Mô phỏng giải pháp canh tác bằng khí canh
Khí canh (Aeroponics technology) là một phương thức canh tác mới trong nông nghiệp, trồng cây không sử dụng đất (địa canh), nước (thủy canh) mà trồng trong môi trường không khí có chứa các thể bụi dinh dưỡng. Các bụi thể dinh dưỡng cung cấp cho rễ để cây sinh trưởng và phát triển. So với các phương pháp canh tác khác, khí canh giúp tiết kiệm 95% phân bón, giảm tiêu thụ nước 98%, không cần thuốc bảo vệ thực vật, chiếm ít không gian canh tác, có thể tăng mùa vụ quanh năm cho năng suất cây trồng tăng lên 45% – 75%…[1][2]
Ý tưởng về khí canh xuất hiện từ những năm 1920 khi các nhà khoa học quan sát thấy một số đối tượng cây trồng có bộ dễ mọc lửng lơ trong tự nhiên, tiêu biểu là cây hoa Lan. Đến năm 1942, W. Carter, được biết là người đầu tiên trồng cây trong không khí, đã mô tả phương pháp khí canh (bằng hơi nước) nhằm kiểm soát sự sinh trưởng và phát triển của rể. Năm 1944, L. J. Klotz là người đầu tiên nghiên cứu bệnh ở rễ trên cây có múi bằng phương pháp trồng cây trong sương mù. Năm 1952, G. F. Trowel đã trồng táo trong môi trường không khí có phun sương. Năm 1957, F. W. Went đã trồng cà phê, cà chua với toàn bộ bộ rể lơ lửng trong không khí được phun sương mù dưỡng chất lên rể cây và gọi phương pháp trồng cây này là “aeroponics”.[2][3]
Mãi đến năm 1966, B. Briggs lần đầu tiên giới thiệu khí canh và đưa công nghệ này từ phòng thí nghiệm ra thực tiễn sản xuất. Kể từ đây, pháp pháp khí canh được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong sản xuất:
- Năm 1976, John Prewer, nhà bác học Anh đã trồng thực nghiệm xà lách (lettuces) với thời gian sinh trưởng 22 ngày trong ống nhựa và không khí, trong đó dưỡng chất và nước được đưa vào môi trường không khí để cung cấp cho cây trồng thông qua phương pháp quạt bơm sương.
- Đến năm 1982, kỹ thuật khí canh này trở nên phổ biến hơn khi Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA – National Aeronautics and Space Administration) bắt đầu nghiên cứu khí canh trong môi trường không trọng lực trên các tàu con thoi và trạm không gian. Thời gian này, ở Israel, Nir Isaac sáng chế thiết bị khí canh áp suất thấp cung cấp dưỡng chất cho cây treo lơ lửng được giữ bằng chất dẻo xốp (styrofoam) trên khay.
- Năm 1983, Richard J. Stoner đăng ký sáng chế thiết bị, quy trình khí canh đầu tiên với tên gọi “Genesis Growing System” (Hệ thống sáng tạo của Chúa) và bộ vi xử lý đầu tiên phân phối đồng thời nước và dưỡng chất đến khay trồng. Đây được coi là sự đột phá trong ngành canh nông.
- Năm 1985, Công ty Genesis Technology INC lần đầu tiên sản xuất, đưa ra thị trường hệ thống “Genesis Growing System” quy mô lớn, là hệ thống khép kín, tuần hoàn và được kiểm soát bằng vi xử lý để trồng cây hàng hóa.
- Đến năm 2006, khí canh được sử dụng ở nhiều nước phát triển. Ngày nay, khí canh rất thích hợp để nhân giống, nghiên cứu sinh lý phát triển cây trồng và phát triển nông nghiệp đô thị.
Ưu điểm của sản xuất nông nghiệp bằng khí canh[sửa|sửa mã nguồn]
Đối với công tác làm việc giống cây xanh, khí canh được xem như thể bước nâng tầm trong nghành nghề dịch vụ nghiên cứu và điều tra và sản xuất giống vô tính. Theo những nhà khoa học, đây sẽ là chiêu thức nhân giống vô tính cây xanh quan trọng của thế kỷ 21, hoàn toàn có thể thay thế sửa chữa giải pháp nhân giống bằng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào do có lắp ráp mạng lưới hệ thống lọc khử trùng dung dịch và không khí buồng trồng ; là công nghệ tiên tiến tân tiến có sự tích hợp công nghệ sinh học, tin học, vật tư mới và công nghệ tiên tiến tự động hóa .
