1. Lời giới thiệu

      Rau là một loại thực phẩm cung cấp vitamin, chất khoáng quan trọng rất quan trọng trong đời sống hằng ngày của con người, đặc biệt khi lượng thức ăn giàu đạm như thịt, cá được đảm bảo nhu cầu hằng ngày thì việc ăn rau như một phần tất yếu để căn bằng các chất dinh dưỡng trong cơ thể.

      Như các bạn đã biết, Việt Nam là một nước có nền nông nghiệp lâu đờivớicách sản xuất truyền thốngnhưng nông nghiệptruyền thốngkhông mang lại làhiệu quả cao. Nguyên nhân là do khí hậu nhiệt đới gió mùa, thời tiết diễn biến phức tạp, nhiệt độ không ổn định, mưa bão, ngập lụt, sâu bệnh hại, … và còn nhiều nguyên nhân khác nhau dẫn đến tình trạng có năm thì được mùa, có năm lại mất mùa, đời sống người dân không ổn định. Vì vậy, ý tưởng về mộthệ thốngcây trồng sạch, năng suất cao được tạo ra đểgiảm bớt gánh nặngcho nông dântrong tất cả cáckhía cạnh nhưvốn, thời gian, lao động, …

      Sau khi tìm hiểu và nghiên cứu, nhóm em đã nhận thấy công nghệ trồng cây bằng khí canh đã được nhiều nước mạnh về công nghệ nghiên cứu nhiều năm và áp dụng thành công như Tập đoàn Aerogrow International INC. (Mỹ), Công ty Consulagri SRL (Rumani) và Công ty Said SPA (Italia), Tập đoàn Toshiba (Nhật Bản). Nhưng để áp dụng mô hình này với điều kiện của Việt Nam hiện đại vẫn đang phải đối mặt với rất nhiều khó khăn. Bởi vì cơ sở hạ tầng của nước ta còn thiếu vật chất và không đồng bộ. Các mô hình có chi phí đầu tư ban đầu bỏ ra rất lớn, trong khi nhập khẩu chúng ta phải phụ thuộc vào công nghệ và thiết bị, khó khăn trong việc vận hành và sửa chữa. Nên chúng em đã bắt tay vào nghiên cứu và thử nghiệm mô hình này để có thể áp dụng vào thực tiễn Việt Nam.

      Đặc biệt, tình hình nông nghiệp Việt Nam hiện nay đang có xu hướng khuyến khích áp dụng công nghệ, tiến bộ khoa học- kỹ thuật vào trong sản xuất, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao giá thành để cạnh tranh với thị trường rau Trung Quốc đang ồ ạt nhập lậu vào nước ta. Trong khi các mặt hàng Trung Quốc ngày càng rẻ nhưng bên cạnh đó là những mối nguy hại về chất lượng thì trồng rau sạch bằng phương pháp khí canh lại tỏ ra vượt trội: cây có tốc độ sinh trưởng nhanh, việc loại bỏ cây bệnh một cách dễ dàng không ảnh hưởng đến cả quá trình hoạt động, nhưng quan trọng là cây phát triển nhanh không cần dung đến thuốc tăng trưởng hay thuốc trừ sâu bệnh, cung cấp nguồn rau sạch và chất lượng cao.

 

2. Mục tiêu nghiên cứu

      Mục tiêu ban đầu của nhóm là tập trung nghiên cứu, thiết kế và thi công mô hình tự động về phương pháp trồng cây bằng khí canh đã được áp dụng rất thành công ở nhiều nước trên thế giới. Thiết kế và lập trình phần mền từ vi điều khiển để hệ thống hoạt động một cách tự động.

      Bên cạnh đó tận dụng hợp lý các nguồn lợi từ tự nhiên, kinh tế xã hội như nguồn nước ngọt khi trời hạn hán, giảm tải nguồn công sức lao động để mang lại sản phẩm có giá trị về kinh tế cao.

      Sau khi nhận thấy tiềm năng ứng dụng vào thực tiễn lớn và những lợi ích mà phương pháp mới đem lại. Nhóm đã phát triển thêm để hệ thống càng hoàn thiện.

