Nghiên cứu kỹ thuật nhân giống và trồng cà chua F1 giống Estyva bằng công nghệ khí canh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI



HOÀNG THỊ NGA


NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT NHÂN GIỐNG VÀ TRỒNG
CÀ CHUA F1 GI
ỐNG ESTYVA BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ CANH



LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Trồng trọt
Mã số: 62 62 01 01


Người hướng dẫn: GS.TS. Nguyễn Quang Thạch
GS.TS. Trần Khắc Thi



HÀ NỘI - 2012

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này
là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ rõ
nguồn gốc.

Tác giả



Hoàng Thị Nga



ii

LỜI CẢM ƠN
Hoàn thành luận án này, trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
GS.TS. Nguyễn Quang Thạch, GS.TS. Trần Khắc Thi đã tận tình hướng dẫn,
dìu dắt, tạo mọi điều kiện thuận lợi và chia sẻ những khó khăn cùng tôi trong
suốt quá trình hoàn thành luận án này. Đặc biệt là GS.TS. Nguyễn Quang
Thạch người thầy kính mến đã đào tạo giúp đỡ tôi từ khi tôi còn là một sinh
viên của Trường Đại học Nông nghiệp I cho tới tận hôm nay. Một lần nữa xin
được tỏ lòng biết ơn và kính trọng đến Thầy.
Trong thời gian qua, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của Ban lãnh
đạo Viện Sinh học nông nghiệp, đặc biệt là PGS.TS. Nguyễn Thị Lý Anh, đã
tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án. Cảm ơn các cán bộ nhân
viên và các thế hệ sinh viên Viện Sinh học nông nghiệp đã giúp đỡ tôi trong
suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Bộ môn Sinh lý thực vật,

Viện Đào tạo Sau đại học, Khoa Nông học Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội
®

tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành tốt mọi mục tiêu nghiên cứu,

đặc biệt là
GS.TS Hoàng Minh Tấn người đã giúp tôi chỉnh sửa để hoàn thành luận án này.
Tôi rất biết ơn những người thân trong gia đình đã luôn bên cạnh quan
tâm, động viên khích lệ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các bạn bè, đồng nghiệp đã động
viên, giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tác giả


Hoàng Thị Nga

iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt vii
Danh mục các bảng viii
Danh mục hình xi
MỞ ĐẦU 1
1 Tính cấp thiết của đề tài 1
2 Mục tiêu của đề tài 3
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

4 Những đóng góp mới của luận án 3
5 Giới hạn của đề tài 4
Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5
1.1 Giới thiệu chung về cây cà chua 5
1.1.1

Đặc điểm thực vật học cơ bản của cây cà chua
5
1.1.2

Yêu cầu của cây cà chua đối với điều kiện ngoại cảnh
6
1.1.3

Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua
15
1.2 Công nghệ khí canh 20
1.2.1

Lịch sử phát triển của công nghệ khí canh
20
1.2.2

Ưu, nhược điểm của công nghệ khí canh
22
1.2.3

Ứng dụng của công nghệ khí canh trong nhân giống và sản
xuất nông sản
23

1.2.4

Những yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến quá trình nhân giống và
trồng trọt bằng công nghệ khí canh
28

iv

Chương 2 VẬT LIỆU NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37
2.1 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 37
2.1.1

Đối tượng nghiên cứu:
37
2.1.2

Vật liệu nghiên cứu
37
2.2 Nội dung nghiên cứu 41
2.2.1

Nghiên cứu nhân giống cây cà chua F1 bằng phương pháp
giâm chồi trên hệ thống khí canh
41
2.2.2

Nghiên cứu kỹ thuật trồng cà chua F1 bằng hệ thống khí canh:
41
2.3 Phương pháp nghiên cứu 41
2.3.1

Phương pháp bố trí thí nghiệm
41
2.3.2

Phương pháp theo dõi, đánh giá
47
2.3.3

Phương pháp xử lý số liệu
49
Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50
3.1 Nghiên cứu nhân giống cây cà chua F1 bằng phương pháp giâm
chồi trên hệ thống khí canh 50
3.1.1

Nghiên cứu ảnh hưởng của số lá để lại trên cây mẹ đến khả
năng nhân chồi cây cà chua F1 trên hệ thống khí canh
50
3.1.2

Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch dinh dưỡng đến khả
năng nhân chồi cây cà chua F1 trên hệ thống khí canh
52
3.1.3

Nghiên cứu ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng nhân
giống cây cà chua F1 bằng phương pháp giâm chồi trên hệ
thống khí canh
54

3.1.4

Nghiên cứu ảnh hưởng của chu kỳ phun dinh dưỡng đến khả
năng nhân chồi cây cà chua F1 trên hệ thống khí canh
55
3.1.5

Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dẫn điện (EC) dung dịch dinh
dưỡng đến khả năng nhân chồi cây cà chua F1 chồi trên hệ
thống khí canh
56

v

3.1.6

Nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ đến khả năng nhân giống cây
cà chua F1 bằng phương pháp giâm chồi trên hệ thống khí canh
58
3.1.7

Xác định số lần cắt chồi thích hợp khi nhân chồi cây cà chua
F1 trên hệ thống khí canh
60
3.1.8

So sánh hệ số nhân giống cây cà chua F1 bằng phương pháp
giâm chồi trên hệ thống khí canh với giá thể và thủy canh
64
3.1.9

Nghiên cứu tính toán giá thành nhân giống cây cà chua F1
bằng phương pháp giâm chồi trên hệ thống khí canh
68
3.2 Nghiên cứu kỹ thuật trồng cà chua F1 bằng hệ thống khí canh 68
3.2.1

