Chuyên đề Sinh học 11 Bài 2 (Kết nối tri thức): Mô hình thủy canh theo hướng phát triển nông nghiệp sạch

Giải Chuyên đề Sinh học 11 Bài 2: Mô hình thủy canh theo hướng phát triển nông nghiệp sạch

Mở đầu trang 12 Chuyên đề Sinh học 11: Thuỷ canh là gì? Thuỷ canh khác gì với các phương pháp canh tác truyền thống?

Lời giải:

- Thuỷ canh là phương pháp trồng cây không dùng đất. Cây trồng thuỷ canh có toàn bộ phần thân và lá ở trong không khí, còn rễ cây được phát triển trong dung dịch dinh dưỡng khoáng, được thông khí liên tục.

- Điểm khác biệt của mô hình thuỷ canh so với các phương pháp truyền thống:

+ Là phương pháp trồng cây không dùng đất.

+ Tiết kiệm được không gian: Trong phương pháp thuỷ canh, người ta có thể trồng cây thành nhiều tầng để tiết kiệm không gian canh tác.

+ Ít tốn công chăm sóc: Mô hình thuỷ canh là mô hình tự động hoá, không tốn nhiều công chăm sóc do tất cả các mô hình đều có thể hoạt động trên các hệ thống tự động.

+ Tiết kiệm nước: Hệ thống dinh dưỡng được chứa trong các bể chứa và cây hấp thụ dinh dưỡng trực tiếp từ bể chứa thông qua các máng trồng. Cơ chế hoạt động này giúp hạn chế tối đa sự bay hơi và không có sự lãng phí nước ngấm vào môi trường đất.

+ Kiểm soát được các yếu tố có hại tác động đến cây và giúp hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật: Hầu hết mô hình thuỷ canh đều được tiến hành trong nhà màng/nhà kính hoặc nơi có điều kiện chủ động chăm sóc. Nhờ đó, kiểm soát được các yếu tố có hại tác động đến cây và giúp hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật.

+ Cho năng suất và chất lượng cao: Trồng cây thuỷ canh cho năng suất cao hơn so với mô hình trồng cây truyền thống. Đồng thời, nhờ việc kiểm soát được lượng chất dinh dưỡng cung cấp cho cây, đảm bảo cây không bị thừa hay thiếu chất, chất lượng rau thuỷ canh đảm bảo an toàn cho sức khoẻ người tiêu dùng.

+ Tuy nhiên, mô hình thuỷ canh có phạm vi áp dụng hẹp (chỉ áp dụng được đối với các loại rau ăn lá, một số rau gia vị, rau ăn quả ngắn ngày,…), chi phí đầu tư cao, đòi hỏi kiến thức chuyên môn cao, nếu dịch bệnh phát sinh có khả năng lây lan nhanh chóng.

I. Khái quát về mô hình thuỷ canh

Dừng lại và suy ngẫm trang 12 Chuyên đề Sinh học 11: Hệ thống thuỷ canh là gì? Kể tên một số loại cây được trồng bằng phương pháp thuỷ canh ở địa phương mà em biết.

Lời giải:

- Thuỷ canh là phương pháp trồng cây không dùng đất. Cây trồng thuỷ canh có toàn bộ phần thân và lá ở trong không khí, còn rễ cây được phát triển trong dung dịch dinh dưỡng khoáng, được thông khí liên tục.

- Đối tượng được trồng bằng phương pháp thuỷ canh là một số cây thuộc nhóm rau, củ, quả ngắn ngày như xà lách, cải chíp, cải bó xôi, dưa lưới, dưa leo,...

• II. Cấu trúc chung của hệ thống thuỷ canh

Dừng lại và suy ngẫm 1 trang 15 Chuyên đề Sinh học 11: Hệ thống thuỷ canh được cấu trúc từ những thành phần cơ bản nào? Phân tích chức năng của từng thành phần.

Lời giải:

Thành phần cơ bản và chức năng của các thành phần trong hệ thống thuỷ canh:

- Bể/thùng chứa dung dịch dinh dưỡng: chứa dung dịch dinh dưỡng được pha với nguyên tắc và tỉ lệ nhất định phù hợp với từng loại cây trồng.

- Máng trồng cây chứa các rọ có chứa giá thể đỡ cây: là nơi đặt cây để hấp thụ dung dịch dinh dưỡng.