      Trên cơ sở xác định ảnh hưởng của kỹ thuật khí canh đến quá trình giao ươm cây trồng, sinh trưởng phát triển và cho năng suất chất lượng của cây trồng. Từ đó có thể ứng dụng vào sản xuất để nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng. Đồng thời đưa ra các ưu điểm, nhược điểm cho các nhà sản suất, doanh nghiệp kinh doanh có những định hướng chính xác khi ứng dụng các kỹ thuật này vào sản xuất cây trồng.

      Kiểm tra kết quả đã đạt được trong quá trình thực nghiệm và so sánh kết quả với phương pháp thủ công truyền thống canh tác trên đất thông thường từ đó áp dụng vào thực tiễn trong ngành nông nghiệp Việt Nam.

 

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

      Đề tài có sử dụng kiến thức chuyên môn ngành điện tử, công nghệ thông tin, tự động hóa và một phần về sinh học môi trường. Đối tượng nghiên cứu cụ thể là :

- Vi điều khiển, lập trình và ứng dụng vi điều khiển ( cụ thể là vi điều khiển Msp 430).

- Hệ thống tự động vận hành.

- Aeroponics ( mô hình khí canh) cách hoạt động và vận hành.

- Thu thập các thông tin, dữ liệu nghiên cứu.

- Thiết kế và thi công cấu trúc mạch phần cứng của mô hình chủ yếu sử dụng vi xử lý, vi mạch số.

- Kiểm tra thực nghiệm, tìm hiểu nguyên nhân và khắc phục các lỗi xảy ra, bổ sung tính năng, tối ưu hóa.

-Tổng hợp báo cáo, đánh giá và đề xuất hướng phát triển.

-Các kiến thức cơ bản về thiết kế, lập trình Msp, lập trình vi điều khiển, đọc cảm biến.

-Thu thập thông tin từ nhiều nguồn như Internet, sách tham khảo. .

Vd : DIY Hydroponics :System Builders Guide 3rd Addition (John P. Hennessy , December 10, 2011).

 

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

 

4.1. Ý nghĩa khoa học

      Kết quả nghiên cứu khoa học của đề tài sẽ cung cấp các cơ sở khoa học và mức độ ảnh hưởng của kỹ thuật khí canh đến sinh trưởng phát triển của cây trồng. Làm tiền đề cho sự nghiên cứu và phát triển thêm những kỹ thuật và công nghệ mới áp dụng vào nông nghiệp.

 

4.2. Ý nghĩa thực tiễn

      Đề tài là giải pháp đón đầu trong việc nghiên cứu, ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật, công nghệ mới vào sản xuất nông nghiệp trong giai đoạn nông nghiệp hóa, hiện đại hóa. Để đánh giá được các ưu nhược điểm của các kỹ thuật, công nghệ mới. Từ đó đề ra những giải pháp cải tiến để vận dụng có hiệu quả trong sản xuất thực tiễn.

 

 

 

Chương 1 : Tổng quan về hệ thống trồng cây bằng khí canh

1.   Giới thiệu về hệ thống trồng cây bằng khí canh

      Khí canh là một kỹ thuật trồng cây kết hợp với công nghệ mới thuộc trong nhóm kỹ thuật trồng cây không sử dụng đất (Hydroponic). Trong đó, kỹ thuật trồng cây không sử dụng đất có 6 hệ thống cơ bản là:

      Wick - Hệ thống dạng bấc

      Water culture - Hệ thống thuỷ canh

      Ebb and Flow - Hệ thống ngập và rút nước

      Drip - Hệ thống nhỏ giọt và hoàn lưu nước

      N. F. T - Kỹ thuật màng dinh dưỡng (Nutrient Film Technique)

      Aeroponic- Kỹ thuật khí canh

      Từ 6 hệ thống này, chúng có thể tự kết hợp 2-3 loại hình với nhau tạo nên nhiều loại hình biến thể khác nhưng vẫn được gọi chung là Hydroponic.

      Ở đây chúng ta sẽ đi sâu vào kỹ thuật khí canh, được đánh giá là tiên tiến và hiệu quả nhất hiện nay trên thế giới.

      Khí canh thực chất là một ý tưởng hình thành từ lâu chứ không phải chỉ mới được lên ý tưởng vài năm gần đây.

      Hoa lan nhiệt đới mọc lơ lửng trên cây trong tự nhiên có lẽ là cảm hứng để các nhà khoa học trong những năm 1920 nghĩ đến khí canh nhằm tạo điều kiện dễ dàng để nghiên cứu sự phát triển của cây trồng. Tuy nhiên khí canh không được phát triển cho đến những năm 1970, và đến nay, khí canh đã chứng tỏ rất thích hợp để nhân giống, nghiên cứu sinh lý phát triển cây trồng và phát triển nông nghiệp đô thị.

      Năm 1942, W. Carter, được biết là người đầu tiên trồng cây trong không khí và đã mô tả một phương pháp trồng cây trong hơi nước để thuận tiện kiểm soát rể.

 Năm 1944, L. J. Klotz lần đầu tiên nghiên cứu bệnh rể trên cây có múi qua cách trồng trong sương mù.

      Năm 1952, G. F. Trowel đã trồng táo trong sương phun.

      Năm 1957, F. W. Went, người đầu tiên gọi phương pháp trồng cây trong không khí là “aeroponics”, đã trồng cà phê và cà chua với rể lơ lửng trong không khí và phun sương mù dưỡng chất lên rể cây.

      Năm 1966, B. Briggs lần đầu tiên giới thiệu khí canh và đưa công nghệ này từ phòng thí nghiệm ra thương trường.

      Hè năm 1976, John Prewer, nhà nghiên cứu người Anh đã trồng thực nghiệm cải xà lách (lettuces) lớn lên trong 22 ngày trong ống nhựa và không khí được cấp bằng quạt, nước và không khí cấp dạng giọt sương.

      Năm 1982 tại Disney Epcot Center, hệ thống khí canh xuất hiện lần đầu trước công chúng. Kỹ thuật này trở nên phổ biến hơn khi Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA - National Aeronautics and Space Administration) đặc biệt quan tâm và bắt đầu nghiên cứu khí canh trong môi trường không trọng lực trên các tàu con thoi và trạm không gian. Cũng trong năm này, ở Israel, Nir Isaac sáng chế thiết bị khí canh áp suất thấp cung cấp dưỡng chất cho cây treo lơ lửng được giữ bằng chất dẻo xốp (styrofoam) trên khay.

      Năm 1983, Richard J. Stoner đã nộp đơn đăng ký sáng chế thiết bị và qui trình khí canh đầu tiên được gọi là “Genesis Growing System” (tạm dịch “Hệ thống sáng tạo của Chúa”) và được coi là sự đột phá trong canh nông. Trong năm này, Richard J. Stoner cũng đã nộp đơn đăng ký sáng chế bộ vi xử lý đầu tiên phân phối đồng thời nước và dưỡng chất đến khay trồng.

      Năm 1985, Công ty Genesis Technology INC (Gti - công ty của Stoner) lần đầu tiên sản xuất, đưa ra thị trường hệ thống "Genesis Growing System" quy mô lớn, là hệ thống khép kín, tuần hoàn và được kiểm soát bằng vi xử lý để trồng cây thương mại. Stoner đã khởi đầu công nghiệp khí canh, là người đứng đầu trong nghiên cứu và là tác giả nhiều bằng sáng chế về khí canh của NASA, ông còn là thành viên hiệp hội BioServe Space Technology. Công ty Stoner hiện có mặt trên thị trường với nhãn hàng True Aeroponics™.

      Đến năm 2006, khí canh được sử dụng ở nhiều nước phát triển.

 

2.   So sánh sơ bộ về hệ thống khí canh với các phương pháp trồng cây khác

2. 1 So sánh với phương pháp trồng đất

      Trồng trong nhà kính bằng phương pháp khí canh, nhóm đã thu được kết quả khi so với trồng và chăm sóc bình thường trên đất trong cùng một diện tích thì phương pháp khí canh có nhiều ưu điểm hơn, cụ thể là:

-     Năng suất ít nhất cao gấp 2 lần, thậm chí nếu làm nhiều tầng hơn năng suất có thể nhân theo cấp số nhân 3-4 thậm chí 10 lần.

-     Sức tăng trưởng cũng nhanh gấp 1. 5 lần. Nhờ vào hệ thống đèn chiếu sáng, cây sinh trưởng theo thời gian ảo, tức là 1 ngày 24h của con người tương đương 3 ngày

, mỗi ngày chỉ kéo dài 8h của cây.

