• Các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng: Nitơ, Photpho, Kali, Canxi, Magie, Lưu huỳnh...
• Các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng: Clo, Sắt, Bo, Mangan, Kẽm, Đồng, Niken, Mô-líp-đen...

II. MỘT SỐ HỆ THỐNG TRỒNG CÂY KHÔNG DÙNG ĐẤT

1. Kĩ thuật thủy canh

a. Giới thiệu chung

Khám phá:

Kể tên một số loại cây, rau, quả có thể trồng bằng kĩ thuật thủy canh.

Giải thích ưu và nhược điểm của kĩ thuật thủy canh.

Hướng dẫn trả lời:

Một số loại cây, rau, quả trồng bằng kĩ thuật thủy canh là: rau xà lách, cải xoăn, rau chân vịt, dưa leo, cà chua, củ cải, cây họ đậu, cây ớt...

Ưu điểm:

• Kiểm soát dinh dưỡng cây trồng là ưu điểm lớn nhất. Chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng đều được kiểm soát ở nồng độ thích hợp cho từng loại cây trồng cụ thể.
• Kĩ thuật này không dùng đất, do vậy có thể triển khai tại gia đình, ở những vùng đất khô cằn hay hải đảo xa xôi.
• Cho năng suất cao, rút ngắn thời gian trồng trọt.
• Hạn chế tối đa việc sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật hóa học, do đó sản phẩm đảm bảo an toàn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Nhược điểm:

• Khó áp dụng với cây lương thực, cây ăn quả.
• Vốn đầu tư ban đầu cao đối với các mô hình lớn, đòi hỏi trinh độ chuyên môn kĩ thuật cao để sản xuất có hiệu quả; điều này cản trở việc mở rộng phương pháp thủy canh đại trà.

b. Cấu trúc cơ bản và nguyên lí hoạt động

Khám phá: Hệ thống thủy canh hồi lưu có ưu điểm gì so với hệ thống thủy canh không hồi lưu? Tại sao trồng cây bằng hệ thống thủy canh hồi lưu cho cây trồng có năng suất cao và an toàn?

Hướng dẫn trả lời:

Hệ thống thủy canh hồi lưu có ưu điểm: tiết kiệm thời gian chăm sóc; cho năng suất cây trồng cao; có thể áp dụng nhiều quy mô khác nhau, từ quy mô nhỏ lẻ tại gia đình đến quy mô trang trại, công nghiệp...

Trồng cây bằng hệ thống thủy canh hồi lưu cho năng suất cao và an toàn vì mô hình này được thiết kế với hệ thống thùng chứa và các khay trồng. Dung dịch dinh dưỡng sẽ được bơm tuần hoàn từ thùng chứa dung dịch đi khắp các khay để đưa tới bộ rễ của cây, phần dư thừa sẽ được luân chuyển về thùng chứa ban đầu. Quá trình này được diễn ra liên tục. Trong khi đó, hệ thống thủy canh không hồi lưu có hạn chế là sau một thời gian trồng cây, dung dịch dinh dưỡng thường thiếu oxygen, dinh dưỡng và pH giảm. Do đó, phải thường xuyên sục khí, bổ sung dinh dưỡng và điều chỉnh pH.

Kết nối năng lực: Từ những nguyên liệu thường gặp hàng ngày như thùng xốp, ống nhựa, rổ nhựa, xơ dừa, sỏi, máy bơm... mỗi nhóm hãy thiết kế một hệ thông thủy canh phù hợp để trồng rau tại gia đình.

Hướng dẫn trả lời:

Các nhóm tự thiết kế một hệ thống thủy canh phù hợp để trồng rau tại gia đình.

2. Kĩ thuật khí canh

a. Giới thiệu chung

Kết nối năng lực: Sử dụng internet, sách, báo... để tìm hiểu những loại cây trồng có thể áp dụng phương pháp khí canh.

Hướng dẫn trả lời:

Phương pháp khí canh phù hợp với rất nhiều loại cây, có thể kể đến như: dâu tây, cà chua, dưa leo, xà lách, củ cải, tỏi tây, củ cải đường, đậu bắp, sả, chanh,…

Khám phá: Vì sao dung dịch dinh dưỡng dùng cho khí canh đòi hỏi mức độ hòa tan và độ sạch cao hơn dung dịch thủy canh?

Hướng dẫn trả lời:

Vì cây trồng trong khí canh được cung cấp chất dinh dưỡng thông qua hệ thống bơm dung dịch dinh dưỡng với áp suất cao tạo nên các hạt sương bám dính vào bộ rễ của cây. Nếu dung dịch khí canh không có mức độ hòa tan và độ sạch cao thì cây không hấp thụ được các chất dinh dưỡng một cách hiệu quả nhất.

Kết nối năng lực: Sử dụng internet, sách, báo... để tìm hiểu về thành phần dinh dưỡng, độ pH và độ EC của dung dịch khí canh cho một số đối tượng cây trồng cụ thể.