- Máy sục khí: nhằm đảm bảo cung cấp oxygen để rễ cây hô hấp trong hệ thống thuỷ canh.

- Ống dẫn nước lên/ống thu nước về bể chứa: đưa dung dịch dinh dưỡng từ bể chứa lên máng trồng cây và thu nước về.

- Máy bơm nước: được đặt trong bể chứa dung dịch dinh dưỡng để bơm dung dịch dinh dưỡng này lên máng trồng cây.

Dừng lại và suy ngẫm 2 trang 15 Chuyên đề Sinh học 11: Nếu muốn trồng thuỷ canh một loại cây nào đó mà chưa biết nhu cầu khoáng của cây thì em cần làm những thí nghiệm gì trước khi trồng thuỷ canh đại trà? Giải thích.

Lời giải:

Nếu muốn trồng thuỷ canh một loại cây nào đó mà chưa biết nhu cầu khoáng của cây thì cần:

- Trước hết, cần dựa vào khuyến cáo của nhà sản xuất về tỉ lệ nhu cầu khoáng của từng loại cây. Sau đó, có thể lên mạng tìm hiểu nhu cầu khoáng của cây mà mình sắp trồng theo mô hình thuỷ canh.

- Tiếp theo, thực hiện các lô thí nghiệm kiểm chứng các thành phần khoáng tìm hiểu được xem đã phù hợp với thực tế cây trồng chưa (năng suất, đặc điểm nông sinh học, tình hình sâu bệnh,...) để tìm ra công thức phù hợp nhất sau khi tiến hành thí nghiệm.

- Cuối cùng, thực hiện sản xuất đại trà theo công thức thí nghiệm tốt nhất.

Dừng lại và suy ngẫm 3 trang 15 Chuyên đề Sinh học 11: Thuỷ canh theo hướng sản xuất thực phẩm sạch có ưu điểm gì? Trở ngại nào khiến thuỷ canh còn chưa phát triển rộng rãi ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới?

Lời giải:

- Những ưu điểm của mô hình thuỷ canh theo hướng sản xuất thực phẩm sạch:

+ Tiết kiệm không gian: Rễ cây thường lan rộng và ăn sâu để tìm thức ăn và oxygen trong đất. Điều này không xảy ra ở phương pháp thuỷ canh, nơi rễ cây chìm trong dung dịch dinh dưỡng, tiếp xúc trực tiếp với các khoáng chất quan trọng. Vì vậy, trong phương pháp thuỷ canh, người ta có thể trồng cây thành nhiều tầng để tiết kiệm không gian canh tác, thậm chí, ngay cả những nơi chật hẹp như thành phố vẫn có thể bố trí một mô hình thuỷ canh nhỏ để trồng rau một cách chủ động mà không tốn quá nhiều diện tích.

+ Ít tốn công chăm sóc: Mô hình thuỷ canh là mô hình tự động hoá, không tốn nhiều công chăm sóc do tất cả các mô hình đều có thể hoạt động trên các hệ thống tự động. Người sở hữu mô hình thuỷ canh chỉ tham gia điều chỉnh thành phần, lượng dung dịch dinh dưỡng và quan sát sự phát triển của cây; công việc trồng trọt, tưới nước, diệt cỏ dại và sâu bệnh,… không còn là vấn đề như ở phương pháp canh tác trên đất thông thường. Mặt khác, mô hình thuỷ canh giúp con người tiết kiệm được nhiều thời gian, cây trồng sinh trưởng, phát triển với tốc độ cao và nhanh cho thu hoạch hơn so với phương pháp trồng cây truyền thống.

+ Tiết kiệm nước: Mô hình thuỷ canh có thể được coi là một trong những mô hình tiết kiệm nước hiệu quả nhất hiện nay. Hệ thống dinh dưỡng được chứa trong các bể chứa và cây hấp thụ dinh dưỡng trực tiếp từ bể chứa thông qua các máng trồng. Cơ chế hoạt động này giúp hạn chế tối đa sự bay hơi và không có sự lãng phí nước ngấm vào môi trường đất.

+ Kiểm soát được các yếu tố có hại tác động đến cây: Hầu hết mô hình thuỷ canh đều được tiến hành trong nhà mảng/nhà kính hoặc nơi có điều kiện chủ động chăm sóc. Sự kết hợp tuyệt vời này giúp người trồng thuỷ canh có thể có toàn quyền kiểm soát môi trường phát triển của cây – nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, dinh dưỡng, thậm chí cả thành phần của không khí.

