Trong nhiều thế kỷ, nông nghiệp truyền thống dựa trên đất đã là xương sống của việc sản xuất lương thực. Tuy nhiên, với những thách thức như năng suất giảm, chi phí tăng và các vấn đề môi trường, nông dân và những nhà đổi mới nông nghiệp đang chuyển sang các phương pháp thay thế. Trong số đó, canh tác không dùng đất trong nhà kính nổi bật như một phương pháp mang tính cách mạng, hứa hẹn hiệu quả cao hơn, năng suất tốt hơn và sản xuất bền vững.
Canh tác không dùng đất, như tên gọi, liên quan đến việc trồng cây mà không cần đất, thay vào đó sử dụng các dung dịch giàu chất dinh dưỡng. Mặc dù khái niệm này không hoàn toàn mới, nhưng những tiến bộ trong công nghệ đã biến nó thành một phương pháp canh tác tinh vi và có thể mở rộng. Tại Hoa Kỳ, hầu hết việc canh tác không dùng đất diễn ra trong nhà kính, nơi các điều kiện môi trường có thể được kiểm soát chính xác.
Mặc dù gần như bất kỳ loại cây trồng nào cũng có thể được trồng mà không cần đất, nhưng một số loại đặc biệt phù hợp với các hệ thống này. Các loại rau xanh như xà lách, cà chua, ớt chuông, dưa chuột, dâu tây và các loại thảo mộc như húng quế và mùi tây là một trong những loại phổ biến nhất. Yếu tố chính trong thiết kế hệ thống là cách hỗ trợ cây khi nó phát triển trong dung dịch dinh dưỡng.
Những đổi mới trong canh tác không dùng đất đã dẫn đến các thiết kế hệ thống đa dạng, mỗi thiết kế có những ưu điểm riêng tùy thuộc vào loại cây trồng, yêu cầu về không gian và các cân nhắc về kinh tế.
Phương pháp này sử dụng các luống sâu (18–24 inch) chứa đầy cát, sỏi hoặc đá bẫy, được lót bằng nhựa và dốc để thoát nước. Cây được đặt trực tiếp vào môi trường và được tưới bằng dung dịch dinh dưỡng vài lần mỗi ngày.
Máng nhựa hở hoặc kín và ống PVC rất phổ biến cho xà lách, cà chua và dưa chuột. Chúng có thể chỉ chứa dung dịch dinh dưỡng hoặc được lấp đầy bằng các phương tiện trơ như rêu than bùn hoặc perlite. Một số hệ thống có giá đỡ di chuyển được để điều chỉnh khoảng cách trồng cây khi chúng phát triển.
Khay ngập nước định kỳ được sử dụng để sản xuất xà lách. Cây được bắt đầu trong các khối trồng nhỏ được đặt cách nhau bằng tay khi chúng phát triển. Khay thường được làm bằng nhựa đúc hoặc ván ép chống thấm nước.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell đã phát triển một hệ thống sử dụng các luống đất lót nhựa, nơi dung dịch dinh dưỡng được bơm vào một đầu và thoát ra ở đầu kia. Cây xà lách được hỗ trợ bởi các tấm polystyrene nổi.
Được phát triển bởi Tiến sĩ Allen Cooper ở Vương quốc Anh, NFT sử dụng các kênh nông được làm bằng màng nhựa. Dung dịch dinh dưỡng chảy qua các kênh này, với cây được hỗ trợ bởi các chậu hoặc khối trồng được đặt dọc theo chiều dài.
Các túi polyetylen chứa hỗn hợp than bùn-vermiculite được sắp xếp thành hàng với hệ thống tưới nhỏ giọt cung cấp chất dinh dưỡng. Những túi này có thể hỗ trợ nhiều chu kỳ cây trồng trước khi thay thế.
Trong hệ thống tiên tiến này, rễ cây được treo trong không khí bên trong các thùng chứa kín và được phun sương bằng dung dịch dinh dưỡng. Khí canh cung cấp oxy hóa đặc biệt và cung cấp chất dinh dưỡng hiệu quả.
Ngoài các cấu trúc hỗ trợ cây trồng, hệ thống không dùng đất yêu cầu bể chứa, máy bơm và bộ điều khiển. Bể chứa làm bằng bê tông, nhựa hoặc sợi thủy tinh lưu trữ dung dịch dinh dưỡng. Máy bơm chuyên dụng có khả năng chống ăn mòn phân bón là điều cần thiết. Hệ thống điều khiển bao gồm từ bộ hẹn giờ đơn giản đến máy tính tinh vi, theo dõi và điều chỉnh hóa học dinh dưỡng tự động.
Khi công nghệ phát triển, hệ thống không dùng đất ngày càng trở nên thông minh và tự động hơn. Những đổi mới mới nổi bao gồm:
Canh tác không dùng đất đại diện cho nhiều hơn là chỉ một kỹ thuật canh tác — nó thể hiện sự chuyển đổi sang nông nghiệp chính xác, tối đa hóa tài nguyên trong khi giảm thiểu tác động đến môi trường. Đối với những người nông dân đang phải đối mặt với những thách thức của nông nghiệp truyền thống, những hệ thống này mang đến một con đường đầy hứa hẹn.
