Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  64  CHƯƠNG VII. CƠNG NGHỆ THỦY CANH, VI THỦY CANH VÀ THỦY CANH IN VITRO – SẢN XUẤT SẠCH Phương pháp trồng rau thủy canh từ lâu đã được nhiều quốc gia có nền nơng nghiệp cơng nghệ cao ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, ở nước ta thì đây vẫn là mơ hình mới, còn xa lạ với nơng dân. Ưu điểm của phương pháp trồng rau thủy canh là tạo được mơi trường dinh dưỡng tốt nhất cho cây trồng, kiểm sốt được chất dinh dưỡng, nhờ vậy có thể giảm chi phí đầu tư phân bón. Quan trọng hơn, trồng rau thủy canh loại trừ được thuốc trừ sâu vì có thể kiểm sốt được sâu bệnh. 1. Hệ thống thủy canh 1.1. Khái niệm thủy canh Thủy canh thường được định nghĩa như là “trồng cây trong nước”. Tuy nhiên do có rất nhiều mơi trường tổng hợp được sử dụng để trồng cây nên có thể mở rộng định nghĩa thủy canh là “trồng cây khơng sử dụng đất”. Từ nhiều thế kỷ trước ở các vùng Amazon, Babylon, Ai Cập, Trung Quốc và Ấn Độ, người xưa đã biết sử dụng phân bón hòa tan để trồng dưa chuột, dưa hấu và nhiều loại rau củ khác. Sau đó các nhà sinh lý thực vật bắt đầu trồng cây trên mơi trường dung dịch dinh dưỡng đặc biệt để thí nghiệm và gọi đó là “ni cấy dinh dưỡng”. Năm 1929, William F. Goricke đã thành cơng trong việc trồng cây cà chua đạt kích thước 7.5 m trong dịch dinh dưỡng. Ơng gọi hệ thống mới này là “thủy canh” (“Hydroponic” - theo tiếng Hy Lạp, hydros là “nước” và ponos là “làm việc”). Từ đó, thủy canh được ứng dụng và phát triển rộng rãi, và mở rộng thành các phương pháp trồng cây trên mơi trường rắn trơ sử dụng dung dịch dinh dưỡng. Việc trồng cây khơng có đất thật sự đem lại rất nhiều thuận lợi. Khi sử dụng một mơi trường sạch khuẩn và khơng phải lo lắng cho việc trừ cỏ dại, trừ sâu và cơn trùng có hại trong đất. Hơn nữa khi dùng kỹ thuật thủy canh, cây trồng sẽ có được mơi trường sống đầy đủ các thành phần dinh dưỡng thiết yếu. Do vậy cây sẽ sinh trưởng và phát triển nhanh hơn, việc canh tác cũng đơn giản hơn đối với rau và cây hoa. Một thuận lợi lớn của kỹ thuật thủy canh là cho phép thiết lập hệ thống ni trồng tự động. Khi sử dụng hệ thống tự động, người làm vườn có thể linh hoạt được thời gian chăm sóc cây trồng. Đặc biệt, do đặc điểm của kỹ thuật thủy canh là khơng cần đất nên đây chính là giải pháp cho ngành nơng nghiệp ở những đất nước vốn có ít đất canh tác – các thành phố lớn hoặc vùng đất cằn cỗi. Các nước tiên tiến đã nhanh chóng ứng dụng kỹ thuật này để sản xuất rau sạch, cây kiểng. Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  65  Trong tương lai, khi dân số ngày một gia tăng, đời sống được nâng cao, đất đai trở nên khan hiếm, thì kỹ thuật thủy canh sẽ dần thay thế phương pháp trồng trọt truyền thống. Vì khơng chỉ đem lại những món lợi nhuận khổng lồ cho ngành nơng nghiệp, kỹ thuật này còn giúp giữ gìn mơi trường được trong sạch, đây chính là mục tiêu được coi trọng hàng đầu để góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của con người. Ưu điểm của kỹ thuật thủy canh:  Khơng cần đất, chỉ cần khơng gian để đặt hộp dụng cụ trồng, do vậy có thể triển khai ở những vùng đất cằn cỗi như hải đảo, vùng núi xa xơi, cũng như tại gia đình trên sân thượng, balcon.  