Bài giảng Sản xuất rau ứng dụng công nghệ cao

CHƯƠNG 4 SẢN XUẤT RAU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAO Nông nghiệp công nghệ cao là gì?  Quan niệm thứ nhất: Nông nghiệp công nghệ cao là nơi hội tụ các thành tựu tiên tiến nhất về công nghệ sinh học, công nghệ hoá học, công nghệ vật liệu, công nghệ thông tin và tự động hoá trong hệ thống nông nghiệp tập trung nhằm tạo ra một quy mô sản xuất và trình diễn công nghệ, có tác dụng quyết định đối với chuyển đổi nền kinh tế nông nghiệp.  Quan niệm thứ hai: Nông nghiệp công nghệ cao là nơi tập hợp các tiến bộ kỹ thuật mới về sinh học, hoá học, cơ khí tự động kết hợp với kinh nghiệm truyền thống tốt để tạo ra bước đột phá về năng suất, chất lượng sản phẩm và quan trọng hơn cả là cho hiệu quả kinh tế cao Khái niệm chung về công nghệ cao Công nghệ cao dùng để chỉ một công nghệ (technology) hay một kỹ thuật (technique) hiện đại, tiên tiến được áp dụng vào quy trình sản xuất nhằm tạo ra sản phẩm có năng suất, chất lượng cao, giá thành hạ. Đối tượng sản xuất công nghệ cao Chủ yếu sản xuất trong nhà có mái che với trang thiết bị hiện đại,đồng bộ, kết hợp nhiều công nghệ tiến bộ. Môi trường sản xuất được kiểm soát, đảm bảo vệ sinh Đối tượng sản xuất là những loại rau cao cấp, sử dụng giống chất lượng cao Kỹ thuật canh tác tiên tiến, đồng bộ, có tính chuyên nghiệp cao. Người quản lý và công nhân sản xuất có kiến thức và trình độ chuyên môn giỏi. Sản phẩm có năng suất và chất lượng rất cao, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của thị trường rau cao cấp và xuất khẩu Yêu cầu vốn đầu tư ban đầu rất lớn. Đặc trưng của sản xuất rau công nghệ cao Nhà nilông/ vòm cao Nhà kính Phủ luống Nhà nilông vòm thấp Khu vực Châu Á Châu Âu Châu Phi/Trung Đông Bắc Mỹ Trung/Nam Mỹ Thế giới 2.5 28.9 6.7 1.4 - 39.5 926 172 51 11 10 1,170 665 92 112 20 11 900 10,000 400 80 260 6 10,746 Đơn vị tính: 1000 ha Diện tích trồng rau trong điều kiện che phủ ở trên thế giới Nguồn: Rabobank 2006, The World of Vegetables Nông nghiệp công nghệ cao trên thế giới phát triển mạnh mẽ Ở Mỹ: Khu công nghệ cao xuất hiện đầu tiên vào năm 1939 Ở Anh: năm 1988 đã có 38 khu vườn khoa học. Trung Quốc: năm 2002 đã xây dựng 400 khu công nghệ cao, giá trị sản xuất nông nghiệp tăng 42%, gấp 40-50 lần so với mô hình cũ. Nông nghiệp Ixrael có năng suất và chất lượng cao nhờ ứng dụng thành công và hiệu quả công nghệ tưới và công nghệ nhà kính, nhà lưới Nông nghiệp công nghệ cao đã và đang trở thành điển hình cho nền nông nghiệp tri thức của thế kỷ XXI. Hiện nay sản xuất nông nghiệp công nghệ cao ở Việt Nam đang được triển khai ở nhiều địa phương ứng dụng công nghệ của nước ngoài như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Bà Rịa Vũng Tàu, Đà Lạt…. Lịch sử phát triển nông nghiệp công nghệ cao Mô hình sản xuất rau ứng dụng công nghệ cao tại Hà Nội  Địa điểm: Trung tâm Kỹ thuật RHQ Hà Nội  Bắt đầu đi vào hoạt động từ 2004  Vốn đầu tư 24 tỷ đồng  Được xây dựng trên diện tích đất gần 16 ha, với các khu nhà kính, nhà điều khiển vi tính trung tâm, trạm xử lý nước, hệ thống mương máng, đường nội bộ... Với thiết bị, công nghệ nhập từ Israel  Địa điểm: xã Mỹ Đức, huyện An Lão.  