Trồng Rau Làm Vườn Sổ tay nhà làm vườn
Các bộ phận của kỹ thuật thủy canh bằng màng dinh dưỡng
1.Bể chứa dung dịch
Bể chứa dung dịch được đặt ở vị trí thấp nhất trong hệ thống. Bể được che đậy không cho ánh sáng lọt vào ngăn cản sự phát triển của tảo. Thành bể được xây cao trên mặt đất để ngăn cản bụi hoặc nước mặt chảy vào có thể gây ô nhiễm.
Hệ thống thực nghiệm sử dụng bể đủ lớn chứa tất cả dung dịch từ hệ thống quay trở lại. Hệ thống trồng rau quả kinh doanh có thể chứa tới 20.000 đến 45.000 l/ha, đôi khi cũng có thể sử dụng loại bể nhỏ hơn, hầu như dung dịch được tuần hoàn trong các máng bất cứ lúc nào. Trước đây người ta lắp đặt hệ thống mang tính thương mại đôi khi vận hành với dung tích bể chỉ tương ứng với khoảng 20 đến 30% của toàn bộ thể tích dung dịch cần thiết, do vậy tiết kiệm dược chi phí xây dựng và khoảng không nhà kính. Công nghệ hiện đại việc quản lý cây trồng, trong đó bao gồm cá việc kiểm soát không định kỳ sự phát triển của cây trong điều kiện thiếu ánh sáng, yêu cầu phải có bể đủ lớn để chứa toàn bộ dung dịch hiện có trong hệ thống (khoảng 20.000 //ha vào đầu mùa, trước khi rễ mọc phủ kín).
Hệ thống cung cấp dung dịch tuần hoàn đến các bộ phận cây trồng khác nhau và được kiểm soát bằng các van từ tính.
Vấn đề quản lý chắc chắn sẽ đơn giản khi khả năng bể có thể chứa đầy dung dịch để cung cấp cho hệ thống cây trồng, cần tránh để tràn dung dịch làm thất thoát chất dinh dưỡng. Ngoài ra cũng cần phải làm thêm bể chứa để bơm chất thải ra khi cần thiết, các bể này thường có dung tích nhỏ hơn dung tích bể chứa dung dịch.
Bể được làm bằng các tấm nhựa có gia cố bằng kim loại có thể thỏa mãn được yêu cầu, ngoài ra cũng có thể làm bằng bêtông bên trong được gắn bằng nhựa thông không có độc tố thực vật để tránh tiếp xúc với dung dịch dinh dưỡng có chứa axit trung gian. Các hố được lót bằng màng polyetylen là giải pháp chi phí thấp, nhưng không được sử dụng trong thương mại; có thể xuất hiện các vấn đề nguy hiểm khi nước thấm vào hố qua các phía của tấm lót polyetylen bao quanh. Trong thực tế cũng có thể xuất hiện trường hợp mực nước tăng thì các thùng chứa bên trong rỗng hoặc các thùng làm bằng sợi thủy tinh rỗng sẽ nổi lên trên hố. Tuy các thùng chứa nước lạnh sinh hoạt làm bằng sợi thủy tinh là có hiệu quả và rẻ tiền đối với hệ thống thực nghiệm nhưng chỉ chứa được 125 đến 250 lít dung dịch.
2.Bơm tuần hoàn
Bơm nên được thiết kế chắc chắn để hoạt động liên tục và có khả năng bơm dung dịch dinh dưỡng pha loãng có độ ăn mòn yếu. Nồng độ muối thường có độ dẫn điện nằm trong phạm vi từ 2 đến 5 m S/cm và pH nằm trong khoảng từ 5,5 đến 6,8. Độ dẫn điện nhỏ hơn 8 m S/cm và giá trị pH thấp đôi khi có thể gặp phải trong thời gian ngắn (2 đến 3 tuần). Thông thường bố trí hai bơm để đảm bảo hệ thống tự động làm việc liên tục, khi bơm này làm việc thì bơm khác nghỉ.
Một số người sử dụng những nhóm năm bơm tuần hoàn nhỏ có thể đóng mạch bằng tay để thay đổi lưu lượng theo yêu cầu. Khi cây còn nhỏ chỉ cần một hoặc hai bơm là đủ, nhưng khi hệ thống rễ phát triển mạnh cần bổ sung thêm bơm để tăng lưu lượng và do vậy tăng sự hiếu khí, đặc biệt khi thời tiết nóng. Ví dụ, tốc độ 3,5 đến 4 l/phút/ máng, có thể sẽ gặp phải khó khăn khi sử dụng đồng thời các máy bơm, để có khả năng bổ sung thêm lượng oxy người ta dùng cách phun hoặc làm thoáng khí bằng ống venturi trong thùng chứa nước.