-     Tiết kiệm hơn 70% nước tưới. Sẽ không còn lo thiếu nước vào mùa khô, hạn hán nhất là ở miền trung, nơi hạn hán mùa hè thường kéo dài.

-     Trồng đất phải tốn công và thời gian cải tạo đất như xới đất, cày đất, ủ phân vào đất. Nhưng với khí canh, sau một vụ mùa ta có thể ngay lập tức bắt đầu trồng lại vụ mùa mới mà không cần tốn công cải tạo đất

2. 2 So sánh với phương pháp thuỷ canh

      Trồng cây bằng khí canh chính là bản vá lỗi của trồng cây bằng thuỷ canh. Vì sao được gọi là bản vá lỗi. Đó là do trồng cây bằng thuỷ canh cũng có những ưu điểm như đối với trồng cây bằng đất như đã nêu ở trên nhưng thuỷ canh lại hay gặp vấn đề là các loại vi khuẩn gây mầm bệnh ở rễ sẽ dễ lây lan vì toàn bộ phần rễ đều được nhúng thẳng vào chung một bồn chứa. Tạo điều kiện không thể thuận lợi hơn để vi khuẩn gây bệnh lan ra toàn bộ hệ thống.

      Khí canh đã giải quyết rất tốt sự lây lan bằng cách phun khí ở dạng sương, vi khuẩn khó có thể tiếp cận nhiều cây một lúc, khi có cây bị bệnh chỉ việc loại bỏ cây bệnh và thay nước ở bồn máy bơm.

 

 

 

Chương 2 : Các kỹ thuật cơ bản của trồng cây bằng khí canh

 

1.   Vật liệu nghiên cứu

      Đề tài được thí nghiệm trên hai loại cây chính là cây cải xanh và cây xà lách.

1.1. Cây cải xanh

      Cây cải xanh được dùng thuộc giống cải Tosakan. Cây sinh trưởng tiêu chuẩn là cây khoẻ, cho lá to, rau ngon và ngọt, thời gian thu hoạch thông thường theo phương pháp cũ là 40-45 ngày. Năng suất 25-30 tấn / ha.

1.2. Cây xà lách

      Cây xà lách trong thí nghiệm thuộc giống Fast Fall. Cây đạt tiêu chuẩn cho lá ngắn, rộng, lá có viền xoăn, nếp lá nhăn. Có khả năng chịu nhiệt tốt, trồng được quanh năm. Thời gian thu hoạch theo phương pháp cũ là 70-75 ngày. Năng suất 30-35 tấn/ ha.

1. 3. Dung dịch dinh dưỡng

      Vì khí canh là một biến thể của thuỷ canh, nên ở đây có thể sử dụng dung dịch dinh dưỡng thuỷ canh Hydroumat V được bán rộng rãi trên thị trường để thay thế vì dung dịch khí canh tại Việt Nam không được bày bán rộng rãi.

2.  Phương pháp nghiên cứu

2. 1  Phương pháp gieo

      Cây được trồng trong các rọ nhựa đặt trên tấm đỡ của máng canh tác.

      Cây trồng được đặt cách nhau theo khoảng cách đều 20x20 cm.

2. 2   Phương pháp theo dõi

      Thời gian: từ khi nảy mầm đến khi phát triển thành cây con đạt tiêu chuẩn sau:

            -Đối với cây cải: 3-4 lá

            -Đối với cây xà lách: 4-5 lá

      Thời gian: từ khi trồng đến thu hoạch

-Theo dõi hằng ngày và liên tục, loại bỏ cây bệnh.

-Ghi lại số liệu.

3.   Tiêu chí đánh giá

      Tiêu chí đánh giá dựa trên thông số trung bình của cây so sánh với thông số cây tiêu chuẩn:

-Chiều cao trung bình của cây = Tổng chiều cao của tất cả các cây/ Số lượng cây

-Số lá trung bình trên cây = Tổng số lá cảu tất cả các cây/ Số lượng cây

 

 Tiêu chí chất lượng và năng suất:

-Khối lượng trung bình cây = Tổng khối lượng của cây / Số lượng cây

-Năng suất lý thuyết /  = Năng suất cá thể x số cây / m2

-Năng suất thực nghiệm /  = Năng suất của từng rọ trồng

 

 

 

Chương 3 : Xây dựng mô hình trồng cây bằng khí canh

 

