Lịch sử kỹ thuật trồng rau thủy canh

Khoa học hiện đại về thủy canh thực tế đã xuất hiên vào khoảng năm 1936 khi những thử nghiệm của tiến sv W.E. Gericke ở trường Đại học California được công bố. Ông đã trồng các loại cây trong nước trong đó có cây cà chua trong 12 tháng có chiều cao 7,5 m. Gericke công bố khả năng về 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 dộng. Vì vậy thủy canh hiểu theo nghĩa đen là làm việc với nước.

Từ lâu con người đã biết trồng cây không cần đất. Vườn treo Babylon nổi tiếng là một hình thức thủy canh. Vườn nổi ở Trung Quốc đã được Marco Polo nói đến, cả nền văn minh Aztec và người Hy Lạp cổ đại đã áp dụng các hình thức thủy canh. Người Tây Ban Nha khi xâm chiếm Trung và Nam Mỹ đã phá hủy hoàn toàn nền văn minh Aztec. Belgian Van Helmont sau khi thực hiện các thí nghiệm đã chỉ ra rằng, thức ăn của thực vật không phải là đất. Ông đổ đầy đất khô vào chậu 90 kg, trồng liễu 2,25 kg vào nước mưa trong 5 Năm. Ở cuối giai đoạn khi cây liễu nặng 72 kg nhưng đất chỉ mất đi 56,70 g. Từ đó ông kết luận rằng, trọng lượng cây có được là từ nước, nhưng ông đã sai khi phát hiện ra cây phát triển được cần phải có C02 và 02. Một điều kỳ diệu mà Van Helmont đã làm là tưới nước cho cây liễu trong 5 năm.

Năm 1699 ở Anh, John Woodward trồng cây trong nước có cho thêm những lượng đất khác nhau, và đã 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 1722 Priesley phát hiện ra rằng, cây xanh để trong buồng kín giàu CO2 trong một thời gian sẽ sản sinh ra 02. Trong vòng hai năm Jean Ingen – Housz đã chỉ ra rằng, ánh sáng mạnh thúc đẩy nhanh quá trình tạo ra 02 và 02 chỉ có thể sinh ra từ những phần màu xanh của thực vật. Năm 1804 Nicholas de Saussure chứng minh rằng, nước và cacbon đồng thời tồn tại trong cây và kết quả là cây tăng trọng lượng. Hơn thế, sự tăng trưởng của cây không thể có được nếu rễ cây không hấp thu nitrat và các chất khoáng.

Nhiều thập kỷ sau đó các nhà hoá học đã phân tích thành phần cơ bản của thực vật và khả năng hấp thu dinh dưỡng cho sự phát triển của cây bằng thực nghiêm. Năm 1938 Hoagland đưa ra công thức dung dịch dinh dưỡng mà ngày nay vẫn còn được sử dụng.

Vào giữa thế kỷ XX ngành công nghiệp nhà kính ở Mỹ bắt đầu quan tâm đến các dung dịch dinh dưỡng nhân tạo. Năm 1931 người ta đã công bố phương pháp trồng cây cẩm chướng trong nhà kính sử dụng cát sạch và các chất dinh dưỡng hòa tan thay cho đất. Trong khi đó, Gericke đã dùng dung dịch dinh dưỡng đậm đặc thoáng khí, ấm để trồng thực vật nổi và kỹ thuật này rất thành công tuy ban đầu có khó khăn. Gericke xứng đáng với danh hiệu là người sáng lập ra phương pháp thủy canh hiện đại cả về ý tương khoa học và tính khả thi của phương pháp cho kết quả tốt. Tuy nhiên, những ứng dụng trên quy mô lớn khi đó còn rất ít, cho đến năm 1944 khi Mỹ sử dụng phương pháp thủy canh trồng rau cho quân đội ở vùng sâu vùng xạ Đại Tây Dương và các nơi khác đã chứng minh rằng, mỗi vụ trồng 1/4 ha rau xà lách có thể cung cấp cho 400 người sử dụng.

Sau Chiến tranh Thế giới thứ hai, sự phát triển của ngành thủy canh tương đối chậm và chỉ đến thập kỷ cuối của thế kỷ XX sự phát triển của nó mới bắt đầu bùng nổ. Có rất nhiều nguyên nhân để giải thích tình trạng đó, nhưng nguyên chính là một số người cho rằng có thể ứng dụng thủy canh thành công trong thương mại. Mức độ quan trọng trong thương mại tăng lên sẽ dẫn đến phụ thuộc vào các ngành công nghiệp và cần trang bị thiết bị tốt hơn. Các viện nghiên cứu của Nhà nước cũng như tư nhân có thể sẽ nhân được sự tài trợ để phát triển kỹ thuật thủy canh. Ngày càng có nhiều quốc gia nhận ra rằng, kỹ thuật thủy canh sẽ cho phép điều hồa được vấn đề cung cấp thực phẩm sạch, tươi, trước kia phải nhập khẩu với chi phí rất lớn. Cho tới cuối thế kỷ XX, kỹ thuật thủy canh mới chỉ đóng vai trò nhỏ nhưng trong thế kỷ XXI hy vọng nó sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc sống con người.