Hoạt động từ 2005  Tổng đầu tư 22,5 tỷ đồng  Diện tích sử dụng:7,3ha  Gồm các khu:bảo tồn cây ăn quả đầu dòng và ươm cây giống/sản xuất giá thể/ nuôi cấy mô tế bào và đào tạo kỹ thuật/nhà kính/nhà lưới sản xuất rau, hoa, cây cảnh chất lượng cao Mô hình sản xuất rau ứng dụng công nghệ cao tại Hải Phòng  Địa điểm: xã Phạm Văn Cội, huyện Củ Chi  Vốn nhà nước: 101 tỉ VND - Tổng diện tích: 88,17 ha - Diện tích đầu tư: 56,6 ha  Hoạt động từ cuối 2009 (dự kiến khánh thành 30/4/10)  Ứng dụng công nghệ cao sản xuất cây giống, rau, hao chất lượng cao Mô hình sản xuất rau ứng dụng công nghệ cao tại thành phố Hồ Chí Minh  Lâm Đồng dự kiến xây dựng một số khu nông nghiệp công nghệ cao với quy mô 15.000ha. Các hoạt động chính của khu vực này là sản xuất rau, hoa, dâu tây và chè.  Tổng vốn đầu tư là 2.700 tỷ đồng, trong đó vốn hỗ trợ của nhà nước 38 tỷ đồng Mô hình sản xuất rau ứng dụng công nghệ cao tại Lâm Đồng Mô hình ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất hoa cao cấp của Đà Lạt Hasfarm  Công ty TNHH Đà Lạt Hasfarm ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất hoa cao cấp  Quy mô 24 ha trong đó có 15 ha nhà kính và 2 ha nhà bằng thép; đạt năng suất 1,8 triệu cành/ha/năm, xuất khẩu 55% (trong đó 90% sang Nhật Bản) tiêu thụ trong nước 45% với 26 đại lý của Công ty. Công nghệ cao ứng dụng trong sản xuất rau  Ứng dụng CN sinh học trong chọn tạo và nhân giống rau  Ứng dụng CN gen và tế bào thực vật trong chọn tạo và cải tiến giống rau chất lượng cao  Ứng dụng CN vi sinh, hoá học trong sản xuất rau: phân bón, thuốc trừ sâu  Công nghệ tưới tiêu: tưới nhỏ giọt, phun mưa…  Công nghệ màng phủ nông nghiệp  Ứng dụng CN sản xuất rau trong nhà có mái che: nhà lưới, nilông, kính…  Trồng rau không dùng đất: thuỷ canh tĩnh, hồi lưu  Trồng rau trên giá thể  Trồng rau trong khay chậu Sản xuất rau trong nhà có mái che  Các dạng nhà có mái che Nhà vòm thấp Nhà vòm cao Nhà lưới Nhà ni lông Nhà kính  Trang thiết bị trong nhà có mái che  Vận hành nhà có mái che Ưu điểm của sản xuất rau trong nhà có mái che  Có thể trồng rau ở nhữngnơi đất xấu, nghèo dinhdưỡng  Cây rau được cách ly vớimầm mống sâu bệnh hạivà độc tố có trong đất  Thâm canh cao  Phòng tránh cỏ dại  Phòng tránh tác hại củathiên tai và lây lan sâubệnh hại  Tăng năng suất cây trồng  Sử dụng phân bón vànước tưới hiệu quả nhất Hệ thống sản xuất Lượng nướccần để sản xuất 1kg cà chua (lít) Ngoài đồng ruộng Nhà nilông CN thấp (Tây ban nha) Nhà kính CN thấp (Israel) Nhà kính CN cao (Hà lan) Thuỷ canh hồi lưu 60 40 30 22 15 Sử dụng nước tưới có hiệu quả  Chi phí đầu tư cao  Yêu cầu chất lượng nước tưới cao  Yêu cầu kỹ thuật cao  Nước và giá thể thải cần được xử lý  Tăng nguy cơ tạo điều kiện cho bệnh hại  Tăng nguy cơ về vấn đề dinh dưỡng trong cây trồng Nhược điểm của sản xuất rau trong nhà có mái che Các dạng nhà có mái che Nhà vòm thấp Các dạng nhà có mái che Nhà vòm cao Các dạng nhà có mái che nhà liền mái Các dạng nhà có mái che Nhà lưới Các dạng nhà có mái che Nhà ni lông Các dạng nhà có mái che Nhà kính Chắc, khoẻ Khối lượng thích hợp Độ bền của vật liệu Khả năng duy trì của vật liệu Chi phí hợp lý Chi phí ban đầu Chi phí dài hạn Yêu cầu vật liệu làm khung nhà có mái che Gỗ, tre: Sẵn có, phải qua xử lý, cần được bảo trì tốt Thép Là vật liệu thông dụng nhất Tránh tiếp xúc với phân hoá học Nhôm Nhẹ, chắc khoẻ, không cần bảo trì Giá thành cao. Sử dụng cho nhà kính. Các loại vật liệu làm khung nhà có mái che Dạng nhà công nghệ thấp  Thấp dưới 3m  Thông gió kém  Hạn chế về kiểm soát sâu bệnh hại  Hạn chế năng suất  Cao 5,5m trở lên  Mái và tường có thể thông gió  Điều khiển tự động  Kiểm soát tốt các yếu tốt các yếu tố môi trường và sâu bệnh hại  Năng suất rất cao Dạng nhà công nghệ cao  Lò tạo nhiệt  Hệ thống tưới  Bộ phận tạo ẩm và làm mát không khí  Hệ thống chiếu sáng nhân tạo  Thiết bị cuốn mái ni lông tự động  Quạt thông gió  Các cảm biến (sensor), dụng cụ đo lường - hiển thị và nối ghép với máy tính (PC): điều khiển các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, ánh sáng, nồng độ khí (CO, CO2, hoặc H2S) …  Bộ phận hoà trộn và vận chuyển phân bón  Hệ thống phòng trừ sâu hại bằng ánh sáng kết hợp với điện cao áp  Hệ thống xử lý nước thải  Bộ phận kiểm tra chất lượng sản phẩm… Trang thiết bị trong nhà có mái che Quạt thông gió Hệ thống thoát nước thải ra bể chứa  Đèn cao áp (600W)  144 đèn/ 560m2 (1đèn/4m2).  Khoảng cách từ tán cây đến đèn: 0,9 – 1m Hệ thống chiếu sáng nhân tạo Hệ thống làm mát vào mùa nóng Đệm thoát hơi nước làm mát Bơm nước làm ẩm tấm đệm làm mát Thùng chứa nước làm mát - Ngăn cản bức xạ mặt trời chiếu trực tiếp lên cây rau vào các tháng mùa nóng - Tự động đóng mở Rèm che sáng Các thiết bị khác Thiết bị đo pH: kiểm soát mức độ axit của dd dinh dưỡng Thiết bị đo EC: kiểm soát hàm lượng dd dinh dưỡng Máy thụ phấn: “ong” điện (thanh rung động) Thiết bị phun thuốc sâu Hydroponic TDS Tester pH/EC/TDS tester pH/EC/TDS tester pH/EC/TDS/temp meter Kiểm soát môi trường trong nhà có mái che (ví dụ trong sản xuất rau xà lách trên hệ thống RAFT) - Đèn cao áp (600W) - Điều chỉnh tự động vị trí đèn chiếu sáng bằng máy tính. - Cường độ chiếu sáng trung bình: 200 lux Kiểm soát môi trường trong nhà có mái che (ví dụ trong sản xuất rau xà lách)  Hệ thống dinh dưỡng hồi lưu ở mỗi khay trồng (ống PVC trắng, to)  Hệ thống làm ấm (ống nhựa đen đặt dưới đáy khay).  Bơm màu xanh bơm dung dịch dinh dưỡng Kiểm soát môi trường trong nhà có mái che (ví dụ trong sản xuất rau xà lách) - Mỗi khay trồng có 1 bơm dung dịch dinh dưỡng tuần hoàn - 3 van từ tính có tác dụng hướng dòng chảy (sau khi chảy qua bơm) đến thùng chứa dung dịch dư thừa (2 van ngang mở, van dọc đóng) hoặc quay trở về hệ thống phân phối dinh dưỡng trong khay trồng (mở van dọc, đóng 2 van ngang). Kiểm soát môi trường trong nhà có mái che (ví dụ trong sản xuất rau xà lách) Khi trạm bơm bắt đầu hoạt động, 3 đầu vòi bơm dùng để bơm phối trộn dung dịch A, B và nitric acid vào hệ thống dung dịch dinh dưỡng chính. Dung dịch A Liều lượng (g/100lít) Ca(NO3)2 6254 KNO3 729 Chelate sắt 500 Dung dịch B KNO3 729 KH2PO4 992 MgSO4 2127 MnSO4 80 ZnSO4 11 HBO3 39 CuSO4 3 (NH4)2MoO4 1 Thành phần dung dịch dinh dưỡng EC = 1 mS/cm, TDS = 700 Xử lý dung dịch dinh dưỡng Phương pháp xử lý Xử lý nhiệt (950C,30”) Xử lý ozon hoá Xử lý tia cực tím UV Lọc bằng cát Xử lý oxy già (H2O2) Phổ biến, hiệu quả cao Tốn năng lượng (1m3ga/1m3dd) Đắt tiền, hiệu quả cao Dễ làm Rẻ tiền, dễ làm Rẻ tiền, dễ làm