Chương 6: Cây trồng trong aquaponics

Chương này thảo luận về kiến thức và kinh nghiệm để tăng năng suất cây trồng trong hệ thống aquaponic. Trước tiên, chúng ta tìm hiểu sự khác biệt giữa trồng cây trên đất và trồng cây không cần đất. Sau đó là các đặc tính sinh học, dinh dưỡng của thực vật các khía cạnh quan trọng với cây trồng trên aquaponics. Một phần ngắn gọn về kinh nghiệm lựa chọn các loại rau phù hợp cho hệ thống aquaponic. Hai phần cuối cùng bao gồm sức khỏe của cây, phương pháp để duy trì sức khỏe của cây và một số lời khuyên về cách tận dụng tối đa không gian trồng cây.

Với hầu hết các hệ thống aquaponic thương mại, giá trị kinh tế của việc sản xuất rau lớn hơn nuôi cá. Ước tính 90% lợi nhuận đến từ rau trong các mô hình aquaponic thương mại ở phương tây mà nguyên nhân chính do cây trồng có thời gian thu hoạch nhanh hơn. Tuy vậy, vẫn có trường hợp nông dân kiếm được nhiều tiền hơn khi nuôi các loài cá có giá trị.

Thông tin thêm về các hệ aquaponic thương mại được trình bày trong Chương 8 và trong phần phụ lục. Chương 8 thảo luận về kinh nghiệm quản lý sản xuất của hệ thống aquaponics qua các mùa, thảo luận về các phương pháp khác nhau cho từng phương pháp canh tác (media beds, NFT và DWC). Phụ lục 1 là mô tả về 12 loại rau phổ biến để trồng trong aquaponics; Phụ lục 2 chứa các mô tả và bảng chi tiết một số phương pháp điều trị sâu bệnh hữu cơ.

6.1 Khác biệt chủ yếu giữa trồng cây trên đất và trồng cây không cần đất

Nhìn chung, sự khác biệt là ở việc sử dụng phân bón và tiêu thụ nước, khả năng sử dụng đất phi nông nghiệp và năng suất tổng thể. Ngoài ra, nông nghiệp không cần đất thường ít sử dụng lao động. Cuối cùng, các kỹ thuật không cần đất hỗ trợ độc canh tốt hơn so với nông nghiệp trên mặt đất.

6.1.1 Phân bón

Trong đất có một lượng phân bón tự nhiên nhưng là không đủ cho nhu cầu của cây trồng. Để tăng năng suất, người ta phải bổ sung phân bón và thường bị mất 1 phần do cỏ dại và nước mưa nên sẽ tốn kém. Ngược lại, trồng cây trong môi trường nước các chất dinh dưỡng được hòa tan trong dung dịch và được chuyển trực tiếp tới cây trồng, có thể điều chỉnh được theo nhu cầu cụ thể của cây nên tiết kiệm hơn.

6.1.2 Sử dụng nước

Aquaponics chỉ sử dụng khoảng 10% lượng nước so với trồng cây trong đất. Nước chủ yếu dùng để tăng trưởng cây trồng và một phần bị mất đi do bị bốc hơi qua lá và bề mặt.

6.1.3 Sử dụng đất phi nông nghiệp

Aquaponic cũng có lợi thế về khả năng canh tác trên những vùng khó để trồng thổ canh như sa mạc, đất ven biển, đất thuê. Mô hình aquaponics xây dựng trong các khu vực đô thị có thể giảm đáng kể chi phí vận chuyển.

6.1.4 Năng suất

Năng suất của hệ aquaponic khi được tối ưu có thể tương đương với thủy canh và gấp 2 – 5 lần so với nông nghiệp truyền thống.

6.1.5 Giảm bớt công lao động

Aquaponic không phải làm đất, cày bừa, làm bỏ không phụ thuộc vào máy móc nông nghiệp. Lực lượng lao động phù hợp với nhiều độ tuổi và giới tính khác nhau.

6.1.6 Mô hình độc canh bền vững

Aquaponic có thể trồng độc canh một loại cây năm này qua năm khác. Tuy nhiên, cũng như các mô hình khác, độc canh đòi hỏi một mức độ chú ý cao hơn để kiểm soát dịch bệnh.

6.1.7 Phức tạp và vốn đầu tư ban đầu cao

Aquaponic là một hệ thống tương đối phức tạp, yêu cầu công lắp đặt và chi phí ban đầu cao, cần phải giám sát hàng ngày, ngoài ra cần nguồn điện liên tục và ổn định. Tuy nhiên, một khi nông dân đã quen với quy trình hoạt động aquaponic trở nên đơn giản hơn.

6.2 Sinh học cơ bản

6.2.1 Cấu tạo của thực vật

Rễ
Rễ hút nước và khoáng chất từ ​​đất. Trên rễ có những sợi lông nhỏ giúp cho việc hút chất dễ dàng hơn. Rễ giúp neo cây trong đất, ngăn không cho cây đổ. Rễ cũng lưu trữ thêm thực phẩm để sử dụng trong tương lai.

