Nghiên cứu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến sinh trưởng, phát triển giống khoai tây củ bi bằng công nghệ khí canh tại hòa bình
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.94 MB, 100 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-----------------------------------
NGUYỄN XUÂN HIỂN
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ
BIỆN PHÁP KỸ THUẬT ĐẾN SINH TRƯỞNG,
PHÁT TRIỂN GIỐNG KHOAI TÂY CỦ BỊ
BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ CANH TẠI HÒA BÌNH
Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
Mã số: 8.62.01.10
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Hoàng Thị Bích Thảo
Thái Nguyên - 2018
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu và những số liệu trình bày trong
luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị
nào.
Các thông tin, tài liệu trích dẫn trình bày trong luận văn này đều đã
được ghi rõ nguồn gốc.
Mọi sự giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn này đều đã được cảm ơn.
Thái Nguyên, ngày 15 tháng 11 năm 2018
Người viết cam đoan
Nguyễn Xuân Hiển
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, tôi luôn nhận được sự quan tâm
giúp đỡ của thầy cô giáo,Phòng quản lý đào tạo sau đại học, Khoa nông học
trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, chính quyền địa phương, các bạn
đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: Cô giáo
Hoàng Thị Bích Thảo, cô là người đã chỉ bảo tận tình về phương pháp nghiên
cứu, cũng như hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn
thành luận văn.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Phòng Đào
tạo, khoa Nông học trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, những người đã
truyền thụ cho tôi những kiến thức và phương pháp nghiên cứu quý báu trong
suốt thời gian tôi học tập tại trường.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đồng
nghiệp, và cán bộ lãnh đạo Trung tâm Ứng dụng tiến bộ KH&CN Hòa Bình
đã quan tâm giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình
thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 15 tháng 11 năm 2018
Tác giả
Nguyễn Xuân Hiển
iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ..................................................................... 2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ...................................................... 2
3.1. Ý nghĩa khoa học ....................................................................................... 2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 3
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 4
1.1. Giới thiệu chung về cây khoai tây.............................................................. 4
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây khoai tây .................................................... 4
1.1.2. Đặc tính thực vật học của cây khoai tây ................................................. 4
1.1.3. Đặc điểm sinh học, ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến sinh
trưởng và phát triển của cây khoai tây .............................................................. 5
1.2. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam ......................... 9
1.2.1. Tình hình sản xuất khoai tây ở một số nước trên thế giới ...................... 9
1.2.2. Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam ............................................. 11
1.3. Tình hình nghiên cứu công nghệ khí canh trên thế giới và ở Việt
Nam ................................................................................................................. 14
1.3.1. Tình hình nghiên cứu công nghệ khí canh trên thế giới ....................... 14
1.3.1.2. Tình hình nghiên cứu công nghệ khí canh trên thế giới .................... 15
1.3.2. Tình hình nghiên cứu công nghệ khí canh ở Việt Nam ........................ 17
1.3.3. Ảnh hưởng của một số nhân tố đến việc trồng trọt bằng kỹ thuật
khí canh ........................................................................................................... 19
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 26
2.1. Đối tượng, vật liệu, thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................ 26
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 26
2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 27
iv
2.2.1. Xác định được nồng độ chất hòa tan (EC) thích hợp trong dung
dịch dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng, phát triển giống khoai tây
Solara trồng trong công nghệ khí canh .......................................................... 27
2.2.2. Xác định được pH thích hợp của dung dịch dinh dưỡng đến khả
năng sinh trưởng, sự phát triển giống khoai tây Solara trồng trong công
nghệ khí canh .................................................................................................. 28
2.2.3. Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống khoai
