Bầu đất ươm cây không dùng túi là sản phẩm hoàn toàn mới so với các loại bầu ươm cây hiện có. Sản phẩm được tạo ra từ các nguyên liệu thông thường sẵn có, được nghiền trộn theo kích thước và tỷ lệ thích hợp với các loại cây trồng, được hình thành nhờ sự liên kết của các thành phần nguyên liệu theo nguyên lý nén ép và cắt định hình, bầu đất được sản xuất hàng loạt trên hệ thống máy đồng bộ gồm máy nghiền, máy trộn nguyên liệu, máy tạo bầu và gieo hạt tự động do Viện phát triển công nghệ Cơ – Điện, Học viện nông nghiệp Việt Nam thiết kế chế tạo.
1. Giới thiệu máy đóng bầu và sản phẩm bầu đất
Máy dùng để tạo ra các bầu giá thể không cần có vỏ và gieo hạt giống vào trong các bầu vừa được tạo ra. Đầu vào của máy gồm đất, phân bón, hạt giống cây trồng và khay chứa; đầu ra là các bầu ươm định hình, có kết cấu và thông số kỹ thuật theo yêu cầu, đã được tra hạt giống. So với các loại bầu có vỏ bằng nilon không tự hủy, bầu ươm không dùng vỏ có ưu điểm là giá thành sản xuất bầu giảm, thuận tiện khi vận chuyển, chăm sóc trong quá trình ươm và trồng cây, đặc biệt là có thể tận dụng nguồn phế phụ phẩm làm nguyên liệu, không sử dụng vật liệu khó phân hủy, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Máy có khả năng tạo bầu và gieo cho 2 nhóm hạt: nhóm hạt có kích thước, trọng lượng lớn gồm ngô, đậu tương, lạc và các hạt tương tự, nhóm hạt có kích thước và trọng lượng nhỏ gồm hạt cà chua, ớt, dưa, bí và các hạt tương tự. Với tần số làm việc thiết kế 17 chu kỳ/phút, năng suất giờ thuần túy lý thuyết của máy khi đóng bầu cho hai nhóm hạt tương ứng sẽ là 5100 bầu/giờ. Máy sử dụng điện xoay chiều, 1 pha, tổng công suất 2 kW, trong đó cho động cơ điện 1,5 kW, cho máy hút chân không 0,5 kW. Máy cần 2 người phục vụ, trong đó 1 người chuyên nạp giá thể và hạt giống vào thùng và khay chứa, 1 người chuyển khay đã đầy bầu ra khỏi máy và nạp khay không vào vị trí đón bầu. Bầu đất công nghiệp được sản xuất bằng máy theo nguyên lý nén ép và cắt định hình, không cần túi nilon hoặc khay vỉ xốp bao chứa, bầu có kết cấu dạng lập phương, kích thước 4x4x4 cm, có khoang chứa không khí và hạt giống, thành phần bầu gồm đất, giá thể, phân bón được định lượng và trộn đều theo tỷ lệ quy định. Với kết cấu, thành phần và trọng lượng được tính toán, thử nghiệm thực tế, bầu đất có khả năng đảm bảo điều kiện sinh trưởng và phát triển cây con trong thời gian 15 ngày trong các điều kiện khô hạn hoặc ngập úng.
Các bầu đất có sự liên kết tương đối với nhau theo dạng khối có thể xếp tạm thời trên khay để di chuyển ra vườn ươm hoặc sân phơi với số lượng 50 – 75 bầu/khay. Kết cấu dạng khối giúp cho quá trình vận chuyển, ươm trồng cây thuận lợi và có thể tách dễ dàng riêng từng bầu khi trồng cây.
Bầu đất sau khi sản xuất, có thể gieo hạt ngay hoặc phơi khô để dự trữ. Trong quá trình ươm giống, vận chuyển, bầu không bị nứt vỡ, biến dạng. Sau khi trồng một thời gian, bầu sẽ tự phân rã.