Rễ trong canh tác không cần đất cho thấy sự khác biệt so với canh tác sử dụng dất. Trong môi trường không có đất, nước và chất dinh dưỡng liên tục được cung cấp cho cây, được tạo điều kiện thuận lợi cho việc tìm kiếm chất dinh dưỡng của rễ và chúng có thể phát triển nhanh hơn. Điều đáng chú ý là rễ giữ lại gần 90 phần trăm kim loại được cây hấp thụ, bao gồm sắt, kẽm và các vi chất hữu ích khác.

Thân cây
Thân cây là cấu trúc hỗ trợ chính của thực vật. Chúng cũng hoạt động như hệ thống ống nước của cây, dẫn nước và chất dinh dưỡng từ rễ đến các bộ phận khác của thực vật, đồng thời vận chuyển hợp chất hữu cơ có từ quá trình quang hợp từ lá đến các khu vực khác. Thân cây có thể là cây thân thảo uống cong hoặc thân gỗ, giống như thân cây sồi.

Lá
Hầu hết hợp chất hữu cơ trong cây được sản xuất trong lá. Lá được thiết kế để thu ánh sáng mặt trời thông qua một quá trình gọi là quang hợp sản xuất ra hợp chất hữu cơ cung cấp cho cây. Lá cũng rất quan trọng đối với sự thoát hơi nước.

Hoa
Hoa là bộ phận sinh sản của hầu hết các loại cây. Hoa có chứa phấn hoa và noãn. Sau khi thụ phấn của hoa tiếp xúc với noãn quá trình thụ tinh xảy ra noãn
phát triển thành quả. Trong các kỹ thuật canh tác không cần đất, việc cung cấp kali kịp thời trước khi ra hoa có thể giúp cây trồng có được quả tốt hơn.

Quả / hạt
Quả là phương tiện để thực vật phân tán hạt của chúng. Nhiều loại thực vật cho quả ăn được, được nhân giống bởi sự di chuyển của con người và các loài động vật theo mối quan hệ cộng sinh như là cách phát tán hạt giống và chất dinh dưỡng nói riêng.

Hạt hay hột là một phôi cây nhỏ được bao phủ trong một lớp áo hạt, thường kèm theo một ít chất dinh dưỡng dự trữ. Nó là sản phẩm của phần noãn đã chín của các loại thực vật hạt trần và thực vật hạt kín, được tạo ra sau quá trình thụ tinh.

Cây ăn quả có nhu cầu dinh dưỡng khác với rau xanh, đặc biệt là cần nhiều kali và phốt pho vì vậy cần bổ sung kịp thời nếu trồng cây ăn quả trong aquaponics

6.2.2 Quang hợp

Tất cả cây xanh đều quang hợp, quá trình này cần oxy, CO2, nước và ánh sáng. Vì vậy, khi trồng cây ở khu vực kín, cần thông khí và cung cấp đầy đủ ánh sáng.

6.2.3 Yêu cầu về dinh dưỡng của thực vật

Thực vật cần hai loại chất dinh dưỡng chính: chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng. Cả hai loại chất dinh dưỡng đều cần thiết cho cây trồng, nhưng với số lượng khác nhau. Cây trồng yêu cầu lượng lớn chất dinh dưỡng đa lượng và một phần nhỏ vi lượng . Tuy nhiên một số thành phần dinh dưỡng vi lượng như Kalo, Sắt, Canxi, Magie thường thiếu hụt trong hệ Aquaponics vì vậy cần bổ sung từ bên ngoài hoặc tăng cường khả năng khoáng hóa của hệ.

Các chất dinh dưỡng đa lượng

Có sáu chất dinh dưỡng mà thực vật cần với số lượng tương đối lớn. Những chất dinh dưỡng này là nitơ, phốt pho, kali, canxi, magiê và lưu huỳnh.