tây Solara trồng trên môi trường khí canh và trồng địa canh ......................... 28
2.3. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 28
2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm.............................................................. 28
2.3.2. Chỉ tiêu theo dõi và phương pháp theo dõi ........................................... 31
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 34
3.1. Ảnh hưởng nồng độ chất hòa tan (EC) trong dung dịch dinh dưỡng
đến khả năng sinh trưởng, phát triển giống khoai tây Solara trồng trong
môi trường khí canh ........................................................................................ 34
3.1.1. Ảnh hưởng của EC trong dung dịch dinh dưỡng đến khả năng sinh
trưởng thân lá giống khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh ........ 34
3.1.1.1. Ảnh hưởng của EC đến khả năng sinh trưởng chiều cao cây
giống khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh ................................ 34
3.1.1.2. Ảnh hưởng của EC đến khả năng sinh trưởng sô lá trên cây
giống khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh ................................ 36
3.1.2. Ảnh hưởng của EC trong dung dịch dinh dưỡng đến khả năng phát
triển tia củ giống khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh .............. 38
3.1.3. Ảnh hưởng của EC dung dịch dinh dưỡng đến các yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất giống khoai tây Solara trồng trong môi trường khí
canh .................................................................................................................. 39
3.1.3.1. Ảnh hưởng của EC đến các yếu tố cấu thành năng suất giống
khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh .......................................... 39
v
3.1.3.2. Ảnh hưởng của EC đến năng suất giống khoai tây Solara trồng
trong môi trường khí canh ............................................................................... 42
3.2. Ảnh hưởng pH của dung dịch dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng,
sự phát triển giống khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh ........... 44
3.2.1. Ảnh hưởng của pH trong dung dịch dinh dưỡng đến khả năng sinh
trưởng thân lá giống khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh ........ 44
3.2.1.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng chiều cao cây
giống khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh ................................ 44
3.2.1.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng số lá trên cây
giống khoai tây Solara trồng trong công nghệ khí canh ................................. 46
3.2.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng phát triển tia củ khoai tây giống
khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh .......................................... 48
3.2.3. Ảnh hưởng của pH đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất giống khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh ........................ 49
3.2.3.1. Ảnh hưởng của pH đến các yếu tố cấu thành năng suất giống
khoai tây Solara trồng trong môi trường khí canh .......................................... 49
3.2.3.2. Ảnh hưởng của pH đến năng suất giống khoai tây Solara trồng
trong môi trường khí canh ............................................................................... 51
3.3. Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống khoai tây
Solara trồng trong khí canh và địa canh .......................................................... 53
3.3.1. Ảnh hưởng của môi trường trồng cây đến khả năng sinh trưởng
của giống khoai tây Solara .............................................................................. 53
3.3.2. Ảnh hưởng của môi trường trồng cây đến các yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất của giống khoai tây Solara ......................................... 55
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................
PHỤ LỤC..........................................................................................................
vi
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Cs
: Cộng sự
ĐH
: Đại học
ĐC
: Địa canh
EC
: Nồng độ chất hòa tan
KC
: Khí canh
NSLT : Năng suất lý thuyết
NSTT : Năng suất thực thu
TB
: Trung bình
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Diện tích, sản lượng và năng suất khoai tây ................................... 10
Bảng 1.2. Một số quốc gia sản xuất khoai tây nhiều nhất .............................. 11
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam ....................................... 12
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của EC đến khả năng sinh trưởng chiều cao…………35
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của EC đến khả năng sinh trưởng số lá trên cây giống
khoai tây Solara ............................................................................................... 36