2. Xác định thành phần, tỷ lệ giá thể phối trộn, lực ép, độ ẩm nguyên liệu làm bầu, kết cấu, kích thước bầu
Bầu đất ươm cây không dùng túi là giải pháp và sản phẩm công nghệ đáp ứng tốt các yêu cầu nông học và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong sản xuất cây giống. Như vậy theo các yêu cầu nông học, trước tiên cần xác định thành phần, tỷ lệ giá thể phối trộn làm bầu để đảm bảo cho cây giống có đủ điều kiện sinh trưởng phát triển tốt trong thời gian ươm và 7 – 10 ngày sau khi trồng nếu gặp điều kiện bất lợi. Mặt khác thành phần và tỷ lệ nguyên liệu tạo bầu cần được tính toán hợp lý để đảm bảo khả năng liên kết, không bị nứt vỡ trong quá trình vận chuyển, ươm cây, không quá chặt để rễ cây phát triển và tự phân rã khi trồng cây trên ruộng.
Độ ẩm và độ chặt của nguyên liệu là thông số quan trọng quyết định đến các giải pháp, công đoạn và quy trình tạo bầu. Đề có thể tạo ra bầu đất ươm cây có hình dáng, kết cấu, thành phần đúng theo yêu cầu, cần thiết phải nghiên cứu xác định hai thông số chính của hỗn hợp nguyên liệu. Do có sự liên quan chặt chẽ giữa hai thông số này nên việc nghiên cứu xác định cần được tiến hành đồng thời, trên cùng một đối tượng và thời điểm.
Độ ẩm và độ chặt của bầu đất được xác định hợp lý trên cơ sở các điều kiện về tính chất, tỷ lệ thành phần nguyên liệu theo yêu cầu nông học của cây trồng và đảm bảo sự liên kết tạo hình chắc chắn, dễ dàng với lực ép phù hợp.
Phương pháp và dụng cụ xác định độ ẩm, độ chặt
Phương pháp xác định:
Theo yêu cầu của bầu đất ươm cây (tạo ra theo nguyên lý nén ép và cắt định hình), cần xác định lực nén ép để tạo ra độ chặt (hoặc thay đổi khối lượng thể tích) nguyên liệu ở trạng thái ẩm, đảm bảo kết cấu định hình chắc chắn, bền vững nhưng không ảnh hưởng tới sinh trưởng, phát triển của cây trồng (không được quá chặt).
Khi thực hiện các công đoạn nén ép định hình nguyên liệu, nhiệm vụ quan trọng là đảm bảo độ ổn định, sự liên kết và độ bền của bầu đất. Nén ép để tăng độ chặt của nguyên liệu, độ bền tăng, độ biến dạng giảm và độ lỗ rỗng giảm.
Độ chặt hợp lý là khối lượng thể tích khô của mẫu thử khi được nén ép với áp lực phù hợp. Ứng với độ chặt xác định của nguyên liệu thì có một lượng ngậm nước thích hợp. Như vậy, độ ẩm hợp lý của mẫu thử là lượng ngậm nước thích hợp cho sự nén chặt nguyên liệu để đất có mật độ theo yêu cầu mà tiêu tốn công nén ép nhỏ nhất.
Sử dụng phương pháp đo đạc thực nghiệm để xác định lực nén ép cần thiết trên mẫu thử là hỗn hợp nguyên liệu (đất nghiền, phụ phẩm hoai mục và phân vi sinh) ở các trạng thái độ ẩm khác nhau, để tạo ra bầu đất có kết cấu, độ chặt, độ ẩm hợp lý, đảm bảo các yêu cầu nông học và chi phí năng lượng thấp.
Thực nghiệm xác định thông số:
Thực nghiệm xác định độ chặt, độ ẩm và mối quan hệ giữa 2 thông số này cho nguyên liệu làm bầu ươm cây được thực hiện trên cơ sở phương pháp và dụng cụ thí nghiệm nêu trên.
Mục đích của thực nghiệm là xác định được thông số độ ẩm, độ chặt hợp lý của vật liệu làm nguyên liệu của bầu ươm cây, đảm bảo với một lực ép hợp lý để tạo ra sự liên kết chắc chắn trong khối vật liệu, với mật độ vật chất phù hợp, thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt.
