Phương pháp thủy canh và tương lai của nông nghiệp

Làm thế nào chúng ta có thể sản xuất đủ lương thực để duy trì dân số đang ngày càng gia tăng? Trồng cây không có đất có thể là câu trả lời - Rob Reddick giải thích.

Với dân số thế giới gần 7,5 tỷ, sự phồn thịnh trên toàn cầu và mong muốn có nhiều tài nguyên thực phẩm để sử dụng, nông nghiệp cần có năng suất cao hơn.

Một cách để đáp ứng nhu cầu lương thực trong tương lai có thể là trồng cây thủy canh, thay vì sử dụng một giải pháp giàu chất dinh dưỡng để cung cấp nước và khoáng chất cho rễ cây. Thủy canh đã được sử dụng để tăng sản lượng nông nghiệp và trồng cây trong môi trường sống mà thông thường không duy trì được chúng.

Mặc dù có vẻ giống như khoa học viễn tưởng, nhưng nó không phải là mới. Người Aztec đã xây dựng các trang trại nổi xung quanh thành phố đảo Tenochtitlan, và nhà thám hiểm Marco Polo đã viết về việc ngắm các khu vườn nổi trong suốt chuyến đi của mình qua Trung Quốc thế kỷ 13. Vào những năm 1930, Pan American Airways đã thành lập một trang trại thủy canh trên hòn đảo xa xôi ở Thái Bình Dương để các chuyến bay của mình có thể chuyên chở thêm thực phẩm trên đường đi châu Á.

Ngày nay, nông dân đang dần dần sử dụng phương pháp thủy canh. Các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm giải pháp để giải quyết vấn đề lương thực trong tương lai. Trong tương lai, một số ứng dụng của nó có thể vượt xa ngoài tưởng tượng.

Thủy canh hoạt động như thế nào?

Trong nông nghiệp truyền thống, đất hỗ trợ rễ cây, giúp nó giữ được thẳng đứng và cung cấp các dưỡng chất cần thiết để phát triển. Trong thủy canh, cây trồng được hỗ trợ nhân tạo và chính các hợp chất ion sẽ cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết, thay thế cho đất.

Tăng trưởng thực vật thường bị hạn chế bởi các yếu tố môi trường. Bằng cách áp dụng giải pháp dinh dưỡng trực tiếp vào gốc rễ trong môi trường có kiểm soát, nông dân có thể đảm bảo cho cây trồng luôn luôn có một nguồn cung cấp nước và chất dinh dưỡng tối ưu. Dưỡng chất này làm cho cây trồng phát triển tốt hơn.

Thuỷ canh đối với cây trồng, có thể có nhiều cách khác nhau:

• Đặt trong một chất trơ (như kính perlit núi lửa hoặc đá len) và có rễ của nó định kỳ ngập nước với dung dịch.
• Đặt trong một chất trơ và tạo mưa rơi bằng một dung dịch.
• Treo với rễ của nó trong không khí, sau đó phun sương.
• Đặt trên một lớp màng hơi dốc để có thể đổ nước/dung dịch qua gốc của nó.

Tất cả các hệ thống này đều được cơ giới hoá bằng cách này hay cách khác, thường sử dụng bơm để đưa ra giải pháp từ một cây trồng riêng biệt. Giải pháp cũng thường có ga để đảm bảo rằng rễ được cung cấp đầy đủ oxy. Hấp thụ khoáng chất đòi hỏi năng lượng, và được cung cấp nhờ sự hô hấp.

Vậy phương pháp thủy canh có khó không?

Chạy và duy trì một hệ thống thủy canh có thể khá phức tạp. Thực vật yêu cầu hơn một chục chất dinh dưỡng thiết yếu, với số lượng tối ưu của mỗi loại khác nhau tùy thuộc vào các loài, giai đoạn tăng trưởng và điều kiện địa phương, chẳng hạn như độ cứng của nước.

Thêm vào đó, một số chất dinh dưỡng hấp thụ nhanh hơn các chất khác, có thể gây tích tụ ion dương hoặc âm trong dung dịch, ảnh hưởng đến độ pH. Điều này có thể cản trở sự hấp thụ của các chất dinh dưỡng khác, một phần vì sự hấp thu của chúng phụ thuộc vào độ pH, nhưng cũng vì số lượng quá mức của một số chất sẽ ngăn cản sự hấp thụ của các chất khác. Ví dụ, quá nhiều ammonia sẽ làm giảm sự hấp thu canxi, quá nhiều calcium sẽ ngăn sự hấp thu magiê.

Trên hết, một số hợp chất phản ứng với nhau để hình thành các chất dễ hấp thụ hơn phải được cung cấp riêng. Người trồng trọt cần hiểu rõ cách thức thực vật và chất dinh dưỡng tương tác với nhau; Phải theo dõi chặt chẽ tình trạng của chúng và đáp ứng ngay với bất kỳ sự thay đổi nồng độ nào. Lựa chọn khác là mua các hệ thống tự động đắt tiền để theo dõi.