• Nitơ (N) là cơ sở của tất cả các protein. Nó rất cần thiết cho việc xây dựng cấu trúc, quang hợp, tăng trưởng tế bào, quá trình trao đổi chất và sản xuất chất diệp lục.  Sự thiếu hụt nitơ nhận biết qua màu vàng của lá già, thân mỏng và sức sống kém (Hình 6.5a).  Thừa nitơ có thể gây ra sự tăng trưởng quá khổ của thực vật kéo theo cây trở nên mềm mại dễ bị bệnh và côn trùng phá hủy, cũng như gây khó khăn cho việc ra hoa đậu quả
• Phốt pho (P) được thực vật sử dụng làm xương sống của DNA (axit deoxyribonucleic), là thành phần cấu trúc của màng phospholipid và là adenosine triphosphate (thành phần để lưu trữ năng lượng trong tế bào). Phốt pho cũng rất cần thiết cho quá trình quang hợp, cũng như sự hình thành nhựa và đường . Nó khuyến khích sự nảy mầm và phát triển rễ trong cây con. Thiếu hụt phốt pho rễ cây kém phát triển, lá già xuất hiện màu xanh xỉn hoặc thậm chí màu nâu tím, và đầu lá có trông như bị cháy.
• Kali (K) kiểm soát việc ra hoa và đậu quả. Nó có liên quan đến việc sản xuất và vận chuyển đường, hấp thu nước, kháng bệnh và làm chín trái cây. Thiếu kali biểu hiện như những đốm bị đốt cháy trên lá già nhìn cây như thiếu sức sống (Hình 6.5b). Không có kali, hoa và trái cây sẽ khó đậu .
• Canxi (Ca) được sử dụng như một thành phần cấu trúc của cả thành tế bào và màng tế bào. Nó có liên quan đến việc tăng cường độ cứng thân cây, và góp phần phát triển gốc.  Thiếu hụt canxi lá mới bị biến dạng với đầu móc và hình dạng không đều. Việc bổ sung san hô hoặc canxi cacbonat có thể được sử dụng để bổ sung canxi trong aquaponics
• Magiê (Mg) được sắp xếp vào trung tâm của phân tử diệp lục. Trong lúc đó, diệp lục lại đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình quang hợp để sản sinh ra các hợp chất hữu cơ. Chính các hợp chất này xây dựng nên cơ thể của cây trồng. Như vậy là Mg tham gia vào quá trình quang hợp và cả quá trình hô hấp. Cả hai qúa trình này là cốt lỗi cho hoạt động sống của cây.Mg cũng là chất hoạt hóa của nhiều enzyme rất quan trọng đối với quá trình hô hấp và trao đổi chất của cây. Mg rất cần đối với các cây ngắn ngày như lúa, ngô, đậu, khoai tây, cũng như các cây dài ngày khác. Mg sẽ làm tăng hàm lượng tinh bột trong sản phẩm. Mg nằm cả trong cấu tạo của tế bào và cả trong chất nguyên sinh của cây. Vì vậy, Mg tham gia điều hòa độ nhớt của cây.Hiện tượng thiếu Magiê thường biểu hiện trước tiên ở các lá già. Lá bị mất màu xanh. Phần thịt lá mất màu trước. Không giống như thiếu Kali, sự mất màu xanh bắt đầu ở mép lá, sự mất màu xanh do thiếu Magiê xuất hiện trước tiên ở phần thịt giữa các gân lá tạo thành các đốm vàng rất rõ. Sau một thời gian phần đó chết đi và lá rụng sớm. Hiện tượng lan dần lên các lá phía trên nếu thiếu trầm trọng.
• Lưu huỳnh (S) rất cần thiết cho việc sản xuất một số protein, bao gồm diệp lục và các enzyme quang hợp khác. Các axit amin methionine và cysteine ​​đều chứa lưu huỳnh . Sự thiếu hụt S là rất hiếm, biểu hiện bao gồm màu vàng nói chung của toàn bộ tán lá non. Lá có thể trở nên vàng, cứng và giòn, và rụng.

Các chất dinh dưỡng vi lượng

Dưới đây là danh sách các chất dinh dưỡng chỉ cần theo số lượng nhỏ, vi lượng. Hầu hết các thiếu hụt chất dinh dưỡng vi lượng liên quan đến màu vàng của lá (như sắt, mangan, molypden và kẽm). Tuy nhiên, sự thiếu hụt đồng khiến lá cây có màu xanh đậm.

• Sắt(Fe) Cần cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, xúc tiến các hoạt động của nhiều loại men ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh hóa  trong cây+ Hình thành diệp lục, làm lá cây có màu xanh, cung cấp oxi cho cây trồng.Hình thành các hợp chất hữu cơ phân tử, giúp cho quá trình tổng hợp protein
  • Biểu hiện cây thiếu sắt:
    Cây thiếu sắt sẽ có biểu hiện: lá màu xanh nhợt nhạt, giữa các gân lá mầu xanh có khoảng giữa mầu vàng.Khi bệnh nặng, toàn bộ cây chuyển thành màu vàng cho tới trắng lợt.Lá cây thiếu sắt sẽ chuyển từ màu xanh sang vàng hay trắng ở phần thịt lá, trong khi gân lá vẫn còn xanh.Triệu chứng thiếu sắt xuất hiện trước hết ở các lá non, sau đến lá già.