Ảnh hưởng của thời gian phun dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát
triển và năng suất của cây cà chua trồng trên hệ thống khí canh
69
3.2.2

Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dinh dưỡng ban ngày đến
sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây cà chua trồng trên
hệ thống khí canh
72
3.2.3

Ảnh hưởng của EC dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng,
phát triển và năng suất của cây cà chua F1 trồng trên hệ thống
khí canh
76
3.2.4

Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dung dịch dinh dưỡng ban
đêm đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây cà chua
trồng trên hệ thống khí canh
82
3.2.5

Ảnh hưởng của việc giảm nhiệt độ (làm mát) dung dịch dinh
dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây cà
chua F1 trồng trên hệ thống khí canh trong vụ Xuân Hè
87
3.2.6

Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghệ khí canh đến sinh
trưởng, phát triển và năng suất của cây cà chua F1
90
3.2.7

Đánh giá hiệu quả của việc trồng trọt cây cà chua F1 bằng
công nghệ khí canh
106

vi

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 109
1 Kết luận 109
2 Đề nghị 110
Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án 111
Tài liệu tham khảo 112
Phụ lục 128


vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Nghĩa đầy đủ

BER (Blossom - End Rot) rụng hoa, thối quả
ĐC Đối chứng
Đ Đất
KC Khí canh
KLTB Khối lượng trung bình
NS Năng suất
g Gam
TC Thủy canh
TT Thực thu
TL Tỷ lệ
EC Electrical Conductivity (độ dẫn điện)


viii

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT Tên bảng Trang

1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng cà chua trên toàn thế giới qua
một số năm 16
1.2 Diện tích, năng suất và sản lượng cà chua của Việt Nam (2004 - 2009) 17
2.1 Thành phần một số dung dịch dinh dưỡng 40
3.1 Ảnh hưởng của số lá để lại trên cây mẹ tới khả năng nhân chồi
của cây cà chua trên hệ thống khí canh 50
3.2 Ảnh hưởng của các dung dịch dinh dưỡng khác nhau đến khả
năng nhân chồi của cây cà chua trên hệ thống khí canh 52
3.3 Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng nhân chồi của cây cà
chua trên hệ thống khí canh 54
3.4 Ảnh hưởng của chu kỳ phun dinh dưỡng khác nhau đến hệ số

nhân chồi của cây cà chua F1 55
3.5 Ảnh hưởng của EC dung dịch dinh dưỡng đến khả năng nhân
chồi cây cà chua F1 trên hệ thống khí canh 57
3.6 Ảnh hưởng của thời vụ trồng đến khả năng nhân chồi cây cà chua
F1 trên hệ thống khí canh 59
3.7 Sự sinh trưởng phát triển của cây cà chua trồng từ chồi cắt các
lần khác nhau (vụ Đông năm 2008) 60
3.8 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cà chua trồng từ hạt
và chồi cắt các lần khác nhau 62
3.9 Ảnh hưởng của các nền giâm chồi khác nhau tới hệ số nhân chồi
cây cà chua F1 (vụ Thu Đông, 2009). 64
3.10 Ảnh hưởng của các nền giâm chồi khác nhau (giá thể, thủy canh, khí
canh) đến tỷ lệ sống, ra rễ và chất lượng rễ của chồi giâm cà chua 66

ix

3.11 Giá thành của cây giống nhân bằng công nghệ khí canh 68
3.12 Ảnh hưởng của thời gian phun dinh dưỡng đến chiều cao và số lá
cà chua trên hệ thống khí canh (14 tuần sau trồng). 69
3.13 Ảnh hưởng của thời gian phun dinh dưỡng đến sự ra hoa, đậu quả
và năng suất của cà chua. 70
3.14 Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dinh dưỡng ban ngày đến chiều
cao và số lá cà chua trên hệ thống khí canh (14 tuần sau trồng) 72
3.15 Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dinh dưỡng ban ngày đến sự
ra hoa, đậu quả và năng suất của cà chua. 74
3.16 Ảnh hưởng của EC dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển
của cây cà chua trồng trên hệ thống khí canh
(14 tuần sau trồng) 77
3.17 Ảnh hưởng của EC dung dịch dinh dưỡng đến các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất của cà chua 79

3.18 Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dinh dưỡng vào ban đêm đến
sinh trưởng, phát triển của cây cà chua trồng trên hệ thống khí
canh
(14 tuần sau trồng) 83
3.19 Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun ban đêm đến các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất của cà chua 84
3.20 Ảnh hưởng của việc giảm nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng đến sinh
trưởng, phát triển của cây cà chua trồng trên hệ thống khí canh. 88
3.21 Ảnh hưởng của giảm nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng đến các yếu
tố cấu thành năng suất và năng suất của cây cà chua. 89
3.22 Ảnh hưởng của các phương thức trồng khác nhau đến sinh
trưởng, phát triển của cây cà chua (sau trồng 14 tuần). 91
3.23 Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt (địa canh, thủy canh, khí
canh) đến cường độ quang hợp, diện tích lá và tích lũy chất khô 93

x

3.24 Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt đến các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất của cây cà chua 99
3.25 Chất lượng quả cà chua trên các phương thức trồng khác nhau 103
3.26 Tình hình nhiễm sâu bệnh hại của cây cà chua trên các phương
thức trồng trọt khác nhau 104
3.27 Hiệu quả kinh tế của trồng cà chua F1 bằng kỹ thuật khí canh 106


