trungduart
Administrator
Chất trồng cây nhân tạo là vấn đề được những nhà nghiên cứu sinh lý cây trồng đặt ra từ rất lâu nhằm tìm hiểu cặn kẽ những yêu cầu sinh lý của cây và tác động của chất trồng hay đất đai lên sự sinh trưởng, phát triển của chúng.
Việc trồng cây trên môi trường dinh dưỡng đã chứng tỏ rằng cây hút dưỡng chất qua dung dịch muối khoáng với nước, đất chỉ là nơi mà hệ rễ cây phân bố, cố định phần thân lá được vững chãi mà thôi.
Tuy vậy, tảo từ không khí sẽ dễ dàng rơi vào môi trường nước dinh dưỡng, sinh sản nhanh chóng, tranh ăn với rễ cây. Tảo còn sản sinh ra những độc tố để ức chế lẫn nhau và gây tác động ức chế lên quá trình sống của cây.
Sự phức tạp của việc thủy canh không phải chỉ ở chỗ đó mà còn gặp phải vấn đề cố định cho thân lá, thông khí cho hệ rễ, nên đã có những phương pháp thí nghiệm cho dung dịch dinh dưỡng hấp phụ lên bề mặt đá dăm. Cách này tuy làm tăng được sự thông thoáng, nhưng chúng thường phản ứng với môi trường dưỡng chất, giải phóng ra một số kim loại, ảnh hưởng đến cây. Hơn nữa, tầng lông hút của hệ rễ chỉ hoạt động trên một mặt phẳng nên khả năng bám tự nhiên của rễ vào chất trồng bị giới hạn, dẫn đến không phản ảnh đầy đủ các quá trình sinh lý bình thường.
Cũng từ nhiều thập niên trước, người ta đã sử dụng các loại tuf của san hô, của đá bọt núi lửa trong thành phần chất trồng hỗn hợp, thường là với than bùn rêu nước, để chất trồng được nhẹ hơn, sạch hơn. Đôi khi, còn thêm một vài khoáng vật như dolomit để bổ sung dinh dưỡng.
Mãi đến thập niên 70, các sách giáo khoa về sinh lý thực vật thường giới thiệu đến một loại vật liệu nhân tạo là keramzit là sản phẩm của sét dẻo trương phồng trong nhiệt độ cao; khi phối hợp với việc hấp phụ dinh dưỡng bề mặt sẽ có khả năng sản xuất hàng trăm kilogam sinh khối cây trồng trên một mét vuông. Loại chất trồng này đã giúp cho nông dân ở Israel, Thổ Nhĩ Kỳ trồng được rau xanh trên những đồi sỏi đá và ngay cả trong sa mạc.
Năm 1988, Thụy Điển công bố một công nghệ sản xuất nham thạch nhân tạo và được những nhà làm vườn giầu có ở châu á tiếp nhận, họ phối hợp với alcosorb là một loại polymer hút nước rất mạnh để trồng cây. Tuy vậy alcosorb dễ bị rữa ra khi gặp chất kiềm và loại nham thạch này không khá gì hơn tuf núi lửa, vốn rất rẻ tiền ở các nước thuộc cung núi lửa Thái Bình Dương.
Năm 1994, công trình nghiên cứu nhiều năm của Trường đại học tổng hợp Cornell (Hoa Kỳ) giới thiệu chất trồng nhân tạo cũng từ perlite (tuf núi lửa) than bùn rêu nước và một ít vỏ cây tẩm chất cần thiết, với tên gọi thương phẩm là Park Grow Mix, sử dụng khá rộng rãi để trồng cây, nhưng giá thành khá đắt, khoảng 22.000 đ/kg.
Với một quy mô lớn hơn, Pháp đã trồng cỏ cho sân vận động Stade de France, chuẩn bị cho World Cup 1998, trên đất nhân tạo lavaterre, làm từ tuf của Pháp. Trong tổng giá trị 2,7 triệu USD đầu tư cho sân này, thì hơn 9.600 m3 đất nhân tạo chiếm một tỷ trọng rất đáng kể.
