Hệ thống DWC là một hệ thống canh tác không dùng đất, cho phép cây trồng phát triển hiệu quả bằng cách cung cấp cho rễ cây một môi trường dung dịch dinh dưỡng có độ sâu phù hợp, nguồn cung cấp chất dinh dưỡng ổn định và đủ oxy. Hệ thống này có thể khắc phục hiệu quả các vấn đề có thể xảy ra trong canh tác đất truyền thống, chẳng hạn như độ phì của đất không đồng đều và sâu bệnh trong đất. Hơn nữa, nó có thể kiểm soát chính xác thành phần của dung dịch dinh dưỡng và các điều kiện môi trường theo nhu cầu của các loại cây trồng khác nhau.

Hệ thống Nuôi trồng trong nước sâu (DWC) chủ yếu bao gồm các bộ phận sau:

• Băng ghế trồng
  Đây là thùng chứa để cây trồng phát triển. Nó là một cấu trúc hình chữ nhật được làm bằng ống mạ kẽm nhúng nóng và được phủ một lớp màng chống thấm nước. Độ sâu của băng ghế trồng thường là khoảng 15-20 cm để đảm bảo có đủ dung dịch dinh dưỡng để hỗ trợ sự phát triển của rễ cây, cho phép dung dịch dinh dưỡng ngập hoàn toàn rễ.
• Hệ thống tuần hoàn dung dịch dinh dưỡng
  Bể chứa: Nó được sử dụng để lưu trữ dung dịch dinh dưỡng. Kích thước của nó phụ thuộc vào quy mô trồng trọt và yêu cầu của cây trồng. Thông thường, nó là một thùng chứa quy mô lớn ở dưới lòng đất hoặc trên mặt đất. Nó cần chứa một lượng dung dịch dinh dưỡng đầy đủ để đáp ứng nhu cầu sinh trưởng của cây trồng trong một khoảng thời gian nhất định, do đó tránh việc bổ sung dung dịch dinh dưỡng thường xuyên. Ví dụ, trong một hệ thống DWC trong nhà nhỏ, bể chứa có thể chỉ có dung tích vài chục lít, trong khi trong một hệ thống trồng trọt thương mại quy mô lớn, dung tích bể chứa có thể đạt tới vài nghìn lít.
  Máy bơm nước: Nó là nguồn cung cấp năng lượng cho sự tuần hoàn của dung dịch dinh dưỡng. Máy bơm nước vận chuyển dung dịch dinh dưỡng từ bể chứa đến băng ghế trồng, đảm bảo rằng rễ cây có thể liên tục nhận được dung dịch dinh dưỡng. Tốc độ dòng chảy và cột áp của nó nên được chọn theo các yếu tố như kích thước của hệ thống trồng trọt, chiều dài của đường ống và lực cản.
• Hệ thống đường ống
  Nó bao gồm ống đầu vào và ống hồi. Ống đầu vào có nhiệm vụ vận chuyển dung dịch dinh dưỡng từ bể chứa đến băng ghế trồng, và ống hồi trả lại phần dung dịch dinh dưỡng dư thừa trong băng ghế trồng về bể chứa. Các vật liệu đường ống thường được yêu cầu là chống ăn mòn và không độc hại, chẳng hạn như ống PVC. Đường kính của đường ống nên được xác định theo tốc độ dòng chảy của dung dịch dinh dưỡng và áp suất hệ thống.
• Bảng trồng và cốc trồng
  Bảng trồng: Thông thường, nó là một bảng xốp có lỗ trồng, được đặt trên băng ghế trồng. Chức năng của nó là cố định cây, giữ cho các bộ phận gốc của thân cây ở vị trí thích hợp và ngăn cây bị đổ.
  Cốc trồng: Nó là một thùng chứa để đặt cây con, thường được làm bằng nhựa, với nhiều lỗ nhỏ trên thành cốc. Những lỗ nhỏ này cho phép dung dịch dinh dưỡng đi vào cốc trồng và cung cấp chất dinh dưỡng cho rễ cây. Kích thước của cốc trồng phụ thuộc vào kích thước của cây con. Ví dụ, khi trồng các loại rau ăn lá như xà lách, đường kính của cốc trồng là khoảng 5-8 cm.
• Thiết bị tăng oxy
  Vì rễ cây phát triển trong dung dịch dinh dưỡng và cần đủ oxy để hô hấp, thiết bị tăng oxy chủ yếu bao gồm máy nén khí và ống sục khí vi mô. Máy nén khí nén không khí và sau đó bơm các bọt khí nhỏ vào dung dịch dinh dưỡng thông qua ống sục khí vi mô, làm tăng hàm lượng oxy hòa tan trong dung dịch dinh dưỡng.
• Máy làm lạnh nước
  Nó có thể tối ưu hóa môi trường phát triển của rễ. Ví dụ, nhiệt độ nước tối ưu để trồng xà lách thủy canh là từ 18-22°C. Vào mùa hè, khi nhiệt độ tương đối cao, nước có khả năng nóng lên và vượt quá phạm vi thích hợp. Máy làm lạnh có thể hạ nhiệt độ nước thông qua hệ thống làm lạnh của nó, ngăn rễ bị ảnh hưởng bởi tình trạng thiếu oxy do nhiệt độ cao, nếu không có thể ảnh hưởng đến chức năng hấp thụ của chúng. Điều này đảm bảo sức khỏe của rễ và cải thiện hiệu quả hấp thụ chất dinh dưỡng và nước.