1.   Giới thiệu về mô hình trồng cây bằng khí canh

      Trong phương pháp khí canh, cây được cố định trong dung dịch không khí và chất dinh dưỡng được phun trực tiếp vào rễ. Do rễ cố định trong không gian tạo điều kiện để bộ rễhấp thu tối đa chất dinh dưỡng, cộng với việc phun sương giúp làm cho bộ rễ luôn mát hơn môi trường bên ngoài khoảng 2-3 độ C

      Dung dịch dinh dưỡng và nước sẽ được phun liên tục ở mức độ khác nhau dựa trên các thông số của bộ cảm biến độ ẩm, nhiệt độ và tất nhiên cũng tuỳ thuộc vào nhu cầu của cây. Vì vậy, cây sẽ phát triển nhanh hơn so với các phương pháp khác. Dung dịch dinh dưỡng thừa được lọc lại và tái sử dụng, do đó tiết kiệm một lượng lớn nước và chất dinh dưỡng.

      Hệ thống chiếu sáng: chịu trách nhiệm cung cấp nguồn ánh sáng thích hợp cho các nhà máy, dựa trên các thông số từ trở về cảm biến ánh sáng, mà sẽ điều chỉnh hệ thống mở khoang / đóng cửa trên trần ánh sáng.

      Hệ thống module Sim liên tục theo dõi mực nước trong bồn chứa của hệ thống, nếu gặp trục trặc như hoạt động không ổn định, bình chứa nước cạn … sẽ gửi cảnh báo về cho người quản lý.

Hình 3.1 Sơ đồ các thành phần chủ yếu hệ thống

2.  Thiết kế phần cứng

  Các thành phần cơ bản của một hệ thống khí canh:

- Giá đỡ được khoan trên bề mặt để giữ cho rễ dưới kệ.

- Hệ thống cung cấp dinh dưỡng: bình chứa dinh dưỡng, máy bơm, hệ thống ống dẫn và đầu phun.

- Hệ thống chiếu sáng.

- Hệ thống cảm biến để đo nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm, siêu âm mức nước.

- Hệ thống module Sim.

3.   Lập trình phần mềm và sơ đồ khối

      Hệ thống sử dụng vi điều khiển MSP430G2553 được thực hiện lập trình trên phần mềm IAR Embedded Workbench. Việc lập trình chính là đọc các cảm biến và lập trình gửi tin nhắn trên module sim.

a) Sơ đồ về mạch cảm biến nhiệt độ, độ ẩm môi trường, độ ẩm rễ, điều chỉnh ánh sáng và hiển thị LCD

      Cách vận hành: Các cảm biến như cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22, cảm biến độ ẩm rễ, sẽ đo đạc các giá trị môi trường của không gian xunh quanh và bên trong cây. Sau đó tín hiệu được gởi về vi điều khiển, nếu các giá trị đo được không đạt đủ điều kiện mà cây cần thiết để phát triển tốt nhất thì vi điều khiển sẽ kích hoạt các hệ thống ngoài như máy bơm nước và đèn led để tăng cường nước, chất dinh dưỡng, nhiệt độ để môi trường luôn luôn bảo đảm tính ổn định và thuận lợi nhất cho cây phát triển.

 

b)   Hệ thống cảm báo mực nước qua tin nhắn

      Cách vận hành, cảm biến siêu âm SRF05 liên tục phát ra xung tín hiệu hình nón để kiểm tra về mực nước, nếu mực nước vẫn ổn định thì tiếp tục lặp lại việc kiểm tra và khi mực nước giảm quá dưới 10% (hoặc một mức bất kỳ tùy người sử dụng quy định) thì thực hiện cảnh báo.

      Việc đo đạt mực nước được thực hiện bằng cách đo khoảng cách từ mực nước đến cảm biến, khi khoảng cách lớn hơn hoặc bằng giá trị đã được quy định (giá trị quy định tùy thuộc vào từng bồn chứa cụ thể) thì vi điều khiển sẽ gửi tín hiệu kích hoạt module sim 900 để gửi tin nhắn báo cho người quản lý biết về lượng nước đã xuống mức thấp, từ đó người quản lý thuận tiện hơn trong việc theo dõi và thêm lượng dung dịch nước lẫn chất dinh dưỡng vào bồn chứa.