Khơng phải làm đất, khơng có cỏ dại, khơng cần tưới.  Trồng được nhiều vụ, có thể trồng trái vụ.  Khơng phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh và các hóa chất độc hại khác.  Năng suất cao vì có thể trồng liên tục.  Sản phẩm hồn tồn sạch, đồng nhất. Giàu dinh dưỡng và tươi ngon.  Khơng tích lũy chất độc, khơng gây ơ nhiễm mơi trường.  Khơng đòi hỏi lao động nặng nhọc, người già, trẻ em đều có thể tham gia hiệu quả. Nhược điểm của kỹ thuật thủy canh  Vốn đầu tư ban đầu cao do chi phí về trang thiết bị. Tuy nhiên, chi phí này khơng phải là cao so với những chi phí phải trả để diệt sâu bệnh và cơn trùng, th nhân cơng. Hơn nữa, các máy móc thiết bị được tái sử dụng nhiều lần nên chỉ tốn chi phí cho đầu tư ban đầu.  Đòi hỏi trình độ chun mơn kỹ thuật cao để sản xuất có hiệu quả. Điều này gây trở ngại cho việc đưa phương pháp thủy canh mở rộng đại trà.  Trong q trình hấp thu các chất dinh dưỡng, thực vật làm thay đổi độ pH trong dung dịch thủy canh. Do đó, cần phải điều chỉnh pH mỗi ngày. Giá trị pH tối thích từ khoảng 5.8 – 6.5. Giá trị pH càng chênh lệch khỏi khoảng này thì mức độ ảnh hưởng khơng tốt lên hệ thống thủy canh càng lớn.  Ngồi ra, những thay đổi đột ngột các yếu tố mơi trường cũng như việc cung cấp chất dinh dưỡng hay tưới nước khơng đúng có thể gây ra những triệu chứng rối loạn sinh lý ở cây (như hiện tượng thối quả cà chua, nứt quả cà chua). 1.2. Các u cầu cơ bản của hệ thống thủy canh Đất có khả năng duy trì nhiệt độ và độ thống khí cần thiết cho sự sinh trưởng rễ. Khi đất bị thối hố, sự sinh trưởng và năng suất cây cũng giảm do độ thống khí và nhiệt độ khơng phù hợp. Việc trồng cây khơng thể thực hiện trong điều kiện thốt nước kém do những vấn đề trên. Đất tự điều chỉnh để phù hợp với Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  66  sự tăng trưởng của cây, đó gọi là hoạt động đệm của đất. Thực vật cũng hấp thu các chất dinh dưỡng được tiết ra thơng qua sự khống hóa tự nhiên. Trong một dung dịch, hoặc mơi trường trơ, việc duy trì độ acid hay độ kiềm (dựa vào pH), độ dẫn điện (EC) trong một khoảng giá trị phù hợp với hệ thống rễ của thực vật được gọi là hoạt động đệm. Việc này cần phải được thực hiện nhân tạo trong các hệ thống thủy canh. Ở bất kỳ hệ thống thủy canh nào, các u cầu cơ bản sau cần được duy trì ở mức độ thích hợp:  Hoạt động đệm của nước hay của giá thể trơ được sử dụng.  Dung dịch dinh dưỡng hoặc hỗn hợp phân bón phải chứa tất cả các thành phần vi lượng và đa lượng cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây.  Hoạt động đệm của dung dịch dinh dưỡng trong khoảng phù hợp để hệ thống rễ hoặc giá thể trơ khơng bị ảnh hưởng.  