Thủy canh không phải là khái niệm mới. Ngay từ ban đầu các nhà khoa học nghiên cứu cây trồng đã cho biết chất dinh dưỡng nào cần thiết cho cây phát triển. Năm 1699, tại Anh, John Wood Ward đã tiến hành nghiên cứu kỹ thuật thủy canh. Các kết quả khả quan thu được trong suốt thời gian tiến hành thí nghiêm. Sau này John Wood Ward cũng đã trồng cây trong dung dịch nước có bổ sung đất vườn. Bằng cách đó ông đã đi đến kết luận ràng, có một vài chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng được lấy từ đất mà bản thân trong nước không có được.
Sau khi nghiên cứu thành công, hướng phát triển kỹ thuật này đã được phổ biến sang Pháp, De Saussure (năm 1804) và Bousingault (năm 1851) đã chứng minh dược đặc tính chung nhất về các thành phần cụ thể được lấy từ đất trồng và khí được lấy từ bầu khí quyển. Ngoài ra những nghiên cứu thí nghiêm khả thi của Sachs (1860) và Knop (1861) người Đức trong lĩnh vực thủy canh cũng đã được áp dụng trong trồng trọt.

Như các chuyên gia về thực vật học, hai nhà sinh lý học thực vật đã tạo ra dung dịch tổng hợp gồm các chất dinh dưỡng cần thiết nuôi cây hòa tan trong nước. Dung dịch này gồm các muối như kali phosphat, canxi sunfat cũng như những nguyên tố cần thiết khác như phospho, lưu huỳnh, canxi, magie, kali và sắt, ngoài ra còn có cả mangan. Vào thời gian đó dường như các nhà khoa học chưa có đủ điều kiện để hiểu biết nhiều hơn về các thành phần dinh dưỡng nuôi cây nên chúng bị bỏ qua. Các công thức về thành phần dinh dưỡng nuôi cây bằng phương pháp thủy canh cũng đã được công bố và được sử dụng chính thức làm cơ sở cho việc bổ sung các kiến thức và các dữ liệu vào những tài liệu công bố ngày nay.

Từ đó nhiều nhà thực nghiệm, trong đó có thể kể đến Tollens (1882), Tottingham (1914), Shive (1915), Hoagland (1919), Trelease (1933) và Arnon (1938) đã sử đụng nhiều công thức và điều kiện khác nhau để nghiên cứu dinh dưỡng cây trồng.

Giáo sư Gericke và những cộng sự của ông có nhiều đóng góp không nhỏ trong lĩnh vực nghiên cứu dinh dưỡng cây trồng bằng phương pháp thủy canh.
Bằng kỹ thuật trồng cây trong bể chứa dung dịch nước và hỗn hợp dinh dưỡng nuôi cây, giáo sư Gericke đã trồng cây cà chua phát triển cao đến mức phải dùng thang để hái quả và sản lượng cà chua thư được rất cao.

Nhưng rồi một cuộc tranh luận (trên báo chí nổ ra rất rầm rộ, đối với những nhà nghiên cứu nghiệp dư trong lĩnh vực thủy canh, thuật ngữ “hydroponics” dần dần chìm lắng. Mặc dù hoàn cảnh thế giới lúc đó đang có chiến tranh nhưng nhiều nghiên cứu về kỹ thuật thủy canh vẫn được tiến hành sẵn sàng chuyển giao cho thị trường. Các tác giả người Mỹ đã thiết lập các phương tiện nghiên cứu ở các trạm thực nghiêm trồng trọt và các trường đại học khác nhau, tại dó kỹ thuật thủy canh đã được thí nghiệm một cách rất thành công. Năm 1945, kỹ thuật thủy canh chính thức phát triển mạnh trong ngành trồng trọt.

Kỹ thuật thủy canh ban đầu dùng những bể có diện tích tới 11 m2, với diện tích như vậy hàng tuần người ta có thể thu hoạch được: 15 kg cà chua, 20 cây rau diếp, 9 kg đậu, 7 kg rau bí ngô và 20 kg ngô ngọt. Một dự án vể kỹ thuật thủy canh lớn nhất thế giới với diện tích 22 ha ở đảo Chofu, Nhật Bản được thực hiện trong một diện tích nhà kính 21.370 m2 có 87 luống dài 91 m và rộng 1,25 m, môi trường trồng là cát vàng.

Phần lớn các nhà trồng trọt ở Mỹ đã dùng kỹ thuật trồng hoa trong nhà kính ví dụ như hoa cẩm chướng, hoa lay ơn và hoa cúc, nhưng cũng có một số cơ sở thực hành trồng hoa theo kỹ thuật thủy canh.

Có những cơ sở trồng hoa bàng kỹ thuật thủy canh rất rộng ở Italia, Tây Ban Nha, Pháp, Anh, Đức và Thụy Điển. Trồng rau bằng kỹ thuật thủy canh đã trở thành phương pháp chung ở những vùng đất khô cằn như vùng vịnh Arập và Israel.

( Trích KỸ THUẬT THỦY CANH VÀ SẢN XUẤT RAU SẠCH — NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT )