BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TRỒNG THỬ NGHIỆM CÂY CẢI THÌA (BRASSICA RAPA CHINENSIS) THEO PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH HỒI LƯU TẠI THÀNH PHỐ TAM KỲ, TỈNH QUẢNG NAM ĐIỂM CAO

Luận văn, báo cáo, luận án, đồ án, tiểu luận, đề tài khoa học, đề tài nghiên cứu, đề tài báo cáo - Nông - Lâm - Ngư - Khoa học tự nhiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA – SINH ---------- TRẦN DƯƠNG KIỀU MẬN BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TRỒNG THỬ NGHIỆM CÂY CẢI THÌA (BRASSICA RAPA CHINENSIS) THEO PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH HỒI LƯU TẠI THÀNH PHỐ TAM KỲ, TỈNH QUẢNG NAM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng Nam, tháng 4 năm 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Trần Dương Kiều Mận LỜI CẢM ƠN Qua quá trình thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô, gia đình và bạn bè. Qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: - ThS Triệu Thy Hòa – cô giáo đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. - Ban giám hiệu và các thầy cô giáo trong khoa Lý-Hóa-Sinh trường Đại học Quảng Nam đã tạo điều kiện, cơ sở vật chất cho tôi để tôi có thể hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này. - Quý thầy cô giáo trong tổ bộ môn Sinh đã cho phép tôi sử dụng thiết bị, dụng cụ thí nghiệm và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu. - Gia đình và bạn bè đã ở bên động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu. - Trong khoảng thời gian thực hiện đề tài khóa luận này, tuy có nhiều cố gắng song do kiến thức còn hạn chế và thời tiết có đôi chút khó khăn nên không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự quan tâm, góp ý của quý thầy cô để khóa luận được hoàn thiện. Em xin chân thành cảm ơn. Quảng Nam, ngày 14 tháng 4 năm 2016 Sinh viên Trần Dương Kiều Mận DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐC : Đối chứng TC : Thủy canh PGS : Phó Giáo sư GS : Giáo sư TS : Tiến sĩ ATP : Adenintriphotphat PVC : Polyvinyclorua Tia UV : Tia tử ngoại SV ĐC : So với đối chứng DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1 Thành phần hóa học trong cây cải thìa 6 3.1 Chiều cao cây cải thìa qua các lần đo 24 3.2 Số lá cây cải thìa qua các lần đo 26 3.3 Diện tích lá cây cải thìa qua các lần đo 27 3.4 Trọng lượng tươi của cây cải thìa sau khi thu hoạch 29 3.5 Trọng lượng khô của cây cải thìa sau khi thu hoạch 30 3.6 Hàm lượng diệp lục qua lần đo thứ 1 31 3.7 Hàm lượng diệp lục qua lần đo thứ 2 32 3.8 Hàm lượng nước tổng số 33 3.9 Năng suất thực thu của cây cải thìa 34 3.10 Phẩm chất cây cải thìa khi thu hoạch 36 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ Biểu đồ Trang 3.1 Chiều cao cây cải thìa 24 3.2 Số lá cây cải thìa 26 3.3 Diện tích lá 28 3.4 Trọng lượng tươi của cây cải thìa sau khi thu hoạch 29 3.5 Trọng lượng khô của cây cải thìa sau khi thu hoạch 30 3.6 Hàm lượng diệp lục cây cải thìa qua lần đo 1 31 3.7 Hàm lượng diệp lục cây cải thìa qua lần đo 2 32 3.8 Hàm lượng nước tổng số 34 3.9 Năng suất thực thu của cây cải thìa khi thu hoạch 35 3.10 Số cây cải thìa bị sâu bệnh lúc thu hoạch 36 MỤC LỤC I. MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 1.1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................... 1 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 2 1.4. Phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 2 II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ........................................................................... 3 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 3 1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội vùng nghiên cứu .................................. 3 1.1.1. Vị trí địa lý ................................................................................................... 3 1.1.2. Khí hậu, thời tiết .......................................................................................... 3 1.1.2.1. Nhiệt độ ..................................................................................................... 3 1.1.2.2. Độ ẩm ........................................................................................................ 3 1.1.2.3. Lượng mưa ................................................................................................ 3 1.1.3. Điều kiện thủy văn ...................................................................................... 4 1.1.4. Tình hình chung về kinh tế - xã hội ........................................................... 4 1.2. Giới thiệu đặc điểm sinh học và giá trị dinh dưỡng của cây cải thìa ....... 4 1.2.1. Nguồn gốc .................................................................................................... 4 1.2.2. Phân loại ...................................................................................................... 5 1.2.3. Đặc điểm sinh học của cây cải thìa ............................................................ 5 1.2.3.1. Đặc điểm chung......................................................................................... 5 1.2.3.2. Đặc điểm về rễ .......................................................................................... 5 1.2.3.3. Đặc điểm về lá ........................................................................................... 5 1.2.3.4. Đặc điểm về cuống .................................................................................... 5 1.2.3.5. Đặc điểm về hoa, quả, hạt......................................................................... 5 1.2.4. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cả i thìa .......................... 6 1.2.5. Yêu cầu về điều kiện trồng.......................................................................... 7 1.2.5.1. Khí hậu ...................................................................................................... 7 1.2.5.2. Đất ............................................................................................................. 8 1.2.5.3. Nước .......................................................................................................... 8 1.2.5.4. Phân bón ................................................................................................... 8 1.3. Giới thiệu về thủy canh ................................................................................. 8 1.3.1. Khái niệm thủy canh ................................................................................... 8 1.3.2. Các phương pháp thủy canh ...................................................................... 8 1.3.2.1. Thủy canh không hồi lưu ........................................................................... 8 1.3.2.2. Thủy canh hồi lưu...................................................................................... 9 1.3.2.3. Phương pháp khí canh .............................................................................. 9 1.3.2.4. Thủy canh sử dụng giá thể rắn................................................................ 10 1.3.3. Chất dinh dưỡng và môi trường nuôi trồng ............................................ 10 1.3.3.1. Chất dinh dưỡng...................................................................................... 10 1.3.3.2. Dung dịch dinh dưỡng............................................................................. 12 1.3.4. Giá thể thủy canh ...................................................................................... 13 1.3.4.1. Giá thể hữu cơ tự nhiên........................................................................... 13 1.3.4.2. Giá thể trơ cứng ...................................................................................... 14 1.3.5. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến thủy canh ............................ 15 1.3.5.1. Ảnh hưởng của nồng độ CO2 .................................................................. 15 1.3.5.2. Ảnh hưởng của O2 đối với hệ rễ .............................................................. 15 1.3.5.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................................................... 15 1.3.5.4. Ảnh hưởng của ánh sáng ......................................................................... 15 1.3.5.5. Ảnh hưởng của sự ngập úng đối với hệ rễ .............................................. 16 1.3.5.6. Ảnh hưởng của nồng độ và tỉ lệ các nguyên tố khoáng ở môi trường đế n sự hút khoáng ....................................................................................................... 16 1.4. Sơ lược về lịch sử nghiên cứu ..................................................................... 16 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trồng cây bằng phương pháp thủy canh trên thế giới………………………………………………………………………………16 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trồng cây bằng phương pháp thủ y canh trong nước……………………………………………………………………………..17 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNGVÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU18 2.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................. 18 2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 18 2.2.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................ 18 2.2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 18 2.3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................ 18 2.3.1. Phương pháp khảo cứu tài liệu ................................................................ 18 2.3.2. Phương pháp thí nghiệm .......................................................................... 18 2.3.2.1. Tiến hành thí nghiệm ............................................................................... 18 2.3.2.2. Nguyên lý vận hành ................................................................................ 20 2.3.3. Phương pháp xác định chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của cây ............ 20 2.3.3.1. Phương pháp xác định diện tích lá .......................................................... 20 2.3.3.2. Phương pháp xác định chiều cao cây ...................................................... 21 2.3.3.3. Phương pháp xác định số lá trên mỗi cây ............................................... 21 2.3.3.4. Phương pháp xác định trọng lượng tươi và khô...................................... 21 2.3.4. Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh lý của cây ................................ 21 2.3.4.1. Phương pháp xác định hàm lượng diệp lục ............................................. 21 2.3.4.2. Phương pháp xác định hàm lượng nước tổng số ..................................... 22 2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................ 22 2.3.6. Dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu ......................................................... 22 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN ............................... 24 3.1. Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của cây cải thìa (Brassica rapa chinensis). .............................................. 24 3.1.1. Chỉ tiêu về chiều cao ................................................................................. 24 3.1.2. Chỉ tiêu về số lá ......................................................................................... 25 3.1.3. Chỉ tiêu về diện tích lá............................................................................... 27 3.1.4. Chỉ tiêu về trọng lượng tươi và khô ......................................................... 