+ Ít cỏ dại và sâu bệnh, hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật: Môi trường đất thu hút nhiều loài sinh vật gây hại cho cây như cỏ dại, sâu bệnh hại,... Cây lớn lên trong môi trường thuỷ canh nhờ dung dịch dinh dưỡng, kiểm soát yếu tố dinh dưỡng đồng nghĩa với kiểm soát được hàm lượng chất trừ sâu hay bảo vệ thực vật.

+ Cho năng suất và chất lượng cao: Trồng cây thuỷ canh cho năng suất cao hơn so với mô hình trồng cây truyền thống. Đồng thời, nhờ việc kiểm soát được lượng chất dinh dưỡng cung cấp cho cây, đảm bảo cây không bị thừa hay thiếu chất, chất lượng rau thuỷ canh đảm bảo an toàn cho sức khoẻ người tiêu dùng.

- Những trở ngại nào khiến thuỷ canh còn chưa phát triển rộng rãi ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới:

+ Phạm vi áp dụng hẹp: Mô hình trồng cây thuỷ canh chỉ áp dụng được đối với các loại rau ăn lá, một số loại rau gia vị và rau ăn quả ngắn ngày như cà chua, dưa chuột, ớt chuông,... Mô hình này không khả thi khi áp dụng với các loại cây lương thực và cây ăn quả.

+ Chi phí đầu tư cao: Khi xây dựng hệ thống thuỷ canh, người dùng phải xây dựng hệ thống gồm bể chứa, bơm dinh dưỡng, khung giàn, bộ hẹn giờ tự động,... Vì vậy, chi phí đầu tư cho hệ thống thuỷ canh khá lớn so với mô hình thông thường.

+ Đòi hỏi kiến thức chuyên môn cao: Trồng cây bằng hệ thống thuỷ canh đòi hỏi trình độ chuyên môn và kĩ thuật cao. Đối với các mô hình quy mô nhỏ, cần trang bị kiến thức về cách pha dinh dưỡng, chăm sóc vệ sinh hệ thống. Đối với quy mô trang trại, cần trang bị kiến thức về công thức dinh dưỡng, chuyển giao kĩ thuật chăm sóc cây trồng và công nghệ thu hoạch, phương pháp vệ sinh hệ thống.

+ Bệnh phát sinh có khả năng lây lan nhanh chóng: Khi cây trồng trong hệ thống thuỷ canh bị bệnh, nguồn bệnh có thể dễ dàng lây lan nhanh chóng trong môi trường dinh dưỡng. Vì vậy, cần có kế hoạch quản lí bệnh tốt.

Luyện tập và vận dụng 1 trang 15 Chuyên đề Sinh học 11: Nhiều người trồng rau thuỷ canh trong các thùng xốp, thùng nhựa chứa dung dịch dinh dưỡng trên sân thượng hoặc ban công nhà. Theo em, rau trồng như vậy liệu có thực sự là sản phẩm sạch? Giải thích.

Lời giải:

- Chưa thể khẳng định được sản phẩm rau trồng theo mô hình thuỷ canh đã nêu có sạch hay không.

- Giải thích: Sản phẩm sạch là sản phẩm không bị ô nhiễm hoá chất, thuốc trừ sâu, vi sinh vật có hại,... Như vậy, để biết được rau sạch hay không, cần xem rau có đạt những yêu cầu trên hay không:

+ Dụng cụ trồng rau phải là những vật liệu sạch, thân thiện với môi trường. Trong trường hợp này, rau thuỷ canh được trồng trong thùng xốp, thùng nhựa, các chất liệu đó có thể bị thôi nhiễm các hạt vi nhựa ra dung dịch trồng rau, dẫn đến sản phẩm có thể không đủ điều kiện sạch, an toàn.

