Giá thể bông khoáng (len đá, Rockwool) công nghệ thủy canh của phương tây

Thủy canh với giá thể là phương pháp thủy canh mà bộ rễ cây trồng được nâng đỡ về mặt cơ học bởi giá thể. Cây được nuôi bởi dung dịch thủy canh đưa vào giá thể. Cách này đối lập với kỹ thuật màng dinh dưỡng NFT, nơi mà bộ rễ không được đỡ bởi giá thể mà ngâm thẳng vào dung dịch thủy canh.

Hầu hết vật liệu mà có thể nâng đỡ bộ rễ, ngoài đất, có thể được coi là giá thể. Giá thể có thể là dạng hữu cơ như xác tảo, vỏ cây thông, mùn cưa, trấu. Có thể từ nguồn gốc dầu mỏ như các polyme xốp, có thể từ nguồn khoáng vô cơ như đá, cát, sỏi, Perlite và bông khoáng. Có nhiều lý do để sử dụng giá thể nâng đỡ bộ rễ khi thủy canh. Ngoài ra, một giá thể hữu hiệu cần có vài phẩm chất nhất định. Trong bài này, tác giả nói về các đặc điểm cũng như việc sử dụng bông khoáng làm giá thể thủy canh. Trong đó, tác giả sẽ phát triển một số lợi thế để sử dụng giá thể và sự đối lập/ khác biệt của các loại giá thể.

Bông khoáng là 1 loại sợ khoáng nhân tạo. Ứng dụng chính của nó là sử dụng để cách nhiệt như sợi thủy tinh. tuy nhiên, đặc tính của bông khoáng có thể được điều chỉnh nhờ điều chỉnh thành phần khoáng. Trong thập kỷ 60, người ta nhận thấy sau nhiều bước điều chỉnh quá trình sản xuất, bông khoáng có thể nâng đỡ cây trồng và với các bước xử lý đúng cách nó sẽ thúc đẩy sự phát triển của cây trồng. Bông khoáng được sản xuất chuyên biệt này được bán chủ yếu để làm giá thể thủy canh. Trong bài này, sau đây, thuật ngữ bông khoáng là để chỉ bông khoáng loại dùng trong làm vườn.

Bông khoáng được sản xuất bằng cách nung chảy đá bazan và quay nó thành sợi. Ngay sau khi quay, một chất kết dính được thêm vào các sợi và chúng được nén thành tấm lớn. Bằng cách điều chỉnh áp lực, mật độ của vật liệu được thay đổi theo. Các tấm lớn có thể được cắt thành tấm nhỏ hơn, và các khối có kích thước khác nhau để thao tác dễ dàng. Các sợi cũng được tạo hình thành dạng hạt có thể được xử lý một cách tương tự như kiện xác tảo (peat).

Không phải tất cả bông khoáng đều giống nhau. Loại tốt nhất là loại được sản xuất từ ​​đá bazan tinh khiết (diabase). Các bông khoáng sản xuất từ ​​diabase có một sự cân bằng khoáng chất trơ và không phản ứng. Một vài bông khoáng được sản xuất từ ​​xỉ còn lại từ hoạt động nấu chảy. Các bông khoáng chứa một tỷ lệ cao của các kim loại và có thể  phần nào phản ứng với dung dịch dinh dưỡng. Bông khoáng chất lượng cao có đường kính sợi đều, phân bố đều chất kết dính và một tỷ lệ thấp viên khoáng (chưa được xe thành sợi). Phẩm chất quan trọng nhất một bông khoáng cao cấp cần phải có là thấm nước đều. Bông khoáng nên dễ ngấm nước nhưng không ngậm nước nhiều. Thoát nước tốt là phẩm chất rất quan trọng.

Tính thấm ướt của các loại bông khoáng khác nhau thay đổi đáng kể. Sợi bông khoáng tự nhiên kỵ nước (chúng đẩy nước) vì có dầu khoáng. Trong bông khoáng chất lượng cao nhất các loại dầu khoáng sản được loại bỏ trong quá trình sản xuất và các tác nhân làm ướt khoáng được đưa vào khi nấu chảy. Dạng bông khoáng làm vườn ưa nước và làm ướt dễ dàng. Chất lượng thực tế của bông khoáng sẽ phụ thuộc vào sự theo dõi, điều chỉnh trong sản xuất. Các nhà sản xuất khác chỉ cần thêm hoặc cung cấp một hóa chất hoạt động bề mặt (cơ bản là xà phòng tinh chế) cho phép bông khoáng tự nhiên (kỵ nước) cỏ thể giữ nước. Điểm yếu chính của phương pháp này là các tác nhân làm ướt phải được cung cấp thường xuyên hoặc nó có thể rửa sạch.

