Công nghệ khí canh

Công nghệ khí canh (Aeroponics) là phương pháp trồng cây tiên tiến trong nông nghiệp, nơi cây không cần đất (địa canh) hay nước (thủy canh) mà sinh trưởng trong không khí chứa các hạt dinh dưỡng. Những hạt dinh dưỡng này cung cấp cho rễ cây, giúp cây phát triển tối ưu. So với các phương pháp khác, khí canh tiết kiệm đến 95% phân bón, giảm tiêu thụ nước đến 98%, không cần dùng thuốc bảo vệ thực vật, tiết kiệm không gian và có thể tăng cường mùa vụ quanh năm, nâng cao năng suất cây trồng từ 45% đến 75%...

Lịch sử phát triển

Ý tưởng về khí canh đã bắt đầu từ những năm 1920 khi các nhà nghiên cứu nhận thấy một số loại cây có rễ mọc lơ lửng trong tự nhiên, như cây hoa lan. Đến năm 1942, W. Carter được ghi nhận là người đầu tiên trồng cây trong môi trường không khí, mô tả phương pháp khí canh (bằng hơi nước) để điều chỉnh sự phát triển của rễ cây. Năm 1944, L. J. Klotz là người đầu tiên nghiên cứu bệnh lý ở rễ cây có múi bằng phương pháp trồng cây trong sương mù. Đến năm 1952, G. F. Trowel đã thử nghiệm trồng táo trong môi trường không khí với phun sương. Và vào năm 1957, F. W. Went đã trồng cà phê và cà chua với toàn bộ bộ rễ lơ lửng trong không khí, được phun sương mù dinh dưỡng, gọi phương pháp này là 'aeroponics'.

Cho đến năm 1966, B. Briggs đã giới thiệu lần đầu tiên công nghệ khí canh và đưa phương pháp này từ phòng thí nghiệm vào thực tiễn sản xuất. Kể từ thời điểm đó, kỹ thuật khí canh đã được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trong ngành sản xuất.

• Vào năm 1976, nhà khoa học John Prewer từ Anh đã thực hiện thí nghiệm trồng xà lách trong ống nhựa với thời gian sinh trưởng 22 ngày, sử dụng không khí và dưỡng chất được đưa vào bằng phương pháp phun sương.
• Đến năm 1982, kỹ thuật khí canh đã trở nên phổ biến khi NASA bắt đầu nghiên cứu ứng dụng trong môi trường không trọng lực trên tàu con thoi và trạm không gian. Cùng thời gian đó, ở Israel, Nir Isaac phát minh ra thiết bị khí canh áp suất thấp để cung cấp dưỡng chất cho cây trồng treo lơ lửng bằng chất liệu xốp (styrofoam) trên khay.
• Năm 1983, Richard J. Stoner đã đăng ký sáng chế thiết bị và quy trình khí canh đầu tiên mang tên 'Genesis Growing System' (Hệ thống phát triển Genesis), với bộ vi xử lý đầu tiên phân phối đồng thời nước và dưỡng chất đến khay trồng, đánh dấu một bước đột phá trong ngành nông nghiệp.
• Năm 1985, Công ty Genesis Technology INC lần đầu tiên đưa ra thị trường hệ thống 'Genesis Growing System' quy mô lớn, là hệ thống khép kín với tuần hoàn và điều khiển bằng vi xử lý để trồng cây hàng hóa.
• Đến năm 2006, khí canh đã được ứng dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia phát triển. Hiện nay, công nghệ này rất phù hợp cho việc nhân giống, nghiên cứu sinh lý cây trồng và phát triển nông nghiệp đô thị.

Lợi ích của canh tác bằng khí canh

Trong lĩnh vực giống cây trồng, khí canh được coi là một bước đột phá lớn trong nghiên cứu và sản xuất giống vô tính. Các nhà khoa học dự đoán rằng đây sẽ trở thành phương pháp chính trong nhân giống vô tính của thế kỷ 21, nhờ vào hệ thống lọc và khử trùng dung dịch cùng không khí trong buồng trồng, đồng thời tích hợp công nghệ sinh học, tin học, vật liệu mới và tự động hóa.