Hệ thống kỹ thuật màng dinh dưỡng được mô tả ở trên gồm có thùng phun, ống dẫn dung dịch từ thùng phun bằng bơm tuần hoàn và có van phao đề phòng trường hợp bơm bị hỏng. Dưới tác dụng của lực trọng trường dung dịch dinh dưỡng chảy từ thùng phun đến các đầu máng. Khi lắp đặt hệ thống hiện đại có bơm tuần hoàn cung cấp dung dịch trực tiếp từ thùng dẫn qua các ống dẫn phân bố đến các phần cao nhất của máng không cần thùng phun.
Trong các điều kiện, đặc biệt khi yêu cầu hạn chế sự phát triển sớm của cây như cây cà chua dưới điều kiện ánh sáng yếu, việc tuần hoàn dung dịch không liên tục có thể có ích hơn. Điều này có nghĩa cũng giảm được điện năng tiêu thụ và việc sử dụng bơm, nhưng yêu cầu dung tích thùng chứa có đủ khả năng để tiếp nhận dung dịch quay lại tự các máng.
3.Máng trồng
Máng sử dụng cho hệ thống kỹ thuật màng dinh dưỡng được làm bằng các tấm polyetylen. Dừng loại polyetylen trắng – đen có sẵn để làm các khay rộng 70 cm. Mặc dù trước đây hệ thống kỹ thuật màng dinh dưỡng có sử dụng dây thép mạ kẽm ở giữa các máng để đỡ polyetylen, nhưng khi nhân giống cây trong chậu thì không cần thiết.
Cấu tạo của máng làm từ polyetylen là rất quan trọng đối với sự thành công của việc trồng cây.
Thứ nhất, máng phải đủ độ rộng thích hợp cho hệ thống rễ phát triển; các máng hẹp làm cho dung dịch đi qua lớp rễ chậm, do vậy tăng độ sâu của dung dịch và hạn chế sự hiếu khí. Chiều rộng máng 30 cm thích hợp với cây cà chua và dưa chuột, không được trồng trong máng có bề rộng nhỏ hơn 30 cm. Mặc dù rất cố gắng để duy trì mực nước qua máng, khó có thể đưa ra được mực nước thích hợp khi loại cây lần đầu tiên mới trồng, vì dung dịch đang chảy có thể đổi sang hướng này hay hướng khác và như vậy ngay từ ban đầu đã làm cho cây ướt đẫm. Vấn đề này sẽ tự động mất ngay lập tức khi rễ mọc thành chùm.
Thứ hai, rất quan trọng là độ dốc của máng phải đảm bảo chắc chắn dung dịch chảy từ cao xuống thấp, như vậy mới giữ cho dung dịch ở mức vừa phải, nên không những nâng độ thoáng khí trong dung dịch đang chảy theo sự tăng tỷ lệ bề mặt thoáng với thể tích mà còn ngăn ngừa được mức dịch tăng lên quá cao.
Các máng nên dược che kín không cho ánh sáng lọt vào nhằm ngăn cản sự phát triển của tảo. Có thể sử dụng các tấm polyetylen mỏng để đậy các luống. Sử dụng máng dài quá sẽ dẫn đến thiếu oxy, với lý do này người ta khuyến cáo chiều dài tối đa của máng là 20 m và tối thiểu là 10 đến 15 m.
Năm 1986 Lim đã làm hệ thống máng kỹ thuật màng dinh dưỡng bằng polyetylen áp dụng cho vùng ôn đới, hệ thống này không phù hợp với các vùng nhiệt đới bởi vì thời tiết ở đó quá nóng khi bị phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời. Các máng làm bằng gỗ rộng 25 cm và sâu 5 cm, được lót bằng các tấm polyetylen đen có độ dày khoảng 0,125 mm là rất phù hợp. Khay được làm với chiều dài 2,4 m và che bằng các tấm polystiren rộng 2,5 cm được đỡ bằng các khung gỗ. Lưu lượng dung dịch 0,5 //phút được duy trì ở phía dưới độ dốc 1%.
4.Ống dẫn
Ống bằng nhựa có kích thước phù hợp được đặt vuông góc với máng ở đầu thấp nhất của máng. Chỗ nối giữa các máng polyetylen và ống dẫn thường ngán được làm bằng ống nhựa mềm dẻo phù hợp với cửa thải. Ống dẫn thường đặt dưới mặt đất và dốc về hướng bể chứa. Có thể sử dụng rãnh hở lót polyetylen thay cho ống dẫn ngược.