28 3.1.4.1. Trọng lượng tươi ..................................................................................... 28 3.1.4.2. Chỉ tiêu về trọng lượng khô .................................................................... 30 3.2. Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến các chỉ tiêu sinh lý của cây cải thìa (Brassica rapa chinensis). ........................................................................... 31 3.2.1. Hàm lượng diệp lục ................................................................................... 31 3.2.2. Hàm lượng nước tổng số .......................................................................... 33 3.3. Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến năng suất và phẩm chất cây cải thìa (Brassica rapa chinensis). ..................................................................... 34 3.3.1. Năng suất thực thu .................................................................................... 34 3.3.2. Phẩm chất cây cải thìa .............................................................................. 36 3.4. Đánh giá ưu, nhược điểm của phương pháp thủy canh hồi lưu ............. 37 3.4.1. Ưu điểm ..................................................................................................... 37 3.4.2. Nhược điểm ............................................................................................... 37 III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................... 39 1. Kết luận ........................................................................................................... 39 2. Kiến nghị ......................................................................................................... 40 IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 41 1 I. MỞ Đ ẦU 1.1. Lý do chọn đề tài Rau quả là thực phẩm dường như không thể thiếu trong thực phẩm hằng ngày của bữa ăn người Việt. Không chỉ cung cấp trên 80 nhu cầu vitamin nhất là vitamin A, vitamin C mà còn cung cấp khoáng chất giúp con người khỏe mạnh và có thêm sức đề kháng chống lại bệnh tật. Cải thìa chứa hàm lượng dinh dưỡng rất lành mạnh. Một chén cải thìa sống (tương đương khoảng 170g) chứa 9 calo, 1g protein, 1,5g carbohydrate, 0,7g chất xơ, không có cholesterol và chỉ 0,1g chất béo. Không chứa cholesterol và giàu chất khoáng, các vitamin cần thiết cho cơ thể giúp duy trì sức khỏe cho tim, sự khỏe mạnh của xương cũng như cấu trúc của hệ thống xương khớp bên trong cơ thể. Vậy cải thìa không chỉ ngon mà còn rất có lợi cho sức khỏe 10. Nhu cầu sử dụng rau quả của con người hiện nay ngày càng tăng cao, để chạy theo lợi nhuận người sản xuất đã lạm dụng quá liều hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc kích thích tăng trưởng để tăng năng suất, rút ngắn thời gian trồng gây nguy hại trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng. Cộng với việc diện tích đất ở ngày càng nhỏ hẹp khiến nhu cầu tiêu thụ sản phẩm rau sạch hằng ngày của người dân trở thành một vấn đề nan giải và bức thiết. Một trong nhiều hướng giải quyết mới được đưa ra và nhiều nước trên thế giới đã áp dụng thành công đó là mô hình trồng rau sạch theo phương pháp thủy canh hồi lưu và hiện Quảng Nam cũng chưa có nhiều nghiên cứu về vấn đề này. Vậy với những vấn đề đãnêu ra ở trên, chúng tôi đã chọn nghiên cứu đề tài: “Bước đầu nghiên cứu trồng thử nghiệm cây cải thìa (Brassica rapa chinensis) theo phương pháp thủy canh hồ i lưu tại thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam” nhằm nâng cao năng suất và chất lượng rau. 1.2. Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu tác động của dung dịch thủy canh đến sự sinh trưởng, phát triển, chỉ tiêu sinh lý, năng suất và phẩm chất của cải thìa. - So sánh kết quả trênvới cây cải thìa trồng ngoài đất. 2 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu - Cây cải thìa trồng trong dung dịch dinh dưỡng theo phương pháp thủy canh hồi lưu và trồng đối chứng ngoài đất. + Phạm vi nghiên cứu - Đề tài được tiến hành trồng trên giàn thủy canh đặt tại vườn thực nghiệm khoa Lý-Hóa-Sinh trường Đại học Quảng Nam. + Thời gian nghiên cứu - Đề tài được tiến hành từ tháng 122015 – tháng 32016. 1.4. Phương pháp nghiên cứu 1.4.1. Phương pháp khảo cứu tài liệ u 1.4.2. Phương pháp thí nghiệ m 1.4.3. Phương phápxử lí số liệ u 1.4.4. Phương pháp xác định các chỉ tiêu về sinh trưởng, phát triển củ a cây 1.4.5. Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh lý của cây 3 II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội vùng nghiên cứu 1.1.1. Vị trí địa lý Tam Kỳ là thành phố trung tâm tỉnh lỵ của tỉnh Quảng Nam, với diện tích tự nhiên của tỉnh là 10.406km 2 , thành phố Tam Kỳ nằm trên vùng đồng bằng có độ dốc nhỏ, cách khu vực bờ biển 5km. Thành phố Tam Kỳ có dạng địa hình vùng đồng bằng duyên hải Nam Trung bộ. Là dạng đồi chuyển tiếp từ dạng đồi núi cao phía Tây, thấp dần xuống vùng đồng bằng, thêm bồi của các con sông trước khi đổ ra biển Đông. Đất đai có dạng đồi thấp, đồng bằng được tạo thành do bồi tích song, biển và quá trình rửa trôi. Hướng dốc chung của địa hình từ Tây sang Đông. Nhìn chung địa hình toàn khu vực bị chia cắt nhiều bởi các con sông, suối thuộc lưu vục sông Trường Giang 8. 1.1.2. Khí hậu, thời tiết Thành phố Tam Kỳ nằm trong phân vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, sóng ẩm, mưa nhiều và mưa theo mùa. Trong năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. 1.1.2.1. Nhiệt độ - Nhiệt độ trung bình năm: 25 0 C - Nhiệt độ trung bình cao nhất: 28 – 29.7 0 C (Tháng 5-8) - Nhiệt độ trung bình thấp nhất: 21-220 C. 1.1.2.2. Độ ẩm - Độ ẩm trung bình năm: 86. - Mùa Đông (tháng 9 đến tháng 10): độ ẩm trung bình tháng 82. - Mùa Hè (tháng 4 đến tháng 9): độ ẩm trung bình 75-81. 1.1.2.3. Lượng mưa Mùa mưa tập trung nhiều vào các tháng 9 đến 12, lượng mưa chiếm 70- 75 lượng mưa cả năm. Lượng mưa tháng trong thời kỳ này đạt 400mm, tháng 10 có lượng mưa lớn nhất: 434mm. - Lượng mưa trung bình năm: 2.010mm 8. 4 1.1.3. Điều kiện thủy văn Khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ thủy văn sông Tam Kỳ và sông Bàn Thạch. - Sông Tam Kỳ: Là hợp lưu của 10 con sông suối nhỏ, diện tích lưu vực khoảng 800km 2 . Do nằm trong vùng nhiều mưa, rừng đầu nguồn ít bị tàn phá nên dòng chảy tương đối điều hòa theo mùa. Lưu lượng lớn nhất của sông Tam Kỳ là 20,7m3 . - Sông Bàn Thạch: Là con sông lớn nhất chảy qua thành phố Tam Kỳ chảy từ phía Tây sang phía Đông của thành phố. Sông Bàn Thạch hợp lưu với sông Tam Kỳ tại khu vực phía Đông thành phố, tạo thành sông trường Giang dài 12km trước khi đổ ra biển. Lưu lượng lớn nhất của sông Bàn Thạch là 96,6m3 8. 1.1.4. Tình hình chung về kinh tế - xã hội Thành phố Tam Kỳ có diện tích là 9263.56 ha và dân số là 120.256 người (năm 2006): gồm 9 phường và 4 xã. Giao thông ở Tam Kỳ có nhiều thuận lợi. Ngoài tuyến đường quốc lộ 1A và đường sắt Bắc-Nam chạy xuyên qua địa phương, Tam Kỳ còn có đường liên huyện: Tam Kỳ - Phú Ninh - Tiên Phước - Trà My, Tam Kỳ - Phú Ninh - Hiệp Đức… đã tạo điều kiện cho Tam Kỳ mở rộng việc tiếp xúc, giao lưu phát triển kinh tế, văn hóa giữa các vùng miền trong và ngoài tỉnh. Cơ sở giáo dục gồm: 16 trường mẫu giáo, 13 trường tiểu học, 10 trường trung học cơ sở, 6 trường trung học phổ thông, 1 trường Đại học Quảng Nam và 5 trường cao đẳng. Mạng lưới y tế trên địa bàn thành phố Tam Kỳ đáp ứng đủ nhu cầu khám chữa bệnh cho người dân. Toàn thành phố có: 1 bệnh viện Đa khoa tỉnh Quảng Nam, 1 bệnh viện Y học dân tộc, 1 bệnh viện Da liễu, 1 bệnh viện Nhi đồng, 1 bệnh viện Lao và phổi, 1 bệnh viện Tâm thần và 1 trung tâm y tế của thành phố Tam Kỳ 8. 1.2. Giới thiệu đặc điểm sinh học và giá trị dinh dưỡng của cây cải thìa 1.2.1. Nguồn gốc - Tên khoa học: Brassica rapa chinensis. - Tên gọi khác : Cải bẹ trắng, Bạch giới tử, Cải cán muỗng. 5 - Nguồn gốc: xuất xứ từ Trung Quốc trước thế kỷ 15 và sau đó được nhập trồng vào nước ta. Trước đây ở nước ta đã có giống Cải Trung Kiên, Cải Nhật tân và Hà Nội; từ năm 1965-1966, ta nhập các giống của Trung Quốc như Cải trắng Hồ Nam, Cải trắng lá vàng, Cải trắng lá thẫm, Cải trắng tai ngựa, Cải trắng Trạm Giang. vv…9. 1.2.2. Phân loại Theo phân loại thực vật, cải thìa thuộc: - Giới (regnum): Plantae - Bộ (ordo): Brassicales - Họ (familia): Brassicaceae - Chi (genius): Brassica 9. 1.2.3. Đặc điểm sinh học của cây cải thìa 1.2.3.1. Đặc điểm chung Cải thìa là loại cây thân thảo, thuộc rau ăn lá, ngắn ngày, có bẹ to màu trắng muốt, rất bắt mắt. Cây thụ phấn chéo. Cải thìa được dùng để xào với thịt bò, tỏi hoặc nấu canh với đậu hũ non, hải sản tạo nên vị ngọt thanh, ăn lợi trường vị, thanh nhiệt. 1.2.3.2. Đặc điểm về rễ Cải thìa thuộc loại rễ chùm, bộ rễ ăn nông trên tầng đất màu. Rễ không phình thành củ. Rễ yếu và dễ đứt gãy, vì vậy khi tiến hành tỉa và giâm cây cần chú ý bứng trọn bầu đất, tránh làm đứt rễ. 1.2.3.3. Đặc điểm về lá Bộ lá mọc so le, khá phát triển, to bản chứa nhiều chất dinh dưỡng nhưng lá mỏng nên chịu hạn kém và dễ bị sâu bệnh phá hoại. Phiến lá hình bầu dục nhẵn, không có hoặc có răng không rõ ràng, men theo cuống, tới gốc nhưng không tạo thành cánh, các lá ở trên hình giáo. 1.2.3.4. Đặc điểm về cuống Cuống hình lòng máng, dày, nạc, có màu trắng muốt, chứa nhiều nước. 1.2.3.5. Đặc điểm về hoa, quả, hạt - Hoa màu vàng tươi họp thành chùm ở ngọn; hoa dài 1-1,4cm, có 6 nhị. Ra hoa vào mùa xuân. 6 - Quả cải dài 4-11cm, có mỏ. - Hạt tròn, đường kính 1-1,5mm, màu nâu tím 15. 1.2.4. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cải thìa Bảng 1: Thành phần hóa học của cải thìa 10 DINH DƯỠNG CHÍNH TRONG 100G CẢI THÌA Năng lượng 13kcal Nước 95,32kcal Protein 1,50g Chất béo 0,2g Carbohydrate 2,18g Đường tổng số 1,18g Chất xơ 1,0g Chất khoáng Canxi (Ca) 105mg Sắt (Fe) 0,80mg Magiê (Mg) 19mg Phốt pho (P) 37mg Kali (K) 252mg Kẽm (Zn) 0,19mg Vitamins Vitamin C 45,0mg Vitamin A 4468IU Folate (vit B9) 66mg Caroten beta 2681mcg Caroten anpha 1mcg Vitamin K 45,5mcg Lutein + zeaxanthin 40mcg Lipids Cholestol 0 7 Giá trị dinh dưỡng và công dụng của cải thìa: - Phòng ngừa bệnh ung thư: Folate có nhiều trong cải thìa có vai trò trong quá trình tổng hợp và phục hồi các DNA, giúp ngăn ngừa sự hình thành các tế bào ung thư từ sự đột biến ở DNA, là nguồn cung cấp dồi dào chất Beta carotene - hợp chất chống ôxy hóa , giúp bảo vệ các tế bào khỏi tác hại do các gốc tự do gây ra. - Giúp tiêu hóa tốt: Cải thìa chứa nhiều chất xơ thiết yếu cho quá trình tiêu hóa và giúp phòng ngừa bệnh táo bón. - Tốt cho mắt: Lượng Beta carotene dồi dào trong cải thìa sẽ mang lại nhiều lợi ích cho đôi mắt, có tác dụng phòng ngừa bệnh đục nhân mắt và thoái hóa hoàng điểm ở mắt. - Hạ huyết áp cao: Cải thìa là nguồn thực phẩm dồi dào potassium và canxi có khả năng kích thích nhịp tim hoạt động tốt và hạ huyết áp cao. - Tốt cho phụ nữ mang thai: Phụ nữ mang thai cần tiêu thụ nhiều Folate trong chế độ ăn hàng ngày vì nó có tác dụng phòng ngừa khuyết tật cho thai nhi. Cải thìa chính là nguồn thực phẩm chứa nhiều axít folic, phụ nữ nên ăn thường xuyên trong suốt thời gian mang thai và sau khi sinh để mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe. - Tốt cho xương: Sắt, phospho, canxi, magiê, kẽm, vitamin K có trong cải thìa đều đóng góp vào quá trình xây dựng và duy trì sự khỏe mạnh của xương cũng như cấu trúc của hệ thống xương khớp bên trong cơ thể 11. 1.2.5. Yêu cầu về điều kiện trồng 1.2.5.1. Khí hậu + Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp cho cải thìa sinh trưởng và phát triển tốt là 18-250 C. + Ánh sáng: Cải thìa là loại rau ưa sáng, vì vậy không nên trồng nơi thiếu sáng, dưới bóng râm hoặc gieo cây con quá dày. 8 + Độ ẩm: Độ ẩm không khí tốt nhất cho cải thìa khoảng 80-90 13. 1.2.5.2. Đất Cải thìa trồng được trên khá nhiều loại đất, song thích hợp nhất là đất thịt nhẹ, màu mỡ, tơi xốp, pH từ 5,5-7. Đất phải giữ ẩm tốt và thoát nước tốt 14. 1.2.5.3. Nước Cải thìa có bộ rễ cạn, ăn nông nên độ ẩm đất cần cao để cây đủ khả năng dinh trưởng phát triển, từ 80-85. Đất thiếu nước cây còi cọc, năng suất và chất lượng giảm. Nếu đất quá ẩm gây thiếu ôxy trong đất, cây sinh trưởng khó khăn, dễ bị sâu bệnh hại xâm nhiễm. Nếu trong cây nhiều nước sẽ giảm độ giòn và độ ngọt rau 14. 1.2.5.4. Phân bón Dùng phân chuồng hoai mục để bón lót. Trong quá trình phát triển của cây, tùy thuộc mỗi giai đoạn tiến hành bón thúc Ure, phân Đạm, Lân hay Kali cho phù hợp 14. 1.2.5.5. Thời vụ canh tác Có thể trồng quanh năm, tốt nhất là từ tháng 8 năm nay đến tháng 4 năm sau 14. 1.3. Giới thiệu về thủy canh 1.3.1. Khái niệm thủy canh - Theo PGS.TS Nguyễn Xuân Nguyên, thủy canh (Hydroponics) là hình thức canh tác trồng cây trong dung dịch, là kỹ thuật trồng cây không dùng đất. Cây trồng được trồng trên hoặc trong dung dịch dinh dưỡng cùng với các loại giá thể, sử dụng dinh dưỡng hòa tan trong nước dưới dạng dung dịch. Tùy theo từng kỹ thuật mà toàn bộ hoặc một phần bộ rễ cây được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng 12. 1.3.2. Các phương pháp thủy canh 1.3.2.1. Thủy canh không hồi lưu Là hệ thống trồng cây có dung dịch dinh dưỡng đựng cố định trong một vật chứa cách nhiệt (thường sử dụng hộp xốp), dung dịch được bổ sung đều đặn vào thùng chứa khi cần thiết cho đến khi thu hoạch. 9 Dung dịch dinh dưỡng ở đây được tính toán với lượng đủ cung cấp cho một chu trình phát triển của số cây được trồng trên hệ thống. Ngoài ra còn có một số kỹ thuật trồng như: kỹ thuật ngâm rễ, kỹ thuật nổi, kỹ thuật mao dẫn 16. 1.3.2.2. Thủy canh hồi lưu a. Hệ thống thủy canh hồi lưu (ống PVC) - Hệ thống thủy canh hồi lưu được áp dụng theo nguyên tắc hoạt động kỹ thuật màng dinh dưỡng (Nutrient Film Technology). Dịch dinh dưỡng được bơm qua hệ thống rễ cây và dịch dư được thu nhận và tái sử dụng. - Trong hệ thống này các máng chứa dịch dinh dưỡng bằng ống nhựa PVC. Trên mỗi ống khoan các lỗ tròn với khoảng cách bằng nhau. Trong các lỗ này là các rọ nhựa chứa giá thể (trấu hun, xơ dừa…) và cây, được đục lỗ để tạo sự thông thoáng và rễ đâm qua hút dịch dinh dưỡng. Khoảng 2-3cm rọ nhựa được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng. Việc tuần hoàn giúp đảm bảo dinh dưỡng và hàm lượng O 2 tạo điều kiện thuận lợi cho cây phát triển . b. Hệ thống thủy canh hồi lưu cải tiến (vải bố) - Mô hình thủy canh hồi lưu cải tiến được thiết kế từ vải bố được thiết kế bao gồm 3 modul: modul phân phối dinh dưỡng bao gồm bơm và các ống PVC được phân phối nhằm dẫn truyền dịch dinh dưỡng phân phối vào modul túi bố, modul khung cố định bao gồm các thanh (bằng sắt, gỗ, tre..) để cố định hệ thống theo trục đứng. Nhờ vào modul dẫn truyền dịch dinh dưỡng, vải bố và giá thể được thấm ướt, cây sử dụng dịch dinh dưỡng từ giá thể và túi bố để sinh trưởng và phát triển 18. 1.3.2.3. Phương pháp khí canh - 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, chúng được duy trì trong điều kiện sống độc lập. Vì không sử dụng đất hay môi trường tổng hợp (giá thể) nên môi trường có độ sạch cao, không mang mầm bệnh 12. 10 1.3.2.4. Thủy canh sử dụng giá thể rắn - Kỹ thuật túi treo: Cây giống được cho vào các lỗ bên trên của các túi treo chứa các giá thể trơ (thường là xơ dừa), dài khoảng 1m, có dạng hình trụ, ngoài trắng trong đen, đã xử lý UV dày, làm bằng polyethylene. Dịch dinh dưỡng được bơm lên đỉnh của mỗi túi từ đó dịch dinh dưỡng sẽ thấm xuống giá thể và tới rễ cây. - Kỹ thuật túi tăng trưởng: cây giống được trồng vào các túi nhựa tổng hợp chống tia UV, ngoài trắng trong đen, dài khoảng 1-1,5m, cao khoảng 6m, rộng khoảng 18cm, dưới mỗi bên túi có khe nứt nhỏ để thoát nước hoặc rửa trôi. - Kỹ thuật rãnh: Trồng cây vào các rãnh chứa giá thể được phân cách với đất bằng vật liệu không thấm nước. Dịch dinh dưỡng và nước được cung cấp qua một hệ thống tưới nhỏ giọt hay tưới thủ công. Ở đáy rảnh một ống đường kính 2,5cm có đục lỗ để thoát dịch dinh dưỡng thừa 16. 1.3.3. Chất dinh dưỡng và môi trường nuôi trồng 1.3.3.1. Chất dinh dưỡng Có tất cả 16 nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của các loại cây trồng: C, H, O, N, K, P, S, Ca, Mg, Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo và Cl. Trong đó, các nguyên tố C, H, O được cung cấp đầy đủ cho cây trồng từ không khí (CO2 và O2 ) và nước (H2 O). Một lượng rất nhỏ các nguyên tố này có thể được cây hút từ giá thể (như K, N, Ca…) hoặc từ nước tưới (như Ca, Mg…) còn lại hầu hết chúng được cung cấp bởi người trồng qua dung dịch dinh dưỡng. a. Nguyên tố đa lượng Nitơ (N) - Nitơ là thành phần bắt buộc của protit – hợp chất đặc trưng cho sự sống. Nó có trong thành phần men, trong màng tế bào, trong diệp lục tố mang chức năng cấu trúc. - Thiếu nitơ cường độ đồng hóa CO2 giảm làm giảm cường độ quang hợp. Khi cung cấp đầy đủ nitơ cho cây làm tổng hợp auxin tăng lên. Thiếu nitơ thì thân lá, bộ rễ kém phát triển, lá có màu xanh nhợt, phiến lá mỏng, ảnh hưởng đến quang hợp nên năng suất giảm rõ rệt. 11 Photpho (P) - Photpho là thành phần quan trọng trong sự sinh trưởng và là thành phần của các hợp chất cao năng tham gia vào các quá trình phân giải hay tổng hợp các chất hữu cơ trong tế bào. - Khi thiếu photpho, đối với những cây họ hòa thảo sẽ mềm yếu, sinh trưởng của rễ yếu, sự đẻ nhánh, sự phân cành kém. Kali (K) - Kali làm gia tăng quá trình quang hợp từ đó ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp các sắc tố trong lá và thúc đẩy sự vận chuyển gluxit từ phiến lá vào các cơ quan. - Thiếu Kali cây sẽ có biểu hiện: lá có màu xanh dương sẫm, đọt bị cháy hay có những đốm màu nâu, có khi lá bị cuốn lại. Canxi (Ca) - Khi nồng độ canxi trong môi trường cao thì sắt bị kết tủa do đó làm giảm hàm lượng sắt mà cây có thể hấp thu bị giảm xuống hoặc không di chuyển được vào trong tế bào, làm lá cây bị vàng. - Thiếu canxi, đặc biệt trong môi trường thủy canh thì rễ bị nhầy nhụa dẫn đến sự hấp thu chất dinh dưỡng bị trở ngại, cây ngừng sinh trưởng và chết. Magie (Mg) - Magie thành phần cấu trúc của diệp lục tố, có tác dụng sâu sắc và nhiều mặt đến quá trình quang hợp, phụ trợ cho nhiều enzyme đặc biệt là ATPase. - Khi thiếu magie lá bị vàng, quang hợp kém dẫn đến năng suất bị giảm. Lưu huỳnh (S) - Thiếu lưu huỳnh sự sinh tổng hợp protein giảm, lá có màu lục nhạt hoặc biến vàng thỉnh thoảng có 1 phần lá bị đỏ 12. b. Nguyên tố vi lượng Kẽm (Zn) - Tham gia trong quá trình tổng hợp auxin, vì kẽm có liên quan đến hàm lượng trithophan aminoaxit, tiền thân của quá trình sinh tổng hợp NAA (Naxetylaspartate). - Kẽm còn thúc đẩy sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá xuống 12 các cơ quan dự trữ, tăng khả năng giữ nước, độ ngậm nước của mô. - Thiếu kẽm thì cường độ tổng hợp trypthophan từ indol và xerin bị kìm hãm nên rễ không tạo được hoặc kém phát triển, lá bị bạc màu do sắc tố bị hủy hoại, lá kém phát triển, hình dạng lá không bình thường, lóng ngắn Sắt (Fe) - Có vai trò quan trọng trong phản ứng oxy hóa khử, là nhân của pooc phyrin, sắt tham gia vào chuyển điện tử trong quá trình quang hợp. Sắt còn là xúc tác cho sự khử CO2 của OAA (oxaloacetic acid), succinic acid. - Sự thiếu hụt sắt thường dẫn đến bệnh vàng lá trầm trọng do sự giảm lượng clorophin trong lá. Đồng (Cu) - Đồng có vai trò gần giống với sắt, nó là thành phần cấu trúc của nhiều enzyme xúc tác các phản ứng oxy hóa khử, can thiệp vào các phản ứng oxy hóa cần phân tử O2 . Mangan (Mn) - Ảnh hưởng của mangan đối với cây trồng khá giống sắt, ngoại trừ bệnh vàng lá không xuất hiện ở các lá non như trong trường hợp thiếu sắt. Silic (Si) - Silic có hai tác dụng đáng kể sau: + Chống lại sự tấn công của côn trùng và bệnh tật. + Chống lại tác dụng độc của kim loại 12. 1.3.3.2. Dung dịch dinh dưỡng a. Pha chế dung dịch - Các chất dinh dưỡng được sử dụng trong môi trường thủy canh bắt buộc phải được hòa tan hoàn toàn trong nước dưới dạng các muối khoáng vô cơ. - Nếu sử dụng các môi trường dinh dưỡng với dạng nước thì phải nắm rõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm mất tác dụng của hóa chất. b. pH - Độ pH có ảnh hưởng lớn đến mức độ hoạt động của các nguyên tố khác nhau với cây trồng. Dưới 5,5 thì khả năng hoạt động của P, K, Ca, Mg và Mo giảm đi rất nhanh, trên 6,5 thì Fe và Mn trở nên bất hoạt. Trong thủy canh, đa số các cây 13 trồng thích hợp với môi trường hơi axit đến gần trung tính, pH tối ưu từ 5,8 – 6,5. - Nếu pH xuống dưới 5,5 thì KOH hoặc một vài chất có tính kiềm phù hợp khác có thể được thêm vào dung dịch để pH tăng lên. - Trong nuôi trồng thủy canh, nếu pH tăng (môi trường bị kiềm hóa) khi đó cây sẽ thải ra các muối axit vào môi trường nhưng điều này lại làm tăng lượng độc tố trong môi trường và làm hạn chế sự dẫn nước. Nếu pH giảm (môi trường bị axit hóa) thì cây sẽ thải ra các ion bazơ, quá trình này có thể làm hạn chế quá trình hấp thu các muối gốc axit 12. c. Nhiệt độ - Nghiên cứu về nhiệt độ của nước đối với sự hòa tan của các khoáng chất được sử dụng thì khoảng nhiệt độ thích hợp nhất là 2000 C – 2200 C. Nếu nhiệt độ thấp hơn khoảng nhiệt độ trên thì các chất khó hòa tan được 12. d. Bổ sung chất dinh dưỡng Hai yếu tố cần được xem xét để nghiên cứu một dung dịch bổ sung: + Thành phần dung dịch. + Nồng độ dung dịch. - Trong thời gian sinh trưởng và phát triển của cây, cây sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng theo nhu cầu đòi hỏi của chúng 12. 1.3.4. Giá thể thủy canh 1.3.4.1. Giá thể hữu cơ tự nhiên a. Xơ dừa - Là phế phẩm được chế biến từ vỏ dừa đã được dập nát làm mất đi cấu trúc ban đầu và tách ra thành sợi nhỏ, những bột mịn phế liệu được dùng làm giá thể. - Thành phần: chủ yếu là xenlulo chiếm 80, ngoài ra lignin chiếm 18 và các hợp chất khác như tanin... Do vậy khi sử dụng cần ngâm nước để hạn chế ảnh hưởng của tanin giúp cây phát triển tốt hơn. Tính chất: Có khả năng giữ nước nhưng dễ gây úng. b. Trấu hun - Là vỏ của hạt thóc đem chất đống hun đến độ có thể diệt hết mầm bệnh, vỏ trấu đã đen nhưng chưa thành tro. 14 - Thành phần: Kali, silicat và các muối khoáng vi lượng. Tính chất: Thoát nước tốt, thích hợp với nhiều loại cây trồng. c. Bã mía, rơm rạ Loại giá thể này rất rẻ, phổ biến ở nước ta, có độ thông thoáng và giữ nước tốt. d. Mùn cưa Là phế phẩm của các quá trình chế biến gỗ, loại giá thể này rẻ, dễ kiếm, khả năng giữ nước tốt, tạo độ ẩm, độ thông thoáng cao 17. 1.3.4.2. Giá thể trơ cứng a. Cát, sỏi - Là loại giá thể trơ điển hình, dễ kiếm, rẻ tiền. - Dùng cát có độ lớn của hạt từ 0,1-0,2 mm, sỏi có độ lớn từ 1-5 cm. b. Perlite - Tính chất: Có khả năng tiêu nước, thông thoáng tốt. Ổn định về tính chất vật lí, có tính trơ hóa học. - Thành phần: 76,9 là nhôm, khi tiến hành trồng, một phần nhôm được giải phóng ra ngoài làm pH giảm. c. Vermiculite Giống như Perlite, Vermiculite là một loại khoáng bị nung ở nhiệt độ cao cho đến khi giãn nở cực đại, lúc đó chúng trở nên nhẹ và xốp. Vermiculite giữ nước cao hơn perlite và có tính mao dẫn tốt trong hệ thống thủy canh. d. Rockwool Là giá thể được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống thủy canh hiện nay. Chúng được làm từ đá bazan nung ở nhiệt độ cao và phun ép thành những sợi nhỏ giống như len. f. Đất sét nung (expand clay) Là những viên đất sét có kích thước nhỏ, tròn được nung nóng ở nhiệt độ cao, có tính trơ, bên trong có nhiều lỗ nhỏ nên tạo được độ ...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA – SINH