•  Mangan (Mn):
  • Vai trò: Góp phần tạo nên enzym, hoạt hóa một số phản ứng trao đổi chất quan trọng trong cây: sự hút dinh dưỡng, sự cố định đạm, sự khử nitrat.Tham gia trực tiếp vào quá trìnhquang hợp, quá trình hô hấp, quá trình tổng hợp các chất hữu cơ, quá trình vận chuyển, sự chuyển hóa hơi nước, chuyển hóa gluxit, sự sinh trưởng và phát triển (nảy mầm, tạo thân và ra hoa kết quả), sự chống chịu hạn của cây.Ảnh hưởng đến sự tổng hợp các chất đường bột, hợp chất có đạm, các axit hữu cơ, sắc tố, vitamin…Tăng cường sự chín và sự nẩy mầm của hạt.Tăng sự hữu dụng của Lân và Canxi.
  • Biểu hiện thiếu Magan: Bắt đầu từ những lá non, lá mất màu xanh, gân chính và gân phụ màu xanh đậm, giữa những gân lá sẽ có màu vàng, và đôi khi xuất hiện nhiều đốm nâu đen.

• Kẽm (Zn):
  • Vai trò: Là nguyên tố đầu tiên cần thiết cho sự phát triển và ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất của cây trồng, được dùng bón cho cây thiếu dinh dưỡng. Kẽm tham gia vào các hoạt hóa khoảng 70 ezym của nhiều goạt động sinh lý và sinh hóa của cây trồng. Cần thiết để gian gia vào quá trình sản xuất ra chất diệp lục và hydratcarbon. Tăng tốc độ trao đổi chất của cây
  • Biểu hiện thiếu Zn ở cây trồng: Thiếu Zn các chức năng tế bào của cây bị suy yếu. Thiếu Zn gây rối loạn trao đổi auxin nên ức chế sự sinh trưởng, làm lá cây bị biến dạng, ngắn, nhỏ và xoăn, đốt ngắn và biến dạng. Lá non chuyển sang trắng hoặc vàng sáng…
• Đồng (Cu):
  • Vai trò: Cu cần thiết cho sự hình thành Diệp lục,làm xúc tác cho một số phản ứng khác trong cây.
  • Biểu hiện thiếu Cu ở cây trồng: Lá rủ xuống và có mầu xanh, chuyển sang quầng mầu da trời tối trước khi trở nên bạc lá, lá biến cong và cây không ra hoa được. Xuất hiện hiện tượng chảy gôm (rất hay xảy ra ở cây ăn quả), kèm theo các vết hoại tử trên lá hay quả.
• Bo (B):
  • Vai trò: Nhu cầu Bo cho từng loại đất là rất khác nhau. Bo cần thiết cho sự nẩy mầm của hạt phấn, sự tăng trưởng của ống phấn, sự hình thành của thành tế bào và hạt giống. Bo đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành protein. Bo tác động trực tiếp đến quá trình phân hóa tế bào, trao đổi hocmon, trao đổi N, nước và chất khoáng khác. Ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình phân hóa hoa, thụ phấn, thụ tinh, hình thành quả. Bo giúp làm tăng khả năng chống đổ cho cây vì tăng sự tổng hợp protein (tránh độc NH3) và sự tổng hợp glucid. Bo có lợi cho sự ra hoa và tạo quả, làm tăng sự vận chuyển các chất giúp cây sinh trưởng và tăng khả năng chịu hạn
  • Biểu hiện thiếu Bo: Thiếu B làm làm đình trệ sự vận chuyển nước và muối khoáng đến các đỉnh sinh trưởng, gây nên hiện tượng chồi ngọn bị chết, các chồi bên cũng thui dần.Gây rối loạn trong sự hình thành cơ quan sinh sản, một số trường hợp không có túi phấn và nhụy, hoa không hình thành.Tỷ lệ đậu quả kém, quả dễ rụng,rễ sinh trưởng kém, lá bị dày lên.
• Molypđen (Mo):
  • Vai trò: Cần cho sự tổng hợp và hoạt động của men khử Nitrat. Molipden cũng cần thiết cho việc chuyển hóa Lân từ dạng vô cơ sang hữu cơ trong cây.
  • Biểu hiện thiếu Mo : Thiếu Mo sẽ ức chế dinh dưỡng đạm của cây trồng, đặc biệt của các cây họ đậu. Lá vàng và hệ sinh trưởng bị đình trệ xảy ra khi thiếu Mo. Sự thiếu hụt Molipden có thể gây ra triệu chứng thiếu Đạm trong các cây họ đậu như đậu tương, cỏ alfalfa, vì vi sinh vật đất phải có Molipden để cố định Nitơ từ không khí.

Thiếu nitơ có thể nhìn thấy ở lá già nhạt (a); thiếu kali có thể nhìn thấy như những đốm nâu trên mép lá (b); thiếu lưu huỳnh có thể nhìn thấy trong lá cuộn tròn và màu vàng (c); và thiếu sắt có thể nhìn thấy trong màu xanh nhạt tổng thể của cây bạc hà (d)

Ngoài ra sự thiếu hụt của nhiều chất dinh dưỡng này phụ thuộc vào độ pH (xem Phần 6.4 về tính khả dụng phụ thuộc pH)

6.2.4 Dinh dưỡng cho hệ thống aquaponic

Nitơ được cung cấp cho các hệ thống aquaponic chủ yếu dưới dạng nitrat, được chuyển đổi từ amoniac của chất thải cá thông qua quá trình nitrat hóa của vi khuẩn. Một số chất dinh dưỡng khác được hòa tan trong nước từ chất thải của cá, nhưng hầu hết vẫn ở trạng thái rắn thực vật không thể hấp thu.