Tương tự, nhiều nước đã kết khối xỉ lò cao với một lớp áo sét terra-cotta, có dung trọng chừng 800-1.000 kg/m3 để phủ lên bề mặt chất trồng hoa trong các phi trường hay khi xuất nhập cây trồng, vừa tránh nhiễm tảo vừa giữ ẩm và có giá trị trang trí, nổi bật là sản phẩm của Nhật Bản, tạo ra từ xỉ than đá.
Cũng với mục tiêu tạo ra chất trồng nhân tạo, chúng tôi đã tiến hành tìm kiếm nguyên vật liệu và xây dựng quy trình sản xuất, nhờ vào những thành tựu mới mẻ của công nghệ sinh học, để tạo nên một giá thể có đặc tính lý hóa tốt, đồng thời chứa những vi sinh vật vùng rễ cần thiết cho cây cối.
Loại "đất" này thực chất là những khoáng vật không có giá trị làm đất trồng, chúng được phối trộn giữa montmorillonit và diatomit, lên men tạo bọt khí, trương phồng. Sau đó mới định hình theo các khuôn mẫu, rồi thiêu kết để cứng vững nhằm tránh rửa trôi xói mòn.
Tùy theo yêu cầu trồng trọt mà "đất sinh học" có thể có những hình thù khác nhau, nhưng chúng đều có tỷ trọng rất nhẹ từ 0,34 - 0,85; dung trọng còn nhẹ hơn nữa để có thể giữ được nhiều chất dinh dưỡng.
Khả năng hút nước của chúng đạt khoảng 60% thể tích nhưng vẫn đủ dưỡng khí cho vi sinh vật đất và cây trồng phát triển, đồng thời giải quyết mâu thuẫn giữa nhiệt độ và chất trồng trong trường hợp trồng cây trong chậu. Nhờ đó "đất sinh học" có thể dùng để nhân giống vô tính, gieo hạt, trồng cây thực sinh hay trồng những loại cây khó trồng, nhất là những loại cây nhập từ vùng ôn đới.
Bản thân "đất sinh học" có được hệ vi lỗ rỗng của diatomit, với 80.000 - 100.000 vi lỗ trên mỗi phân vuông diện tích. Bên cạnh đó, các bọt khí của quá trình lên men và hình thù của các vi sinh vật tạo nên trước khi thiêu kết đã tạo ra những lỗ rỗng liên thông với nhau nhằm giúp cho vi sinh vật dễ tránh được sự cạnh tranh sinh tồn và thiêu đốt của nắng nóng hay úng ngập. Những vi sinh vật này cung cấp đạm được cố định tự do, phân giải lân khó tiêu và xơ bã, tạo điều kiện cho cây trồng sinh trưởng phát triển.
Chính nhờ vào quá trình lên men, thiêu kết mà "đất sinh học" không tiềm tàng các loại côn trùng sống trong đất, các loại bệnh hại do vi sinh vật đất và sự cạnh tranh của cỏ dại đối với cây trồng.
Với loại chất trồng mới này, đã mở ra triển vọng trồng trọt rau, hoa cho những vùng đất khắc nghiệt như những đỉnh núi đá tai mèo trên biên cương, những đảo đá san hô ngoài khơi xa hay những vùng đất nhiễm phèn, nhiễm mặn rộng hàng triệu hecta dọc duyên hải và ngay cả những vùng đất trũng... nơi mà các cư dân không có đất để trồng cả rau gia vị. Hơn nữa, những thực nghiệm cho thấy khả năng ứng dụng vào việc trồng hoa lan, cây kiểng quý hiếm, cũng như các loại hoa cảnh nội thất, rau sạch sinh học v.v... là hoàn toàn hiện thực. Chi phí cho đất cũng vừa phải, bởi chất trồng này có thể xem như được sử dụng lâu bền và không phải bón phân bổ sung trong thời gian khá dài.
Trong trường hợp trồng cây để xuất khẩu, có thể tạo ra loại đất không chủng các giống vi sinh vật đất như đã nêu trên, mà hấp phụ lên chúng những loại phân khoáng phù hợp để nuôi cây.
Hiện nay, việc nghiên cứu, phát triển loại vật liệu mới này đang nhằm đến xử lý các chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp qua các tháp lọc sinh học, tận thu khí đốt (biogaz) để thiêu kết đất hoặc hoạt hóa đất trước khi tiếp tục quy trình tạo ra chất trồng nhân tạo.