Được điều khiển bởi máy bơm nước, dung dịch dinh dưỡng đi vào băng ghế trồng từ bể chứa, cung cấp chất dinh dưỡng cho rễ cây. Rễ cây hấp thụ chất dinh dưỡng trong khi ngâm trong dung dịch dinh dưỡng. Máy bơm không khí bơm không khí vào dung dịch dinh dưỡng thông qua các thiết bị sục khí, tạo thành một gradient oxy hòa tan để đảm bảo hô hấp hiếu khí của rễ.

Khi cây hấp thụ và tiêu thụ các chất dinh dưỡng trong dung dịch dinh dưỡng, hệ thống tuần hoàn sẽ thường xuyên hoặc theo kết quả phát hiện, trả lại một phần hoặc toàn bộ dung dịch dinh dưỡng trong băng ghế trồng về bể chứa để bổ sung và điều chỉnh, chẳng hạn như điều chỉnh các tính chất hóa học như giá trị pH và độ dẫn điện (giá trị EC) của dung dịch dinh dưỡng, cũng như các tính chất vật lý như nhiệt độ.

I. Cung cấp dung dịch dinh dưỡng và khả năng đệm tuyệt vời
Cung cấp chất dinh dưỡng ổn định
Trong hệ thống DWC, lớp dung dịch dinh dưỡng tương đối sâu, thường là khoảng 10-20 cm. Điều này dẫn đến tổng thể tích tương đối lớn của dung dịch dinh dưỡng. Ví dụ, trong một máng trồng DWC lớn hơn, dự trữ dung dịch dinh dưỡng đầy đủ có thể liên tục cung cấp cho cây trồng tất cả các loại nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu, chẳng hạn như các chất dinh dưỡng đa lượng như nitơ, phốt pho và kali, cũng như các chất dinh dưỡng vi lượng như sắt, mangan và kẽm. Nó giống như một "kho dinh dưỡng" có thể đáp ứng nhu cầu sinh trưởng của cây trồng trong một thời gian dài.

Hệ thống tuần hoàn của dung dịch dinh dưỡng tiếp tục đảm bảo sự phân bố đều của các chất dinh dưỡng. Thông qua các thiết bị như máy bơm nước, dung dịch dinh dưỡng được tuần hoàn giữa máng trồng và bể chứa, cho phép rễ cây tiếp xúc đều với các chất dinh dưỡng khác nhau và tránh sự phát triển kém do thiếu hoặc thừa chất dinh dưỡng cục bộ.

Môi trường đệm
Lớp dung dịch dinh dưỡng tương đối sâu cũng có thể đóng một vai trò đệm nhất định đối với các yếu tố môi trường như thành phần và nhiệt độ của dung dịch dinh dưỡng. Ví dụ, khi nhiệt độ bên ngoài thay đổi, một lượng lớn dung dịch dinh dưỡng có thể hấp thụ hoặc giải phóng nhiệt, làm cho sự thay đổi nhiệt độ của dung dịch dinh dưỡng tương đối chậm và cung cấp một môi trường nhiệt độ tương đối ổn định cho rễ cây. Nó tương tự như một "hệ thống điều hòa không khí" tự nhiên, làm giảm thiệt hại cho rễ cây do sự dao động nhiệt độ.

Nó cũng có tác dụng đệm đối với các tính chất hóa học như giá trị pH và độ dẫn điện (giá trị EC) của dung dịch dinh dưỡng. Nếu có sự dao động về giá trị pH hoặc giá trị EC do sự hấp thụ của cây hoặc sự thay đổi thành phần dung dịch dinh dưỡng, lượng dung dịch dinh dưỡng tương đối lớn có thể pha loãng những thay đổi này đến một mức độ nhất định, cung cấp một môi trường hóa học tương đối ổn định cho rễ cây.