5.Hệ thống kiểm tra, kiểm soát
Kiểm soát nồng độ muối trong dung dịch đinh dưỡng được thực hiện bằng cách kiểm tra liên tục độ dẫn điện. Thiết bị kiểm soát hiển thị giá trị của độ dẫn điện và vận hành bơm phun bổ sung dung dịch dinh dưỡng đậm đặc khi nồng dộ thấp hơn mức quy định. Có hai loại bình đo độ dẫn diện, một loại thả nổi trong dung dịch và một loại đặt trong ống dẫn. Các bình cho dung dịch dinh dưỡng chảy qua các nhánh nhỏ được kết hợp lại thành chảy tuần hoàn về bể chứa. Do độ dẫn điện của dung dịch thay đổi theo nhiệt độ khoảng 2%/ °c, nên cần sử dụng thiết bị điều chỉnh cân bằng nhiệt độ. Khi độ dẫn điện giảm xuống phải cho hai bơm phun hoạt động để cung cấp dung dịch dinh dưỡng vào bể. Các bơm dùng cho mục đích này phải chịu được sự ăn mòn vì trong dung dịch có chứa muối và axit.
Độ pH của dung dịch thường duy trì trong phạm vi 5,5 đến 6,8 (tốt nhất là từ 5,8 đến 6,2) bằng thiết bị kiểm soát pH nối với cảm biến (điện-cực thủy tinh) trong bể chứa. Khi pH tăng, để chống ăn mòn bơm phun và thiết bị kiểm soát phải cung cấp axit nitric hoặc hỗn hợp axit nitric và axit phosphoric để giảm pH xuống mức yêu cầu. Cần thiết phải định kỳ axit hoá bởi hai lý do:
– Thứ nhất, nước cung cấp có chứa axit cacbonic và có pH tương đối cao (pH > 7) dẫn đến kết tủa các nguyên tố vi lượng như sắt hoặc mangan. Để đảm bảo hấp thu đầy đủ các nguyên tố vi lượng đó và các nguyên tố vi lượng khác thì giá trị pH thích hợp khoảng 6,0.
– Thứ hai cây trồng cần nhiều nitơ được cung cấp ở dạng nitrat, sự hấp thu nitơ được cân bằng bởi quá trình giải phóng ion OH- và ion C032- vào dung dịch, do vậy làm tăng pH của dung dịch. Vì lý do này có thể giúp ta tính được tỷ lộ tương quan nhỏ (ví vụ 10%) của tổng nitơ như amoni-N, sự hấp thu nitơ có ảnh hưởng ngược với axit hoá. Tuy nhiên, nên tránh nồng độ amoni-N cao, vì có thể giảm sản lượng và giảm sự hấp thu ion Ca2+ và ion Mg2+ của cây trồng.
Điện cực thủy tinh được sử dụng trong cảm biến pH là dụng cụ dễ hỏng vỡ nên phải rất cẩn thận khi sử dụng và cần được kiểm tra bảo dưỡng định kỳ, vì thế thường phải lắp đặt hệ thống cảm biến pH thứ hai, để đóng bơm phun axit nếu pH hạ thấp dưới mức kiểm soát trên 0,2 đến 0,3 đơn vị pH. sử dụng thiết bị hẹn giờ có thể điều chỉnh được để tránh tràn khi bơm phun axit hoạt động; thiết bị hẹn giờ được lắp đặt để ngắt bơm nếu thời gian hoạt động liên tục vượt quá quy định.
6.Thiết bị đun nóng dung dịch
Thiết bị đun nóng dung dịch dinh dưỡng rất đơn giản, sử dụng ống xoắn ruột gà bằng thép không gỉ dẫn nước từ hệ thống đun nóng của nhà kính. Ống xoắn ruột gà được đặt trong bể chứa (hình 2.5) và nhiệt độ được kiểm tra bằng nhiệt kế trong dung dịch. Sử dựng hệ thống kỹ thuật màng dinh dưỡng là cách lý tưởng để tránh những hạn chế về nhiệt độ thấp, đây là một ưu điểm rất quan trọng đối với những người trồng trọt ở vùng xích đạo do giảm được chi phí cho nhiên liệu. Nhiệt độ thấp ở vùng rễ hạn chế nhiều sự phát triển của rễ, sự thoát nước của cây trồng và sự hấp thu ion. Mặc dù tổn thất nhiệt ở vùng rễ dưới đất được giảm đến mức tối thiểu đối với việc trồng bằng hệ thống kỹ thuật màng dinh dưỡng, hệ thống làm lạnh làm giảm nhiệt độ của dung dịch xuống 1 đến 2°c so với nhiệt độ của không khí. Vì lý do đó người ta khuyên rằng nhiệt độ dung dịch không nên hạ thấp dưới 17oc. Đun nóng dung dịch đến nhiệt độ cao hơn có thể tới 22 đến 25°c trong một vài ngàv rất hiệu quả với việc tái sinh rễ khi cần thiết.