- -

TRẦN DƯƠNG KIỀU MẬN

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TRỒNG THỬ NGHIỆM CÂY CẢI THÌA (BRASSICA RAPA CHINENSIS) THEO PHƯƠNG PHÁP THỦY CANH HỒI LƯU TẠI

THÀNH PHỐ TAM KỲ, TỈNH QUẢNG NAM

Quảng Nam, tháng 4 năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn

gốc

Tác giả

Trần Dương Kiều Mận

LỜI CẢM ƠN

Qua quá trình thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô, gia đình và bạn bè Qua đây tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

- ThS Triệu Thy Hòa – cô giáo đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

- Ban giám hiệu và các thầy cô giáo trong khoa Lý-Hóa-Sinh trường Đại học Quảng Nam đã tạo điều kiện, cơ sở vật chất cho tôi để tôi có thể hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này

- Quý thầy cô giáo trong tổ bộ môn Sinh đã cho phép tôi sử dụng thiết bị, dụng cụ thí nghiệm và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu

- Gia đình và bạn bè đã ở bên động viên, giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình nghiên cứu

- Trong khoảng thời gian thực hiện đề tài khóa luận này, tuy có nhiều cố gắng song do kiến thức còn hạn chế và thời tiết có đôi chút khó khăn nên không tránh khỏi những sai sót Em rất mong được sự quan tâm, góp ý của quý thầy cô để khóa luận được hoàn thiện

Em xin chân thành cảm ơn

Quảng Nam, ngày 14 tháng 4 năm 2016

Sinh viên

Trần Dương Kiều Mận

DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu

3.1 Chiều cao cây cải thìa qua các lần đo 24

3.3 Diện tích lá cây cải thìa qua các lần đo 27 3.4 Trọng lượng tươi của cây cải thìa sau khi thu hoạch 29 3.5 Trọng lượng khô của cây cải thìa sau khi thu hoạch 30

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

3.4 Trọng lượng tươi của cây cải thìa sau khi thu hoạch 29 3.5 Trọng lượng khô của cây cải thìa sau khi thu hoạch 30 3.6 Hàm lượng diệp lục cây cải thìa qua lần đo 1 31 3.7 Hàm lượng diệp lục cây cải thìa qua lần đo 2 32

3.9 Năng suất thực thu của cây cải thìa khi thu hoạch 35

MỤC LỤC

I MỞ ĐẦU 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội vùng nghiên cứu 3

1.1.3 Điều kiện thủy văn 4

1.1.4 Tình hình chung về kinh tế - xã hội 4

1.2 Giới thiệu đặc điểm sinh học và giá trị dinh dưỡng của cây cải thìa 4

1.2.3.5 Đặc điểm về hoa, quả, hạt 5

1.2.4 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cải thìa 6

1.2.5 Yêu cầu về điều kiện trồng 7

1.2.5.1 Khí hậu 7

1.2.5.2 Đất 8

1.2.5.3 Nước 8

1.2.5.4 Phân bón 8

1.3 Giới thiệu về thủy canh 8

1.3.1 Khái niệm thủy canh 8

1.3.2 Các phương pháp thủy canh 8

1.3.2.1 Thủy canh không hồi lưu 8

1.3.2.2 Thủy canh hồi lưu 9

1.3.2.3 Phương pháp khí canh 9

1.3.2.4 Thủy canh sử dụng giá thể rắn 10

1.3.3 Chất dinh dưỡng và môi trường nuôi trồng 10

1.3.3.1 Chất dinh dưỡng 10

1.3.3.2 Dung dịch dinh dưỡng 12

1.3.4 Giá thể thủy canh 13

1.3.4.1 Giá thể hữu cơ tự nhiên 13

1.3.4.2 Giá thể trơ cứng 14

1.3.5 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến thủy canh 15

1.3.5.1 Ảnh hưởng của nồng độ CO2 15

1.3.5.2 Ảnh hưởng của O2 đối với hệ rễ 15

1.3.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ 15

1.3.5.4 Ảnh hưởng của ánh sáng 15

1.3.5.5 Ảnh hưởng của sự ngập úng đối với hệ rễ 16

1.3.5.6 Ảnh hưởng của nồng độ và tỉ lệ các nguyên tố khoáng ở môi trường đến sự hút khoáng 16