xi

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

2.1 Sơ đồ hệ thống khí canh 38
2.2 Các dạng thiết bị khí canh tự thiết kế của Viện sinh học Nông nghiệp 39
2.3 Bộ khí canh có hệ thống làm mát dung dịch 39
3.1 Ảnh hưởng của số lá để lại trên cây mẹ tới hệ số nhân chồi cây
cà chua 51
3.2 Ảnh hưởng của dung dịch dinh dưỡng sử dụng trong khí canh tới
quá trình khai thác chồi của cây cà chua F1 53
3.3 Năng suất của cây cà chua trồng từ hạt và chồi cắt các lần khác nhau 63
3.4 Sự ra rễ của chồi trên các hệ thống trồng trọt khác nhau 67
3.5 Bộ rễ cây cà chua trồng trên hệ thống khí canh trong vụ Đông có
thời gian nghỉ phun khác nhau 76
3.6 Ảnh hưởng của EC dung dịch đến động thái tăng trưởng chiều
cao cây vụ Đông 77
3.7 Ảnh hưởng của EC dung dịch đến động thái tăng trưởng chiều
cao cây vụ Xuân Hè 77
3.8 Sự hình thành quả cà chua trồng vụ Đông trên hệ thống khí canh
có nồng độ dung dịch dinh dưỡng ( EC) khác nhau. 82
3.9 Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun đêm tới năng suất cây cà
chua vụ Đông 85
3.10 Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun đêm tới năng suất cây cà
chua vụ Xuân Hè 85
3.11 Sự biến thiên nhiệt độ môi trường và nhiệt độ vùng rễ của các
công thức thí nghiệm ở các thời điểm khác nhau sau khi phun
dinh dưỡng (tháng 6,7) 87

xii

3.12 Ảnh hưởng của việc làm giảm nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng
đến năng suất của cây cà chua trong vụ Xuân Hè 89
3.13 Bộ rễ cây cà chua ở các phương thức trồng trọt khác nhau 92

3.14 Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau tới cường
độ quang hợp của cây cà chua trồng trong vụ Đông. 94
3.15 Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau tới cường
độ quang hợp của cây cà chua vụ Xuân Hè 94
3.16 Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau tới chỉ số
diện tích lá của cây cà chua vụ Đông 96
3.17 Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau tới chỉ số
diện tích lá của cây cà chua vụ Xuân Hè 96
3.18 Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau tới khả
năng tích lũy chất khô của cây cà chua vụ Đông 97
3.19 Ảnh hưởng của phương thức trồng trọt khác nhau tới khả năng
tích lũy chất khô của cây cà chua vụ Xuân Hè 97
3.18 Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau đến năng
suất của cây cà chua vụ Đông 100
3.19 Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau đến năng
suất của cây cà chua vụ Xuân Hè 100
3.20 Một số hình ảnh cây cà chua trên các phương thức trồng trọt
khác nhau 102


1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài
Cà chua (Lycopersicon esculentum. Mill.) là loại rau ăn quả có diện tích
và sản lượng lớn nhất trong các loại rau trồng hiện nay trên thế giới. Quả cà
chua, ngoài giá trị dinh dưỡng cao, được sử dụng để ăn tươi, nấu nướng, là
nguyên liệu cho chế biến công nghiệp với hàng chục loại sản phẩm có giá trị
kinh tế cao. Sản xuất cà chua là ngành hàng rất được quan tâm phát triển ở Việt

Nam, mang lại hiệu quả cao cho nông dân. Nhu cầu tiêu dùng cà chua ngày
càng tăng. Cà chua là cây có tiềm năng năng suất hơn hẳn các cây trồng khác.
Năng suất cà chua liên tục tăng trong vòng 3- 4 thập kỷ lại đây do tỷ lệ sử dụng
giống lai cao, đạt tới 81% diện tích trồng cà chua toàn thế giới vào năm 2008
(Hanson, 2009) [70]. Ngoài ra, nhiều kỹ thuật canh tác tiên tiến và công nghệ
cao cũng đã được áp dụng trên cây cà chua tại nhiều nước phát triển. Phối hợp
cả 2 yếu tố này đã đưa năng suất cà chua trồng trong nhà kính tại Israel đạt
mức kỷ lục: 600 tấn/ha (Trần Khắc Thi, 2011), [18]. Ở nước ta, các mô hình
nông nghiệp công nghệ cao được triển khai tại Hà Nội và Hải Phòng khoảng 10
năm trở lại đây luôn sử dụng cà chua như là một đối tượng quan trọng. Năng
suất cà chua trồng trong nhà phủ plastic bằng kỹ thuật thủy canh tuần hoàn đạt
xấp xỉ 120 tấn/ha/vụ (Phạm Kim Thu, 2007), [20].
Khác với các giống cà chua lai F1 trồng ngoài đồng ruộng, các giống
F1 chuyên dụng trồng trong nhà có mái che đòi hỏi một số tiêu chuẩn riêng:
sinh trưởng vô hạn (chiều dài thân chính đạt tới 15-20 mét); ít phân nhánh, có
khả năng tự thụ phấn, thụ tinh cao, đậu quả được cả trong điều kiện nhiệt độ
cao (30-35
0
C) và cường độ ánh sáng thấp (dưới 3000 lux), có tiềm năng năng
suất cao (≥ 5kg/cây), thời gian sinh trưởng 180 - 300 ngày Việc lai tạo và
sản xuất hạt giống nhóm cà chua này rất công phu nên giá thành hạt giống rất
cao (trung bình 3000 - 5000 đồng/hạt nhập từ Hà Lan hoặc Israel). Giá thành