Nguyên liệu chuẩn bị gồm đất, giá thể và phân vi sinh nghiền nhỏ (<5 mm) trộn đều, sau đó được sấy khô đến trọng lượng không đổi và chia thành 8 mẫu, mỗi mẫu thử được tưới ẩm để đạt được các độ ẩm 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 và 50%.
Lần lượt các mẫu thử được đưa vào cối ép của máy nén và được nén ép với các lực nén khác nhau trong khoảng 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 N. Sau mỗi lần nén ép ở một giá trị lực cụ thể, mẫu thử được lấy ra khỏi cối ép để kiểm tra đánh giá các thông số định hình, độ chặt, độ ẩm..vv
Các số liệu đo được ghi chép để xử lý và tính toán xác định các quan hệ giữa lực ép, độ chặt và độ ẩm theo đồ thị dưới đây.
Kết quả thử nghiệm cho thấy các mẫu đất có độ ẩm thấp (15, 20%) ở các lực ép nhỏ (<80N) thường có liên kết không bền vững, khi tác động đủ lực liên kết thì độ chặt rất lớn, không đạt yêu cầu để ươm cây.
Các mẫu thử có độ ẩm cao chỉ cần lực ép nhỏ là có thể liên kết tốt, tuy nhiên khi tăng lực ép sẽ xảy ra hiện tượng ra nước, làm giảm độ ẩm, tăng độ chặt và cũng không đạt yêu cầu cho việc ươm cây.
Bảng số liệu thí nghiệm:
Dựa theo kết quả thử nghiệm trên đồ thị kết hợp với quan sát trạng thái thực tế của bầu đất, có thể xác định được các giá trị độ ẩm, độ chặt, lực ép hợp lý cho nguyên liệu ép. Với nguyên liệu làm bầu có thành phần đất (70%), phân vi sinh (20%) và giá thể nghiền (10%), lựa chọn độ ẩm nguyên liệu từ 25 đến 30%, lực ép hợp lý trong khoảng 70 – 90 N.
1. Giới thiệu máy đóng bầu và sản phẩm bầu đất
Quy trình sản xuất bầu đất ươm cây không dùng túi được thực hiện trên hệ thống máy đồng bộ, gồm các công đoạn theo sơ đồ dưới đây
- Xác định đối tượng ươm trồng và các yêu cầu nông học
Bên cạnh một số đặc điểm, yêu cầu chung trong quá trình ươm trồng, các loại cây trồng khác nhau đều có sự khác biêt về yêu cầu nông học. Việc xác định đối tượng và các yêu cầu nông học đặc thù là cần thiết để hình thành các cơ sở cho các công đoạn tiếp theo của sản xuất bầu đất bao gồm: thời gian ươm trồng, thành phần, lượng phân bón cần thiết, lượng nước tưới, thời gian phân rã sau khi trồng..vv, để tính toán xác định thành phần, tỷ lệ nguyên liệu, khối lượng, độ chặt, độ ẩm của bầu đất và các chế độ làm việc của hệ thống máy sản xuất bầu.
Với đối tượng cây trồng có yêu cầu nông học cụ thể, sẽ xác định được kết cấu, thông số và yêu cầu kỹ thuật sản xuất bầu đất, cụ thể là:
+ Thành phần, tỷ lệ nguyên liệu làm bầu: thông thường là 70% đất nghiền, 25% phân vi sinh, 5% giá thể nghiền. Nếu tỷ lệ có sự thay đổi, cần ưu tiên thành phần đất không nhỏ hơn 60% để đảm bảo sự liên kết các thành phần của bầu đất.
+ Điều chỉnh, xây dựng chế độ làm việc hợp lý cho máy sản xuất bầu đất.
- Chuẩn bị nguyên liệu (đất, giá thể, phân bón)
Đất: chọn loại đất màu, pha cát hoặc thịt nhẹ, nghiền nhỏ tới kích thước <0.5 cm bằng máy nghiền
Giá thể: là phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ, trấu..), phân chuồng được ngâm ủ hoai mục hoặc nghiền nhỏ tới kích thước <1 cm
Phân vi sinh: lựa chọn loại phân thương phẩm phù hợp, số lượng theo yêu cầu. Lượng giá thể được tính toán và chuẩn bị đầy đủ theo thời gian hoặc số lượng cần sản xuất theo yêu cầu.
