HỆ THỐNG KHÍ CANH VÀ TRỒNG CÂY BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÍ CANH

Khí canh là hệ thống mà rễ cây được đặt trong môi trường bão hòa với các giọt dinh dưỡng liên tục hay gián đoạn dưới dạng sương mù hay phun. Đây là mô hình khá phức tạp, cần nhiều thời gian chăm sóc, cần có kiến thức về thủy canh.

2. Giới thiệu về hê thống 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. Việc cố định bỗ rễ trong không gian tạo điều kiện để bộ rễ hấp thu tối đa chất dinh dưỡng, cho năng suất cây trồng cao.

Nguyên lý của công nghệ là phun dinh dưỡng dạng sương mù vào rễ cây, kích thích cây ra rễ mà không cần đến sự tham gia của đất. Rễ cây không trực tiếp nhúng vào dung dịch dinh dưỡng.

Thời gian phun và số lần phun trong ngày được điều chỉnh tùy theo tình trạng sinh lý của cây và nhiệt độ môi trường bên ngoài. Vì có thể điều khiển thời gian phun, hàm lượng dinh dưỡng nên có thể tính chính xác chế độ dinh dưỡng cho từng cây .

Trong hệ thống khí canh, nhiệt độ ở vùng rễ luôn thấp hơn nhiệt độ ngoài trời khoảng 2ᵒC do hiệu ứng bốc hơi, nhờ vậy cây sinh trưởng nhanh hơn trong đất.

3. Cấu trúc cơ bản của 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.

Sơ đồ hệ thống khí canh

4. Lập trình phần mềm và sơ đồ khối

Sau khi đã lắp đặt hệ thống xong cần thiết lập phần mềm cảm biến để thuận tiện cho việc theo dõi, chăm sóc cây trồng.

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.

1. Sơ đồ về mạch cảm biến nhiệt độ, ẩm độ 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 xung quanh và bên trong cây. Sau đó tín hiệu được gửi về vi điều khiển, nếu các giá trị đo được không đạt đủ điều kiện mà cây cần 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 đảm bảo tính ổn định và thuận lợi nhất cho cây phát triển.

1. Hệ thống cảnh báo mực nước qua tin nhắn

 

Cách vận hành: cảm biến siêu âmSRF 05 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 dước 10% 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 thuôc 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 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.

5. Ưu điểm, nhược điểm
6. Ưu điểm

Cây sạch bệnh, giảm thời gian trồng, cho năng suất cao, tiết kiệm chi phí về nước

1. Hạn chế

Chí phí đầu tư lớn, công nghệ cao vận hành sửa chữa 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 kiểm tra hằng ngày. Việc kiểm tra không khó nhưng việc này máy móc không thể tự kiểm tra được, vẫn cần bàn tay chăm sóc của con người trong hệ thống tự động. Mô hình hoạt động 24 giờ liên tục nên việc tiêu thụ điện năng là có khả năng và hệ thống vẫn khắc phục được vấn đề lúc mất điện.

5. Ứng dụng hệ thống khí canh trong hộ gia đình

Ngày nay, do việc đô thị hóa nên diện tích đất bị thu hẹp nhiều, có rất nhiều gia đình đã tận dụng khoảng không gian nhỏ ở ban công hoặc sân thượng tự tay trồng cho gia đình mình thùng rau sạch, đảm bảo an toàn. Thế nhưng, diện tích nhỏ thì trồng được ít, mà rau thì ngày nào cũng phải có mặt trong bữa ăn. Với diện tích sân thượng nhỏ, lại thêm nhiều chức năng trong khoảng sân hạn chế này việc áp dụng mô hình trồng rau khí canh sẽ rất phù hợp với điều kiện nhà phố, nhà ống và túi tiền của người Việt để tiến hành. Ngoài ra, mô hình này cũng rất dễ áp dụng mô hình lớn cho các gia đình có diện tích rộng để tăng thêm thu nhập và có rau sạch để ăn.

Mô hình khí canh đơn giản

Vật liệu để lắp đặt mô hình này dễ tìm kiếm và có sẵn tại địa phương, như là trụ khí canh ( khung để trồng rau), máy hẹn giờ, bút đo TDS, PH, EC, dây điện, ổ cắm, dung dịch dinh dưỡng (dung dịch này có thể mua về tự pha chế).

Khi lắp đặt nên dùng van phao tự động để thêm lượng nước bị hao hụt. Bên cạnh đó, dung dịch dinh dưỡng được bơm hẹn giờ cứ 15 phút một lần từ bồn dung dịch bên dưới lên trên đỉnh nên bộ rễ có nhiệt độ thấp hơn so với môi trường và thân. Dung dịch dinh dưỡng được bơm tuần hoàn từ dưới thùng lên trên hệ thống để cung cấp dinh dưỡng cho rễ và rớt lại về thùng qua bộ lọc cặn, tiết kiệm một lượng lớn nước tưới và dinh dưỡng. Nên việc chăm sóc khá nhàn, gần như là không cần lao động chân tay vào nhiều mà lại thu được năng suất cao.

6. Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống khí canh

Từ việc tìm hiểu hệ thống khí canh ở trên có thể rút ra được ưu, nhược điểm của hệ thống này như sau:

1. Ưu điểm

Cây sạch bệnh, giảm thời gian trồng, cho năng suất cao, tiết kiệm chi phí về nước

1. Hạn chế

Chí phí đầu tư lớn, công nghệ cao vận hành sửa chữa 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 kiểm tra hằng ngày. Việc kiểm tra không khó nhưng việc này máy móc không thể tự kiểm tra được, vẫn cần bàn tay chăm sóc của con người trong hệ thống tự động. Mô hình hoạt động 24 giờ liên tục nên việc tiêu thụ điện năng là có khả năng và hệ thống vẫn khắc phục được vấn đề lúc mất điện.