Bảng 3.3. Ảnh hưởng EC trong dung dịch dinh dưỡng đến khả năng ............ 38
Bảng 3.4. Các yếu tố cấu thành năng suất của giống khoai tây Solara .......... 40
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của EC tới năng suất giống khoai tây Solara .............. 42
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng ............................... 44
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng ............................... 46
Bảng 3.8. Ảnh hưởng của pH đến khả năng phát triển tia củ ......................... 48
Bảng 3.9. Các yếu tố cấu thành năng suất của giống khoai tây Solara .......... 49
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của pH tới năng suất giống khoai tây Solara ............. 51
Bảng 3.11. Sự sinh trưởng của giống khoai tây Solara trồng trên môi trường
khí canh và địa canh ........................................................................................ 54
Bảng 3.12. Các yếu tố cấu thành năng suất của giống khoai tây Solara ........ 55
Bảng 3.13. Năng suất của giống khoai tây Solara trồng trên môi trường khí
canh và địa canh .............................................................................................. 56
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống khí canh .................................................................. 26
Hình 3.1. Chiều cao cây giống khoai tây Solara của các công thức thí nghiệm
………………………………………………………………………...35
Hình 3.2. Số lá trên cây giống khoai tây Solara của các công thức thí nghiệm
......................................................................................................................... 37
Hình 3.3. Các yếu tố cấu thành năng suất của giống khoai tây Solara của các
công thức thí nghiệm ....................................................................................... 41
Hình 3.4. Năng suất thực thu giống khoai tây Solara của các ........................ 43
Hình 3.5. Chiều cao cây giống khoai tây Solara của các ................................ 45
Hình 3.6. Số lá trên cây giống khoai tây Solara của các ................................. 47
Hình 3.7. Các yếu tố cấu thành năng suất của giống khoai tây Solara của các
công thức thí nghiệm ....................................................................................... 50
Hình 3.8. Năng suất thực thu giống khoai tây Solara ..................................... 52
Hình 3.9. Các yếu tố cấu thành năng suất giống khoai tây Solara.................. 56
Hình 3.5. Năng suất thực thu giống khoai tây Solara của các công thức thí
nghiệm ............................................................................................................. 57
1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Khoai tây (Solanum tuberosum L.) là cây lương thực, thực phẩm giá trị
được trồng ở nhiều nước trên thế giới. Củ khoai tây chứa trung bình 25% chất
khô, trong đó các chất dinh dưỡng quan trọng như: Tinh bột 80 - 85%, protein
3%, nhiều loại vitamin A, B1, C, B6, PP…. (N. Apichai, 1998)[25]. Với giá
trị dinh dưỡng và kinh tế cao, khoai tây là một trong bốn cây lương thực quan
trọng xếp sau lúa, ngô và khoai lang.
Ở Việt Nam, khoai tây là cây vụ đông quan trọng trong công thức luân
canh lúa xuân - lúa mùa sớm - khoai tây. Với điều kiện khí hậu trong vụ đông
ở đồng bằng sông Hồng, cây khoai tây là cây trồng thích hợp đem lại giá trị
kinh tế cao nhưng chưa được phát triển đúng với tiềm năng của nó. Diện tích
khoai tây ở đồng bằng sông Hồng chỉ khoảng 30.000 đến 40.000 ha trong khi
diện tích có thể trồng được khoai tây là 200.000 ha. Năng suất trung bình của
khoai tây ở nước ta chỉ đạt 12 tấn/ha, trong khi đó tại Nhật Bản, Hàn Quốc,
châu Úc, Mỹ và các nước châu Âu năng suất trung bình đạt 30 - 40 tấn/ha
(Nguyễn Quang Thạch và cs, 2006)[15]. Nguyên nhân chính của vấn đề này
là thiếu giống chất lượng cao. Nguồn giống chất lượng cao chủ yếu phải nhập
nội từ châu Âu với giá rất đắt (11.500 đồng/kg giống).
Ở Việt Nam, bằng các phương pháp nhân giống hiện hành, chúng ta mới
thu được từ 100 - 150 củ/m2 (Nguyễn Quang Thạch, 2010)[18]. Trên thế giới
hiện nay, bằng phương pháp khí canh, có thể thu được 1.800 - 2.000 củ/m2 tại
Trung Quốc và có thể thu được 3.000 - 3.500 củ/m2 tại Hàn Quốc, trong khi
phương pháp khác chỉ đạt 300 - 500 củ/m2.
Công nghệ khí canh là bước đột phá trong lĩnh vực nghiên cứu và sản
xuất giống vô tính cây trồng. Công nghệ khí canh cho phép nhân được nhiều
loại cây trồng, chu kì nhân giống nhanh hơn nhiều hơn, công suất tăng 30 lần
2
so với kỹ thuật truyền thống, loại bỏ khâu khử trung (môi trường, mẫu vật) rất
phức tạp trong nuôi cấy mô, tiết kiệm lao động, vật liệu, giảm giá thành.
Nguyễn Quang Thạch và cs (2006)[15] đã khẳng định có thể ứng dụng
kỹ thuật khí canh vào sản xuất củ khoai tây giống sạch bệnh. Tùy từng giống
khoai tây, dung dịch dinh dưỡng có các yếu tố khác nhau (như EC, pH, nhiệt
độ.....) sẽ ảnh hưởng khác nhau đến sinh trưởng, phát triển và năng xuất củ
khoai tây giống.
