Tháp thủy canh: nguyên lý hoạt động, tháp khí canh và cách lắp đặt

Tháp thủy canh là gì?

Tháp thủy canh là một trụ thẳng đứng có các lỗ trồng ở bên hông, trong đó máy bơm đưa dung dịch dinh dưỡng từ bể chứa ở chân tháp lên đỉnh, để dung dịch chảy nhỏ giọt hoặc phun xuống qua rễ trước khi thoát trở về bể. Tháp thủy canh trồng được hàng chục cây trên diện tích sàn xấp xỉ một chậu, không dùng đất và tuần hoàn nước.

Tháp là một trong những hệ thống thủy canh thẳng đứng đơn giản nhất. Tháp được sử dụng trong hoạt động thương mại tại nhà kính, sân thượng và điểm trưng bày bán lẻ, cũng như ở quy mô nhỏ dưới dạng tháp trồng trong nhà. Hướng dẫn này giải thích cách hệ thống tháp thủy canh hoạt động, sự khác biệt giữa tháp thủy canh và khí canh, các cây trồng phù hợp, cách bố trí tháp cho sản xuất thương mại và những điểm cần kiểm tra trước khi mua.

Hệ thống tháp thủy canh hoạt động như thế nào?

Mọi tháp đều có các bộ phận cơ bản giống nhau:

• Bể chứa. Bể không xuyên sáng ở chân tháp chứa dung dịch dinh dưỡng. Thành bể và nắp không xuyên sáng ngăn ánh sáng chiếu vào nước, nhờ đó ngăn tảo phát triển.
• Máy bơm. Máy bơm chìm hoặc bơm đặt ngoài đưa dung dịch lên qua ống giữa hoặc ống bên hông, thường được điều khiển bằng bộ hẹn giờ.
• Đầu phân phối. Nắp phân phối, vòng phun hoặc đầu nhỏ giọt ở đỉnh phân tán dung dịch để dung dịch chảy đều xuống bên trong trụ.
• Vị trí trồng. Các hốc nghiêng, rọ trồng hoặc chậu xếp tầng giữ cây trong mút ươm, len đá hoặc giá thể nhẹ khác.
• Đường hồi. Dung dịch chảy thẳng về bể chứa, tạo thành hệ thống tuần hoàn kín.

Tần suất tưới phụ thuộc vào cây trồng và thiết kế. Tài liệu của Cơ quan Khuyến nông Đại học Bang Oklahoma về tháp trồng thẳng đứng cấp nước bằng trọng lực lưu ý rằng xà lách có thể được tưới liên tục, trong khi dâu tây phát triển tốt hơn khi tưới gián đoạn theo chu kỳ một giờ, vài lần mỗi ngày. EC, pH và mực nước được kiểm tra qua nắp thăm của bể chứa.

Tháp thủy canh được sử dụng ở đâu?

Người trồng thương mại dùng tháp trong nhà kính và nhà màng vòm để tăng số cây trên mỗi mét vuông mà không cần dựng giá trồng, trên sân thượng có giới hạn về tải trọng và diện tích sàn, cũng như tại các trung tâm làm vườn hoặc siêu thị, nơi trưng bày cây sống giúp bán nông sản. Trường học, khách sạn và nhà hàng dùng tháp vườn thẳng đứng trong nhà cỡ nhỏ để trồng rau gia vị và rau làm salad. Cùng nguyên lý này có thể mở rộng từ một tháp vườn thẳng đứng đến hàng trăm tháp dùng chung một vòng tuần hoàn dinh dưỡng.

Tháp thủy canh và tháp khí canh khác nhau như thế nào?

Hai thuật ngữ này thường bị nhầm lẫn. Trong tháp thủy canh, dung dịch chảy thành màng hoặc dòng nhỏ qua rễ hay xuyên qua giá thể. Trong tháp khí canh, rễ treo trong khoang rỗng giữa trụ và được làm ướt bằng tia phun hoặc các giọt nhỏ mịn, nên phần lớn thời gian rễ nằm trong không khí.

Để tìm hiểu sâu hơn về cơ sở khoa học của vùng rễ, hãy đọc bài so sánh khí canh và thủy canh.

Có những kiểu thiết kế tháp nào?