2

hạt giống cao là một trong những hạn chế khả năng mở rộng các mô hình sản
xuất cà chua công nghệ cao tại các vùng ven đô, khu công nghiệp hiện nay
(Trần Khắc Thi, 2011), [18].
Đã có nhiều công trình nhân giống vô tính cây cà chua bằng phương
pháp giâm chồi và điển hình là công trình của Stoner (1989), [132]. Tác giả đã

chứng minh khả năng nhân giống cà chua bằng giâm chồi trên hệ thống khí
canh. Tuy nhiên chưa có những công bố ứng dụng kết quả nghiên cứu này ở
quy mô sản xuất. Gần đây ở Việt Nam, đề tài cấp nhà nước: “ Nghiên cứu làm
chủ công nghệ và xây dựng mô hình công nghiệp sinh học sản xuất giống khoai
tây, rau và hoa sạch bệnh.”, thuộc chương trình Khoa học Công nghệ trọng
điểm cấp nhà nước KC.04 đã nghiên cứu khả năng nhân giống cây khoai tây
cấy mô, cây dâu tây, một số cây hoa bằng kỹ thuật giâm chồi trên hệ thống khí
canh đạt hệ số nhân rất cao (Nguyễn Quang Thạch & cs, 2010), [12].
Việc phát triển trồng trọt cà chua theo hướng nông nghiệp công nghệ
cao là một xu hướng tất yếu đã và đang được triển khai mạnh mẽ ở nhiều
vùng trồng rau, hoa của Việt Nam. Các công nghệ trồng cà chua thủy canh
tĩnh, thủy canh tuần hoàn đã được nghiên cứu và triển khai rất mạnh trên thế
giới cũng như ở Việt Nam (Hồ Hữu An, 2005) [1], (Trần Khắc Thi, 2011),
[18], (Phạm Kim Thu, 2007), [20] (Cook and Calvin, 2007), [48]. Tuy nhiên
các nghiên cứu và áp dụng kỹ thuật trồng cây cà chua bằng công nghệ khí
canh hầu như chưa được nghiên cứu. Việc nghiên cứu xác định kỹ thuật trồng
cây cà chua bằng công nghệ khí canh sẽ là những đóng góp mới mẻ cả về mặt
khoa học và thực tiễn.
Đáp ứng yêu cầu bức xúc của thực tiễn sản xuất về nguồn cây giống
cũng như sự phát triển kỹ thuật trồng cà chua bằng công nghệ mới rất triển
vọng - công nghệ khí canh, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu kỹ thuật
nhân giống và trồng cà chua F1 giống Estyva bằng công nghệ khí canh”.


3

2 Mục tiêu của đề tài
Trên cơ sở nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kỹ thuật cơ bản
(dung dịch dinh dưỡng, độ pH, độ EC dung dịch, nhiệt độ dung dịch, thời
gian phun, thời gian nghỉ ban ngày, thời gian nghỉ ban đêm …) đến khả năng

nhân giống bằng giâm chồi và trồng cà chua thương phẩm trên hệ thống khí
canh để đề xuất hướng ứng dụng công nghệ khí canh trong nhân giống và sản
xuất cà chua lai F1- giống Estyva tại Việt Nam. Đưa công nghệ khí canh áp
dụng hiệu quả trong sản xuất cà chua theo hướng nông nghiệp công nghệ cao.
3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1 Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học mới
có giá trị về ảnh hưởng của một số yếu tố kỹ thuật đến khả năng nhân giống
bằng chồi và sinh trưởng, phát triển, năng suất của cà chua thương phẩm
giống Estyva trồng trên hệ thống khí canh.
Kết quả nghiên cứu cũng là tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu và
giảng dạy về công nghệ khí canh cho các cây trồng khác ở Việt Nam.
3.2 Ý nghĩa thực tiễn
- Đề xuất kỹ thuật nhân giống cà chua bằng giâm chồi trên hệ thống khí
canh phục vụ nhu cầu cây giống cà chua chuyên dụng trồng trong nhà có mái
che với giá thành giảm chỉ bằng 1/4 - 1/5 so với hạt giống nhập nội.
- Xác định được các thông số kỹ thuật cần thiết để xây dựng quy trình
trồng cà chua lai F1 bằng kỹ thuật khí canh trong nhà có mái che cho hiệu quả
kinh tế cao.
4 Những đóng góp mới của luận án
- Là công trình đầu tiên và có hệ thống ở nước ta về cơ sở khoa học và
các thông số kỹ thuật cần thiết cho việc nhân giống vô tính bằng giâm chồi và
trồng cà chua bằng công nghệ khí canh.

4

- Đã xác định vai trò của việc hạ thấp nhiệt độ trong dung dịch dinh
dưỡng của hệ thống khí canh cho việc trồng cà chua vụ Xuân Hè ở Đồng bằng
Bắc bộ bằng công nghệ khí canh.
5 Giới hạn của đề tài

- Địa điểm nghiên cứu: Đề tài được thực hiện tại Viện Sinh học Nông
nghiệp Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội.
- Thời gian nghiên cứu: từ 2008 - 2011.
- Chỉ tập chung trên giống cà chua lai F1(Estyva) chuyên dụng để trồng
trong nhà có mái che.