Xuất phát từ thực tế trên, nhằm góp phần khắc phục khó khăn trong sản
xuất củ khoai tây giống sạch bệnh trong nước, chúng tôi đã thực hiện đề tài
“Nghiên cứu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến sinh trưởng, phát
triển giống khoai tây củ bi bằng công nghệ khí canh tại Hòa Bình”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ chất tan (EC) của dung dịch dinh
dưỡng đến sinh trưởng và phát triển giống khoai tây Solara được trồng theo
công nghệ khí canh.
- Nghiên cứu ảnh hưởng pH của dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng
và phát triển giống khoai tây Solara được trồng theo công nghệ khí canh.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Xác định được nồng độ chất tan (EC), pH thích hợp của dung dịch dinh
dưỡng đến sinh trưởng và phát triển giống khoai tây Solara trên hệ thống khí
canh.
- Kết quả thực nghiệm của đề tài sẽ cung cấp thêm các dẫn liệu khoa học
chứng minh cho khả năng sử dụng kỹ thuật khí canh cho cây khoai tây củ bi
và là tài liệu để các nhà nghiên cứu, sinh viên ngành nông nghiệp truy cứu và
tham khảo.
3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần bổ sung, hoàn thiện kỹ thuật
nhân giống khoai tây Solara bằng kỹ thuật khí canh phục vụ sản xuất.
4
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu chung về cây khoai tây
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại cây khoai tây
Cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) có nguồn gốc ở Nam Mỹ. Đầu
thế kỷ XVI những nhà hàng hải người Tây Ban Nha chinh phục Nam Mỹ, đã
đem về trồng ở nước họ. Vào cuối thế kỷ XVI, khoai tây được trồng ở Ailen,
Anh, Italia, Đức, Pháp, Nga…. Từ đó khoai tây được trồng ở nhiều nước
Châu Âu khác. Các nước ở Châu Âu thông qua chính sách thuộc địa của
người Châu Âu. Đến nay, khoai tây được trồng rộng rãi ở khoảng 130 nước
trên thế giới từ 71(0) vĩ tuyến Bắc đến 40 (0) vĩ tuyến Nam (Dương Hồng Dật,
2004)[4].
Ở nước ta, khoai tây được người Pháp mang sang trồng ở một số nơi từ
năm 1890. Trước năm 1970, khoai tây được trồng rải rác ở Sapa - Lào Cai,
Đồ Sơn - Hải Phòng, Đà Lạt - Lâm Đồng…. Diện tích tất cả khoảng 3000 ha.
Thời gian này, khoai tây được coi là loại rau cao cấp (Trương Văn Hộ,
2010)[6]. Đến nay, cây khoai tây ở Việt Nam có diện tích khoảng 35.000 –
37.000 ha, đáp ứng được khoảng 50% nhu cầu trong nước (Đỗ Kim Chung,
2013)[3]
Cây khoai tây thuộc chi Solanum Setio Pentota, thuộc họ cà Solanaceace
là cây ở thể tứ bội (Tetraploid) (2n = 4x = 48), có khả năng sinh trưởng phát
triển tốt và cho năng suất cao.
1.1.2. Đặc tính thực vật học của cây khoai tây
Thân và lá cây khoai tây có nhiều lông, là kép lông chim, không đối
xứng. Thân cây khoai tây là hệ thống bao gồm thân, tia củ và củ, thân cây cao
từ 45 - 90 cm tùy theo giống, độ phì của đất và kỹ thuật canh tác.
5
Tia củ phát triển từ mầm cành, với điều kiện thuận lợi sẽ phát triển thành
củ, điều kiện không thuận lợi sẽ chồi lên mặt đất phát triển thành cành.
Cây khoai tây chủ yếu là tự thụ phấn nhưng có trường hợp giao phấn.
Quả khoai tây thuộc loại quả mọng, có 2 ô, hạt rất nhỏ có mầm uốn cong.
Mầm ngủ củ khoai tây là những mầm cây được tạo thành ở các nách là không
phát triển. Mầm ngủ ở mỗi củ thường là một số, phần lớn có 3 mầm (Dương
Hồng Dật, 2004)[4].
1.1.3. Đặc điểm sinh học, ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến sinh
trưởng và phát triển của cây khoai tây
1.1.3.1. Đặc điểm sinh học của cây khoai tây
Đời sống của cây khoai tây có thể chia làm 4 thời kỳ: Thời kỳ ngủ, thời
kỳ nảy mầm, thời kỳ hình thành củ, thời kỳ củ phát triển.