Nhiệt độ và độ thống khí của giá thể trơ hoặc dung dịch dinh dưỡng phải phù hợp với hệ thống rễ. 1.3. Dung dịch dinh dưỡng thủy canh Trong hệ thống thủy canh, tất cả các thành phần dinh dưỡng cần thiết được cung cấp cho cây ở dạng dung dịch, chứa muối khống và phân bón tan trong nước. Phương pháp thủy canh cho phép người canh tác kiểm sốt các thành phần cần thiết bằng cách điều chỉnh hay thay đổi dung dịch dinh dưỡng cho phù hợp với từng giai đoạn tăng trưởng của cây và cung cấp chúng với một lượng cân bằng. Các chất dinh dưỡng hiện diện ở dạng ion trong dung dịch thủy canh, cây trồng khơng cần phải tìm kiếm hay cạnh tranh với các sinh vật khác như khi trồng trong đất. Do đó, việc tối ưu hố điều kiện dinh dưỡng của hệ thống thủy canh cũng dễ hơn nhiều so với trong đất. Dung dịch dinh dưỡng dùng cho dung dịch thủy canh phải đáp ứng được những điều kiện sau: Độ pH: Giá trị pH tối thích nằm trong khoảng 5.8 – 6.5. Giá trị pH càng lệch ra khỏi khoảng này thì càng có ảnh hưởng tiêu cực lên hệ thống thủy canh, pH trên 7.5 sẽ làm giảm khả năng hấp thu sắt và có thể xảy ra hiện tượng úa vàng thân, pH dưới 6.0 sẽ làm giảm mạnh khả năng hòa tan acid phosphoric, ion calcium và mangan. Có thể sử dụng các chất đệm hố học để giữ ổn định giá trị pH. Độ dẫn điện: Giá trị độ dẫn điện (EC) tốt nhất là trong khoảng 1.5 – 2.5 dS/m. Giá trị EC cao hơn sẽ ngăn cản sự hấp thu chất dinh dưỡng, EC thấp sẽ ảnh hưởng đến sức sống và năng suất cây. Khi cây hấp thu chất dinh dưỡng và nước từ dung dịch, tổng nồng độ muối và EC đều thay đổi. Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  67  Tính dung hợp của các thành phần trong dung dịch dinh dưỡng: Tránh những loại cơng thức pha chế dung dịch có chứa nhiều tạp chất như cát, đất sét, hay bùn; cũng cần phải tránh các cơng thức pha chế có chứa các muối khơng hòa tan hoặc hòa tan kém, hay có chứa các chất tương tác với nhau tạo ra chất khơng tan. 1.4. Ảnh hưởng của các giá thể ni trồng thủy canh Người ta đã sử dụng nhiều cơ chất khác nhau trong ni trồng thủy canh. Tuy nhiên một trong số những đòi hỏi đầu tiên của việc nghiên cứu đó là rễ cây phải dễ dàng tách ra khỏi mơi trường. Than bùn, perlite và vermiculite là những cơ chất tốt, nhưng rễ thường đâm sâu vào trong mơi trường nên sẽ gặp khó khăn trong việc nghiên cứu hình thái, kích thước của rễ. Đối với mơi 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 thường ít tốt hơn trong các 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 thủy canh vì loại nó ra khỏi rễ rất dễ. Tuy nhiên đất nung có hai bất lợi:  Khơng có tính trơ về mặt hóa học. Những loại đất nung khác nhau cho ra những lượng dinh dưỡng khống khác nhau và điều này làm cho kết quả nghiên cứu khơng còn chính xác. Có thể dùng dung dịch dinh dưỡng để rửa bỏ những chất khơng mong muốn nhưng tốn kém.  