5

Chương 1
T
ỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu chung về cây cà chua
1.1.1 Đặc điểm thực vật học cơ bản của cây cà chua
Rễ cà chua thuộc hệ rễ chùm, trong điều kiện trồng trên đồng ruộng, rễ cà
chua có thể phát triển rộng tới 1,3 m và sâu tới 1m. Với khối lượng rễ lớn như
vậy, cà chua được xếp vào nhóm cây chịu hạn (Tạ Thu Cúc & cs, 2007), [4].

Lá cà chua đa số thuộc dạng lá kép, các lá chét có răng cưa, có nhiều
dạng khác nhau: dạng chân chim, dạng lá khoai tây, dạng lá ớt…Tùy thuộc
vào giống mà lá cà chua có màu sắc và kích thước khác nhau.
Hoa cà chua được mọc thành chùm. Có 3 dạng chùm hoa: dạng đơn
giản, dạng trung gian và dạng phức tạp. Số lượng hoa/chùm, số chùm hoa/cây
rất khác nhau ở các giống. Số chùm hoa/cây dao động từ 4- 20 chùm, số hoa/
chùm dao động từ 2- 26 hoa. Hoa đính dưới bầu, đài hoa màu vàng, số đài và
số cánh hoa tương ứng nhau từ 5- 9. Hoa lưỡng tính, nhị đực liên kết với nhau
thành bao hình nón, bao quanh nhụy cái.
Quả thuộc dạng quả mọng có 2, 3 hay nhiều ngăn hạt. Hình dạng và
màu sắc quả phụ thuộc vào từng giống. Ngoài ra màu sắc quả chín còn phụ
thuộc vào nhiệt độ, hàm lượng caroten và lycopen. Ở nhiệt độ 30
o
C trở lên, sự
tổng hợp lycopen bị ức chế, trong khi đó sự tổng hợp β caroten không mẫn
cảm với tác động của nhiệt độ, vì thế ở mùa nóng khi chín quả có màu vàng
hoặc đỏ vàng (Krumbein et al., 2006), [95]. Khối lượng quả cà chua dao động
rất lớn từ 3- 200 g phụ thuộc vào giống (thậm chí có quả đạt tới 500g) (Jaime
and Nuez, 2008), [83].

6

1.1.2 Yêu cầu của cây cà chua đối với điều kiện ngoại cảnh
1.1.2.1 Yêu cầu đối với ánh sáng
Cà chua thuộc cây ưa sáng, cây con trong vườn ươm nếu đủ ánh sáng
(5000 lux) sẽ cho chất lượng tốt, cây cứng, bộ lá to, khỏe, sớm được trồng.
Ngoài ra, ánh sáng tốt, cường độ quang hợp tăng cây ra hoa đậu quả sớm hơn,
chất lượng sản phẩm cao hơn (Trần Khắc Thi, 1999), [13]. Cường độ ánh
sáng ảnh hưởng rất lớn tới quá trình sinh trưởng, phát triển của cây cà chua.
Điểm bão hòa ánh sáng của cà chua là 70,000 lux (là cây trồng cần nhiều ánh

sáng chỉ sau cây dưa hấu). Cường độ ánh sáng thấp làm chậm quá trình sinh
trưởng và cản trở quá trình ra hoa. Cường độ ánh sáng thấp làm vòi nhụy
vươn dài và tạo nên những hạt phấn không có sức sống, khả năng thụ phấn
kém. Ánh sáng đầy đủ thì việc thụ phấn thuận lợi, dẫn đến sự phát triển bình
thường của quả, quả đồng đều, năng suất tăng. Khi cà chua bị che bóng, năng
suất giảm và quả thường bị dị hình (Mandal et al., 1989), [101].
1.1.2.2 Yêu cầu với nhiệt độ
Trong các yếu tố ngoại cảnh tác động đến quá trình sinh trưởng phát
triển của cà chua như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm không khí, đất đai, vi sinh
vật…thì nhiệt độ được coi là yếu tố quan trọng nhất, ảnh hưởng lớn nhất đến
quá trình sinh trưởng, phát triển của cà chua, đặc biệt là cà chua trồng trong
điều kiện nhiệt độ nóng ẩm. Cà chua ưa khí hậu ấm áp, khả năng thích nghi
rộng, chịu được nhiệt độ cao nhưng mẫn cảm với rét. Cà chua sinh trưởng
bình thường trong nhiệt độ 15 - 35
0
C, nhiệt độ thích hợp 22 - 24
0
C. Quá trình
quang hợp của lá cà chua tăng khi nhiệt độ 25- 30
0
C
,
nhiệt độ > 35
0
C quá
trình quang hợp sẽ giảm mạnh.
Giới hạn nhiệt độ tối thấp và tối cao là 10
0
C và 35
0

C. Hạt nảy mầm tốt
nhất ở 25 - 30
0
C, nhiệt độ đất thích hợp 29
0
C, trong giới hạn nhiệt độ 15,5 -
30
0
C, nhiệt độ càng cao hạt nảy mầm càng nhanh. Nhiệt độ quá cao sẽ làm

7

chậm sự nảy mầm của hạt, hạt dễ mất sức sống, mầm bị biến dạng. Điều kiện
thích hợp cho hình thành và phân hoá mầm hoa: nhiệt độ ban ngày 20 -
25
0
C, nhiệt độ ban đêm 13 - 15
0
C, độ ẩm đất 60 - 70%. Khi ở nhiệt độ 20
0
C
thì hoa to, tỷ lệ ra hoa cao, hoa ít bị rụng. Khi nhiệt độ thấp dưới 13
0
C và
cao trên 35
0
C hạt phấn bị ức chế, gây ra hiện tượng thụ phấn không đầy đủ,
quả bị nhăn nheo, dị hình. Nhiệt độ thích hợp cho hạt phấn phát triển 21 -
24
0