II. Môi trường phát triển rễ vượt trội
Cung cấp oxy đầy đủ
Trong hệ thống DWC, máy bơm không khí thường được sử dụng để bổ sung oxy cho dung dịch dinh dưỡng. Do dung dịch dinh dưỡng tương đối sâu, một gradient oxy hòa tan tốt có thể được hình thành trong dung dịch dinh dưỡng. Hàm lượng oxy cao gần máy bơm không khí, và ở những khu vực xa hơn một chút, khi oxy khuếch tán và bị rễ cây tiêu thụ, hàm lượng oxy giảm dần, nhưng nó vẫn có thể đảm bảo rằng rễ có đủ oxy để hô hấp.

Môi trường oxy hòa tan này có lợi cho quá trình hô hấp hiếu khí của rễ cây, thúc đẩy sự phát triển của rễ và hấp thụ chất dinh dưỡng. Ví dụ, đối với các loại rau xanh như xà lách trong hệ thống DWC, rễ của chúng sẽ phát triển trắng hơn và khỏe hơn vì được cung cấp đủ oxy. So với canh tác đất truyền thống, sức sống của rễ và hiệu quả hấp thụ cao hơn.

Không gian mở rộng rễ rộng rãi
Lớp chất lỏng sâu cung cấp một không gian phát triển rộng lớn cho rễ cây, cho phép rễ căng ra và phát triển tự do. Điều này rất có lợi cho một số cây có hệ thống rễ phát triển, chẳng hạn như cà chua và dưa chuột. Rễ của chúng có thể liên tục mở rộng trong dung dịch dinh dưỡng, hấp thụ nhiều chất dinh dưỡng và nước hơn, và sau đó hỗ trợ sự phát triển mạnh mẽ của các bộ phận trên mặt đất.

III. Dễ quản lý và bảo trì
Quản lý trực quan
Hệ thống DWC thường có các thùng trồng tương đối trong suốt hoặc bán trong suốt, cho phép người trồng trực tiếp quan sát tình trạng phát triển của rễ cây, mực chất lỏng của dung dịch dinh dưỡng và độ trong của nó. Ví dụ, bằng cách quan sát, các vấn đề như rễ có bị bệnh hay không, dung dịch dinh dưỡng có bị ô nhiễm hay không hoặc mực chất lỏng quá thấp có thể được phát hiện kịp thời.

Vệ sinh và khử trùng thuận tiện
So với một số phương pháp canh tác giá thể phức tạp, máng trồng và hệ thống tuần hoàn dung dịch dinh dưỡng của hệ thống DWC tương đối dễ dàng để làm sạch và khử trùng. Sau khi kết thúc một chu kỳ trồng trọt, dung dịch dinh dưỡng có thể được rút ra, và sau đó có thể sử dụng các chất khử trùng đặc biệt để làm sạch và khử trùng máng trồng, đường ống, v.v., chuẩn bị cho vòng trồng tiếp theo. Hơn nữa, do không có cặn giá thể và các quy trình xử lý môi trường phức tạp, khả năng sâu bệnh sinh sản và còn lại trong giá thể được giảm bớt.

IV. Thích hợp để trồng nhiều loại cây
Lý tưởng cho rau xanh
Đối với các loại rau xanh như xà lách, rau bina và cải thìa, canh tác dòng chảy sâu DWC có thể cung cấp đủ nước và chất dinh dưỡng, cho phép chúng phát triển nhanh chóng. Những cây này có thể nhanh chóng hấp thụ các nguyên tố như nitơ và phốt pho trong dung dịch dinh dưỡng, thúc đẩy sự phát triển và phát triển của lá. Hơn nữa, bằng cách điều chỉnh công thức của dung dịch dinh dưỡng và các điều kiện môi trường, chất lượng của rau xanh có thể được kiểm soát hiệu quả, chẳng hạn như độ dày, màu sắc và hương vị của lá.

Cũng áp dụng cho một số loại rau quả
Đối với các loại rau quả như cà chua và ớt, hệ thống DWC cũng có thể cung cấp các điều kiện sinh trưởng tốt trong giai đoạn đầu sinh trưởng và ra quả. Trong giai đoạn đầu sinh trưởng, rễ khỏe mạnh có thể được thiết lập nhanh chóng trong dung dịch dinh dưỡng, đặt nền tảng cho sự phát triển sau đó của các bộ phận trên mặt đất và sự phân hóa chồi hoa. Trong giai đoạn ra quả, nguồn cung cấp chất dinh dưỡng ổn định giúp phát triển quả và cải thiện chất lượng.