Chất thải rắn của cá bị phân hủy bởi vi khuẩn dị dưỡng gọi là quá trình khoáng hóa, quá trình này giải phóng các chất dinh dưỡng thiết yếu vào nước.

Cách tốt nhất để đảm bảo rằng thực vật không bị thiếu hụt dinh dưỡng là duy trì độ pH nước tối ưu (6-7) và cho cá ăn một chế độ ăn cân bằng và đầy đủ,.Tuy nhiên, theo thời gian, ngay cả một hệ thống aquaponic được cân bằng hoàn hảo cũng có thể bị thiếu một số chất dinh dưỡng, thường là kali hoặc canxi.

Sự thiếu hụt trong các chất dinh dưỡng này là do thành phần thức ăn của cá chỉ cung cấp đủ vi lượng cho cá. Vì vậy thiếu hụt các chất dinh dưỡng như sắt, canxi và kali có thể xảy ra.

Nói chung, sắt thường xuyên được bổ sung dưới dạng chelated sắt trong hệ thống aquaponic để đạt nồng độ khoảng 2 mg / lít. Canxi và kali được thêm vào khi điều chỉnh độ pH, vì quá trình nitrat hóa là một quá trình axit hóa. Chúng được thêm vào dưới dạng canxi hydroxit hoặc kali hydroxit, hoặc canxi cacbonat và kali cacbonat (xem Chương 3 để biết thêm chi tiết). Bổ sung Canxi và Kali dựa trên loại cây được trồng, vì rau lá có thể cần nhiều canxi hơn, và cây ăn quả cần nhiều kali hơn. Ngoài ra, Chương 9 thảo luận về cách sản xuất phân bón hữu cơ đơn giản từ phân bón để sử dụng làm chất bổ sung đảm bảo rằng cây luôn nhận được lượng chất dinh dưỡng phù hợp.

6.3 CHẤT LƯỢNG NƯỚC CHO CÂY

Phần 3.2 đã thảo luận về các thông số chất lượng nước cho toàn bộ hệ thống aquaponic.

6.4 Lựa chọn cây trồng

Cho đến nay, hơn 150 loại rau, thảo mộc, hoa và cây nhỏ khác nhau đã được trồng thành công trong các hệ thống aquaponic, bao gồm các hệ thống nghiên cứu và thương mại. Phụ lục 1 cung cấp một bản tóm tắt kỹ thuật và hướng dẫn trồng chi tiết cho 12 loại thảo mộc và rau quả phổ biến nhất. Nhìn chung, cây lá xanh phát triển rất tốt trong aquaponics cùng với một số loại rau ăn quả phổ biến nhất, bao gồm cà chua, dưa chuột và ớt.

Rau quả có nhu cầu dinh dưỡng cao hơn phù hợp với các hệ thống được thiết lập với trữ lượng cá đầy đủ. Tuy nhiên, một số cây trồng từ rễ và một số cây nhạy cảm không phát triển tốt trong aquaponics. Chúng chỉ có thể trồng trên mô hình lớp giá thể – media beds hoặc mô hình dạng bấc (wicking bed) được thảo luận chi tiết hơn trong Phần 9.3.

Các loại rau khác nhau có như cầu dinh dưỡng khác nhau. Dựa vào nhu cầu dinh dưỡng mà thực vật trong aquaponic phân chia ra các nhóm

• Thực vật có nhu cầu dinh dưỡng thấp bao gồm các loại rau lá xanh và thảo mộc, như rau diếp, củ cải, xà lách, húng quế, bạc hà, rau mùi tây, rau mùi, hẹ, pak choi và cải xoong. Nhiều loại đậu như đậu Hà Lan và đậu cũng có nhu cầu dinh dưỡng thấp.
• Những cây có nhu cầu dinh dưỡng cao bao gồm các loại trái cây thực vật, chẳng hạn như cà chua, cà tím, dưa chuột, bí xanh, dâu tây và ớt.
• Các loại cây khác có nhu cầu dinh dưỡng trung bình là: cải bắp, như cải xoăn, súp lơ, bông cải xanh và su hào. Các loại cây phồng lên như củ cải, khoai môn, hành tây và cà rốt có yêu cầu từ trung bình đến cao, trong khi củ cải đòi hỏi ít chất dinh dưỡng.

Trong mô hình Media bed, thông thường người ta trồng kết hợp các loại rau xanh, rau thơm, rau lấy quả… để tận dụng không gian. Còn với mô hình DWC và NFT, người ta chỉ trồng một loại cây để đảm bảo lợi ích kinh tế.