Đất nung có kích cỡ khơng giống nhau và khả năng hấp thu nước tùy thuộc vào kích thước, cho nên tính đồng nhất khơng giống nhau. Gần đây, một loại sản phẩm mới được đóng ép gọi là isolite. Vùng biển Nhật Bản là nơi có nhiều loại này – nó trộn với đất sét 5% (đóng vai trò như chất kết dính). Ngồi ra trong thành phần của nó còn có SiO 2 (dioxid silic). SiO 2 có tính trơ cao về mặt vật lý học. Isolite có đường kính từ 1 – 10 mm. Các thí nghiệm cho thấy isolite có tính trơ cao về mặt hóa học và giữ nước rất tốt. Tuy nhiên điểm bất lợi của nó là giá thành cao. Một số giá thể hữu cơ được sử dụng  Than bùn Đây là chất tốt nhất trong các giá thể hữu cơ có khả năng giữ nước và các chất dinh dưỡng cao hơn các loại giá thể hữu cơ khác. Than bùn có chứa nhiều khống như: N, P, K, Ca, Mg và một số ngun tố vi lượng, trong đó có silic. Thơng thường trong ni trồng thủy canh, than bùn được dùng để ni trồng các loại cây cho quả như: cà chua, dưa leo, ớt tây, dâu tây. Than bùn cần thanh trùng trước khi sử dụng.  Mùn cưa Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  68  Mùn cưa, cát và hỗn hợp hai loại vật liệu đó đã được dùng có kết quả để sản xuất dưa chuột. Một hỗn hợp có khoảng 25% cát có lợi là phân bố độ ẩm đồng đều hơn khi dùng riêng mùn cưa.  Vỏ cây, xơ dừa Đây là loại vật liệu tương đối rẻ tiền, có khả năng dễ phân hủy do vi sinh vật nhiều. Phần lớn các nghiên cứu dùng vỏ cây hoặc xơ dừa cần phải cho dòng nước chảy chậm để lơi cuốn các hợp chất tanin có trong vỏ cây và xơ dừa. Tóm lại việc trồng cây trong giá thể trơ và trên giá thể tự nhiên mang lại một số thuận lợi như điều chỉnh được dinh dưỡng của cây trồng, giảm bớt u cầu về lao động, dễ tưới nước, cải thiện năng suất, sản xuất ra các loại rau quả chất lượng cao. 1.5. Một số mơ hình thủy canh 1.5.1. Hệ thống thủy canh khơng hồi lưu Còn gọi là hệ thống mở, dịch dinh dưỡng khơng tuần hồn mà chỉ được sử dụng một lần và khi nồng độ chất dinh dưỡng giảm, pH hay độ dẫn điện thay đổi, dịch sẽ được thay thế.  Kỹ thuật ngâm rễ (root deeping technique): cây được trồng trong chậu chứa các giá thể trơ có đục lỗ để rễ có thể phát triển ra bên ngồi chậu và để trong một chậu lớn hơn chứa dung dịch dinh dưỡng. Chậu giá thể chứa cây ngập trong dung dịch khoảng 2-3 cm, một số rễ của cây được ngâm trong dung dịch còn một số khác lại nằm trong giá thể tiếp xúc với khơng khí nhiều hơn.  Kỹ thuật nổi (floating technique): cây được ni trong chậu cố định trên vật liệu nhẹ nổi trên mặt dung dịch dinh dưỡng và dung dịch được thơng khí nhân tạo.  Kỹ thuật mao dẫn (cappillary action technique): với kỹ thuật này, có hai loại chậu được sử dụng. Cây được trồng trong các chậu chứa giá thể, dung dịch dinh dưỡng chứa từ một chậu chứa bên dưới được mao dẫn lên tới chậu chứa cây ở trên thơng qua dây dẫn (có thể bằng bơng gòn, tim đèn hay dây dù). 1.5.2. Hệ thống thủy canh hồi lưu Còn gọi là hệ thống đóng, nghĩa là dịch dinh dưỡng được bơm qua hệ thống rễ cây và dịch dư được thu nhận, làm đầy và tái sử dụng.  