Khí canh cho phép nhân giống nhiều loại cây trồng với tốc độ nhanh hơn rất nhiều, hiệu suất tăng gấp 30 lần so với phương pháp truyền thống, loại bỏ các bước khử trùng phức tạp trong nuôi cấy mô, từ đó tiết kiệm lao động, vật liệu và giảm chi phí sản xuất.

Khi áp dụng công nghệ khí canh trong sản xuất, môi trường sống của cây trồng luôn được duy trì sạch bệnh mà không cần dùng đến thuốc trừ sâu. Hệ thống khép kín từ trồng đến thu hoạch giúp tiết kiệm nước và dinh dưỡng, đồng thời cho phép tự động hóa quá trình phun dinh dưỡng. Điều này không chỉ thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng và tăng năng suất cây trồng, mà còn dễ dàng kiểm soát môi trường nuôi trồng. Việc sử dụng khí canh giúp giảm chi phí nước đến 98%, phân bón đến 95%, thuốc bảo vệ thực vật đến 99%, và tăng năng suất cây trồng từ 45% đến 75%.

So với phương pháp địa canh, khí canh mang lại năng suất cao gấp đôi ít nhất; tiết kiệm diện tích canh tác nhờ khả năng thâm canh nhiều tầng; cây trồng phát triển nhanh gấp 1.5 lần nhờ môi trường nhân tạo (với thời gian ánh sáng 24 giờ tương đương 3 ngày ánh sáng tự nhiên); tiết kiệm hơn 70% nước tưới, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, đặc biệt là trong các tình trạng khô hạn; giảm công sức và thời gian, đặc biệt là trong việc cải tạo đất.

So với phương pháp thủy canh, khí canh khắc phục nhược điểm vi khuẩn dễ lây lan qua toàn bộ hệ thống nhờ việc phun khí dưới dạng sương. Vi khuẩn khó có thể tiếp cận nhiều cây cùng lúc; khi cây bị bệnh, chỉ cần loại bỏ cây bệnh và thay nước trong bồn máy bơm để đảm bảo vệ sinh.

Ứng dụng trong sản xuất giống khoai tây

Gần đây, các nước châu Á đã thành công trong việc áp dụng công nghệ sinh học, bao gồm khí canh, để phát triển hệ thống giống khoai tây. Trung Quốc, quốc gia có diện tích trồng khoai tây lớn nhất thế giới (4,7 triệu ha), đã sử dụng công nghệ khí canh trong sản xuất củ giống để nâng năng suất từ 11 tấn/ha năm 1991 lên 17 tấn/ha năm 2000 chỉ trong vòng 10 năm. Với khí canh, năng suất khoai giống tại Trung Quốc đã đạt từ 1.800 đến 2.000 củ/m², và tại Hàn Quốc từ 3.000 đến 00 củ/m², trong khi các phương pháp khác chỉ đạt từ 300 đến 500 củ/m².

Việt Nam đã đạt thành công trong việc sản xuất giống khoai tây bằng công nghệ khí canh, với năng suất lên tới 835-1016 củ/m². Quy trình và thiết bị sản xuất giống khoai tây bằng khí canh đã được cấp bằng sáng chế độc quyền theo Quyết định số 62896/QĐ-SHTT, ngày 11 tháng 11 năm 2013 của Cục Sở hữu trí tuệ.

• Canh tác cây trồng bằng công nghệ khí canh
• Nhân giống cà chua F1 với kỹ thuật khí canh Lưu trữ ngày 16-09-2016 tại Wayback Machine
• Ứng dụng khí canh trong nhân giống khoai tây Lưu trữ ngày 16-09-2016 tại Wayback Machine
• Thủy canh

Ghi chú