Chen Tongqiang và cộng sự. Công nghệ kỹ thuật nông nghiệp trồng trọt trong nhà kính. Xuất bản tại Bắc Kinh lúc 17:30 ngày 6 tháng 1 năm 2023.

Kiểm soát tốt độ dẫn điện (EC) và độ pH vùng rễ là điều kiện cần thiết để đạt năng suất cao cho cây cà chua trồng không đất trong nhà kính thông minh. Bài viết này lấy cây cà chua làm đối tượng trồng, và tổng kết phạm vi EC và pH vùng rễ thích hợp ở các giai đoạn khác nhau, cũng như các biện pháp kỹ thuật kiểm soát tương ứng trong trường hợp bất thường, nhằm cung cấp tài liệu tham khảo cho sản xuất trồng trọt thực tế trong nhà kính truyền thống.

Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, diện tích trồng nhà kính thông minh nhiều nhịp ở Trung Quốc đã đạt 630 ha và vẫn đang tiếp tục mở rộng. Nhà kính tích hợp nhiều thiết bị, tạo môi trường sinh trưởng phù hợp cho cây trồng. Kiểm soát môi trường tốt, tưới tiêu chính xác, thao tác canh tác đúng đắn và bảo vệ cây trồng là bốn yếu tố chính để đạt được năng suất và chất lượng cà chua cao. Về tưới tiêu chính xác, mục đích là duy trì độ dẫn điện (EC), độ pH, hàm lượng nước trong giá thể và nồng độ ion trong vùng rễ ở mức thích hợp. Độ dẫn điện và độ pH tốt trong vùng rễ đáp ứng sự phát triển của rễ và sự hấp thụ nước và phân bón, đây là điều kiện tiên quyết cần thiết để duy trì sự sinh trưởng của cây, quá trình quang hợp, thoát hơi nước và các hoạt động trao đổi chất khác. Do đó, duy trì môi trường vùng rễ tốt là điều kiện cần thiết để đạt được năng suất cây trồng cao.

Sự mất cân bằng về độ dẫn điện (EC) và độ pH trong vùng rễ sẽ gây ra những ảnh hưởng không thể đảo ngược đến cân bằng nước, sự phát triển của rễ, hiệu quả hấp thụ phân bón của rễ - thiếu hụt chất dinh dưỡng ở cây, nồng độ ion trong rễ - hấp thụ phân bón - thiếu hụt chất dinh dưỡng ở cây, v.v. Việc trồng và sản xuất cà chua trong nhà kính sử dụng phương pháp canh tác không đất. Sau khi trộn nước và phân bón, việc cung cấp nước và phân bón tổng hợp được thực hiện dưới dạng mũi tên nhỏ giọt. EC, pH, tần suất, công thức, lượng nước tuần hoàn và thời điểm bắt đầu tưới sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến EC và pH vùng rễ. Bài viết này đã tổng kết EC và pH vùng rễ thích hợp ở từng giai đoạn trồng cà chua, phân tích nguyên nhân gây ra EC và pH vùng rễ bất thường và tổng hợp các biện pháp khắc phục, cung cấp tài liệu tham khảo và hướng dẫn kỹ thuật cho sản xuất thực tế trong nhà kính truyền thống.

Độ dẫn điện (EC) và độ pH thích hợp của vùng rễ ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây cà chua.

Độ dẫn điện (EC) vùng rễ chủ yếu phản ánh nồng độ ion của các nguyên tố chính trong vùng rễ. Công thức tính toán thực nghiệm là lấy tổng điện tích anion và cation chia cho 20, giá trị càng cao thì EC vùng rễ càng cao. EC vùng rễ phù hợp sẽ cung cấp nồng độ ion nguyên tố phù hợp và đồng đều cho hệ rễ.