Khí canh cho phép nhân được nhiều loại cây trồng, chu kỳ nhân giống nhanh hơn nhiều hơn, công suất tăng 30 lần so với kỹ thuật truyền thống, loại bỏ khâu khử trùng (môi trường, mẫu vật) rất phức tạp trong nuôi cấy mô, tiết kiệm lao động, vật liệu, giảm giá thành.
Áp dụng khí canh trong sản xuất, môi trường tự nhiên sống của cây xanh trọn vẹn sạch bệnh, không cần dùng thuốc trừ sâu bệnh. Nhờ quy trình khép kín từ trồng đến thu hoạch nên tiết kiệm chi phí nước và dinh dưỡng cho cây, đồng thời hoàn toàn có thể tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa được thời hạn phun dinh dưỡng, cây sinh trưởng nhanh và cho hiệu suất cao, điều khiển và tinh chỉnh được thiên nhiên và môi trường nuôi trồng. Ứng dụng khí canh giúp giảm ngân sách về nước 98 %, về phân bón 95 %, về thuốc bảo vệ thực vật 99 %, tăng hiệu suất cây cối lên 45 % – 75 % [ 4 ] .
So với phương pháp địa canh, ứng dụng khí canh cho năng suất tăng ít nhất gấp 2 lần; tiết kiệm được diện tích canh tác do có thể thâm canh nhiều tầng; cây tăng trưởng nhanh gấp 1. 5 lần nhờ được sống trong môi trường nhân tạo (cây sinh trưởng theo thời gian ảo với 1 ngày 24h chiếu sáng của cây tương đương với 3 ngày với 8h chiếu sáng tự nhiên); tiết kiệm hơn 70% nước tưới, không phụ thuộc vào tự nhiên, nhất là các hình thái thời tiết khô, hạn hán…); tiết kiệm công, thời gian, nhất là công và thời gian cải tạo đất…[1]
So với giải pháp thuỷ canh, nếu như thuỷ canh hay gặp yếu tố là những loại vi trùng gây mầm bệnh ở rễ dễ lây lan trong hàng loạt mạng lưới hệ thống ( vì hàng loạt phần rễ đều được nhúng chung một bồn chứa ) thì khí canh đã xử lý sống sót này bằng cách phun khí ở dạng sương, vi trùng khó hoàn toàn có thể tiếp cận nhiều cây một lúc, khi có cây bệnh chỉ việc vô hiệu cây bệnh và thay nước ở bồn máy bơm .
Ứng dụng trong sản xuất giống khoai tây[sửa|sửa mã nguồn]
Những năm gần đây, những nước Châu Á Thái Bình Dương đã ứng dụng thành công xuất sắc những giải pháp công nghệ sinh học, trong đó có khí canh để thiết kế xây dựng mạng lưới hệ thống giống khoai tây. Trung Quốc là vương quốc có diện tích quy hoạnh khoai tây lớn nhất quốc tế ( 4,7 triệu ha ), nhờ ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến, nhất là khí canh trong sản xuất củ giống nên chỉ trong vòng có 10 năm đã đưa hiệu suất tăng từ 11 tấn / ha năm 1991 đã lên 17 tấn / ha năm 2000. Bằng giải pháp khí canh, hiệu suất khoai giống tăng lên đến 1.800 – 2 nghìn củ / mét vuông tại Trung Quốc và 3.000 – 3.500 củ / mét vuông tại Nước Hàn, trong khi đó những chiêu thức khác chỉ đạt 300 – 500 củ / mét vuông .Nước Ta đã thành công xuất sắc trong việc sản xuất giống khoai tây bằng công nghệ tiên tiến khí canh, hiệu suất đạt 835 – 1016 củ / mét vuông. Hệ thống thiết bị và tiến trình sản xuất giống khoai tây bằng chiêu thức khí canh được cấp bằng độc quyền sán g chế tại Quyết định số 62896 / QĐ-SHTT, ngày 11 tháng 11 năm 2013 của Cục Sở hữu trí tuệ [ 5 ] .