Trong NFT, cũng có thể trồng các loại rau ăn quả lớn hơn, chẳng hạn như cà chua, cây ăn quả cũng cần được trồng trong các ống lớn hơn, lý tưởng nhất là đáy phẳng và được đặt ở khoảng cách lớn hơn các loại rau lá. Điều này là do cây ăn quả phát triển lớn hơn và cần nhiều ánh sáng hơn để làm chín quả của chúng và cũng vì không gian rễ bị hạn chế trong các đường ống.

Mặt khác, các loại cây có củ và / hoặc rễ lớn, như su hào, cà rốt và củ cải nên trồng ở media beds để có không gian phát triển bộ rễ lớn hơn và tốt nhất độ sâu của khay tối thiểu phải đạt 30cm.

Các loại rau có nhu cầu dinh dưỡng cao đang phát triển trên các phương tiện truyền thông, bao gồm cà tím (Solanum sp.) (A) và cà chua (Solanum sp.) Và súp lơ (Brassica sp.) (B)

Nếu tất cả cây trồng được thu hoạch cùng một lúc, hệ thống sẽ bị mất cân bằng. Một số nông dân giải quyết vấn đề bằng cách tiêu thụ bớt cá, hoặc giảm khẩu phần ăn. Tuy nhiên đây không phải là giải pháp tối ưu, tốt nhất là trồng cây ở nhiều vòng đời khác nhau để tạo ra một chu kỳ thu hoạch đều đặn. Xây dựng một kế hoạch trồng và thu hoạch sẽ thảo luận kỹ hơn ở chương 8.

6.5 Kiểm soát sâu bọ và dịch bệnh

Sức khỏe thực vật là một khía cạnh quan trọng trong hệ thống aquaponic. Sức khỏe thực vật, bao gồm phòng chống dịch bệnh và ngăn chặn và loại bỏ dịch hại, là một khía cạnh cực kỳ quan trọng trong hệ thống aquaponic (Hình 6.8). Việc quản lý mầm bệnh và sâu bệnh, tối ưu dinh dưỡng, kỹ thuật trồng thông minh và quản lý môi trường thích hợp cũng là nền tảng để bảo đảm cây khỏe mạnh.

Phần này nhằm mục đích cung cấp kiến thức chi tiết hơn về cách giảm thiểu rủi ro và giải quyết các bệnh và dịch hại thực vật trong aquaponics quy mô nhỏ.
Để biết thêm thông tin về côn trùng có lợi, thông tin chung về nhận dạng dịch hại, cũng như quản lý bệnh, dịch hại tổng hợp (bao gồm các sản phẩm khác nhau có sẵn để điều trị), được trình bày chi tiết hơn ở Phụ lục 2

6.5.1 Kiểm soát sâu bọ

Sâu bọ ảnh hưởng rất lớn đến năng suất cây trồng, biện pháp phòng trừ sau bọ trong nhà kính và bên ngoài là khác nhau. Ở các vùng nhiệt đới, việc kiểm soát sâu bọ khó hơn nhiều so với vùng ôn đới và vùng có khí hậu khô cằn.

Trong hệ thống aquaponic, việc sử dụng thuốc trừ sâu có thể làm chết cá và vi khuẩn có lợi. Vì vậy, tốt nhất chỉ dùng các biện pháp sinh học và tăng cường sức đề kháng cho cây để chống chịu sâu bọ.

Dưới đây là một số biện pháp phòng ngừa sâu bọ với chi phí thấp:

• Dùng lưới bảo vệ : Sử dụng lưới có để vây, kích thước mắt lưới tùy thuộc vào lợi côn trùng gây hại. Mắt lưới 0.15mm ngừa bọ trĩ, 0.35mm ngừa bọ chét và ruồi trắng, 0.8mm để ngừa sâu ăn lá.
• Cách ly:  Trồng rau trên sân thượng giúp giảm bớt sâu bệnh tấn công. Quét dầu nhớt xung quanh khay rau để ngăn kiến bò lên.
• Loại bỏ bằng tay: Loại bỏ sâu bọ, côn trùng bằng tay hoặc dùng vòi nước phun vào lá cây. Đây là phương pháp hiệu quả nhất trong mô hình aquaponic quy mô nhỏ, đặc biệt là đối với bọ chét và ruồi trắng. Tuy nhiên với quy mô lớn sẽ gây tốn công và mất nhiều nước.
• Đặt bẫy: Dùng các loại bẫy dính trong nhà kính hoặc nhà lưới. Loại màu xanh để bẫy bọ trĩ, màu vàng bẫy các loại bướm và ruồi trắng. Một phương pháp khác rất hiệu quả là dùng bẫy pheromone để thu hút côn trùng đực, làm giảm khả năng giao phối của côn trùng.