Nhìn chung, giá trị EC vùng rễ thấp (EC vùng rễ < 2,0 mS/cm). Do áp suất trương nở của tế bào rễ, điều này sẽ dẫn đến nhu cầu hấp thụ nước quá mức của rễ, làm tăng lượng nước tự do trong cây, và lượng nước tự do dư thừa sẽ được sử dụng cho sự phân nhánh lá, sự kéo dài tế bào - sự phát triển không cần thiết của cây; Giá trị EC vùng rễ cao (EC vùng rễ mùa đông > 8-10 mS/cm, EC vùng rễ mùa hè > 5-7 mS/cm). Khi EC vùng rễ tăng lên, khả năng hấp thụ nước của rễ không đủ, dẫn đến tình trạng thiếu nước ở cây, và trong trường hợp nghiêm trọng, cây sẽ héo (Hình 1). Đồng thời, sự cạnh tranh nước giữa lá và quả sẽ dẫn đến giảm hàm lượng nước trong quả, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng quả. Khi độ dẫn điện (EC) vùng rễ tăng vừa phải từ 0~2mS/cm, nó có tác dụng điều tiết tốt đến sự gia tăng nồng độ đường hòa tan/hàm lượng chất rắn hòa tan trong quả, điều chỉnh sự cân bằng giữa sinh trưởng thực vật và sinh trưởng sinh sản của cây, vì vậy những người trồng cà chua bi theo đuổi chất lượng thường áp dụng độ dẫn điện vùng rễ cao hơn. Người ta nhận thấy rằng hàm lượng đường hòa tan của dưa chuột ghép cao hơn đáng kể so với đối chứng trong điều kiện tưới nước lợ (thêm 3g/L nước lợ tự chế với tỷ lệ NaCl:MgSO4:CaSO4 là 2:2:1 vào dung dịch dinh dưỡng). Đặc điểm của cà chua bi giống 'Honey' của Hà Lan là duy trì độ dẫn điện vùng rễ cao (8~10mS/cm) trong suốt mùa vụ, quả có hàm lượng đường cao, nhưng năng suất quả thành phẩm tương đối thấp (5kg/m2).

Độ pH vùng rễ (không có đơn vị) chủ yếu đề cập đến độ pH của dung dịch vùng rễ, ảnh hưởng chủ yếu đến sự kết tủa và hòa tan của các ion nguyên tố trong nước, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thụ ion của hệ rễ. Đối với hầu hết các ion nguyên tố, phạm vi pH thích hợp là 5,5~6,5, đảm bảo hệ rễ có thể hấp thụ ion một cách bình thường. Do đó, trong quá trình trồng cà chua, độ pH vùng rễ cần được duy trì ở mức 5,5~6,5. Bảng 1 thể hiện phạm vi kiểm soát EC và pH vùng rễ ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cà chua quả to. Đối với cà chua quả nhỏ, chẳng hạn như cà chua bi, EC vùng rễ ở các giai đoạn khác nhau cao hơn 0~1mS/cm so với cà chua quả to, nhưng tất cả đều được điều chỉnh theo cùng một xu hướng.

Nguyên nhân bất thường và biện pháp điều chỉnh EC vùng rễ cà chua

EC vùng rễ đề cập đến EC của dung dịch dinh dưỡng xung quanh hệ rễ. Khi trồng cà chua trên giá thể len ​​đá ở Hà Lan, người trồng sẽ dùng ống tiêm để hút dung dịch dinh dưỡng từ len đá, và kết quả thu được sẽ mang tính đại diện hơn. Trong điều kiện bình thường, EC hồi lưu gần bằng EC vùng rễ, vì vậy EC hồi lưu tại điểm lấy mẫu thường được sử dụng làm EC vùng rễ ở Trung Quốc. Sự biến thiên EC vùng rễ theo chu kỳ ngày đêm thường tăng sau khi mặt trời mọc, bắt đầu giảm và ổn định ở đỉnh điểm của quá trình tưới, và tăng chậm sau khi tưới, như thể hiện trong Hình 2.