Đặc điểm Kiểm soát môi trường trong nhà có mái che (ví dụ trong sản xuất rau xà lách) Thùng chứa dung dịch dinh dưỡng A và B Thùng chứa axit nitric Hệ thống kiểm tra độ dẫn điện EC (electrical conductivity) và độ pH bằng cảm biến Thiết bị đo tốc độ dòng chảy Kiểm soát môi trường trong nhà có mái che (ví dụ trong sản xuất rau xà lách) Thiết bị đo nồng độ ôxy ở nguồn cung cấp ôxy Thiết bị thổi khí ôxy vào dung dịch dinh dưỡng và duy trì nông độ ôxy thích hợp (4 - 8 mg/L). Kiểm soát môi trường trong nhà có mái che (ví dụ trong sản xuất rau xà lách) Bộ phận điều khiển đóng mở tự động mái và rèm Quản lý tốt tiểu khí hậu trong nhà có mái che Quản lý cây rau trồng trong nhà có mái che  Kiểm soát tốt các yếu tố khí hậu trong nhà có mái che  Kiểm soát tốt nước và dinh dưỡng  Kiểm soát và phòng chống tốt sâu bệnh hại  Kiểm soát sinh trưởng, năng suất và chất lượng tốt nhất  Đảm bảo hiệu quả kinh tế Quản lý tốt dinh dưỡng và nước tưới  Kiểm soát nước và dinh dưỡng đầu vào  Phòng tránh tích tụ muối trong giá thể  Quản lý tốt nước thải và giá thể Quản lý tốt nước thải và giá thể Đầu vào (đơn vị tính) Số lượng (trên 1 ha) Hoá chất (kg) 98.7 Công lao động (h) 3 248.2 Máy móc (h) 46.3 Đạm (kg) 320.0 Lân (kg) 363.0 Kali (kg) 293.0 Phân hữu cơ (tấn) 68.2 Hạt giống (kg) 0.1 Dầu Diesel (l) 727.5 Điện (kW h) 4 400.0 Nước tưới (m3) 700.0 Năng suất (kg/ha) 200 000 132.6 3 291.5 65.6 293.0 373.0 382.0 45.0 0.1 1 020.5 2 700.0 680.0 127 880 Cà chua Dưa chuột Lượng đầu vào đầu tư sản xuất rau công nghệ cao CÁC HỆ THỐNG TRỒNG RAU KHÔNG DÙNG ĐẤT Trồng không dùng đất Trồng trên giá thể Khí canh Thuỷ canh Các hệ thống trồng không dùng đất Tĩnh, NFT, DFT, Bấc, Ngập rút, Bè…Hữu cơ Vô cơ Than bùn Mùn cưa Vỏ cây Dạng sợi Dạng bọt xốp Dạng hạt Dạng khác Len đá PE, PF, UF Cát, sỏi, sét chuyên dùng Perlite, vermiculite Vỏ bào Trấu hun Thuỷ canh tĩnh Nắp thùng Ống dẫn khí Bơm khí Khối cấp khí Hệ thống ngập/rút tuần hoàn Ống cung cấp/rút dung dịch dinh dưỡng Chống tràn Khay trồng Bể chứa dung dịch dinh dưỡng Bơm Hệ thống tưới nhỏ giọt Đường ống tưới nhỏ giọt Đường ống phân phối Khay trồng Bể chứa dung dịch dinh dưỡng Khối cấp khí Bơm khí TrànBơm dinh dưỡng Hệ thống màng dinh dưỡng NFT Khay trồng (ống) Bể chứa dung dịch dinh dưỡng Bơm khí Khối cấp khí Dinh dưỡng thừaBơm dinh dưỡng Hệ thống NFT Zigzags Khí canh 18 ngày tuổi 30 ngày tuổi Vòi phun sương mù Ống dẫn dung dịch dinh dưỡng Dạng khí canh khác C¸c lo¹i gi¸ thÓ trång rau PERLITE – ĐÁ TRÂN CHÂU ROCKWOOL – LEN ĐÁ COCONUT FIBER - XƠ DỪA VERMICULITE PEAT - THAN BÙN RICE-HULL – TRẤU,TRẤU HUN BARK – VỎ CÂY BAGASSE – BÃ MÍA SHAVING - Vỏ bào Rau trồng chậu - Mục đích: Sử dụng các loài hoang dại hoặc các giống địa phương làm gốc ghép nhằm tăng cường khả năng hoạt động của bộ rễ, chống chịu điều kiện ngoại cảnh bất thuận và sâu bệnh hại cho cây rau ghép. - Áp dụng chủ yếu trên các loại rau ăn quả, có thời gian sinh trưởng dài - Các phương pháp ghép: ghép chẻ, ghép ống, ghép áp lưỡi, ghép cắt vát… Ghép rau Các phương pháp ghép Lưỡi lam Ghép chẻ Bỏ kẹp sau ghép 7-10 ngày Các phương pháp ghépGhép ống Gốc ghép Ống Cành ghép ống Đoạn cắt Gốc ghép Các phương pháp ghépGhép áp lưỡi Gốc ghép kẹp Cành ghép Các phương pháp ghépGhép vát