 

     Sau khi thử nghiệm, kết quả thu được khá tốt, cây phát triển tốt, tuy nhiên vì các ống phun được thiết kế thủ công không đều nhau nên các cây ở bên rìa phát triển không tốt bằng các cây ở vị trí giữa. Nguyên nhân là vì cách lắm đặt thủ công nên còn hạn chế, vấn đề giải quyết sẽ nêu ra ở phần hướng phát triển.

 

Chương 4 : Kết Luận

 

1.   Kết quả đạt được

      Khí canh dường như là một phương pháp có tính khả thi cho việc nuôi trồng những cây cho củ lẫn những cây cho lá. Cung cấp nguyên liệu không những trong ngành nông nghiệp mà còn có thể là ngành chế biến dược phẩm. Trong môi trường kiểm soát của nhà kính, nơi mà mùa sinh trưởng có thể được mở rộng và tất cả các bộ phận của cây từ gốc rễ đến thân lá đều dễ dàng thu hoạch, sản lượng sinh khối được tăng lên đối với một số loại cây trồng đã được ghi nhận bằng phương pháp này. Hơn nữa, sử dụng khí canh, chất lượng cây trồng được tăng lên vì sự cạnh tranh nguồn nước hay chất dinh dưỡng giữa những cây liền kề với nhau về cơ bản đã được loại bỏ. Thiết kế tầng xếp chồng lên nhau cho phép trồng mật độ cao trên một đơn vị diện tích sàn hơn các phương pháp trồng thông thường trên đất. Chất lượng tăng, sản lượng tăng chỉ ra rằng khí canh là phương pháp mới mà ta nên áp dụng tại Việt Nam.

      Thí nghiệm thực tiễn trên cây cải xanh đã thu được kết quả sau:

a) Về thời gian:

      -Thời gian gieo hạt cho đến khi lên mầm : 5 ngày.

      -Thời gian phát triển từ cây mầm đến khi thu hoạch : 25-28 ngày.

      -Thời gian tổng cộng là 32 ngày trong khi đó theo phương pháp cũ là 40-45 ngày tuỳ điều kiện khí hậu.

ðRút ngắn thời gian tăng trưởng của cây khoảng 13-15 ngày tương đương chỉ còn 71% thời gian so với trồng đất.

b) Về chất lượng ( tiêu chí đánh giá là số lá trung bình trên 1 cây):

Thời gian	Khí canh	Trồng đất
5 ngày đầu tiên	4. 1 lá	4. 3 lá
Từ ngày 5 đến ngày 15	5. 9 lá	5. 5 lá
Từ ngày 15 đến ngày 25	7. 7 lá	6. 2 lá
Từ ngày 25 đến ngày 40	Đã thu hoạch	7. 1 lá

Bảng 4.1 số liệu ghi lại thi thử nghiệm

Nhận xét về chất lượng, từ ngày 15 đến ngày 25 cây phát triển rất nhanh vì được cung cấp chất dinh dưỡng thường xuyên hơn.

Hình 4.1 Hình ảnh 5 sau ngày đầu

c) Về số lượng

      Nhóm thực hiện trồng trên 1  trồng với số lượng 30 cây cải trong một lần thử nghiệm và đạt được kết quả như sau

Số ngày	Số lượng cây đạt tiêu chuẩn
Ngày 1-5	30/30
Ngày 5-15	30/30
Ngày 15-25	28/30
Thu hoạch	28/30

Bảng 4.2 Số liệu ghi lại về số lượng cây đạt tiêu chuẩn

      Theo ước lượng sơ bộ của nhóm, ứng dụng công nghệ khí canh có thể giảm 85% chi phí của nước, 90% phân bón và không hề sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Trong hệ thống khí canh, nhiệt độ ở vùng rễ luôn thấp hơn nhiệt độ ngoài trời là khoảng 2°C do ảnh hưởng của sự bay hơi. Công nghệ khí canh khôngsử dụng đất nên về môi trường có độ tinh khiết cao, cây sạch bệnh. Khi hệ thống có một cây bị bệnh, ta có thể loại bỏ ngay khỏi hệ thống một cách dễ dàng mà không ảnh hưởng đến cây trồng khác.

      Ưu điểm:

• Cây sạch bệnh.
• Giảm thời gian trồng (gia tăng số vụ mùa trong một năm).
• Cho năng suất.
• Tiết kiệm chi phí đáng kể (đặc biệt thiếu nước trong mùa khô ở miền trung).