1.4 Sơ lược về lịch sử nghiên cứu 16

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trồng cây bằng phương pháp thủy canh trên thế giới………16

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trồng cây bằng phương pháp thủy canh trong nước……… 17

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNGVÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU18 2.1 Đối tượng nghiên cứu 18

2.2 Nội dung nghiên cứu 18

2.2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 18

2.2.2 Nội dung nghiên cứu 18

2.3 Phương pháp nghiên cứu 18

2.3.1 Phương pháp khảo cứu tài liệu 18

2.3.3.2 Phương pháp xác định chiều cao cây 21

2.3.3.3 Phương pháp xác định số lá trên mỗi cây 21

2.3.3.4 Phương pháp xác định trọng lượng tươi và khô 21

2.3.4 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh lý của cây 21

2.3.4.1 Phương pháp xác định hàm lượng diệp lục 21

2.3.4.2 Phương pháp xác định hàm lượng nước tổng số 22

2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 22

2.3.6 Dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu 22

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BIỆN LUẬN 24

3.1 Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của cây cải thìa (Brassica rapa chinensis) 24

3.1.1 Chỉ tiêu về chiều cao 24

3.1.2 Chỉ tiêu về số lá 25

3.1.3 Chỉ tiêu về diện tích lá 27

3.1.4 Chỉ tiêu về trọng lượng tươi và khô 28

3.1.4.1 Trọng lượng tươi 28

3.1.4.2 Chỉ tiêu về trọng lượng khô 30

3.2 Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến các chỉ tiêu sinh lý của cây cải thìa (Brassica rapa chinensis) 31

3.2.1 Hàm lượng diệp lục 31

3.2.2 Hàm lượng nước tổng số 33

3.3 Ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến năng suất và phẩm chất cây cải thìa (Brassica rapa chinensis) 34

3.3.1 Năng suất thực thu 34

3.3.2 Phẩm chất cây cải thìa 36

3.4 Đánh giá ưu, nhược điểm của phương pháp thủy canh hồi lưu 37

I MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài

Rau quả là thực phẩm dường như không thể thiếu trong thực phẩm hằng ngày của bữa ăn người Việt Không chỉ cung cấp trên 80% nhu cầu vitamin nhất là vitamin A, vitamin C mà còn cung cấp khoáng chất giúp con người khỏe mạnh và có thêm sức đề kháng chống lại bệnh tật

Cải thìa chứa hàm lượng dinh dưỡng rất lành mạnh Một chén cải thìa sống (tương đương khoảng 170g) chứa 9 calo, 1g protein, 1,5g carbohydrate, 0,7g chất xơ, không có cholesterol và chỉ 0,1g chất béo Không chứa cholesterol và giàu chất khoáng, các vitamin cần thiết cho cơ thể giúp duy trì sức khỏe cho tim, sự khỏe mạnh của xương cũng như cấu trúc của hệ thống xương khớp bên trong cơ thể Vậy cải thìa không chỉ ngon mà còn rất có lợi cho sức khỏe [10]

Nhu cầu sử dụng rau quả của con người hiện nay ngày càng tăng cao, để chạy theo lợi nhuận người sản xuất đã lạm dụng quá liều hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc kích thích tăng trưởng để tăng năng suất, rút ngắn thời gian trồng gây nguy hại trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng Cộng với việc diện tích đất ở ngày càng nhỏ hẹp khiến nhu cầu tiêu thụ sản phẩm rau sạch hằng ngày của người dân trở thành một vấn đề nan giải và bức thiết Một trong nhiều hướng giải quyết mới được đưa ra và nhiều nước trên thế giới đã áp dụng thành công đó là mô hình trồng rau sạch theo phương pháp thủy canh hồi lưu và hiện Quảng Nam cũng chưa có nhiều nghiên cứu về vấn đề này Vậy với những vấn đề đãnêu ra ở

trên, chúng tôi đã chọn nghiên cứu đề tài: “Bước đầu nghiên cứu trồng thử

nghiệm cây cải thìa (Brassica rapa chinensis) theo phương pháp thủy canh hồi lưu tại thành phố Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam” nhằm nâng cao năng suất và chất

lượng rau

1.2 Mục tiêu đề tài

- Nghiên cứu tác động của dung dịch thủy canh đến sự sinh trưởng, phát triển, chỉ tiêu sinh lý, năng suất và phẩm chất của cải thìa

- So sánh kết quả trênvới cây cải thìa trồng ngoài đất

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

+ Đối tượng nghiên cứu

- Cây cải thìa trồng trong dung dịch dinh dưỡng theo phương pháp thủy canh hồi lưu và trồng đối chứng ngoài đất

+ Phạm vi nghiên cứu

- Đề tài được tiến hành trồng trên giàn thủy canh đặt tại vườn thực nghiệm khoa Lý-Hóa-Sinh trường Đại học Quảng Nam

+ Thời gian nghiên cứu

- Đề tài được tiến hành từ tháng 12/2015 – tháng 3/2016

1.4 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp khảo cứu tài liệu 1.4.2 Phương pháp thí nghiệm 1.4.3 Phương phápxử lí số liệu

1.4.4 Phương pháp xác định các chỉ tiêu về sinh trưởng, phát triển của cây 1.4.5 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh lý của cây

II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội vùng nghiên cứu

1.1.1 Vị trí địa lý

Tam Kỳ là thành phố trung tâm tỉnh lỵ của tỉnh Quảng Nam, với diện tích tự nhiên của tỉnh là 10.406km2, thành phố Tam Kỳ nằm trên vùng đồng bằng có độ dốc nhỏ, cách khu vực bờ biển 5km

Thành phố Tam Kỳ có dạng địa hình vùng đồng bằng duyên hải Nam Trung bộ Là dạng đồi chuyển tiếp từ dạng đồi núi cao phía Tây, thấp dần xuống vùng đồng bằng, thêm bồi của các con sông trước khi đổ ra biển Đông

Đất đai có dạng đồi thấp, đồng bằng được tạo thành do bồi tích song, biển và quá trình rửa trôi Hướng dốc chung của địa hình từ Tây sang Đông Nhìn chung địa hình toàn khu vực bị chia cắt nhiều bởi các con sông, suối thuộc lưu vục sông Trường Giang [8]

1.1.2 Khí hậu, thời tiết

Thành phố Tam Kỳ nằm trong phân vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, sóng ẩm, mưa nhiều và mưa theo mùa Trong năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô

1.1.2.1 Nhiệt độ

- Nhiệt độ trung bình năm: 250C

- Nhiệt độ trung bình cao nhất: 28 – 29.70C (Tháng 5-8)

Mùa mưa tập trung nhiều vào các tháng 9 đến 12, lượng mưa chiếm 70-75% lượng mưa cả năm Lượng mưa tháng trong thời kỳ này đạt 400mm, tháng 10 có lượng mưa lớn nhất: 434mm

- Lượng mưa trung bình năm: 2.010mm [8]

1.1.3 Điều kiện thủy văn

Khu vực nghiên cứu chịu ảnh hưởng trực tiếp của chế độ thủy văn sông Tam Kỳ và sông Bàn Thạch

- Sông Tam Kỳ: Là hợp lưu của 10 con sông suối nhỏ, diện tích lưu vực khoảng 800km2 Do nằm trong vùng nhiều mưa, rừng đầu nguồn ít bị tàn phá nên dòng chảy tương đối điều hòa theo mùa Lưu lượng lớn nhất của sông Tam Kỳ là 20,7m3

- Sông Bàn Thạch: Là con sông lớn nhất chảy qua thành phố Tam Kỳ chảy từ phía Tây sang phía Đông của thành phố Sông Bàn Thạch hợp lưu với sông Tam Kỳ tại khu vực phía Đông thành phố, tạo thành sông trường Giang dài 12km trước khi đổ ra biển Lưu lượng lớn nhất của sông Bàn Thạch là 96,6m3 [8]

1.1.4 Tình hình chung về kinh tế - xã hội

Thành phố Tam Kỳ có diện tích là 9263.56 ha và dân số là 120.256 người (năm 2006): gồm 9 phường và 4 xã

Giao thông ở Tam Kỳ có nhiều thuận lợi Ngoài tuyến đường quốc lộ 1A và đường sắt Bắc-Nam chạy xuyên qua địa phương, Tam Kỳ còn có đường liên huyện: Tam Kỳ - Phú Ninh - Tiên Phước - Trà My, Tam Kỳ - Phú Ninh - Hiệp Đức… đã tạo điều kiện cho Tam Kỳ mở rộng việc tiếp xúc, giao lưu phát triển kinh tế, văn hóa giữa các vùng miền trong và ngoài tỉnh

Cơ sở giáo dục gồm: 16 trường mẫu giáo, 13 trường tiểu học, 10 trường trung học cơ sở, 6 trường trung học phổ thông, 1 trường Đại học Quảng Nam và 5 trường cao đẳng

Mạng lưới y tế trên địa bàn thành phố Tam Kỳ đáp ứng đủ nhu cầu khám chữa bệnh cho người dân Toàn thành phố có: 1 bệnh viện Đa khoa tỉnh Quảng Nam, 1 bệnh viện Y học dân tộc, 1 bệnh viện Da liễu, 1 bệnh viện Nhi đồng, 1 bệnh viện Lao và phổi, 1 bệnh viện Tâm thần và 1 trung tâm y tế của thành phố Tam Kỳ [8]

1.2 Giới thiệu đặc điểm sinh học và giá trị dinh dưỡng của cây cải thìa

1.2.1 Nguồn gốc

- Tên khoa học: Brassica rapa chinensis

- Tên gọi khác : Cải bẹ trắng, Bạch giới tử, Cải cán muỗng

- Nguồn gốc: xuất xứ từ Trung Quốc trước thế kỷ 15 và sau đó được nhập

trồng vào nước ta Trước đây ở nước ta đã có giống Cải Trung Kiên, Cải Nhật tân và Hà Nội; từ năm 1965-1966, ta nhập các giống của Trung Quốc như Cải trắng Hồ Nam, Cải trắng lá vàng, Cải trắng lá thẫm, Cải trắng tai ngựa, Cải trắng Trạm Giang vv…[9]