Kỹ thuật màng mỏng dinh dưỡng (nutrient film technique – NFT): Với hệ thống này, dung dịch dinh dưỡng chảy qua các kênh có độ dốc tạo ra một lớp mỏng dinh dưỡng trong kênh và tiếp xúc trực tiếp với rễ cây để cung cấp dinh dưỡng.  Kỹ thuật dòng sâu (deep flow technique): Với loại hệ thống này, dung dịch dinh dưỡng chảy qua các ống nhựa PVC (polyvinylclorua) và tiếp xúc với rễ Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  69  cây bằng cách thấm qua các chậu chứa giá thể và có đục lỗ. Hệ thống sắp xếp các ống nhựa theo hình zig zag tận dụng được khơng gian ni cấy rất tốt, thể hiện một trong những thế mạnh của thủy canh. 1.5.3. Hệ thống thủy canh có sử dụng giá thể rắn Các hệ thống kết hợp giữa dung dịch lỏng và các giá thể rắn để cây phát triển bên trên, hệ thống có thể là đóng hay mở:  Kỹ thuật túi treo (hanging bag technique): cây giống được cho vào các lỗ bên của các túi treo chứa giá thể trơ (thường là xơ dừa), dài khoảng 1 m, có dạng hình trụ, ngồi 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 (growing bag technique): cây giống được trồng vào các túi nhựa tổng hợp chứa giá thể (thường là bột xơ dừa đã khử trùng), chống tia UV, ngồi trắng trong đen, dài khoảng 1 – 1,5 m, cao khoảng 6 cm và rộng khoảng 18 cm, dưới mỗi bên túi có khe nứt nhỏ để thốt nước hoặc rửa trơi.  Kỹ thuật rãnh (trench or trough technique): trồng cây vào các rãnh chứa giá thể (có thể là bột xơ dừa cũ, cát, sỏi, rêu, vermiculite, perlite, mạt cưa cũ hay hỗn hợp các vật liệu này) được phân cách với đất bằng vật liệu khơng thấm nước (tấm polythene chống UV, dày, gồm hai màng). Dịch dinh dưỡng và nước được cung cấp qua một hệ thống tưới nhỏ giọt hay tưới thủ cơng. Ở đáy rãnh, một ống đường kính 2,5 cm có xoi lỗ để thốt dịch dinh dưỡng thừa.  Kỹ thuật chậu mơi trường (pot technique): cây được trồng vào các chậu (bằng đất sét hay plastic) chứa giá thể và được cung cấp dinh dưỡng bởi một hệ thống vòi tưới. 1.5.4. Hệ thống khí canh (aeroponics) Cây trồng thực vật được cố định trong các lỗ trên các tấm xốp và rễ được treo trong khơng khí dưới các tấm này. Các tấm này được xếp thành dạng hộp kín để ngăn sự xâm nhập của ánh sáng và kích thích sự tăng trưởng của rễ, đồng thời ngăn sự tăng trưởng của tảo, nấm. Dịch dinh dưỡng được phun vào rễ ở dạng sương, mỗi lần phun kéo dài khoảng vài giây, cứ mỗi 2 – 3 phút lại phun một lần. Làm như vậy có tác dụng giữ ẩm cho rễ và dịch dinh dưỡng được thống khí. Cây hấp thu chất dinh dưỡng và nước từ lớp dung dịch dính vào rễ. Thuận lợi lớn của kỹ thuật này là tận dụng khơng gian tối đa. Kỹ thuật này có mật độ cây trồng cao gấp đơi so với các kỹ thuật khác. Một ứng dụng ưu thế khác của kỹ thuật này là tạo ra cây sạch đất từ các mẫu cắt để xuất khẩu. Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  70  2. Hệ thống vi thủy canh 2.1. Giới thiệu chung Kỹ thuật vi nhân giống ra đời tạo nên một cuộc cách mạng trong lĩnh vực nhân giống thực vật, giúp cung cấp nhanh với số lượng lớn các giống cây q theo u cầu mà vẫn giữ được đặc tính di truyền của thực vật. Tuy nhiên, những giới hạn của điều kiện vi nhân giống in vitro làm giảm sức sống của cây ni cấy mơ như: độ ẩm tương đối cao, nhiệt độ khơng đổi, cường độ dòng photon quang hợp thấp, nồng độ CO 2 dao động lớn, sự hiện diện của đường, muối và chất điều hồ sinh trưởng ở nồng độ cao trong mơi trường, sự tích lũy khí ethylen và những chất độc khác, vi sinh vật khơng hiện diện trong mơi trường. Những điều kiện trên ngăn cản sự thốt hơi nước, làm giảm quang hợp, giảm hấp thu nước, chất khống, CO 2 và thúc đẩy hơ hấp trong tối. Điều này dẫn đến tỷ lệ cây chết khá cao khi chuyển ra vườn ươm. Đã có nhiều nghiên cứu cải tiến để tìm ra một hệ thống vi nhân giống mới, trong đó mơi trường ni cấy có thể được kiểm sốt một cách thuận lợi. Sau đó hệ thống ni cấy mơ quang tự dưỡng cũng đã ra đời với mục đích khắc phục một số các nhược điểm của phương pháp truyền thống. Chẳng hạn như việc hạn chế được sự viêm nhiễm nhờ khơng sử dụng đường trong mơi truờng ni cấy. Thay vào đó, phương pháp quang tự dưỡng chú trọng điều khiển điều kiện vật lý của mơi trường như hàm lượng CO 2 , chất lượng ánh sáng, quang kỳ, nước, … Tuy nhiên phương pháp này vẫn còn nhiều hạn chế do chi phí cho hệ thống kiểm sốt tự động các điều kiện mơi trường, và vì cây vẫn cần phát triển trong điều kiện vơ trùng nên chi phí cho lao động cấy chuyền là đáng kể. Và kỹ thuật vi thủy canh (microponics) ra đời, đó là sự kết hợp giữa kỹ thuật vi nhân giống và kỹ thuật thủy canh. Kỹ thuật kết hợp này bước đầu đã thể hiện những đặc tính ưu việt, có thể khắc phục nhiều nhược điểm của các hệ thống vi nhân giống in vitro truyền thống. 2.2. Ưu điểm của phương pháp vi thủy canh Vi thủy canh lấy ý tưởng từ phương pháp thủy canh để ứng dụng cho giai đoạn cuối của q trình nhân giống. Đặc điểm của phương pháp này là sử dụng điều kiện ni cấy khơng cần vơ trùng, ứng dụng phương pháp này giúp khắc phục hồn tồn các thiệt hại do nhiễm nấm khuẩn. Và vì thế có thể giảm đáng kể chi phí đầu tư vào hộp vơ trùng, các cơ sở hạ tầng khác và việc điều khiển mơi trường ni cấy cũng đơn giản hơn phương pháp quang tự dưỡng. Hơn nữa, do điều kiện mơi trường của hệ thống vi thủy canh là gần với điều kiện tự nhiên nên việc thuần hố cây con ngồi vườn ươm thuận lợi hơn rất nhiều. Trong hệ thống vi thủy canh, các chồi cây in vitro được thuần hố dần Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  71  trong điều kiện gần điều kiện tự nhiên, cụ thể là mơi trường khơng vơ trùng, độ thống khí cao, giúp cho cây có thể tự quang hợp để lấy nguồn carbon từ CO 2 , thay vì từ đường như hệ thống vi nhân giống truyền thống. Vì vậy, khi đến giai đoạn ra vườn ươm, cây hồn tồn có thể thích ứng kịp thời với mơi trường mới. 3. Hệ thống thủy canh in vitro Trong xu thế cải tiến các hệ thống ni cấy để tăng hiệu quả ni cấy in vitro, trên cơ sở ứng dụng các ưu điểm của thủy canh, các nhà khoa học đã phát triển thành hệ thống thủy canh in vitro, một hệ thống mới thể hiện