Quản lý môi trường

Tạo 1 hệ thống có thể thay đổi nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ để gây bất lợi cho côn trùng và sâu bọ. Ví dụ như nhện không chịu được môi trường ẩm ướt…

Lựa chọn cây trồng

Trồng xen canh có tác dụng chống sâu bọ hiêu quả hơn trồng độc canh. Ngoài ra, nên chọn giống cây có khả năng kháng sâu bệnh tốt.

Thu hút sâu bọ ra ngoài

Trồng các cây thu hút sâu bọ bên ngoài xung quanh hệ để thu hút sâu bọ rồi phun thuốc sâu. Ví dụ các loài hoa cúc, các cây hoa sặc sỡ …

Trồng kết hợp

Một số loại cây có thể tiết ra hóa chất tự nhiên, các chất này có thể thu hút hoặc đẩy lùi một số loại côn trùng nhất định vì vậy cần trồng kết hợp để hỗ trợ lẫn nhau. Xem phụ lục 2 để biết thêm chi tiết.

Phân bón

Cây dư đạm dễ bị sâu bệnh tấn công vì vậy nếu hàm lượng nitrat cao cụ thể là > 120mg/l thì phải pha loãng nước.

Khoảng cách

Cây trồng mật độ cao dễ taoj điều kiện cho sâu bệnh phát triển vì vậy cần giảm mật độ trồng, thường xuyên cắt tỉa kết hợp các loại cây có khả năng chịu bóng. Tăng cường thông gió để cây thoáng đãng phát triển tốt hơn..

Luân canh cây trồng

Thay đổi cây trồng, luân canh qua các vụ để giảm mạnh các loài gây hại.

Vệ sinh

Loại bỏ tất cả lá rụng, rễ cây chết khi thu. Nếu hệ thống ngoài trời nên giảm thiểu cây cối xung quanh để phòng sâu bệnh lây lan.

Kiểm soát hóa học

Nếu tất cả các biện pháp trên không giúp ích gì cho hệ thống của bạn thì phải can thiệt hóa học bằng các loại thuốc sâu chiết xuất từ thảo mộc.  Phụ lục 2 chứa một danh sách chỉ dẫn và mức độ độc hại đối với cá.

Kiểm soát sinh học

Phun dung dịch chứa khuẩn Bacillus thuringiensis và nấm Beauveria bassiana trực tiếp lên lá hoặc côn trùng. Bacillus thuringiensis gây tổn thương hệ tiêu hóa của côn trùng, nấm Beauveria bassiana gây bệnh cho rầy thân, rầy lá, sâu đục thân, sâu cuốn lá, bọ xít hại lúa và bọ xít đen.

Thiên địch

Ngoài ra trong aquaponics có thể sử dụng các loài thiên địch để kiểm soát côn trùng, cách này rất hiệu quả trong môi trường nhà kính hoặc nhà lưới. Tuy nhiên, biện pháp này yêu cầu kiến thức về từng loại thiên địch khác nhau, và cần giám sát thường xuyên để chọn loại thiên địch trong từng thời điểm khác nhau.

Phương pháp này có nhược điểm là không thể tiêu diệt toàn bộ các loài gây hại, và chỉ phù hợp với mô hình quy mô lớn, ở mô hình quy mô nhỏ không đủ sâu bọ cho thiên địch dễ khiến cho chúng bay đi.

6.5.2 Dịch bệnh

Aquaponic là một hệ sinh thái nên chỉ có thể sử dụng các biện pháp hữu cơ để hạn chế dịch bệnh.

Kiểm soát môi trường

• Sử dụng quạt đối lưu để giảm độ ẩm trong nhà kính, tránh nước ngưng tụ trên rau.
• Cần phải duy trì nhiệt độ trong hệ aquaponic dưới 30oC để tránh bào tử nấm nảy mầm nhất là nấm Pythium .
• Mật độ cây quá cao dễ làm tăng độ ẩm vì vậy nên trồng mật độ vừa phải để cây không bị nấm bệnh

Giống cây trồng

• Trồng các loại cây ở địa phương, chọn giống có khả năng kháng bệnh tốt để giảm nguy cơ dịch bệnh
• Luân canh cây trồng trong một thời gian. Ví dụ luân canh xà lách vs húng quế để tránh pythium tấn công.
• Hạt giống và cây con phải mua ở vườn ươm uy tín. Hạn chế làm tổn thương cây trồng vì từ các vết cắt dễ bị bệnh và lây lan cho cây xung quanh.

Dinh dưỡng thực vật

Dinh dưỡng thừa hoặc thiếu đều ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của cây đối với bệnh tật như chống ôxy hóa hoặc kháng sinh.

• Nitơ: Dư nitơ làm cây mọng nước dễ bị nấm tấn công, thiếu nitơ làm cây còi cọc tạo điều kiện cho các loại vi khuẩn cơ hội.
• Kali: Tăng cường khả năng tự chữa lành vết thương, chống rét, tăng thời gian sinh trưởng.
• Phốt pho (lân): Kích thích ra hoa đậu quả.
• Canxi: Cho tế bào khỏe mạnh, hạn chế nấm thâm nhập.
• Silic: Giúp cây giải phóng hợp chất phenol – kháng sâu bệnh.