Nguyên nhân chính dẫn đến EC hồi lưu cao là do tốc độ hồi lưu thấp, EC đầu vào cao và tưới muộn. Lượng nước tưới trong cùng ngày ít hơn, cho thấy tốc độ hồi lưu nước thấp. Mục đích của việc hồi lưu nước là để rửa sạch hoàn toàn giá thể, đảm bảo EC vùng rễ, hàm lượng nước trong giá thể và nồng độ ion vùng rễ nằm trong phạm vi bình thường. Tốc độ hồi lưu nước thấp khiến hệ rễ hấp thụ nhiều nước hơn ion, dẫn đến EC tăng cao. EC đầu vào cao trực tiếp dẫn đến EC hồi lưu cao. Theo quy tắc chung, EC hồi lưu cao hơn EC đầu vào từ 0,5 đến 1,5 ms/cm. Lần tưới cuối cùng kết thúc sớm hơn trong ngày, và cường độ ánh sáng vẫn cao hơn (300-450 W/m2) sau khi tưới. Do quá trình thoát hơi nước của cây được thúc đẩy bởi bức xạ, hệ rễ tiếp tục hấp thụ nước, hàm lượng nước trong giá thể giảm, nồng độ ion tăng, và do đó EC vùng rễ tăng lên. Khi độ dẫn điện (EC) vùng rễ cao, cường độ bức xạ cao và độ ẩm thấp, cây sẽ phải đối mặt với tình trạng thiếu nước, biểu hiện rõ rệt là hiện tượng héo rũ (Hình 1, bên phải).

Nồng độ EC thấp trong vùng rễ chủ yếu là do tốc độ hồi lưu nước cao, việc tưới tiêu kết thúc muộn và nồng độ EC thấp ở nước đầu vào, điều này sẽ làm trầm trọng thêm vấn đề. Tốc độ hồi lưu nước cao sẽ dẫn đến sự chênh lệch rất lớn giữa EC đầu vào và EC hồi lưu. Khi việc tưới tiêu kết thúc muộn, đặc biệt là vào những ngày nhiều mây, kết hợp với ánh sáng yếu và độ ẩm cao, quá trình thoát hơi nước của cây yếu, tỷ lệ hấp thụ các ion nguyên tố cao hơn tỷ lệ hấp thụ nước, và tỷ lệ giảm hàm lượng nước trong chất nền thấp hơn tỷ lệ giảm nồng độ ion trong dung dịch, dẫn đến EC của nước hồi lưu thấp. Do áp suất trương nở của tế bào lông rễ thấp hơn thế năng nước của dung dịch dinh dưỡng vùng rễ, hệ rễ hấp thụ nhiều nước hơn và cân bằng nước bị mất cân bằng. Khi quá trình thoát hơi nước yếu, cây sẽ thải nước ra ngoài dưới dạng phun nước (hình 1, bên trái), và nếu nhiệt độ cao vào ban đêm, cây sẽ phát triển vô ích.