+ Sử dụng dung dịch dinh dưỡng trồng rau cần phải có quy chuẩn rõ ràng, nếu sử dụng thừa lượng vi khoáng thì rau lại có dư lượng chất khoáng gây hại cho con người. Vì vậy, cần kiểm tra xem dung dịch dinh dưỡng có nguồn gốc, thành phần như thế nào; có được sử dụng với liều lượng phù hợp với cây trồng không: Nếu trước khi thu hoạch mà vẫn bón nhiều thì không thể cho sản phẩm rau sạch. Hoặc trong lúc trồng thuỷ canh, hệ thống tuần hoàn không đảm bảo, dẫn đến rau hấp thụ quá nhiều dinh dưỡng hoặc các chất thải từ cây cũng không thể cho là sản phẩm sạch.

+ Ngoài ra, mô hình trồng rau trên cũng chưa nói đến phương án vệ sinh máng trồng, phương án thu hoạch, bảo quản và kiểm tra chất lượng sản phẩm nên chưa khẳng định được sản phẩm có sạch hay không.

Luyện tập và vận dụng 2 trang 15 Chuyên đề Sinh học 11: Cây rau trồng trong hệ thống thuỷ canh của một số gia đình có hiện tượng vàng lá, cây yếu và rễ bị nhớt. Hãy giải thích hiện tượng trên và đề xuất cách khắc phục.

Lời giải:

- Giải thích hiện tượng: Hiện tượng trên có thể do một số nguyên nhân sau:

+ Do bệnh (có nhiều nguyên nhân gây bệnh, trong đó có thể do nhiễm khuẩn, virus, nấm gây bệnh).

+ Do yếu tố côn trùng gây sâu bệnh.

+ Thiếu một số nguyên tố vi lượng (do chưa bón đủ trong dung dịch dinh dưỡng).

- Cách khắc phục: Tuỳ từng trường hợp cụ thể mà áp dụng biện pháp khắc phục phù hợp:

+ Nếu tình trạng vàng lá, rễ yếu,... mới chỉ xuất hiện ở một vài cây, cần đưa ngay khỏi hệ thống những cây này và tiến hành diệt khuẩn bằng thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ hoặc các sản phẩm hữu cơ khác rồi theo dõi diễn biến.

+ Nếu tình trạng vàng lá, rễ yếu đã xuất hiện trên tất cả các cây, cần thu hoạch cây trồng đợt sản xuất này và tiến hành vệ sinh, khử trùng tất cả hệ thống thuỷ canh và tiến hành gieo vụ mới. Cần bổ sung, điều chỉnh thành phần dinh dưỡng, điều kiện phòng trừ sâu bệnh để cải thiện năng suất ở vụ mới.

Luyện tập và vận dụng 3 trang 15 Chuyên đề Sinh học 11: Cùng một giàn máng thuỷ canh có trồng được nhiều loại cây cùng một lúc không? Giải thích.

Lời giải:

- Cùng một giàn thuỷ canh có thể trồng được nhiều loại cây cùng một lúc.

- Giải thích:

+ Do một số loại cây có nhu cầu dinh dưỡng khoáng, ánh sáng, độ ẩm tương tự nhau nên có thể trồng trên cùng một giàn thuỷ canh để tăng sự phong phú chủng loại cây trồng. Thường thì cây có họ hàng với nhau có thể có nhu cầu dinh dưỡng, ánh sáng, độ ẩm tương đương nhau. Ví dụ: Cây họ Cải có thể trồng chung giàn với nhau.

+ Tuy nhiên, việc trồng nhiều loại cây cùng một giàn thuỷ canh chỉ nên áp dụng với quy mô gia đình: Ở quy mô gia đình, nếu cần kết hợp thì có thể tận dụng trồng nhiều loại cây trên một giàn thuỷ canh nhằm đảm bảo cung cấp đa dạng các loại rau cho bữa ăn hằng ngày trong gia đình. Trên quy mô sản xuất hàng hoá, không nên trồng nhiều loài cây trên một giàn thuỷ canh mà cần sản xuất chuyên canh, để đạt năng suất, phẩm chất cao, chất lượng mẫu mã hàng hoá đẹp, đồng đều.

Xem thêm các bài giải Chuyên đề Sinh học 11 sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 3: Dự án: Điều tra tình hình sử dụng phân bón tại địa phương

Bài 4: Thực hành: Thí nghiệm chứng minh tác dụng của loại phân bón cách bón

Bài 5: Bệnh dịch và tác nhân gây bệnh ở người

Bài 6: Nguyên nhân lây nhiễm bệnh dịch ở người

Bài 7: Các biện pháp phòng chống bệnh dịch ở người