Việc trồng cây trên môi trường dinh dưỡng đã chứng tỏ rằng cây hút dưỡng chất qua dung dịch muối khoáng với nước, đất chỉ là nơi mà hệ rễ cây phân bố, cố định phần thân lá được vững chãi mà thôi.
Tuy vậy, tảo từ không khí sẽ dễ dàng rơi vào môi trường nước dinh dưỡng, sinh sản nhanh chóng, tranh ăn với rễ cây. Tảo còn sản sinh ra những độc tố để ức chế lẫn nhau và gây tác động ức chế lên quá trình sống của cây.
Sự phức tạp của việc thủy canh không phải chỉ ở chỗ đó mà còn gặp phải vấn đề cố định cho thân lá, thông khí cho hệ rễ, nên đã có những phương pháp thí nghiệm cho dung dịch dinh dưỡng hấp phụ lên bề mặt đá dăm. Cách này tuy làm tăng được sự thông thoáng, nhưng chúng thường phản ứng với môi trường dưỡng chất, giải phóng ra một số kim loại, ảnh hưởng đến cây. Hơn nữa, tầng lông hút của hệ rễ chỉ hoạt động trên một mặt phẳng nên khả năng bám tự nhiên của rễ vào chất trồng bị giới hạn, dẫn đến không phản ảnh đầy đủ các quá trình sinh lý bình thường.
Cũng từ nhiều thập niên trước, người ta đã sử dụng các loại tuf của san hô, của đá bọt núi lửa trong thành phần chất trồng hỗn hợp, thường là với than bùn rêu nước, để chất trồng được nhẹ hơn, sạch hơn. Đôi khi, còn thêm một vài khoáng vật như dolomit để bổ sung dinh dưỡng.
Mãi đến thập niên 70, các sách giáo khoa về sinh lý thực vật thường giới thiệu đến một loại vật liệu nhân tạo là keramzit là sản phẩm của sét dẻo trương phồng trong nhiệt độ cao; khi phối hợp với việc hấp phụ dinh dưỡng bề mặt sẽ có khả năng sản xuất hàng trăm kilogam sinh khối cây trồng trên một mét vuông. Loại chất trồng này đã giúp cho nông dân ở Israel, Thổ Nhĩ Kỳ trồng được rau xanh trên những đồi sỏi đá và ngay cả trong sa mạc.
Năm 1988, Thụy Điển công bố một công nghệ sản xuất nham thạch nhân tạo và được những nhà làm vườn giầu có ở châu á tiếp nhận, họ phối hợp với alcosorb là một loại polymer hút nước rất mạnh để trồng cây. Tuy vậy alcosorb dễ bị rữa ra khi gặp chất kiềm và loại nham thạch này không khá gì hơn tuf núi lửa, vốn rất rẻ tiền ở các nước thuộc cung núi lửa Thái Bình Dương.
Năm 1994, công trình nghiên cứu nhiều năm của Trường đại học tổng hợp Cornell (Hoa Kỳ) giới thiệu chất trồng nhân tạo cũng từ perlite (tuf núi lửa) than bùn rêu nước và một ít vỏ cây tẩm chất cần thiết, với tên gọi thương phẩm là Park Grow Mix, sử dụng khá rộng rãi để trồng cây, nhưng giá thành khá đắt, khoảng 22.000 đ/kg.
Với một quy mô lớn hơn, Pháp đã trồng cỏ cho sân vận động Stade de France, chuẩn bị cho World Cup 1998, trên đất nhân tạo lavaterre, làm từ tuf của Pháp. Trong tổng giá trị 2,7 triệu USD đầu tư cho sân này, thì hơn 9.600 m3 đất nhân tạo chiếm một tỷ trọng rất đáng kể.
Tương tự, nhiều nước đã kết khối xỉ lò cao với một lớp áo sét terra-cotta, có dung trọng chừng 800-1.000 kg/m3 để phủ lên bề mặt chất trồng hoa trong các phi trường hay khi xuất nhập cây trồng, vừa tránh nhiễm tảo vừa giữ ẩm và có giá trị trang trí, nổi bật là sản phẩm của Nhật Bản, tạo ra từ xỉ than đá.