C. Quả sinh trưởng tốt ở 20 - 22
0
C, sắc tố hình thành ở nhiệt độ 20
0
C,
quả chín ở nhiệt độ 24 - 30
0
C, trên 35
0
C các sắc tố bị phân giải (Tạ Thu Cúc
& cs, 2007), [4].
Theo Kuo & cs (1998), [96] nhiệt độ đất có ảnh hưởng đến quá trình
phát triển của hệ thống rễ, nhiệt độ đất cao trên 39
0
C sẽ làm giảm quá trình
lan tỏa của hệ thống rễ, nhiệt độ trên 44
0
C bất lợi cho sự phát triển của bộ rễ,
cản trở quá trình hấp thu nước và dinh dưỡng.
Nhiệt độ ngày và đêm đều ảnh hưởng đến sinh trưởng sinh dưỡng của
cây: nhiệt độ ngày thích hợp cho cây sinh trưởng từ 20- 25
0
C.
.
Nhiệt độ đêm
thích hợp từ 15-18
0
C, khi nhiệt độ trên 35
0
C

cây ngừng sinh trưởng, và ở
nhiệt độ 10
0
C

trong một thời gian dài cây sẽ chết. Ở giai đoạn sinh trưởng
sinh dưỡng, nhiệt độ ngày đêm xấp xỉ 25
0
C sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá
trình ra lá và sinh trưởng của lá. Tốc độ sinh trưởng của thân, chồi và rễ đạt
cao hơn khi nhiệt độ ngày từ 26- 30
0
C và đêm từ 18- 22
0
C. Điều này liên
quan đến việc duy trì cân bằng quá trình quang hợp và hô hấp trong cây (Hurd
and Graves, 1984), [80].
Nhiệt độ không những ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng dinh dưỡng
mà còn ảnh hưởng rất lớn tới sự ra hoa đậu quả, năng suất, chất lượng cà chua
(Polenta et al., 2006), [115]. Ở thời kỳ phân hóa mầm hoa, nhiệt độ không khí
ảnh hưởng đến vị trí của chùm hoa đầu tiên. Cùng với nhiệt độ không khí,
nhiệt độ đất có ảnh hưởng đến số lượng hoa/chùm. Nhiệt độ không khí trên

8

30/25
0
C (ngày/đêm) làm tăng số lượng đốt dưới chùm hoa thứ nhất. Nhiệt độ
không khí lớn hơn 30/25

0
C (ngày/đêm) cùng với nhiệt độ đất trên 21
0
C làm
giảm số hoa trên chùm.
Sự phân hóa mầm hoa ở 13
0
C cho số hoa trên chùm nhiều hơn ở 18
0
C, ở
14
0
C có số hoa trên chùm nhiều hơn ở 20
0
C (Tiwari and Choudhury, 1993), [138].
Ngoài ra, nhiệt độ còn ảnh hưởng trực tiếp tới sự nở hoa cũng như quá
trình thụ phấn thụ tinh. Nhiệt độ ảnh hưởng rõ rệt tới sự phát triển của hoa,
khi nhiệt độ (ngày/đêm) trên 30/24
0
C làm giảm kích thước hoa, khối lượng
noãn và bao phấn. Nhiệt độ cao làm giảm số lượng hạt phấn, giảm sức sống
của hạt phấn và của noãn. Tỷ lệ đậu quả cao ở nhiệt độ tối ưu là 18- 20
0
C.
Nhiệt độ ngày vượt 38
0
C trong vòng 5- 9 ngày trước hoặc sau khi hoa nở 1- 3
ngày, nhiệt độ đêm vượt 27
0
C trong vòng vài ngày trước và sau khi hoa nở

đều làm giảm sức sống hạt phấn, đó chính là nguyên nhân làm giảm năng
suất. Quả cà chua phát triển thuận lợi ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ trên 35
0
C ngăn
cản sự phát triển của quả và làm giảm kích thước của quả rõ rệt (Hurd and
Graves, 1985), [81] (Kuo et al., 1998), [96].
Bên cạnh đó, nhiệt độ còn ảnh hưởng tới các chất điều hòa sinh trưởng
có trong cây. Sau khi đậu quả, quả lớn lên nhờ sự phân chia và sự phát triển
của các tế bào phôi. Hoạt động này được thúc đẩy bởi một số hooc môn sinh
trưởng hình thành ngay trong khi thụ tinh và hình thành hạt. Nếu nhiệt độ cao
xảy ra vào thời điểm 2- 3 ngày sau khi nở hoa gây cản trở quá trình thụ tinh,
auxin không thể hình thành được và quả non sẽ không lớn mà rụng đi.
Sự hình thành màu sắc quả cũng chịu ảnh hưởng lớn của nhiệt độ, bởi
quá trình sinh tổng hợp caroten rất mẫn cảm với nhiệt độ. Phạm vi nhiệt độ
thích hợp để phân hủy chlorophyll là 35- 40
0
C, để hình thành lycopen là 12-
30
0
C và hình thành caroten là 10- 38
0
C. Do vậy, nhiệt độ tối ưu để hình thành
sắc tố là 18- 26
0
C. Quả có màu đỏ, màu da cam đậm ở 24- 26
0
C do có sự hình