• Tháp dạng trụ. Một ống cao đơn lẻ có các hốc nghiêng, như tháp thủy canh nhiều tầng Space Tree của chúng tôi. Dễ vệ sinh và dễ bố trí khoảng cách theo hàng.
• Tháp chậu xếp tầng (dạng quả dứa). Các chậu mô-đun xếp chồng quanh một ống trung tâm, mỗi chậu có nhiều vị trí trồng. Có thể thay đổi chiều cao bằng cách thêm hoặc bớt chậu, như ở tháp khí canh dạng quả dứa dùng trong nhà kính.
• Tháp ống PVC. Các ống thẳng đứng hoặc zíc zắc có khoan lỗ, phổ biến trong các mô hình tự làm và hệ thống vườn thẳng đứng nhỏ.
• Vườn thẳng đứng gắn tường. Các tấm hoặc túi trồng trên tường dành cho rau gia vị và cây cảnh; chú trọng hình thức hơn năng suất.
• Bộ tháp trồng có đèn. Tháp tích hợp đầy đủ với các thanh đèn LED quanh trụ để sử dụng trong nhà, như bộ tháp vườn thủy canh thông minh.

Cây gì phát triển tốt nhất trong vườn thủy canh thẳng đứng?

Tháp phù hợp với cây có tán gọn, sinh trưởng nhanh và không cần giàn đỡ:

• Xà lách và rau ăn lá. Các cây điển hình cho tháp trồng xà lách: xà lách búp mềm, xà lách lá, cải xoăn, cải cầu vồng, cải bó xôi và các loại rau cải châu Á.
• Rau gia vị. Húng quế, bạc hà, mùi tây, rau mùi, hẹ và kinh giới cay.
• Dâu tây. Ngó và quả buông tự do từ các bên, giúp quả sạch.
• Hoa ăn được và cây cảnh nhỏ. Dành cho trưng bày tại điểm bán lẻ và các dự án thiết kế vườn thẳng đứng.

Cây cao hoặc nặng như cà chua, dưa chuột và ớt ít phù hợp vì cần giàn đỡ và không gian lớn cho bộ rễ. Thay vào đó, hãy trồng trong xô Hà Lan (Dutch bucket) hoặc trên giá thể. Xem hướng dẫn trồng dâu tây và cà chua thủy canh của chúng tôi để biết các loại rau phù hợp nhất với từng phương pháp làm vườn thẳng đứng.

Tháp trồng so với giá trồng và giàn chữ A như thế nào?

Hướng dẫn về hệ thống trồng thẳng đứng giàn chữ A và hướng dẫn về thiết bị canh tác thẳng đứng của chúng tôi trình bày các phương án thay thế.

Nên đặt tháp trong nhà hay ngoài trời?

Vườn thẳng đứng trong nhà cần ánh sáng nhân tạo. Tháp thủy canh có đèn thường sử dụng các thanh LED bố trí quanh trụ để mọi phía đều nhận được ánh sáng. Duy trì lưu thông không khí để tránh tích tụ độ ẩm trong tán lá.

Tháp thủy canh ngoài trời và tháp thủy canh trong nhà kính sử dụng ánh sáng mặt trời nhưng phải đối mặt với những rủi ro khác. Nhựa phải được ổn định để chống tia UV, tháp cần được neo giữ để chống gió, và bể chứa nên được che nắng hoặc cách nhiệt, vì dung dịch dinh dưỡng ấm giữ được ít oxy hơn và tạo điều kiện cho bệnh ở rễ phát triển. Nhiệt độ nước khoảng trên dưới hai mươi °C là mức mục tiêu phổ biến đối với rau ăn lá.

Lắp đặt tháp thủy canh cho sản xuất thương mại như thế nào?