1.2.2 Phân loại

Theo phân loại thực vật, cải thìa thuộc:

- Giới (regnum): Plantae - Bộ (ordo): Brassicales - Họ (familia): Brassicaceae - Chi (genius): Brassica [9]

1.2.3 Đặc điểm sinh học của cây cải thìa

1.2.3.1 Đặc điểm chung

Cải thìa là loại cây thân thảo, thuộc rau ăn lá, ngắn ngày, có bẹ to màu trắng muốt, rất bắt mắt Cây thụ phấn chéo Cải thìa được dùng để xào với thịt bò, tỏi hoặc nấu canh với đậu hũ non, hải sản tạo nên vị ngọt thanh, ăn lợi trường

vị, thanh nhiệt

1.2.3.2 Đặc điểm về rễ

Cải thìa thuộc loại rễ chùm, bộ rễ ăn nông trên tầng đất màu Rễ không phình thành củ Rễ yếu và dễ đứt gãy, vì vậy khi tiến hành tỉa và giâm cây cần chú ý bứng trọn bầu đất, tránh làm đứt rễ

1.2.3.3 Đặc điểm về lá

Bộ lá mọc so le, khá phát triển, to bản chứa nhiều chất dinh dưỡng nhưng lá mỏng nên chịu hạn kém và dễ bị sâu bệnh phá hoại Phiến lá hình bầu dục nhẵn, không có hoặc có răng không rõ ràng, men theo cuống, tới gốc nhưng không tạo thành cánh, các lá ở trên hình giáo

1.2.3.4 Đặc điểm về cuống

Cuống hình lòng máng, dày, nạc, có màu trắng muốt, chứa nhiều nước

1.2.3.5 Đặc điểm về hoa, quả, hạt

- Hoa màu vàng tươi họp thành chùm ở ngọn; hoa dài 1-1,4cm, có 6 nhị Ra hoa vào mùa xuân

- Quả cải dài 4-11cm, có mỏ

- Hạt tròn, đường kính 1-1,5mm, màu nâu tím [15]

1.2.4 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cải thìa

Bảng 1: Thành phần hóa học của cải thìa [10] DINH DƯỠNG CHÍNH TRONG 100G CẢI THÌA

* Giá trị dinh dưỡng và công dụng của cải thìa:

- Phòng ngừa bệnh ung thư:

Folate có nhiều trong cải thìa có vai trò trong quá trình tổng hợp và phục hồi các DNA, giúp ngăn ngừa sự hình thành các tế bào ung thư từ sự đột biến ở DNA, là nguồn cung cấp dồi dào chất Beta carotene - hợp chất chống ôxy hóa , giúp bảo vệ các tế bào khỏi tác hại do các gốc tự do gây ra

- Giúp tiêu hóa tốt:

Cải thìa chứa nhiều chất xơ thiết yếu cho quá trình tiêu hóa và giúp phòng ngừa bệnh táo bón

- Tốt cho mắt:

Lượng Beta carotene dồi dào trong cải thìa sẽ mang lại nhiều lợi ích cho đôi mắt, có tác dụng phòng ngừa bệnh đục nhân mắt và thoái hóa hoàng điểm ở mắt

- Hạ huyết áp cao:

Cải thìa là nguồn thực phẩm dồi dào potassium và canxi có khả năng kích thích nhịp tim hoạt động tốt và hạ huyết áp cao

- Tốt cho phụ nữ mang thai:

Phụ nữ mang thai cần tiêu thụ nhiều Folate trong chế độ ăn hàng ngày vì nó có tác dụng phòng ngừa khuyết tật cho thai nhi Cải thìa chính là nguồn thực phẩm chứa nhiều axít folic, phụ nữ nên ăn thường xuyên trong suốt thời gian mang thai và sau khi sinh để mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe

- Tốt cho xương:

Sắt, phospho, canxi, magiê, kẽm, vitamin K có trong cải thìa đều đóng góp vào quá trình xây dựng và duy trì sự khỏe mạnh của xương cũng như cấu trúc của hệ thống xương khớp bên trong cơ thể [11]

1.2.5 Yêu cầu về điều kiện trồng

1.2.5.1 Khí hậu

+ Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp cho cải thìa sinh trưởng và phát triển tốt là 18-250C

+ Ánh sáng: Cải thìa là loại rau ưa sáng, vì vậy không nên trồng nơi thiếu sáng, dưới bóng râm hoặc gieo cây con quá dày

+ Độ ẩm: Độ ẩm không khí tốt nhất cho cải thìa khoảng 80-90% [13]

1.2.5.2 Đất

Cải thìa trồng được trên khá nhiều loại đất, song thích hợp nhất là đất thịt nhẹ, màu mỡ, tơi xốp, pH từ 5,5-7 Đất phải giữ ẩm tốt và thoát nước tốt [14]

1.2.5.3 Nước

Cải thìa có bộ rễ cạn, ăn nông nên độ ẩm đất cần cao để cây đủ khả năng dinh trưởng phát triển, từ 80-85% Đất thiếu nước cây còi cọc, năng suất và chất lượng giảm Nếu đất quá ẩm gây thiếu ôxy trong đất, cây sinh trưởng khó khăn, dễ bị sâu bệnh hại xâm nhiễm Nếu trong cây nhiều nước sẽ giảm độ giòn và độ ngọt rau [14]

1.2.5.4 Phân bón

Dùng phân chuồng hoai mục để bón lót Trong quá trình phát triển của cây, tùy thuộc mỗi giai đoạn tiến hành bón thúc Ure, phân Đạm, Lân hay Kali cho phù hợp [14]

1.2.5.5 Thời vụ canh tác

Có thể trồng quanh năm, tốt nhất là từ tháng 8 năm nay đến tháng 4 năm sau [14]

1.3 Giới thiệu về thủy canh

1.3.1 Khái niệm thủy canh

- Theo PGS.TS Nguyễn Xuân Nguyên, thủy canh (Hydroponics) là hình thức canh tác trồng cây trong dung dịch, là kỹ thuật trồng cây không dùng đất Cây trồng được trồng trên hoặc trong dung dịch dinh dưỡng cùng với các loại giá thể, sử dụng dinh dưỡng hòa tan trong nước dưới dạng dung dịch Tùy theo từng kỹ thuật mà toàn bộ hoặc một phần bộ rễ cây được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng [12]

1.3.2 Các phương pháp thủy canh

1.3.2.1 Thủy canh không hồi lưu

Là hệ thống trồng cây có dung dịch dinh dưỡng đựng cố định trong một vật chứa cách nhiệt (thường sử dụng hộp xốp), dung dịch được bổ sung đều đặn vào thùng chứa khi cần thiết cho đến khi thu hoạch

Dung dịch dinh dưỡng ở đây được tính toán với lượng đủ cung cấp cho một chu trình phát triển của số cây được trồng trên hệ thống

Ngoài ra còn có một số kỹ thuật trồng như: kỹ thuật ngâm rễ, kỹ thuật nổi, kỹ thuật mao dẫn [16]

1.3.2.2 Thủy canh hồi lưu

a Hệ thống thủy canh hồi lưu (ống PVC)

- Hệ thống thủy canh hồi lưu được áp dụng theo nguyên tắc hoạt động kỹ thuật màng dinh dưỡng (Nutrient Film Technology) Dịch dinh dưỡng được bơm qua hệ thống rễ cây và dịch dư được thu nhận và tái sử dụng

- Trong hệ thống này các máng chứa dịch dinh dưỡng bằng ống nhựa PVC Trên mỗi ống khoan các lỗ tròn với khoảng cách bằng nhau Trong các lỗ này là các rọ nhựa chứa giá thể (trấu hun, xơ dừa…) và cây, được đục lỗ để tạo sự thông thoáng và rễ đâm qua hút dịch dinh dưỡng Khoảng 2-3cm rọ nhựa được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng Việc tuần hoàn giúp đảm bảo dinh dưỡng và hàm lượng O2 tạo điều kiện thuận lợi cho cây phát triển

b Hệ thống thủy canh hồi lưu cải tiến (vải bố)

- Mô hình thủy canh hồi lưu cải tiến được thiết kế từ vải bố được thiết kế bao gồm 3 modul: modul phân phối dinh dưỡng bao gồm bơm và các ống PVC được phân phối nhằm dẫn truyền dịch dinh dưỡng phân phối vào modul túi bố, modul khung cố định bao gồm các thanh (bằng sắt, gỗ, tre ) để cố định hệ thống theo trục đứng Nhờ vào modul dẫn truyền dịch dinh dưỡng, vải bố và giá thể được thấm ướt, cây sử dụng dịch dinh dưỡng từ giá thể và túi bố để sinh trưởng và phát triển [18]

1.3.2.3 Phương pháp khí canh

- 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, chúng được duy trì trong điều kiện sống độc lập Vì không sử dụng đất hay môi trường tổng hợp (giá thể) nên môi trường có độ sạch cao, không mang mầm bệnh [12]

1.3.2.4 Thủy canh sử dụng giá thể rắn

- Kỹ thuật túi treo: Cây giống được cho vào các lỗ bên trên của các túi treo chứa các giá thể trơ (thường là xơ dừa), dài khoảng 1m, có dạng hình trụ, ngoài trắng trong đen, đã xử lý UV dày, làm bằng polyethylene Dịch dinh dưỡng được bơm lên đỉnh của mỗi túi từ đó dịch dinh dưỡng sẽ thấm xuống giá thể và tới rễ cây

- Kỹ thuật túi tăng trưởng: cây giống được trồng vào các túi nhựa tổng hợp chống tia UV, ngoài trắng trong đen, dài khoảng 1-1,5m, cao khoảng 6m, rộng khoảng 18cm, dưới mỗi bên túi có khe nứt nhỏ để thoát nước hoặc rửa trôi

- Kỹ thuật rãnh: Trồng cây vào các rãnh chứa giá thể được phân cách với đất bằng vật liệu không thấm nước Dịch dinh dưỡng và nước được cung cấp qua một hệ thống tưới nhỏ giọt hay tưới thủ công Ở đáy rảnh một ống đường kính 2,5cm có đục lỗ để thoát dịch dinh dưỡng thừa [16]

