (aquaporins) trong màng; giảm
tốc độ của tất cả các quá trình trao đổi chất. Điều này có thể ảnh hưởng hoặc
trực tiếp làm giảm sự vận chuyển chủ động, hoặc gián tiếp giảm sút sự xâm
nhập của các muối. Nếu nhiệt độ quá thấp hệ thống rễ sẽ chậm phát triển điều
này cũng giải thích cho hiện tượng vào mùa xuân khi nhiệt độ ấm lên cây sẽ
phát triển nhanh hơn [7].

Cà chua có thể sinh trưởng và phát triển thuận lợi trong khoảng 20- 270C,
giới hạn tối cao và tối thấp đối với cà chua là 35 0C và 120C. Ngưỡng nhiệt ban
đêm và ban ngày ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng, tỉ lệ đậu quả, năng suất quả.
Ngoài ra nhiệt độ còn ảnh hưởng trực tiếp tới sự ra hoa cũng như quá trình thụ
phấn và thụ tinh, nhiệt độ cao làm giảm sức sống của hạt phấn và noãn đây
cũng chính là nguyên nhân giảm năng suất. Cà chua có thể sinh trưởng và phát
triển thuận lợi trong khoảng từ 20- 270C, giới hạn tối cao và tối thấp đối với cà
chua là 350C và 120C. Ngưỡng nhiệt ban đêm và ban ngày ảnh hưởng nhiều đến
sinh trưởng, tỉ lệ đậu quả, năng suất quả, màu sắc của quả. Cà chua yêu cầu
nhiệt độ xuân hóa phạm vi nhiệt độ rộng. Một số yêu cầu 20- 250C. Một số
nhóm yêu cầu ở 8- 120C và có nhóm trung tính [12].
* Ánh sáng:
Điều kiện ánh sáng thích hợp tùy theo từng giống, loài cây sẽ làm cho cây
sinh trưởng và phát triển mạnh. Cường độ ánh sáng cùng với lượng CO2 ảnh
hưởng đến hiệu suất quang hợp ở thực vật. Cường độ ánh sáng mà tại đó lượng
CO2 được hấp thụ trong quang hợp bằng lượng CO2 thải ra trong hô hấp, được


15
gọi là điểm bù ánh sáng. Người ta xác định trị số đó nồng độ CO2 là 0,03% và ở
nhiệt độ 200C.
Trị số điểm bù ánh sáng không giống nhau không chỉ ở cây chịu bóng
(khoảng 1% của ánh sáng Mặt Trời toàn phần) và ở cây ưu sáng (khoảng 3-5%
của ánh sáng Mặt Trời toàn phần) mà còn ở các lá thuộc tầng khác nhau của
cùng một cây. Trị số này cũng phụ thuộc vào lượng CO 2 trong không khí. Cây
ưu bóng có điểm bù ánh sáng thấp hơn cây ưa sáng. Khi tăng cường độ ánh sáng
lên cao hơn điểm bù ánh sáng thì cường độ quang hợp tăng hầu như tỷ lệ thuận
với cường độ ánh sáng cho đến khi đạt tới trị số ánh sáng mà từ đó cường độ
quang hợp không tăng thêm cho dù cường độ ánh sáng vẫn tiếp tục tăng, được
gọi là điểm bão hòa ánh sáng. Ở thực vật ưa sáng độ bão hòa ánh sáng ở mức

cao hơn đáng kể so với thực vật chịu bóng [7].
Bên cạnh đó các tia sáng có bước sóng khác nhau cũng ảnh hưởng khác
nhau đến cường độ quang hợp. Ảnh hưởng của phổ ánh sáng đến đến cường độ
quang hợp được nhà thực vật học người Đức Enghelman T.W phát hiện từ năm
1883. Thực nhiệm của Enghelman đã chứng tỏ rằng quang hợp chỉ diễn ra tại
miền ánh sáng đỏ và miền ánh sáng xanh tím. Theo Hans Mohr và Peter
Schopfer năm 1995, diệp lục a hấp thụ mạnh nhất tại hai miền ánh sáng ứng với
hai đỉnh của phổ hấp thụ, miền ánh sáng đỏ với bước sóng λmax= 662nm và miền
ánh sáng xanh tím với bước sóng λmax= 430nm. Quan phổ hấp thụ của diệp lục b
cũng có hai đỉnh tương ứng với bước sóng λmax= 643nm và λmax= 454nm. Đối
chiếu quang phổ hoạt động và quang phổ hấp thụ của diệp lục làm sáng tỏ vai
trò của quang phổ hấp thụ là chỉ có năng lượng được diệp lục hấp thụ mới tham
gia vào quang hợp.
Đối với cây cà chua, cây con trong vườn ươm nếu đủ ánh sáng sẽ sinh
trưởng tốt, thân cứng, lá to khỏe. Cà chua thuộc loài cây ưa sáng, điểm bão hòa
ánh sáng của nó là 7000 lux. Ngoài ra ánh sáng thuận lợi sẽ tăng cường độ
quang hợp, cây ra hoa, đậu quả sớm, chất lượng quả cao hơn. Cường độ ánh
sáng thấp là chậm quá trình sinh trưởng và cản trở quá trình ra hoa [12].