9

thành lycopen và caroten dễ dàng. Nhưng khi nhiệt độ 30- 36
0
C quả có màu
vàng là do lycopen không được hình thành. Khi nhiệt độ lớn hơn 40
0
C quả giữ
nguyên màu xanh bởi vì caroten và lycopen không được hình thành. Nhiệt độ
cao trong quá trình phát triển của quả cũng làm giảm quá trình hình thành
pectin, là nguyên nhân làm cho quả nhanh mềm hơn (Brandt et al., 2006), [37].
Nhiệt độ và ẩm độ cao còn là nguyên nhân tạo điều kiện thuận lợi cho
một số bệnh phát triển. Bệnh héo rũ Fusarium phát triển mạnh ở nhiệt độ đất
28
0
C, bệnh đốm nâu (Cladosporium fulvum Cooke) phát sinh ở điều kiện
nhiệt độ 25- 30
0
C và độ ẩm không khí 85- 90%, bệnh sương mai do nấm
Phytophthora infestans phát sinh phát triển vào thời điểm nhiệt độ thấp dưới
22
0
C, bệnh héo xanh vi khuẩn (Ralstonia solanacearum) phát sinh phát triển
ở nhiệt độ trên 20
0
C (Poulton et al., 2001), [116].
1.1.2.3 Yêu cầu với độ ẩm
Nhiều tài liệu cho thấy độ ẩm đất thích hợp cho cà chua là 60- 65% và độ
ẩm không khí là 70- 80%. Khi đất quá khô hay quá ẩm đều ảnh hưởng đến sinh
trưởng phát triển và năng suất của cà chua. Biểu hiện của thiếu hay thừa nước đều
làm cho cây bị héo. Khi ruộng bị ngập nước, trong đất thiếu oxy, thừa khí
cacbonic làm cho rễ cà chua bị độc dẫn đến cây héo. Khi thiếu nước quả cà chua

chậm lớn và thường xảy ra hiện tượng khô đáy quả (An et al., 2005), [30].
Độ ẩm không khí quá cao (> 90%) dễ làm cho hạt phấn bị trương nứt, hoa
cà chua không thụ phấn được sẽ rụng. Tuy nhiên, điều kiện gió khô cũng thường
làm tăng tỷ lệ rụng hoa (Tạ Thu Cúc & cs, 2007), [4] (Dumas et al., 2003), [56].
1.1.2.4. Yêu cầu đối với dinh dưỡng khoáng
Cũng như các cây trồng khác, cà chua cần ít nhất 20 nguyên tố dinh
dưỡng cho quá trình sinh trưởng phát triển bình thường của nó.
Nitơ (N) có ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh trưởng sinh dưỡng và
năng suất quả hơn tất cả các yếu tố dinh dưỡng khác. N có tác dụng thúc đẩy
sự sinh trưởng, nở hoa, đậu quả của cà chua nhưng lại kéo dài thời gian chín

10

và làm giảm kích thước quả. Khi thiếu N cùng với điều kiện nhiệt độ cao sẽ
làm cho tỷ lệ rụng hoa tăng. Khi lượng N quá dư thừa làm giảm kích thước
quả, kéo dài thời gian chín, giảm khả năng chống chịu với rất nhiều loại bệnh
và tăng tỷ lệ quả thối. Do vậy, việc bón N thích hợp sẽ làm tăng năng suất và
chất lượng sản phẩm (màu sắc, khẩu vị và hàm lượng axit trong quả) (Trần
Khắc Thi, 1999), [13] (Tạ Thu Cúc, 2006), [3] (Anonymous, 2009), [33].
Các nghiên cứu liên quan đến những tác động của nguồn N với cây cà
chua đã cho thấy: cà chua nhạy cảm với các nguồn cung cấp của N là NH
4
+

(Kirkby and Knight, 1977), [91] (Ganmore and Kafkafi, 1980), [63] (Magalhães
and Wilcox, 1983), [100] (Dong et al., 2004), [55] (Olympios, 2006), [113].
Nhiều nghiên cứu gần đây cũng đã khẳng định điều này. Việc sử dụng NH
4
+

như nguồn N duy nhất hoặc chủ yếu trong trồng trọt cà chua trong dung dịch đã
dẫn đến suy giảm tăng trưởng và năng suất (Siddiqi et al., 2002), [124]. Akl &
cs (2003), [27] đã quan sát thấy sự hạn chế của cả hai yếu tố là sinh trưởng và
năng suất quả cà chua khi tỷ lệ NH
4
+
/N tổng số trong dung dịch dinh dưỡng cao
hơn 0,1 và

tốc độ tăng trưởng của cà chua giảm rõ rệt khi tỷ lệ NH
4
+
trong dung
dịch vào khoảng 0,15- 0,25/ tổng lượng N cung cấp cho cây liên quan với độ
pH thấp (<5). Như vậy, mức thấp nhất của NH
4
+
/N tổng số, làm suy giảm sự
sinh trưởng và năng suất của cà chua, chủ yếu quyết định bởi tác động của pH
vùng rễ.