1.3.3 Chất dinh dưỡng và môi trường nuôi trồng

1.3.3.1 Chất dinh dưỡng

Có tất cả 16 nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của các loại cây trồng: C, H, O, N, K, P, S, Ca, Mg, Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mo và Cl Trong đó, các nguyên tố C, H, O được cung cấp đầy đủ cho cây trồng từ không khí (CO2 và O2) và nước (H2O) Một lượng rất nhỏ các nguyên tố này có thể được cây hút từ giá thể (như K, N, Ca…) hoặc từ nước tưới (như Ca, Mg…) còn lại hầu hết chúng được cung cấp bởi người trồng qua dung dịch dinh dưỡng

a Nguyên tố đa lượng

* Nitơ (N)

- Nitơ là thành phần bắt buộc của protit – hợp chất đặc trưng cho sự sống Nó có trong thành phần men, trong màng tế bào, trong diệp lục tố mang chức năng cấu trúc

- Thiếu nitơ cường độ đồng hóa CO2 giảm làm giảm cường độ quang hợp Khi cung cấp đầy đủ nitơ cho cây làm tổng hợp auxin tăng lên Thiếu nitơ thì thân lá, bộ rễ kém phát triển, lá có màu xanh nhợt, phiến lá mỏng, ảnh hưởng đến quang hợp nên năng suất giảm rõ rệt

* Photpho (P)

- Photpho là thành phần quan trọng trong sự sinh trưởng và là thành phần của các hợp chất cao năng tham gia vào các quá trình phân giải hay tổng hợp các chất hữu cơ trong tế bào

- Khi thiếu photpho, đối với những cây họ hòa thảo sẽ mềm yếu, sinh trưởng của rễ yếu, sự đẻ nhánh, sự phân cành kém

- Kali làm gia tăng quá trình quang hợp từ đó ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp các sắc tố trong lá và thúc đẩy sự vận chuyển gluxit từ phiến lá vào các

cơ quan

- Thiếu Kali cây sẽ có biểu hiện: lá có màu xanh dương sẫm, đọt bị cháy hay có những đốm màu nâu, có khi lá bị cuốn lại

* Canxi (Ca)

- Khi nồng độ canxi trong môi trường cao thì sắt bị kết tủa do đó làm giảm hàm lượng sắt mà cây có thể hấp thu bị giảm xuống hoặc không di chuyển được vào trong tế bào, làm lá cây bị vàng

- Thiếu canxi, đặc biệt trong môi trường thủy canh thì rễ bị nhầy nhụa dẫn đến sự hấp thu chất dinh dưỡng bị trở ngại, cây ngừng sinh trưởng và chết * Magie (Mg)

- Magie thành phần cấu trúc của diệp lục tố, có tác dụng sâu sắc và nhiều mặt đến quá trình quang hợp, phụ trợ cho nhiều enzyme đặc biệt là ATPase - Khi thiếu magie lá bị vàng, quang hợp kém dẫn đến năng suất bị giảm

- Tham gia trong quá trình tổng hợp auxin, vì kẽm có liên quan đến hàm lượng trithophan aminoaxit, tiền thân của quá trình sinh tổng hợp NAA (Naxetylaspartate)

- Kẽm còn thúc đẩy sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá xuống

các cơ quan dự trữ, tăng khả năng giữ nước, độ ngậm nước của mô

- Thiếu kẽm thì cường độ tổng hợp trypthophan từ indol và xerin bị kìm hãm nên rễ không tạo được hoặc kém phát triển, lá bị bạc màu do sắc tố bị hủy hoại, lá kém phát triển, hình dạng lá không bình thường, lóng ngắn

* Sắt (Fe)

- Có vai trò quan trọng trong phản ứng oxy hóa khử, là nhân của pooc phyrin, sắt tham gia vào chuyển điện tử trong quá trình quang hợp Sắt còn là xúc tác cho sự khử CO2 của OAA (oxaloacetic acid), succinic acid

- Sự thiếu hụt sắt thường dẫn đến bệnh vàng lá trầm trọng do sự giảm lượng clorophin trong lá

* Đồng (Cu)

- Đồng có vai trò gần giống với sắt, nó là thành phần cấu trúc của nhiều enzyme xúc tác các phản ứng oxy hóa khử, can thiệp vào các phản ứng oxy hóa cần phân tử O2

* Mangan (Mn)

- Ảnh hưởng của mangan đối với cây trồng khá giống sắt, ngoại trừ bệnh vàng lá không xuất hiện ở các lá non như trong trường hợp thiếu sắt

* Silic (Si)

- Silic có hai tác dụng đáng kể sau:

+ Chống lại sự tấn công của côn trùng và bệnh tật + Chống lại tác dụng độc của kim loại [12]

1.3.3.2 Dung dịch dinh dưỡng

a Pha chế dung dịch

- Các chất dinh dưỡng được sử dụng trong môi trường thủy canh bắt buộc phải được hòa tan hoàn toàn trong nước dưới dạng các muối khoáng vô cơ

- Nếu sử dụng các môi trường dinh dưỡng với dạng nước thì phải nắm rõ nguyên tắc pha chế để chúng không bị kết tủa làm mất tác dụng của hóa chất b pH

- Độ pH có ảnh hưởng lớn đến mức độ hoạt động của các nguyên tố khác nhau với cây trồng Dưới 5,5 thì khả năng hoạt động của P, K, Ca, Mg và Mo giảm đi rất nhanh, trên 6,5 thì Fe và Mn trở nên bất hoạt Trong thủy canh, đa số các cây

trồng thích hợp với môi trường hơi axit đến gần trung tính, pH tối ưu từ 5,8 – 6,5 - Nếu pH xuống dưới 5,5 thì KOH hoặc một vài chất có tính kiềm phù hợp khác có thể được thêm vào dung dịch để pH tăng lên

- Trong nuôi trồng thủy canh, nếu pH tăng (môi trường bị kiềm hóa) khi đó cây sẽ thải ra các muối axit vào môi trường nhưng điều này lại làm tăng lượng độc tố trong môi trường và làm hạn chế sự dẫn nước Nếu pH giảm (môi trường bị axit hóa) thì cây sẽ thải ra các ion bazơ, quá trình này có thể làm hạn chế quá trình hấp thu các muối gốc axit [12]

c Nhiệt độ

- Nghiên cứu về nhiệt độ của nước đối với sự hòa tan của các khoáng chất được sử dụng thì khoảng nhiệt độ thích hợp nhất là 2000C – 2200C Nếu nhiệt độ thấp hơn khoảng nhiệt độ trên thì các chất khó hòa tan được [12]

d Bổ sung chất dinh dưỡng

Hai yếu tố cần được xem xét để nghiên cứu một dung dịch bổ sung: + Thành phần dung dịch

+ Nồng độ dung dịch

- Trong thời gian sinh trưởng và phát triển của cây, cây sẽ sử dụng các chất dinh dưỡng theo nhu cầu đòi hỏi của chúng [12]

1.3.4 Giá thể thủy canh

1.3.4.1 Giá thể hữu cơ tự nhiên

a Xơ dừa

- Là phế phẩm được chế biến từ vỏ dừa đã được dập nát làm mất đi cấu trúc ban đầu và tách ra thành sợi nhỏ, những bột mịn phế liệu được dùng làm giá thể

- Thành phần: chủ yếu là xenlulo chiếm 80%, ngoài ra lignin chiếm 18% và các hợp chất khác như tanin Do vậy khi sử dụng cần ngâm nước để hạn chế ảnh hưởng của tanin giúp cây phát triển tốt hơn

Tính chất: Có khả năng giữ nước nhưng dễ gây úng b Trấu hun

- Là vỏ của hạt thóc đem chất đống hun đến độ có thể diệt hết mầm bệnh, vỏ trấu đã đen nhưng chưa thành tro

- Thành phần: Kali, silicat và các muối khoáng vi lượng Tính chất: Thoát nước tốt, thích hợp với nhiều loại cây trồng c Bã mía, rơm rạ

Loại giá thể này rất rẻ, phổ biến ở nước ta, có độ thông thoáng và giữ nước tốt

d Mùn cưa

Là phế phẩm của các quá trình chế biến gỗ, loại giá thể này rẻ, dễ kiếm, khả năng giữ nước tốt, tạo độ ẩm, độ thông thoáng cao [17]

- Thành phần: 76,9% là nhôm, khi tiến hành trồng, một phần nhôm được giải phóng ra ngoài làm pH giảm

c Vermiculite

Giống như Perlite, Vermiculite là một loại khoáng bị nung ở nhiệt độ cao cho đến khi giãn nở cực đại, lúc đó chúng trở nên nhẹ và xốp Vermiculite giữ nước cao hơn perlite và có tính mao dẫn tốt trong hệ thống thủy canh

d Rockwool

Là giá thể được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống thủy canh hiện nay Chúng được làm từ đá bazan nung ở nhiệt độ cao và phun ép thành những sợi nhỏ giống như len

f Đất sét nung (expand clay)

Là những viên đất sét có kích thước nhỏ, tròn được nung nóng ở nhiệt độ cao, có tính trơ, bên trong có nhiều lỗ nhỏ nên tạo được độ thoáng khí và giữ dịch dinh dưỡng khá tốt cho cây, thích hợp cho hệ thống thủy canh, có thể tái sử dụng nhiều lần [16]

1.3.5 Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến thủy canh

- Nồng độ CO2 trong nước giảm thì bicarbonat hoà tan trong nước phân giải thành carbonat kết tủa, CO2 và H2O Khi hàm lượng CO2 cao hơn ngưỡng thì một phần CO2 trở thành hoạt hoá và kết hợp với carbonat chuyển thành dạng bicarbonat hoà tan làm cho độ cứng của nước tăng lên

- Khi hàm lượng CO2 trong nước tăng lên một ít thì làm tăng cường độ quang hợp, đồng thời gây ảnh hưởng lớn đến hô hấp của hệ rễ

- Nguồn O2 trong nước là do O2 khuếch tán từ không khí (nhờ gió, sự chuyển động của nước), nhưng bằng cách này O2 khuếch tán vào nước chậm do độ tan của O2 trong nước rất thấp

- 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

- Trong phương pháp thủy canh không hồi lưu cây trồng dễ bị thiếu hụt oxy cần thiết cho sự hô hấp của rễ, để khắc phục nhược điểm này người ta thường sử dụng một máy bơm oxy vào dung dịch

1.3.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ

- Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật trong quang hợp, hô hấp

- Một số nghiên cứu cho thấy khi tăng nhiệt độ ở một giới hạn hẹp đã làm tăng sức hút các chất dinh dưỡng

- Nhiệt độ đã ảnh hưởng chủ yếu lên quá trình trao đổi chất, lên quá trình liênkết giữa các phân tử trong chất nguyên sinh với các nguyên tố khoáng