sự kết hợp hài hòa của thủy canh và ni cấy in vitro với nhau. Hệ thống mới ra đời nhằm mục đích giải quyết một số khuyết điểm của ni cấy truyền thống sử dụng agar và ni cấy lỏng tĩnh làm mẫu cấy bị ngập chìm trong dung dịch, đồng thời áp dụng được ưu điểm ni cấy hiệu quả hơn bằng dung dịch, ưu điểm tiết kiệm khơng gian của thủy canh. Hơn nữa ở một số lồi thực vật có những tính chất đặc biệt như rất ưa ẩm nhưng khơng thể phát triển tốt khi chìm hẳn trong dung dịch ni cấy trở thành những đối tượng của hệ thống mới. Đây là một hệ thống mới, bước đầu đang khảo sát các thành phần cơ bản của hệ thống và thử nghiệm các nồng độ mơi trường khác nhau để tìm ra một số mơ hình hệ thống phù hợp cho một số đối tượng thử nghiệm ban đầu là khoai tây, lily và địa lan. Hệ thống ni cấy thủy canh in vitro có một số ưu điểm sau:  Dịch dinh dưỡng sử dụng là dịch lỏng, sự tiếp xúc và hấp thu dinh dưỡng của mẫu cấy sẽ trở nên hiệu quả hơn, mẫu cấy phát triển tốt hơn, thời gian cần thiết để tăng trưởng sẽ ngắn lại. Hơn nữa, vì mơi trường ni cấy là dung dịch lỏng nên sẽ đỡ tốn thời gian và năng lượng đun agar hòa tan.  Trong hệ thống này, mẫu cấy được đưa lên trên tầng cao có đệm giá thể và dịch dinh dưỡng được mao dẫn lên giá thể cung cấp cho mẫu cấy nên giải quyết được vấn đề mẫu cấy bị ngập trong dung dịch của ni cấy lỏng tĩnh.  Hệ thống thủy canh in vitro có thể thiết kế 2, 3 tầng ni cấy trong hộp nhựa vơ trùng nên rất tiết kiệm khơng gian ni cấy, tăng hiệu quả nhân giống. Hơn nữa, dung dịch dinh dưỡng sử dụng chỉ cần để dưới đáy hộp rồi cho dây mao dẫn lên cho các tầng ni cấy bên trên nên chúng được tận dụng hơn ni cấy lỏng truyền thống (Khi ni cấy lỏng sử dụng cùng lượng thể tích mơi trường nhưng chỉ ni cấy được số lượng hạn chế mẫu cấy và thường là dung dịch dinh dưỡng khơng được sử dụng hết). Đặc điểm này thể hiện rõ ràng nhất sự mơ hình hóa của thủy canh vào hệ thống mới.  Hệ thống ni cấy sử dụng dung dịch lỏng nên có thể thay đổi và bổ sung các thành phần mơi trường cũng như điều chỉnh độ pH, độ dẫn điện trong suốt thời gian ni cấy một cách dễ dàng. Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  72   Thành phần cấu trúc của hệ thống gồm hộp nhựa, tầng ni cấy là nắp nhựa cắt ra, lớp nylon làm giá đỡ, giá thể với bơng gòn và giấy lọc, dây mao dẫn có thể là bơng gòn hay tim đèn đều là những vật liệu đơn giản nên giá thành rẻ. . Công nghệ sinh học thực vật Chương 7. Kỹ thuật thủy canh  64  CHƯƠNG VII. CƠNG NGHỆ THỦY CANH, VI THỦY CANH VÀ THỦY CANH IN VITRO – SẢN XUẤT SẠCH Phương pháp trồng rau thủy canh. cấy in vitro, trên cơ sở ứng dụng các ưu điểm của thủy canh, các nhà khoa học đã phát triển thành hệ thống thủy canh in vitro, một hệ thống mới thể hiện sự kết hợp hài hòa của thủy canh và. thống vi thủy canh là gần với điều kiện tự nhiên nên vi c thuần hố cây con ngồi vườn ươm thuận lợi hơn rất nhiều. Trong hệ thống vi thủy canh, các chồi cây in vitro được thuần hố dần Công nghệ