Giám sát – Ngăn chặn

Phát hiện sớm và loại bỏ ngay là nền tảng của quản lý dịch bệnh. Cây trồng cần được kiểm tra thường xuyên, nếu phát hiện cây bị vàng, héo cần phải loại bỏ ngay để tránh lây lan.

Xử lý hóa học

Aquaponic là một hệ sinh thái vì vậy có khả năng kháng bệnh tốt hơn thủy canh. Tuy nhiên đối với những vùng khí hậu nhiệt đới, dịch bệnh có thể bùng phát và không thể dùng các biện pháp theo tiêu chuẩn nông nghiệp thông thường. Các loại hóa chất và liều lượng dùng với điều kiện không gây hại cho cá được liệt kê ở phụ lục 2.

Xử lý sinh học

Một số loại nấm đối kháng có thể dùng cho aquaponics là Trichoderma, Ampelomices, vi khuẩn Bacillus subtilis có thể áp dụng trên lá hoặc xung quanh gốc cây. Cụ thể Trichoderma kiểm soát hiệu quả nấm Pythium và hầu hết các bệnh trên đất.  Ampelomices có thể thay thế các biện pháp hóa học chống lại nấm mốc bột.

6.6 Bố trí cây trồng

Đa dạng loại cây trồng

Mỗi loại cây trồng lại bị 1 số loại bệnh và virus ký sinh khác nhau. Trồng một loại thì nguy cơ lây nhiễm cao hơn vì vậy hệ thống aquaponics khuyến khích trồng nhiều loại cây trồng khác nhau.

Trồng xen kẽ

Bằng cách này, có thể thu hoạch và trồng lại thường xuyên, giúp duy trì mức độ cân bằng chất dinh dưỡng trong hệ thống, đồng thời có thể cung cấp đa dạng loại rau ổn định cho thị trường. Để trồng xen kẽ phải luôn có sẵn nguồn cung cấp cây con (phát triển vườn ươm được thảo luận trong Chương 8).

Tận dụng tối đa không gian

Trong mô hình Media bed quy mô nhỏ, tận dụng không gian cần phải cân nhắc thời gian thu hoạch. Ví dụ như trồng các loại rau ăn lá có thời gian thu hoạch ngắn (xà lách) kết hợp với cây lấy quả (cà tím), sau khi thu hoạch xà lách tạo ra nhiều không gian hơn cho cà tím, sau đó tiếp tục trồng xà lách. Với các loại cây dây leo có thể làm giàn cách xa khay rau để tạo điều kiện trồng các loại cây khác.

6.7 CHƯƠNG TÓM TẮT

• Những lợi thế chính của aquaponics so với nông nghiệp sử dụng đất là: (i) không lãng phí dinh dưỡng; (ii) sử dụng nước ít hơn; (iii) năng suất / chất lượng cao hơn; (iv) khả năng canh tác ở những vùng phi nông nghiệp; và (v) ko phải làm đất, làm cỏ và các công việc nông nghiệp truyền thống khác.
• Cây cần ánh sáng mặt trời, không khí, nước và chất dinh dưỡng để phát triển. Các chất dinh dưỡng đa lượng thiết yếu bao gồm: nitơ, phốt pho, kali, canxi, magiê và lưu huỳnh; Các vi chất dinh dưỡng bao gồm sắt, kẽm, boron, đồng, mangan và molypden. Sự thiếu hụt dinh dưỡng cần được giải quyết bằng cách cung cấp các chất dinh dưỡng hạn chế với phân bón bổ sung hoặc tăng khoáng hóa.
• Thông số chất lượng nước quan trọng nhất đối với cây trồng là pH vì nó ảnh hưởng đến sự sẵn có của các chất dinh dưỡng thiết yếu.
• Phạm vi nhiệt độ phù hợp cho hầu hết các loại rau là 18-26 ° C, mặc dù nhiều loại rau theo mùa. Rau mùa đông cần nhiệt độ 8-20 ° C, và rau mùa hè yêu cầu nhiệt độ 17-30 ° C.
• Các loại thảo mộc và rau lá xanh làm rất tốt trong aquaponics. Các loại rau quả lớn cũng phát triển tốt bao gồm cà chua, ớt, cà tím và dưa chuột, đậu Hà Lan và đậu. Cây phát triển rễ và củ ít được trồng phổ biến và đòi hỏi sự kỹ thuật đặc biệt.
• Sản xuất tích hợp và quản lý dịch hại / dịch bệnh sử dụng các biện pháp vật lý, cơ học để giảm thiểu sâu bệnh / mầm bệnh, sau đó sử dụng hóa chất và xử lý sinh học nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho cá khi cần thiết.
• Trồng xen kẽ thu hoạch liên tục để đảm bảo cân bằng giữa cá và rau trong hệ thống.