1.3.5.4 Ảnh hưởng của ánh sáng

- Ánh sáng ảnh hưởng mạnh đến sự hút khoáng Nếu để cây bắp trong tối 4 ngày thì khả năng hấp thụ P không xảy ra, và khả năng này sẽ phục hồi dần khi đưa cây bắp ra ngoài ánh sáng Ánh sáng ảnh hưởng mạnh đến khả năng hấp thu NH4 + , SO4 2- tăng mạnh trong khi đó sự hấp thu Ca và Mg ít thay đổi

1.3.5.5 Ảnh hưởng của sự ngập úng đối với hệ rễ

- Sự thiếu O2 trong vùng rễ xảy ra khi đất thoát nước kém sau cơn mưa hoặc sau khi tưới, gây giảm tăng trưởng và giảm năng suất ở cây trên cạn

- Khi bị ngập thời gian ngắn, rễ cây bị thiếu O2 do O2 hoà tan vận chuyển chậm trong những khe đất đầy nước Khi đất ấm lên sự hô hấp của vi sinh vật được kích thích thì O2 có thể bị cạn kiệt hoàn toàn trong vòng 24 giờ và rễ chuyển từ điều kiện thông khí sang môi trường kị khí

1.3.5.6 Ảnh hưởng của nồng độ và tỉ lệ các nguyên tố khoáng ở môi trường đến sự hút khoáng

- Khi nghiên cứu về tỉ lệ giữa các ion trong môi trường và mối liên hệ giữa chúng với cường độ hút khoáng, người ta thấy có 3 hình thức tương quan giữa các ion: đối kháng, hỗ trợ và không ảnh hưởng lẫn nhau

- Trong đó, hiện tượng đối kháng ion là hình thức tương quan phổ biến đối với các cation Ví dụ: khi tăng nồng độ K+ thì nồng độ Ca2+ giảm một cáchtương ứng giữa các anion cũng xảy ra hiện tượng đối kháng như giữa Cl- và NO3 - , NO3 - và PO4 3- [12]

1.4 Sơ lược về lịch sử nghiên cứu

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trồng cây bằng phương pháp thủy canh trên thế giới

- Kỹ thuật thủy canh đã có từ lâu Nhưng khoa học hiện đại về thủy canh thực tế đã xuất hiện vào khoảng năm 1936 khi những thử nghiệm của tiến sỹ W.E.Gericke ở trường đại học California được công bố Ông đã trồng thành công một số loại cây trong nước trong đó có cây cà chua trong 12 tháng có chiều cao 7,5m Gericke công bố khả năng thương mại của ngành thủy canh và đặt tên cho nó là “hydroponics” trong tiếng Hy Lạp là nước và “ponos” có nghĩa là lao động Vì vậy thủy canh hiểu theo nghĩa đen là làm việc với nước

- Năm 1699, nhà khoa học Anh John Woodward đã thí nghiệm trồng cây trong nước có chứa các loại đất khác nhau và kết luận rằng: “Chính các chất hòa tan trong đất đã thúc đẩy sự phát triển của thực vật chứ không phải là đất”

- Năm 1938, nhà dinh dưỡng thực vật Dennis R.Hoagland đã đưa ra công thức dung dịch dinh dưỡng thủy canh mà ngày nay vẫn còn được sử dụng

- Những năm 30 của thế kỉ XX, W.E.Gericke đã phổ biến rộng rãi phương pháp thủy canh ở nước Mỹ Năm 1944 khi Mỹ sử dụng phương pháp thủy canh trồng rau cung cấp cho quân đội ở vùng xa Đại Tây Dương và các nơi khác đã chứng minh: mỗi vụ trồng ¼ ha rau xà lách có thể cung cấp cho 400 người sử dụng

- Nhật Bản đẩy mạnh kỹ thuật thủy canh để sản xuất rau sạch, họ luôn lo nghĩ và thận trọng đối với những phụ gia thực phẩm hay thuốc trừ sâu nông nghiệp Hơn nữa, do diện tích canh tác hạn hẹp nên chính phủ Nhật đặc biệt khuyến khích phát triển phương pháp nông nghiệp thủy canh [16]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trồng cây bằng phương pháp thủy canh trong nước

- Từ năm 1993, GS.Lê Đình Lương – khoa Sinh học ĐHQG Hà Nội phối hợp với viện nghiên cứu và phát triển Hồng Kông (R&D Hong Kong) đã tiến hành nghiên cứu toàn diện các khía cạnh khoa học kỹ thuật và kinh tế xã hội cho việc chuyển giao công nghệ và phát triển thủy canh tại Việt Nam

- Đến tháng 10 năm 1995 mạng lưới nghiên cứu và triển khai mô hình thủy canh được phát triển ở Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Côn Đảo, Sở khoa học công nghệ và môi trường ở một số tỉnh thành Công ty Golden Garden & Gino, nhóm sinh viên Đại học Khoa học Tự nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh đã ứng dụng thành công phương pháp thủy canh với vài loại rau thông dụng, cải xanh, cải ngọt, xà lách… [16]

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Giống cải thìa thuộc công ty giống Đại Địa

- Dung dịch thủy canh được pha theo công thức của Hoagland

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Đề tài được thực hiện tại vườn thực nghiệm thuộc trường Đại học Quảng Nam

- Đề tài được tiến hành từ tháng 12 năm 2015 đến tháng 3 năm 2016

2.2.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển và năng suất, phẩm chất của cải thìa so với cải trồng đối chứng ngoài đất

- Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch thủy canh đến một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa của cải thìa so với cải trồng đối chứng ngoài đất

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp khảo cứu tài liệu

Đọc sách, báo, các đề tài và tra cứu tài liệu trên mạng về trồng thủy canh và đặc điểm về cây cải thìa

+ Hạt giống + Thùng nhựa đựng dung dịch thủy canh * Dụng cụ làm hệ thống giàn thủy canh

+ Sắt V lỗ (V4): 4 thanh dài 1,5m

+ Sắt V lỗ (V3): 6 thanh dài 1,3m, 2 thanh dài 0,8m + Ống nước PVC (90): 6 ống dài 1,3m

+ Ống nước PVC (21): 6 ống dài 0,5m, 1 ống dài 1m thành 2 hình tam giác,6 thanh dài 1,3m nằm ngang cách đều nhau, song song và cân đối nối 2 khung hình tam giác lại tạo thành hệ thống giàn chữ A

+ Chuẩn bị ống nhựa PVC: Khoan lỗ trên ống nhựa đường kính 6cm, các lỗ cách đều nhau 10cm, 2 bên miệng ống được bịt lại bằng các chụp ống có lỗ để nối hai ống lại với nhau bằng co nối

+ Lắp hệ thống: Đặt cố định ống nhựa trên các thanh sắt V3 1,3m ngang bằng dây thép, lắp các co nối với các lỗ chụp của các ống nhựa để dẫn truyền chất dinh dưỡng.Sử dụng keo để nối các khớp để ngăn sự rò rỉ chất dinh dưỡng và đảm bảo độ bền của hệ thống

+ Tiến hành lắp máy bơm và đường ống phân phối dẫn dịch và hồi lưu vào thùng chứa

Bước 2: Chuẩn bị cây con

- Chuẩn bị cốc nhựa trồng cây con: cốc nhựa phải được khoét lỗ để rễ có thể đâm xuyên ra ngoài, hút chất dinh dưỡng trong ống nhựa khi cây phát triển

- Trộn trấu đã được hun đen với xơ dừa cho vào cốc đã được tạo lỗ

- Gieo hạt: Gieo hạt ra ngoài đất, sau khi cây con mọc rễ và tạo 2-3 lá thật thì mới nhổ cây trồng vào cốc đã có trấu hun và xơ dừa

- Cây để trồng đối chứng thì gieo hạt vào 2 thùng xốp riêng

Bước 3: Pha dung dịch Hoagland vào xô có đặt máy bơm Bước 4: Tiến hành trồng cây trong giàn thủy canh

- Đặt cốc nhựa đã được trồng cây con trước đó vào các lỗ trên ống nhựa của giàn, chưa cho chạy dung dịch dinh dưỡng ngay mà chỉ tiến hành phun nước sạch dạng sương liên tục để tạo ẩm

- Khoảng 2-3 ngày rễ mới bắt đầu mọc lên, cây con thích ứng với giá thể mới tiến hành bơm để chạy dung dịch dinh dưỡng tuần hoàn khắp các ống

- Phun sương nhiều lần trong ngày tạo ẩm vì cây con còn yếu ớt, khi cây cứng cáp hơn thì có thể giảm bớt tần suất phun sương lại

- Đặt hệ thống giàn trồng cây ở nơi có nhiều ánh sáng

2.3.2.2 Nguyên lý vận hành

- Hệ thống thủy canh hồi lưu được áp dụng theo nguyên tắc hoạt động kĩ thuật màng dinh dưỡng (Nutrient Film Technology) Dịch dinh dưỡng được máy bơm tuần hoàn phân phối đều vào các ống chảy theo hình zigzag để tiếp xúc với hệ thống rễ cây, dịch dư sau đó được thu nhận trở về thùng chứa và tái sử dụng Việc tuần hoàn giúp đảm bảo dinh dưỡng khoáng và hàm lượng O2 tạo điều kiện thuận lợi cho cây phát triển

- Dịch dinh dưỡng được bơm lên vào ống cao nhất, sau đó dịch chảy xuống các ống phía dưới qua các đường ống nối với nhau đến ống cuối cùng thì lượng dịch dư chảy về thùng chứa dung dịch ban đầu

- Trong các ống chứa các cốc nhựa trồng cây, dịch dinh dưỡng vẫn được giữ lại 1/3 ống

- Tiến hành vận hành bơm mỗi ngày 2 lần mỗi lần 10- 15 phút, để đảm bảo đủ độ ẩm và phân phối dinh dưỡng hợp lý cho cây

2.3.3 Phương pháp xác định chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của cây

2.3.3.1 Phương pháp xác định diện tích lá

* Để xác định diện tích lá của cây cải thìa ta tiến hành như sau:

- Dùng tờ giấy A4 cắt thành hình vuông có diện tích 1dm2 gọi là S1 , cân khối lượng tờ giấy đó ta được m1

- Lấy lá cây cải thìa đặt lên tờ giấy A4 khác, vẽ hình chiếc lá và cắt theo hình vẽ

Sau đó cân chiếc lá đã được cắt ta được khối lượng m2

- Từ S1, m1, m2, gọi S2 là diện tích lá cây cải thìa, theo quy tắc tam suất ta có: S2= S1 m2/ m1

- Tính chỉ số diện tích lá theo công thức: LAI = diện tích lá trung bình của cây x mật độ