Hướng dẫn trả lời:

Ví dụ trồng dâu tây khí canh bằng dung dịch dinh dưỡng Hydro Umat F:

Kết nối năng lực: Sử dụng internet, sách, báo... để tìm hiểu về ưu, nhược điểm của công nghệ khí canh.

Hướng dẫn trả lời:

Ưu điểm:

• Tiết kiệm tối đa tài nguyên (lượng nước, chất dinh dưỡng)
• Rễ nhận được nhiều oxy hơn
• Năng suất cây trồng cao hơn
• Hệ thống dễ bảo trì hơn
• Dễ dàng xác định vấn đề với cây trồng
• Bảo trì hệ thống khí canh dễ dàng
• Có ít vấn đề phát sinh trong quá trình canh tác
• Có thể trồng nhiều loại cây khác nhau
• Có thể kết hợp hệ thống này với hệ thống khác
• Dễ dàng làm chủ hệ thống
• Dễ dàng nâng cấp hệ thống khí canh

Nhược điểm:

• Yêu cầu kỹ thuật cao, phức tạp hơn các loại thủy canh khác dành cho những người mới bắt đầu.
• Chi phí đầu tư ban đầu khá cao. Trong khi các hệ thống khác có thể yêu cầu một máy bơm chìm đơn giản để di chuyển dung dịch dinh dưỡng xung quanh hệ thống, thì các hệ thống khí canh đòi hỏi một loại bơm áp suất cao để cung cấp những giọt nước có kích thước đủ nhỏ đến rễ cây.
• Yêu cầu giám sát và bảo trì nhiều hơn. Ví dụ, sẽ cần phải theo dõi chặt chẽ áp suất nước và chất lượng đầu ra của đầu phun sương, vì chúng có xu hướng bị tắc nghẽn do tích tụ khoáng chất trong dung dịch dinh dưỡng. 
• Phụ thuộc vào nguồn điện. Các chu kỳ phun xảy ra trong khoảng thời gian ngắn để đảm bảo rằng rễ nhận được độ ẩm và chất dinh dưỡng cần thiết. Việc mất điện sẽ gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khu vườn, đó có thể là một thảm hoạ.
• Khó hiệu chỉnh chính xác hàm lượng dinh dưỡng trong dung dịch cho hệ thống khí canh.

b. Cấu trúc cơ bản và nguyên lí hoạt động

Kết nối năng lực: Sử dụng internet, sách, báo... để tìm hiểu thêm về các mô hình khí canh hiện nay đang được sử dụng trong trồng trọt.

Hướng dẫn trả lời:

Có ba loại hệ thống khí canh cơ bản để lựa chọn:

1. Hệ thống khí canh áp suất thấp (LPA)

Đôi khi được gọi là “hệ thống ngâm nước”, hệ thống áp suất thấp là lựa chọn phổ biến nhất cho những người muốn xây dựng hệ thống khí canh tự làm tại nhà vì chúng đơn giản, rẻ hơn và ít yêu cầu về kỹ thuật hơn.

Các hệ thống này có thể đơn giản như một bể chứa dung dịch dinh dưỡng, một máy bơm nước công suất lớn có thể chạy 24/7, đường ống và một số đầu phun – tất cả các thành phần này đều có thể được thiết lập trong buồng trồng kín.

2. Hệ thống khí canh áp suất cao

Hệ thống áp suất cao được những người làm vườn thuỷ canh coi là hệ thống khí canh thực sự và thuần tuý đúng định nghĩa của khí canh. 

Điều này là do hệ thống áp suất cao là hệ thống duy nhất thực sự tạo ra những giọt nước dạng sương mù có kích thước tối ưu để khuyến khích sự hấp thụ chất dinh dưỡng và sự phát triển của cây trồng.

Hệ thống này yêu cầu các thành phần cụ thể để kiểm soát chính xác chu kỳ thời gian phun và kích thước giọt nước. Các thành phần thường có trong hệ thống khí canh áp suất cao là:

• Buồng phát triển rễ
• Máy bơm nước cao áp
• Bình tích áp suất
• Van giảm áp cho bình tích áp
• Bộ hẹn giờ rơ le có độ chính xác cao
• Đầu phun sương
• Đường ống dẫn dung dịch thủy canh
• Bể chứa dung dịch dinh dưỡng

3. Hệ thống khí canh siêu âm Fogger

Thay vì rễ cây của bạn lơ lửng trong không khí và được phun sương bằng máy bơm kết hợp với đầu phun sương, hệ thống Fogger không sử dụng máy bơm mà sử dụng công nghệ siêu âm.

Trong hệ thống này, có một đĩa chìm trong nước và rung ở tần số cực cao, biến nước thành dạng khí, kích thước micrô nước xuống chỉ còn một micrômet và thường nhỏ hơn.

Khám phá: Quan sát Hình 25.7 và mô tả nguyên lí hoạt động của hệ thống khí canh.

Hướng dẫn trả lời:

Bơm đẩy dung dịch trong bể chứa vào đường ống, qua vòi phun vào không khí tạo hơi sương, nơi có rễ cây. Một phần sương bám trên bề mặt rễ, phần còn lại rơi xuống máng thu và được đưa trở lại bể chứa.