1. Chọn cây trồng và mục tiêu thu hoạch. Tính số cây thu hoạch mỗi tuần và số vị trí trồng cần thiết.
2. Lập kế hoạch về khoảng cách và hướng bố trí. Trong nhà kính, các hàng chạy theo hướng bắc–nam thường nhận ánh sáng đồng đều hơn. Chừa khoảng cách giữa các tháp để các vị trí trồng phía dưới không bị che bóng.
3. Chọn bể chứa riêng lẻ hoặc bể chứa trung tâm. Bể riêng lẻ có cấu hình đơn giản; bể trung tâm với đường cấp và đường hồi giúp việc châm dinh dưỡng và giám sát nhiều tháp dễ dàng hơn.
4. Bổ sung hệ thống tưới kết hợp bón phân. Sử dụng hệ thống châm định lượng theo EC/pH cho bể trung tâm và kiểm tra nguồn nước trước. Hướng dẫn về dinh dưỡng, EC và pH của chúng tôi cung cấp các mức mục tiêu thường dùng.
5. Lắp hệ thống lọc và dự phòng. Lọc dung dịch để bảo vệ đầu nhỏ giọt, đồng thời lắp cảnh báo mực dung dịch thấp và sự cố bơm.
6. Thiết lập khu ươm. Ươm cây con trong viên giá thể để các tháp luôn được trồng đầy cây cùng độ tuổi.
7. Soạn quy trình vệ sinh. Vệ sinh và khử trùng tháp giữa các vụ, đồng thời rửa đầu phân phối thường xuyên.

Tự làm tháp thủy canh như thế nào?

Có thể tự làm một tháp cơ bản từ ống hoặc cọc hàng rào dựng đứng bằng vật liệu an toàn tiếp xúc thực phẩm, có các lỗ nghiêng, nắp phân phối nước ở đỉnh, bể không xuyên sáng có nắp ở chân, bơm chìm nhỏ, ống dẫn và bộ hẹn giờ. Cơ quan Khuyến nông Đại học Bang Oklahoma có tài liệu hướng dẫn từng bước cho một thiết kế như vậy với sức chứa 28 cây. Sử dụng vật liệu an toàn tiếp xúc thực phẩm, ổn định chống tia UV, làm kín các đầu nối để chống rò rỉ và lắp tấm chắn nước bắn để lá không bị ướt. Tháp thủy canh PVC tự chế phù hợp để học hỏi, nhưng người trồng thương mại thường mua tháp đúc khuôn để có dòng chảy ổn định, độ bền cao và dễ vệ sinh hơn.

Tháp thủy canh cần bảo trì những gì?

• Kiểm tra EC, pH và mực nước vài lần mỗi tuần, thường xuyên hơn khi thời tiết nóng.
• Châm thêm dung dịch mới và thay toàn bộ dung dịch trong bể định kỳ.
• Vệ sinh đầu phun và nắp phân phối để dòng chảy xuống mọi phía được đồng đều.
• Kiểm tra xem rễ có chuyển nâu hoặc bị nhớt hay không, đây là dấu hiệu của nước ấm hoặc thiếu oxy.
• Khử trùng tháp giữa các chu kỳ trồng.

Tháp thủy canh thường gặp những vấn đề nào?

Hầu hết các vấn đề này xuất phát từ việc phân phối nước hoặc ánh sáng không đồng đều, vì vậy các hệ thống vườn thẳng đứng thương mại được thiết kế để dòng chảy xuống mọi mặt của trụ được đồng đều và có đủ khoảng cách giữa các tháp.

Cần kiểm tra những gì trước khi mua tháp thủy canh?

Khi so sánh các tháp thủy canh hoặc tháp khí canh đang được chào bán, giá chủ yếu phụ thuộc vào chiều cao và số vị trí trồng, chất lượng nhựa và khả năng ổn định chống tia UV, thiết kế bơm và hệ thống phân phối, việc có bao gồm đèn và bộ điều khiển hay không, cùng số lượng đặt hàng. Hãy yêu cầu thông tin về số vị trí trồng trên mỗi tháp, khoảng cách khuyến nghị, dung tích bể chứa, lưu lượng bơm và quy cách vật liệu.

Mars Vertical Farm sản xuất tháp dạng trụ và tháp chậu xếp chồng cho nhà kính thương mại và trang trại trong nhà, với hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001 và các lựa chọn OEM/ODM. Xem tháp và giá thủy canh thẳng đứng của chúng tôi, hoặc hệ thống trồng cây tại nhà để tìm các tháp trồng cây trong nhà nhỏ hơn, và gửi cho chúng tôi thông tin cây trồng cùng sơ đồ nhà kính để nhận phương án bố trí tháp và báo giá.

Nguồn tham khảo

• Cơ quan Khuyến nông Đại học Bang Oklahoma: Chế tạo tháp thủy canh thẳng đứng
• NCAT ATTRA: Canh tác thẳng đứng (IP516, cập nhật năm 2024)