Công thức tính lượng nguyên liệu cần thiết
Lượng nguyên liệu = Khối lượng 1 bầu X số lượng bầu đất
Từ lượng nguyên liệu xác định được, tính toán các thành phần của nguyên liệu theo tỷ lệ yêu cầu.
Máy nghiền có bộ phận làm việc kết cấu dạng búa, chuyển động quay khi làm việc và thực hiện việc làm nhỏ vật liệu (đất hoặc giá thể). Máy nghiền sử dụng động cơ điện 1 pha, công suất 2.2 kW.
Quy trình vận hành:
- Chuẩn bị máy: làm sạch, mở nắp máy kiểm tra, xiết chặt lại các mối liên kết bu lon giữa búa đập và đĩa. Kiểm tra độ căng truyền động đai, dùng ngón tay ấn vào vị trí giữa 2 puli, độ trùng khoảng 0.5 cm là được, nếu đai quá trùng thì điều chỉnh bằng cách nới bu lon hãm động cơ điện và dịch chuyển động cơ để đai đạt độ căng cần thiết.
- Chuẩn bị vật liệu: vật liệu đất hoặc giá thể phải có độ ẩm theo yêu cầu, đất tối thiểu 30 %, giá thể tối thiểu 15%, vật liệu có thể làm nhỏ sơ bộ trước khi đưa vào nghiền.
- Khởi động máy, để máy chạy không đạt các thông số làm việc trước khi đưa nguyên liệu vào nghiền
- Trong quá trình nghiền cần cấp liệu đều, tránh đưa các loại vật liệu cứng (gạch, đá..) hoặc giá thể quá dài vào máy. Khi có biểu hiện kẹt máy, cần dừng máy, ngắt điện để xử lý.
- Để nghiền các loại vật liệu khác nhau cần thay đổi tốc độ quay của bộ phận nghiền bằng cách thay đổi puli của truyền động đai
- Cần 02 người để thực hiện công việc, một người vận hành máy và cấp liệu, một người chuyển vật liệu đã nghiền.
Sau khi hoàn thành công việc, cần làm sạch máy, tra mỡ vào các ổ đỡ trước khi cất máy.
- Trộn đất, giá thể, phân bón
Đất, giá thể nghiền nhỏ hoặc phân chuồng hoai mục và phân vi sinh được định lượng theo tỷ lệ đã được tính toán xác định phù hợp với yêu cầu của đối tượng ươm trồng
Ví dụ: nguyên liệu làm bầu gieo ngô gồm 3 phần đất + 1 phần phân vi sinh + 0.5 phần giá thể nghiền hoặc phân chuồng hoai mục, được đưa vào máy để trộn đều.
(Để trồng 1 sào ngô cần 100 kg đất, 34 kg phân vi sinh, 17 kg phân chuồng hoai mục)
Máy trộn nguyên liệu có bộ phận công tác dạng vit xoắn 2 mối ren với bước xoắn khác nhau để tạo ra sự xáo trộn nguyên liệu liên tục, ổn định và chi phí công suất thấp khi hoạt động.
Quy trình vận hành
- Chuẩn bị máy: Kiểm tra tình trạng kỹ thuật bộ phận làm việc, truyền động xích, hộp số và động cơ điện
- Chuẩn bị nguyên liệu: nguyên liệu cần chuẩn bị với khối lương và thành phần được định lượng vừa đủ theo yêu cầu, độ ẩm đất yêu cầu <25%
- Khởi động máy và lần lượt đổ các thành phần vật liệu vào thùng, lưu ý thành phần vật liệu có khối lượng lớn đổ trước, sau khi đổ xong vật liệu, cho máy làm việc khoảng 5 phút mới thực hiện thoát liệu.
- Thực hiện công việc cần 01 người vận hành, cấp và thoát liệu.