2.   Những hạn chế còn tồn tại

      Cần có kỹ thuật viên để vận hành và bảo trì hệ thống nên sẽ gây khó khăn cho người nông dân, mặc dù giao diện đơn giản, dễ sử dụng và được tự động hoá hoàn toàn nhưng vẫn cần phải có người hướng dẫn lắp đặt và giúp đỡ bước đầu để người nông dân nắm rõ hệ thống.

      Tiền vốn ban đầu lớn, công nghệ cao vận hành sửa chữa gây cản trở trong việc đầu tư ban đầu.

      Vì lượng nước cung cấp phun vào rễ dùng chung nên một số mầm bệnh ở rễ nhanh có thể nhanh chóng lây lan toàn bộ hệ thống đòi hỏi phải kiểm tra hằng ngày và lập tức loại bỏ cây bệnh để hệ thống vẫn sạch bệnh. Việc kiểm tra không khó nhưng việc này máy móc không thể tự kiểm tra được, vẫn cần có bàn tay con người trong một hệ thống tự động là một trong những hạn chế mà có lẽ nhiều năm sau vẫn còn tiếp diễn.

      Mô hình hoạt động 24h liên tục nên việc tiêu thụ điện năng là có khả năng và hệ thống vẫn khắc phục được vấn đề lúc cúp điện. Với mô hình nhỏ thì lượng tiêu thụ là không đáng kể nhưng với một nhà máy sản xuất số lượng lớn thì đây là một vấn đề khá khó khăn. Vấn đề về tiêu thụ năng lượng sẽ được nêu hướng giải quyết ở phần sau.

3.   Hướng phát triển

      Không có gì là hoàn hảo mọi mặt, mô hình chúng em vẫn đang được phát triển và nhóm đã có những ý tưởng để phát triển sau này, giúp mô hình ngày càng hoàn thiện và cải thiện những nhược điểm đã nêu ở trên. Sau đây là một số ý tưởng để phát triển của nhóm :

      -Vấn đề giải quyết việc cây ở phía bên ngoài không nhận được nhiều chất dinh dưỡng và phát triển không tốt bằng cây trong, hiện nay cách khắc phục là hằng ngày thay đổi vị trí của các cây. Nhận thấy đây không phải là một giải pháp lâu dài và mang tính tối ưu. Trong tương lai nhóm sẽ thiết kế lại hệ thống vòi phun sương một cách tối ưu hơn giúp mọi cây trong một hàng phát triển một đồng đều.

      - Vấn đề về năng lượng nhóm đã có giải pháp là thay thế năng lượng điện Quốc gia bằng năng lượng điện mặt trời. Các tấm pin mặt trời sẽ được đặt ở mái của nhà kính, bên trong nhà kính là hệ thống trồng cây bằng khí canh. Với thiết kế này có thể tận dụng tối ưu không gian và khả năng cung cấp điện năng của các tấm pin mặt trời, mặt khác còn ngăn cách với môi trường bụi bẩn bên ngoài. Với phương án trên ta có thể trồng cây được ở cả thành thị lẫn vùng nông thôn.

      - Một mô hình chỉ để trồng rau sẽ khó thuyết phục các nhà đầu tư bỏ một số tiền lớn để đầu tư vào nó, nhất là ở Việt Nam. Nhóm đã có ý tưởng về việc phát triển mô hình tương tự về trồng nấm. Nấm mang lại giá trị kinh tế cao và dễ trồng. Sau khi họp với thầy hướng dẫn nhận thấy đây là một hướng phát triển có khả năng thành công. Trồng nấm cần lưu ý về nhiệt độ, độ ẩm, pH, ánh sáng, sự lên men … Đa số các điều kiện này đã được có sẵn hệ thống khí canh. Ý tưởng về một hệ thống 2 trong 1 là một hướng đi mới và có khả năng thành công cao.

4.      Tài liệu tham khảo

[1] “Ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất khoai tây giống sạch bệnh”

(Nguyễn Quang Thạch, Nguyễn Xuân Trường, Nguyễn Thị Lý Anh, 2004).

[2] DIY Hydroponics :System Builders Guide 3rd Addition

(John P. Hennessy , December 10, 2011).