Các biện pháp điều chỉnh khi độ dẫn điện (EC) vùng rễ bất thường: ① Khi độ dẫn điện hồi lưu cao, độ dẫn điện đầu vào cần nằm trong phạm vi hợp lý. Thông thường, độ dẫn điện đầu vào của cà chua quả lớn là 2,5~3,5mS/cm vào mùa hè và 3,5~4,0mS/cm vào mùa đông. Thứ hai, cần cải thiện tốc độ hồi lưu nước, thực hiện trước khi tưới nhiều lần vào buổi trưa và đảm bảo nước được hồi lưu sau mỗi lần tưới. Tốc độ hồi lưu nước tỷ lệ thuận với lượng bức xạ tích lũy. Vào mùa hè, khi cường độ bức xạ vẫn còn hơn 450 W/m2 và thời gian hơn 30 phút, nên tưới thủ công một lượng nhỏ nước (50~100mL/đầu nhỏ giọt) một lần, và tốt hơn hết là không nên có hiện tượng nước hồi lưu. ② Khi tốc độ hồi lưu nước thấp, nguyên nhân chính là do tốc độ hồi lưu nước cao, độ dẫn điện thấp và lần tưới cuối cùng quá muộn. Xét theo thời gian tưới cuối cùng, việc tưới thường kết thúc 2-5 giờ trước khi mặt trời lặn, kết thúc sớm hơn dự kiến ​​vào những ngày nhiều mây và mùa đông, và muộn hơn vào những ngày nắng và mùa hè. Điều chỉnh tỷ lệ hoàn trả nước dựa trên lượng bức xạ tích lũy ngoài trời. Nói chung, tỷ lệ hoàn trả nước nhỏ hơn 10% khi lượng bức xạ tích lũy nhỏ hơn 500J/(cm2.d), và từ 10% đến 20% khi lượng bức xạ tích lũy từ 500 đến 1000J/(cm2.d), và cứ thế tiếp tục.

Nguyên nhân bất thường và biện pháp điều chỉnh độ pH vùng rễ cà chua

Nhìn chung, độ pH của nước đầu vào là 5,5 và độ pH của nước rỉ rác là 5,5~6,5 trong điều kiện lý tưởng. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ pH vùng rễ bao gồm công thức, môi trường nuôi cấy, tốc độ rỉ rác, chất lượng nước, v.v. Khi độ pH vùng rễ thấp, nó sẽ làm cháy rễ và làm tan rã nghiêm trọng ma trận bông khoáng, như thể hiện trong Hình 3. Khi độ pH vùng rễ cao, sự hấp thụ Mn2+, Fe3+, Mg2+ và PO43- sẽ bị giảm, dẫn đến hiện tượng thiếu hụt các nguyên tố, chẳng hạn như thiếu mangan do độ pH vùng rễ cao, như thể hiện trong Hình 4.

Về chất lượng nước, nước mưa và nước lọc qua màng RO có tính axit, và độ pH của nước mẹ thường là 3~4, dẫn đến độ pH của nước đầu vào thấp. Kali hydroxit và kali bicacbonat thường được sử dụng để điều chỉnh độ pH của nước đầu vào. Nước giếng và nước ngầm thường được điều chỉnh bằng axit nitric và axit photphoric vì chúng chứa HCO3- có tính kiềm. Độ pH đầu vào bất thường sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ pH nước hồi lưu, vì vậy độ pH đầu vào thích hợp là cơ sở để điều chỉnh. Đối với giá thể trồng, sau khi trồng, độ pH của nước hồi lưu từ giá thể cám dừa gần bằng độ pH của nước đầu vào, và độ pH bất thường của nước đầu vào sẽ không gây ra sự dao động mạnh về độ pH vùng rễ trong thời gian ngắn do đặc tính đệm tốt của giá thể. Trong phương pháp trồng bằng bông khoáng, giá trị pH của nước hồi lưu sau khi nấm mốc phát triển cao và duy trì trong thời gian dài.

Về mặt công thức, dựa trên khả năng hấp thụ ion khác nhau của thực vật, có thể chia thành muối axit sinh lý và muối kiềm sinh lý. Lấy NO3- làm ví dụ, khi cây hấp thụ 1 mol NO3-, hệ rễ sẽ giải phóng 1 mol OH-, dẫn đến tăng độ pH vùng rễ, trong khi khi hệ rễ hấp thụ NH4+, nó sẽ giải phóng cùng nồng độ H+, dẫn đến giảm độ pH vùng rễ. Do đó, nitrat là muối kiềm sinh lý, trong khi muối amoni là muối axit sinh lý. Nói chung, kali sulfat, canxi amoni nitrat và amoni sulfat là phân bón axit sinh lý, kali nitrat và canxi nitrat là muối kiềm sinh lý, còn amoni nitrat là muối trung tính. Ảnh hưởng của tốc độ tuần hoàn dung dịch đến độ pH vùng rễ chủ yếu thể hiện ở việc rửa trôi dung dịch dinh dưỡng vùng rễ, và độ pH vùng rễ bất thường là do nồng độ ion không đồng đều trong vùng rễ.