- Sau khi hoàn thành công việc, cần làm sạch máy, tra mỡ vào các ổ đỡ trước khi cất máy.
Nước được bổ sung trong quá trình trộn khi nguyên liệu có độ ẩm <55 -60%.
Lượng nước bổ sung cần được tính toán sau khi xác định được độ ẩm hiện có của nguyên liệu.
Thêm nước, trộn đều, xác định độ ẩm bằng thiết bị đo ẩm hoặc theo kinh nghiệm bằng cách nắm hỗn hợp dễ dàng, không có nước chảy qua kẽ tay, khi buông tay, khối hỗn hợp vẫn giữ nguyên trạng thái, không bị tách vỡ.
Chuyển hỗn hợp sang máy đóng bầu, định lượng nguyên liệu từ thùng chứa sang bộ phận ép phù hợp bằng tấm điều chỉnh, kiểm tra chất lượng bầu đất đạt yêu cầu trước khi làm việc.
Số lượng khoảng 50 – 75 bầu, chuyển sang khu vực ươm cây hoặc phơi khô để dự trữ (bầu chưa gieo hạt)
- Chuẩn bị máy, nguyên liệu đóng bầu, hạt giống
Nguyên liệu chuẩn bị là các thành phần giá thể, phân bón và đất được nghiền nhỏ, trộn đều theo tỷ lệ thích hợp và làm ẩm theo yêu cầu (55 - 60 %). Chú ý lượng nguyên liệu cần chuẩn bị đầy đủ cho một buổi làm việc hoặc theo số lượng bầu đất yêu cầu, theo công thức:
Lượng nguyên liệu chuẩn bị = Khối lượng 1 bầu x Số lượng bầu
Căn cứ vào tỷ lệ Đất – Phân – Giá thể của bầu đất, sẽ xác định được khối lượng của các thành phần cần chuẩn bị.
Các thành phần nguyên liệu được nghiền nhỏ tới kích thước <5 mm, định lượng theo yêu cầu, trộn đều và tạo ẩm đạt khoảng 55 – 60%. Độ ẩm của nguyên liệu có thể xác định một cách tương đối bằng cách dùng tay nắm một lượng nguyên liệu sau khi đã trộn đều và tạo ẩm, khi buông tay nhận được khối nguyên liệu liên kết định hình, không vỡ bở, không dính tay là được.
Hạt giống cần chuẩn bị đầy đủ về số lượng cần gieo, được sàng lọc phân loại để có kích thước đồng đều, có thể ngâm nước nếu cần thiết.
Máy được làm sạch, tra dầu mỡ vào các vị trí ổ đỡ, thanh trượt, kiểm tra dây điện, công tắc nguồn điện. Chạy thử và làm các điều chỉnh cần thiết như căng băng tải, hành trình cóc, vị trí đầu hút và nhả hạt..vv.
Nạp nguyên liệu và hạt giống vào thùng và khay chứa, điều chỉnh tần số rung khay chứa hạt theo loại hạt cụ thể, điều chỉnh chiều dày khối nguyên liệu trên bang tải.
Chạy thử, kiểm tra các thông số kỹ thuật của bầu đất và sự đồng đều ổn định của bộ phận gieo hạt, thực hiện các điều chỉnh cần thiết.
Vận hành máy cần 2 người, một người chuyên nạp nguyên liệu, hạt giống, tác động làm đồng đều lượng đất cung cấp, điều chỉnh, tắt dừng máy khi cần thiết, người thứ 2 phụ trách đầu ra, xếp khay nhận bầu đất, chuyển và thay khay đầy, xếp khay lên xe và chuyển tới vườn ươm hoặc sân phơi, nhà lưu trữ bầu.
Trong quá trình vận hành, nếu xảy ra sự cố tắc, kẹt hoặc trượt băng tải, cần dừng máy để xử lý, điều chỉnh.
Với các hạt loại hạt gieo khác nhau, cần thay đổi đầu hút phù hợp
Kết thúc công việc cần cho máy chạy hết lượng nguyên liệu trong thùng, thu lượng hạt thừa và làm sạch máy trước khi cất giữ