Nông dân cũng phải bảo vệ các giải pháp dinh dưỡng khỏi bị nhiễm các chất không mong muốn. Các hệ thống thủy canh bao quanh bên trong tòa nhà hoặc nhà kính là một cách phổ biến để bảo vệ. Nó cũng cho phép họ kiểm soát và tối ưu hóa các ảnh hưởng của môi trường khác lên sự phát triển của cây trồng, chẳng hạn như nhiệt độ, ánh sáng và CO2 để tăng sản lượng.

Nói đến thủy canh ngày nay, ít nhất là trong nông nghiệp, chúng thường không chỉ đơn thuần là trồng trọt mà còn làcùng kiểm soát tất cả các yếu tố này. Chính xác phải gọi là nông nghiệp có kiểm soát môi trường.

Cây trồng thủy canh

Về mặt lý thuyết, phương pháp thủy canh có thể được sử dụng trong bất kỳ vụ mùa nào. Tuy nhiên, kỹ thuật này chủ yếu được sử dụng với cây trồng phát triển hiệu quả trong các điều kiện thủy canh, như rau xà lách, dưa chuột, ớt và thảo mộc. Thuỷ canh thường được dùng để trồng cà chua.

Nông dân có xu hướng sử dụng cây trồng cà chua với các giống cà chua có đặc điểm riêng biệt, ví dụ như mang quả lớn hơn và phát triển không xác định (có nghĩa là chúng liên tục phát triển hoa quả dọc theo thân cây).

Các giống kháng bệnh cũng phổ biến vì chúng cho phép cây trồng sống lâu hơn và cho nhiều sản phẩm hơn.

Mặt khác, những cây trồng không phù hợp với phương pháp thủy canh cũng được loại ra, ví dụ như lúa mì. Nghiên cứu ở Mỹ đã chỉ ra rằng việc sử dụng hệ thống thuỷ canh trồng đủ lúa mì để làm một ổ bánh mì sẽ tốn tới $23!

Nông nghiệp đô thị

Phần lớn cây trồng vẫn sử dụng đất để nuôi lớn, nhưng cây trồng thủy canh đang tăng trưởng mạnh mẽ. Vào năm 2013, Thanet Earth - tổ hợp nhà kính lớn nhất của Anh, có trụ sở tại Kent đã sử dụng nông nghiệp có kiểm soát môi trường để sản xuất khoảng 225 triệu quả cà chua, ớt và hạt tiêu, tương đương với 12%, 11% và 8% sản lượng hàng năm của các loại cây này tại Anh Quốc. Thanet Earth hiện đang vận hành bốn nhà kính và có kế hoạch xây dựng thêm ba nhà máy nữa.

Người ta ước tính, ngành công nghiệp nuôi trồng thuỷ canh trên toàn cầu, đã đạt trị giá 21,4 tỷ đô la vào năm 2015, với giá trị dự kiến ​​sẽ tăng trưởng ở mức 7 phần trăm mỗi năm. Từ từ nhưng đều đặn, canh tác cây trồng dường như đang thay đổi.

Nhưng bên cạnh đó, đang có những thay đổi lớn trên toàn cầu, và điều này có thể đẩy nhanh việc sử dụng nông nghiệp có kiểm soát môi trường. Đến năm 2050, có thể có thêm 3 tỷ người sống trên trái đất, với hơn 80% dân số toàn cầu sống ở các trung tâm đô thị. Chúng ta đã sử dụng phần lớn đất phù hợp để canh tác, vì vậy cần tìm ra các vùng trồng mới, đặc biệt là ở những vùng đất khô cằn.

Một giải pháp được nói đến nhiều là canh tác theo chiều dọc, tạo ra các trang trại nuôi trồng thuỷ canh xếp chồng lên nhau bên trong các tòa nhà, bao gồm cả những tòa nhà chọc trời. Phương án này sẽ giải quyết được vấn đề cạn kiệt nguồn đất nông nghiệp sẵn có và đặt các trang trại này ngay tại trung tâm các thành phố đông dân trong tương lai, nơi rất cần cây xanh. Các trang trại theo chiều dọc đã được xây dựng ở Michigan và Singapore, ngay cả ở những nơi trú ẩn bom ở phía Nam London.

Và, khi kế hoạch cho các sứ mệnh không gian của con người đi xa hơn ra ngoài trái đất, NASA đang điều tra, liệu trồng cây trong nước có thể được sử dụng để tạo ra các trang trại trong vũ trụ để nuôi phi hành gia? Làm việc với Đại học Arizona, liệu có thể tạo ra một hệ thống khép kín để sao cho thải chất thải của con người và CO2 thành một nông trại thủy canh, tạo ra thực phẩm, ôxy và nước hay không?

Suckhoecuocsong.com.vn/Theo Tạp chí thử nghiệm ngày nay