Các biện pháp điều chỉnh khi độ pH vùng rễ bất thường: ① Trước tiên, kiểm tra xem độ pH của nước đầu vào có nằm trong phạm vi hợp lý hay không; (2) Khi sử dụng nước có hàm lượng cacbonat cao, chẳng hạn như nước giếng, tác giả từng phát hiện độ pH của nước đầu vào bình thường, nhưng sau khi tưới xong trong ngày hôm đó, kiểm tra lại độ pH của nước đầu vào thì thấy tăng lên. Sau khi phân tích, nguyên nhân có thể là do độ pH tăng lên do tác dụng đệm của HCO3-, vì vậy nên sử dụng axit nitric làm chất điều chỉnh khi sử dụng nước giếng làm nguồn nước tưới; (3) Khi sử dụng bông khoáng làm giá thể trồng, độ pH của dung dịch hồi lưu cao trong thời gian dài ở giai đoạn đầu trồng. Trong trường hợp này, cần giảm độ pH của dung dịch đầu vào xuống mức 5,2~5,5, đồng thời tăng liều lượng muối axit sinh lý, và nên sử dụng canxi amoni nitrat thay cho canxi nitrat và kali sulfat thay cho kali nitrat. Cần lưu ý rằng liều lượng NH4+ không được vượt quá 1/10 tổng lượng N trong công thức. Ví dụ, khi tổng nồng độ N (NO3- + NH4+) trong nước đầu vào là 20 mmol/L, nồng độ NH4+ nhỏ hơn 2 mmol/L, thì có thể sử dụng kali sulfat thay cho kali nitrat, nhưng cần lưu ý rằng nồng độ SO42- cần được xem xét.^2-(3) Trong nước tưới đầu vào không nên vượt quá 6~8 mmol/L; (4) Về tốc độ hồi lưu chất lỏng, lượng nước tưới nên được tăng lên mỗi lần và chất nền nên được rửa sạch, đặc biệt khi sử dụng bông khoáng để trồng, vì vậy độ pH vùng rễ không thể được điều chỉnh nhanh chóng trong thời gian ngắn bằng cách sử dụng muối axit sinh lý, do đó lượng nước tưới nên được tăng lên để điều chỉnh độ pH vùng rễ về phạm vi hợp lý càng sớm càng tốt.

Bản tóm tắt

Nồng độ EC và pH vùng rễ ở mức hợp lý là điều kiện tiên quyết để đảm bảo rễ cà chua hấp thụ nước và phân bón bình thường. Giá trị bất thường sẽ dẫn đến thiếu hụt chất dinh dưỡng ở cây, mất cân bằng nước (căng thẳng do thiếu nước/thừa nước tự do), cháy rễ (EC cao và pH thấp) và các vấn đề khác. Do sự chậm trễ trong việc phát hiện các bất thường ở cây do EC và pH vùng rễ bất thường gây ra, một khi vấn đề xảy ra, điều đó có nghĩa là EC và pH vùng rễ bất thường đã tồn tại trong nhiều ngày, và quá trình cây trở lại bình thường sẽ mất thời gian, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng. Vì vậy, việc kiểm tra EC và pH của nước tưới vào và nước tưới ra mỗi ngày là rất quan trọng.

KẾT THÚC

[Thông tin được trích dẫn] Chen Tongqiang, Xu Fengjiao, Ma Tiemin, v.v. Phương pháp kiểm soát EC và pH vùng rễ của phương pháp trồng cà chua không đất trong nhà kính [J]. Công nghệ kỹ thuật nông nghiệp, 2022, 42(31):17-20.