Cùng với chất lượng quả giảm thì khi cung cấp lượng NH
4
+
/N trội còn
làm tăng tỷ lệ rụng hoa thối quả (BER), một hiện tượng thường được cho là
thiếu canxi (Akl et al., 2003), [27] (Heeb et al., 2005a, 2005b), [74], [75]
(Kirkby and Mengel, 1967), [90] (Siddiqi et al., 2002), [124]. Tương tác giữa
nồng độ dinh dưỡng và dạng N đã được nghiên cứu bởi Ben-Oliel & cs (2004),
[35] đã cho thấy rằng việc bổ sung 1 mM NH

4
+
đến 7 mM NO
3
-
vào dung dịch
dinh dưỡng có tác dụng cải thiện năng suất của cà chua.
Tan & cs, (2000b), [135] đã sử dụng phân 15N để trồng cà chua thủy

11

canh và thấy rằng sự hấp thu, đồng hóa của urê là thấp ở giai đoạn cây con,
nhưng tăng đến mức gần như tương tự với NO
3
-
/N trong giai đoạn sinh trưởng
sinh dưỡng. Kutuk & cs (2004), [97] cho rằng urê có thể được sử dụng như
một nguồn N trong trồng cà chua không cần đất, cung cấp cho cây ở giai đoạn
sinh trưởng sinh dưỡng. Hàm lượng N trước khi hình thành chùm hoa đầu tiên
là cực kỳ quan trọng trong việc xác định năng suất. Cà chua trồng trong thủy
canh có thể lấy 80-110mgN/cây/ngày (Morgan, 2006), [105].
Photpho (P) có tác dụng giúp cho bộ rễ phát triển mạnh, làm tăng khả
năng hút nước và dinh dưỡng của rễ, ngoài ra P còn ảnh hưởng đến sự phát
triển của hoa, chất lượng quả và đẩy nhanh quá trình chín (Nandel et al.,
1993), [107]. Lượng P cao khi bón cho cà chua có tác dụng cải thiện độc tính
gây ra bởi coban (Chatterjee, 2002), [44].
Các giống cà chua mới, các giống lai có tốc độ tăng trưởng rất cao do
đó cần cung cấp đầy đủ P để phát triển tối ưu và đạt năng suất cao nhất. Tốc
độ tăng trưởng của cà chua tăng lên rõ rệt cùng với sự tăng của nồng độ P
trong cây. Kết quả từ nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng cung cấp P qua lá cho

cây cà chua trồng trong nhà kính làm tăng hàm lượng của chất diệp lục, P,
kali, magie và sắt trong lá, thúc đẩy sự chín, tăng năng suất và chất lượng của
quả (Chapagain and Wiesman, 2004), [43]. Thiếu P ở mức độ nhẹ ít làm ảnh
hưởng đến tốc độ tăng trưởng, nhưng nếu thiếu hụt ở mức độ nặng sẽ làm hàm
lượng N trong lá, hàm lượng cytokinin và cường độ quang hợp giảm ( Groot et
al., 2002), [66].

Sự sinh trưởng của bộ rễ thường phản ứng với điều kiện bất
thuận của môi trường như sự thiếu hụt P hoặc L- Glutamate. Bón lượng P cao ít
khi gây hiện tượng ngộ độc cho cây cà chua vì độ hòa tan của phân lân trong
đất thấp. Tuy nhiên, với việc trồng cây không cần đất, sự xuất hiện của ngộ độc
do P là có thể, vì P dư thừa trong dung dịch không di động. Hàm lượng P
chiếm 1% khối lượng khô là mức giữa đầy đủ và gây độc. Mức độ độc hại của

12

P trong lá cà chua cũng có thể gây nên bởi sự thiếu hụt kẽm (Kaya and Higgs,
2001, 2002), [88], [89]. Chất lượng quả cà chua đạt cao nhất khi bón lượng P
rất cao. Một lượng lớn P cần thiết cho sự hình thành hạt.
Kali (K): là yếu tố quan trọng đối với sự trao đổi chất, sự phát triển của
hoa và quả cà chua (Anna, 2009), [32]. K ảnh hưởng tới kích thước và chất
lượng quả, làm giảm tỷ lệ quả dị dạng. Ngoài ra nó còn đóng vai trò quan
trọng trong việc hình thành màu sắc và hương vị của cà chua.
Thiếu K làm giảm độ chắc quả và hàm lượng các chất dinh dưỡng. Yêu
cầu K của cây cà chua cao khi có sự tăng trưởng nhanh của cây kết hợp với sự
tăng khối lượng quả (Chapagain and Wiesman, 2004), [43] (Haiprakasa and
Subramanian, 1991), [71]. Hệ thống rễ của cây cà chua rất nhạy cảm với khả
năng hấp thu K và các nguyên tố khoáng trong đất (Chen and Gabelman,
2000), [45] (Muholland et al., 2001), [106].
Theo Mulholland & cs (2001), [106] độ ẩm không khí có thể hạn chế

đáng kể hàm lượng K trong các lá non ở gần chồi đỉnh, trong điều kiện đó tỷ lệ
hình thành quả ở chùm hoa thứ nhất và năng suất giảm đáng kể. Khi cà chua
được trồng trong điều kiện mà lượng K cung cấp không đầy đủ thì natri có thể
thay thế một phần cho K. Sự tăng trưởng của cây cà chua trồng trong điều kiện
thiếu hụt K (0,5 mM K
+
) bị giảm mạnh so với khi cung cấp đầy đủ K. Tỷ lệ
thối lá cà chua giảm khi sử dụng K
2
SO
4
bón cho cà chua (Ehsan et al., 2010),
[59]. Giai đoạn đầu cây cần lượng K cao tương đương với N (từ nảy mầm đến
hình thành quả) sau đó lượng K tăng theo sự lớn của quả trong khi đó lượng N
lại giảm. K
+
chiếm ưu thế trong quả cà chua là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến
các chỉ tiêu chất lượng quả như: axít, mùi vị, hình dạng, màu sắc (Morales et
al., 2003), [104].
1.1.2.5 Dinh dưỡng và chất lượng quả cà chua
Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố: đặc điểm khách quan