Cách tốt nhất để đánh giá chất lượng của bông khoáng là thử. Kiểm tra xem nó có ngấm nước đều hay có nhiều đốm/bọt (phần không ngấm nước). Nếu bạn muốn thử một loại bông khoáng mới, rất đáng dành thời gian để thử.

Trả lời cho câu hỏi này phụ thuộc rất nhiều vào loại cây trồng. GIá thể đã được sử dụng thành công trong việc trồng các loại cây ăn quả thường niên trong nhà kính/ màng như cà chua, dưa chuột, ớt và một số loại hoa như hoa hồng và đồng tiền. Chúng ta hãy xem xét những lợi thế của việc sử dụng các giá thể với các loại cây trồng.

Lý do chính cho việc sử dụng bông khoáng, hoặc bất kỳ giá thể nào, trong một hệ thống phát triển thủy canh là cung cấp một chỗ chứa đệm của dung dịch dinh dưỡng trong vùng rễ trong khi duy trì đầy đủ không khí (oxy) tiếp xúc với rễ. Trong một hệ màng dinh dưỡng hoặc hệ thống thuần thủy canh khác, cung cấp nước và dinh dưỡng cho cây phụ thuộc hoàn toàn vào dòng chảy của dung dịch dinh dưỡng qua rễ. Nếu dòng này bị gián đoạn, thậm chí  một thời gian ngắn, cây sẽ chết. Ngược lại, nếu vùng rễ tràn ngập rễ sẽ chịu ngạt vì thiếu oxy. Trong một hệ thống thủy canh với giả thể, giá thể duy trì một chỗ chứa dung dịch dinh dưỡng trong vùng rễ cùng với một phần không gian lỗ khí. Chỗ chứa này của dung dịch dinh dưỡng duy trì ngay cả khi hwj thống tưới ngừng một khoảng thời gian. Trong thực tế, trong một hệ thống thủy canh giá thể, việc cấp ddtc được ngắt quãng để giúp duy trì lượng không khí thích hợp trong nước.

Chỗ chứa dung dịch chất dinh dưỡng mà giá thể cung cấp cũng làm tăng thời gian cần thiết để thay đổi điều kiện trong vùng rễ (người dịch: các điều kiện thay đổi này có thể là pH dung dịch, nồng độ ppm của ddtc, ... ). Như vậy, ta mất khả năng kiểm soát ngay lập tức các điều kiện trong vùng rễ mà một hệ thống màng dinh dưỡng có thể. Điều quan trọng là sử dụng một giá thể có khả năng tạo chỗ chứa ddtc và không khí đồng thời có khả năng đáp ứng nhanh chóng với những thay đổi thực hiện bởi người trồng. Ví dụ, trong một hệ thống bông khoáng thay đổi được thực hiện bởi người trồng được thể hiện hoàn toàn trong vùng rễ từ 12 đến 24 giờ. Điều này thay đổi giữa các loại giá thể và sẽ được thảo luận sau.

Khả năng giữ nước và thoát nước của các giá thể khác nhau. Bông khoáng Grodan, khi cho phép thoát nước bởi trọng lực, VD khả năng chứa dung dịch là 80%, 15% không gian lỗ khí và sợi bông khoáng 5%. Tỷ lệ ddtc/không khí này cho phép thúc đẩy phát triển rễ. Cây trồng trên bông khoáng sẽ hút bớt một phần dung dịch quanh rễ và làm tăng số lượng các lỗ chứa không khí. Vì vậy, nếu muốn tăng tỷ lệ không khí trong vùng rễ ta chỉ cần tăng/ giãn thời gian giữa các lần tưới nước.

Lực hút cần thiết để lấy dung dịch thủy canh ra khỏi giá thể bông khoáng chỉ hơi tăng khi nó khô. Điều này có nghĩa rằng, cây vẫn dễ lấy nước từ bông khoáng bão hòa nước cũng như từ bông khoáng đã bị mất 50% hoặc 70% lượng nước (nó có thể giữ). Như vậy, cây trồng trên bông khoáng không bị thiếu nước cho đến khi bông khoáng gần như hoàn toàn khô. Giả sử một tấm bông khoáng tiêu chuẩn được sử dụng để trồng cà chua chứa 15 lít nước, ta có thể rất linh hoạt trong việc tưới nước và kiểm soát lượng không khí của vùng rễ với. Tuy nhiên, ta phải cẩn thận vì cây sẽ không có dấu hiệu biểu hiện thiếu nước cho đến khi quá muộn. Cần phải kiểm soát khu vực quanh bộ rễ một cách toàn diện.