Cũng với mục tiêu tạo ra chất trồng nhân tạo, chúng tôi đã tiến hành tìm kiếm nguyên vật liệu và xây dựng quy trình sản xuất, nhờ vào những thành tựu mới mẻ của công nghệ sinh học, để tạo nên một giá thể có đặc tính lý hóa tốt, đồng thời chứa những vi sinh vật vùng rễ cần thiết cho cây cối.
Loại "đất" này thực chất là những khoáng vật không có giá trị làm đất trồng, chúng được phối trộn giữa montmorillonit và diatomit, lên men tạo bọt khí, trương phồng. Sau đó mới định hình theo các khuôn mẫu, rồi thiêu kết để cứng vững nhằm tránh rửa trôi xói mòn.
Tùy theo yêu cầu trồng trọt mà "đất sinh học" có thể có những hình thù khác nhau, nhưng chúng đều có tỷ trọng rất nhẹ từ 0,34 - 0,85; dung trọng còn nhẹ hơn nữa để có thể giữ được nhiều chất dinh dưỡng.
Khả năng hút nước của chúng đạt khoảng 60% thể tích nhưng vẫn đủ dưỡng khí cho vi sinh vật đất và cây trồng phát triển, đồng thời giải quyết mâu thuẫn giữa nhiệt độ và chất trồng trong trường hợp trồng cây trong chậu. Nhờ đó "đất sinh học" có thể dùng để nhân giống vô tính, gieo hạt, trồng cây thực sinh hay trồng những loại cây khó trồng, nhất là những loại cây nhập từ vùng ôn đới.
Bản thân "đất sinh học" có được hệ vi lỗ rỗng của diatomit, với 80.000 - 100.000 vi lỗ trên mỗi phân vuông diện tích. Bên cạnh đó, các bọt khí của quá trình lên men và hình thù của các vi sinh vật tạo nên trước khi thiêu kết đã tạo ra những lỗ rỗng liên thông với nhau nhằm giúp cho vi sinh vật dễ tránh được sự cạnh tranh sinh tồn và thiêu đốt của nắng nóng hay úng ngập. Những vi sinh vật này cung cấp đạm được cố định tự do, phân giải lân khó tiêu và xơ bã, tạo điều kiện cho cây trồng sinh trưởng phát triển.
Chính nhờ vào quá trình lên men, thiêu kết mà "đất sinh học" không tiềm tàng các loại côn trùng sống trong đất, các loại bệnh hại do vi sinh vật đất và sự cạnh tranh của cỏ dại đối với cây trồng.
Với loại chất trồng mới này, đã mở ra triển vọng trồng trọt rau, hoa cho những vùng đất khắc nghiệt như những đỉnh núi đá tai mèo trên biên cương, những đảo đá san hô ngoài khơi xa hay những vùng đất nhiễm phèn, nhiễm mặn rộng hàng triệu hecta dọc duyên hải và ngay cả những vùng đất trũng... nơi mà các cư dân không có đất để trồng cả rau gia vị. Hơn nữa, những thực nghiệm cho thấy khả năng ứng dụng vào việc trồng hoa lan, cây kiểng quý hiếm, cũng như các loại hoa cảnh nội thất, rau sạch sinh học v.v... là hoàn toàn hiện thực. Chi phí cho đất cũng vừa phải, bởi chất trồng này có thể xem như được sử dụng lâu bền và không phải bón phân bổ sung trong thời gian khá dài.
Trong trường hợp trồng cây để xuất khẩu, có thể tạo ra loại đất không chủng các giống vi sinh vật đất như đã nêu trên, mà hấp phụ lên chúng những loại phân khoáng phù hợp để nuôi cây.
Hiện nay, việc nghiên cứu, phát triển loại vật liệu mới này đang nhằm đến xử lý các chất lơ lửng trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp qua các tháp lọc sinh học, tận thu khí đốt (biogaz) để thiêu kết đất hoặc hoạt hóa đất trước khi tiếp tục quy trình tạo ra chất trồng nhân tạo.