16
* Không khí
Dinh dưỡng khoáng là một quá trình sinh lý chủ động liên quan đến trao
đổi chất của cây. Oxy (O2) trong đất cung cấp cho hô hấp của rễ tạo năng lượng
cho quá trình hấp thu chất khoáng. Đối với cây trồng trong đất, nếu nồng độ O 2
trong đất giảm xuống dưới 10% thì làm giảm hút khoáng, nếu dưới 5% cây
chuyển sang hô hấp yếm khí, rễ cây thiếu năng lượng cho hút khoáng. Các
nghiên cứu đã thấy sự hút các chất khoáng đạt mức cao nhất ở môi trường có
nồng độ O2 từ 2 - 3%. Khi nồng độ O2 dưới 2% tốc độ hút khoáng giảm. Nhưng
nếu tăng nồng độ O2 trên 3% thì tốc độ hút khoáng cũng không thay đổi.

Khi ghiên cứu kỹ thuật tuần hoàn ngập dung dịch, Zeroni và cộng sự
(1983) cho biết, 65% lượng oxy bão hòa là mức thấp nhất có thể chấp nhân được
cho cây cà chua ở cả thời kỳ sinh trưởng và ra hoa kết quả. Ngay từ năm 1946,
Erickson đã nghiên cứu tác dụng của nồng độ oxy với sự phát triển của rễ trong
dung dịch dinh dưỡng. Người ta đã ghi được nồng độ của oxy trong dung dịch
không thông khí xuống tới 0,4 mg O2/l.
Nồng độ CO2 cao sẽ ức chế hô hấp có thể do các phản ứng decacboxy hoá
trong quá trình hô hấp là phản ứng thuận nghịch, nên tăng nồng độ sản phẩm cuối
cùng sẽ diễn ra theo chiều ngược lại làm ức chế hô hấp. Hàm lượng CO2 trong
không khí 0,03% là thấp. Hàm lượng CO2 trong các mô tăng lên nhiều khoảng 17,5%. Nếu CO2 tăng lên cao sẽ ức chế hô hấp. vì vậy thường bảo quản kín để
tăng CO2 trong túi nông phẩm làm tăng hiệu quả bảo quản. Nhưng nếu tăng CO 2
cây sẽ hô hấp yếm khí rất có hại
Vì vậy ngoài các điều kiện về nhiệt độ, ánh sáng… trong thủy canh nhất
là kỹ thuật thủy canh tĩnh cần lưu ý đến cả nồng độ oxy để cây trồng sinh trưởng
và phát triển cũng như cho năng suất tốt nhất.
* Ảnh hưởng của các giá thể nuôi trồng thuỷ canh
- Giá thể trồng cây phải có nhiều tính chất giống đất, phải có chỗ dựa cho
hệ thống rễ, tạo điều kiện cho rễ mọc dài ra để tìm nước và chất dinh dưỡng cho
sự sinh trưởng và phát triển của cây.
- Có nhiều vật liệu thích hợp có thể sử dụng làm giá thể trong thuỷ canh.
Việc lựa chọn một giá thể nào đó phụ thuộc vào các yếu tố bao gồm giá tiền,
hiệu quả, cân nặng, tỉ lệ xốp, tính đồng đều và bền vững, tính vô trùng cao, bền


17
và có khả năng tái sử dụng được. Giá thể phải không chứa các vật thể gây độc có
thể gây ảnh hưởng tới môi trường dinh dưỡng và độ pH của môi trường.
- Khả năng thu nhiệt cũng là một tính quan trọng. Giá thể có màu đen bị
nóng nhanh hơn khi phơi ngoài sáng, làm cho nhiệt độ tăng lên ở xung quanh rễ.
Các giá thể như Perlite, vermiculite và đất sét là những vật liệu cách nhiệt, tăng

và giảm nhiệt độ chậm hơn so với sỏi.
- Người ta sử dụng nhiều giá thể khác nhau trong nuôi trồng thuỷ canh.
Tuy nhiên một trong số những đòi hỏi duy nhất của việc nghiên cứu đó là rễ cây
phải dễ dàng tách ra khỏi môi trường. Than bùn, perlite và vermiculite là những
giá thể tốt, nhưng rễ thường đâm sâu trong môi trường nên sẽ gặp khó khăn
trong việc nghiên cứu kích thước, hình thái của rễ. Đối với môi trường cát, ta dễ
dàng lấy rễ ra nhưng rễ phát triển trong cát thường ngắn và ốm hơn vì cát chặt
hơn. Cây phát triển trong cát ít tốn hơn trong những cơ chất khác, có lẽ vì sự
phát triển của rễ kém hơn. Trong nhiều năm qua, người ta thường dùng đất nung
(hay còn gọi là Turface, Profil, Arcillite) để nghiên cứu thuỷ canh vì loại rễ cây
ra khỏi đất rất dễ. Tuy nhiên đất nung có hai điểm bất lợi:
+ Không có tính trơ về mặt hoá học. Những loại đất nung khác nhau cho
ra những dinh dưỡng khoáng khác nhau và điều này làm cho kết quả nghiên cứu
không còn chính xác. Có thể dùng dung dịch để rửa những chất không mong
muốn nhưng gây tốn kém.
+ Đất nung có kích cỡ không giống nhau và khả năng hấp thu nước tuỳ
thuộc vào kích thước, cho nên tính đồng nhất không giống nhau.
- Gần đây, một sản phẩm mới được đóng ép gọi là isolite. Isolite được
khai thác ở vùng biển Nhật bản là nơi duy nhất có loại này, nó được trộn với đất
sét 5% (đóng vai trò như chất kết dính). Ngoài ra trong thành phần của nó còn
có SiO2 (Dioxid Silic). SiO2 có tính trơ cao về mặt vật lý và hoá học. Isolite có
kích cỡ đường kính từ 1-10 mm. Các thí nghiệm cho thấy isolite có tính trơ cao
về mặt hoá học và giữ nước tốt.


18
1.4. Tình hình nghiên cứu
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Năm 2006, Sato S. và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ
NaCl trong dung dịch thủy canh đến đặc điểm của cây cà chua. Nghiên cứu

bước đầu cho thấy sự thay đổi nồng độ NaCl tác động đến quả cà chua không
chỉ ảnh hưởng đến hàm lượng đường mà còn ảnh hưởng đến sự tổng hợp axit
hữu cơ và amino axit [28].
Năm 2010, Aghofack-Nguemez và cộng sự đã thử nghiệm ảnh hưởng của
phân bón có chứa canxi và magiê đến sinh trưởng, phát triển cây và chất lượng
của cà chua ở vùng cao nguyên phía tây Cameroon. Kết quả cho thấy phân bón
được bổ sung thêm canxi và magie ảnh hưởng đến thời gian ra hoa, nhưng
không ảnh hưởng rõ rệt đến hàm lượng nước và hàm lượng caroten tổng số
trong quả. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng magie có thể được xem như một
trong những yếu tố chìa khóa liên quan đến việc trì hoãn quá trình chín ở quả cà
chua trưởng thành và kéo dài thời hạn sử dụng của cà chua đã chín đỏ [15].
Claudia Kiferle và cộng sự (2013), đã khảo sát ảnh hưởng của dinh dưỡng
nitơ đến sinh trưởng và tích lũy axit rosmarinic trong húng quế ngọt (Ocimum
basilicum L.) trong nuôi trồng thủy canh. Thí nghiệm dung dịch dinh dưỡng
chứa NO3- với nồng độ khác nhau (0,5; 5,0 và 10,0 mol/m3) hoặc là NO3-/NH4+
tỷ lệ (1: 0; 1: 1 và 0: 1; với tổng nồng độ N là 10,0 mol/m3). Nồng độ các chất
dinh dưỡng khác như sau: 1,0 mol/m3 P-H2PO4; 10,0 mol/m3 K+; 3,0 mol/m3
Ca2+; 1,5 mol/m3 Mg2+ và nguyên tố vi lượng. Trong cả hai thí nghiệm, húng
quế ngọt đều sản xuất một lượng lớn axit rosmarinic [18].
Năm 2015, Kellie Jean Walter đã tiến hành nhiên cứu ảnh hưởng của các
hệ thống thủy canh, dung dịch dinh dưỡng và nhiệt độ không khí tăng trưởng và
phát triển loài húng quế (Ocimum L.). Kết quả nghiên cứu cho thấy năng xuất
của loài húng quế tăng lên, cụ thể cây đạt độ cao 60-70cm khi thay đổi nồng độ
N, nghiên cứu cũng chứng minh rằng nồng độ N thích hợp là 1- 1,5%, bên cạnh
đó xác định được nhiệt độ thích hợp cho húng quế phát triển là 21- 23oC [25].