+ Thời kỳ ngủ: Củ khoai tây sau khi thu hoạch phải được cất giữ một thời
gian dài sau đó mới này mầm được, người ta gọi đó là thời kỳ ngủ nghỉ của củ
khoai tây. Thời gian ngủ nghỉ của củ khoai tây phụ thuộc vào đặc điểm của
giống, điều kiện sinh thái của vùng trồng, kỹ thuật canh tác, điều kiện bảo quản.
+ Thời kỳ nảy mầm: Sau một thời gian ngủ nghỉ những mắt ngủ trên củ
khoai tây đề có khả năng phát triển thành mầm cây. Mầm cây phát triển thành
thân lá và thành cây khoai tây thế hệ mới.
+ Thời kỳ hình thành thân củ: Cây khoai tây con sau khi phát triển
vượt lên khỏi mặt đắt từ 7 -10 ngày thì trên các đốt thân nằm dưới mặt đất
xuất hiện những nhánh con, đó chính là những nhánh thân địa sinh. Nhánh
địa sinh có màu trắng và mọc thẳng, đầu cuối của nhàn thường phình to tạo
thành những đoạn thân ngầm, khi phát triển đến mức độ nhất định thì
ngừng phát triển về chiều dài, chất dinh dưỡng tập trung vận chuyển đến
6
các đoạn thân ngầm này và chúng phình to lên tạo thành củ khoai tây ở đầu
mút thân địa sinh.
+ Thời kỳ phát triển của củ: Sau khi cây sinh trưởng được 20 - 25 ngày
thì các chất dinh dưỡng tập trung vào các đầu chóp của thân địa sinh, bộ phận
này của thân địa sinh bắt đầu phình to dần lên. Ở những nơi có nhiều nắng
vào thời gian này cây h́ nh thành hoa và hoa bắt đầu nở, đây chính là lúc thân
địa sinh phát triển mạnh nhất (Dương Hồng Dật, 2004)[4].
1.1.3.2. Ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái tới sinh trưởng và phát triển
của cây khoai tây
Nhiệt độ là yếu tố khí tượng đặc biệt quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp
đến sinh trưởng phát triển của cây khoai tây. Ở thời kỳ sinh trưởng dinh
dưỡng cây khoai tây có thể thích ứng với biên độ nhiệt từ 10 0C - 25 0C, rộng
hơn so với giai đoạn sinh trưởng sinh thực. Nhiệt độ thích hợp cho sự hình
thành củ khoai tây là 18 0C - 20 0C, từ 20 0C trở lên quá trình hình thành củ
khoai tây sẽ bị kìm hãm, khối lượng chất khô của củ cũng như chất lượng của
củ đều bị giảm (Smit A.L and Van der Werf A., 1992). Khi nhiệt độ vượt quá
25 0C thì hiệu suất quang hợp giảm, nhiệt độ lên tới 29 0C - 30 0C hô hấp tăng,
dẫn tới tiêu hao chất hữu cơ trong củ, làm giảm năng suất khoai tây và chỉ số
thu hoạch (Horton D., 1987)[23]. Nhiệt độ quá thấp cũng ảnh hưởng đến sinh
trưởng của củ, khi nhiệt độ xuống thấp dưới 15 0C các đặc tính như màng vỏ,
hàm lượng tinh bột thay đổi theo hướng không có lợi.
Khoai tây là cây ưa sáng, cường độ ánh sáng thích hợp cho năng suất cao
từ 40.000 - 60.000 lux. Cường độ ánh sáng mạnh có lợi cho quá trình quang
hợp sẽ thuận lợi cho hình thành, tích lũy chất khô. Cường độ quang hợp yếu
nhiều tia củ sẽ không có khả năng hình thành củ (Horton D., 1987)[23].
Các thời kỳ sinh trưởng khác nhau của cây khoai tây thì yêu cầu về thời
gian chiếu sáng cũng khác nhau. Từ khi khoai tây bắt đầu mọc khỏi mặt đất
7
đến thời kỳ xuất hiện nụ hoa yêu cầu ánh sáng ngày dài. Thời kỳ phát triển tia
củ yêu cầu ánh sáng ngày ngắn.
Trong các giai đoạn sinh trưởng, cây khoai tây có yêu cầu về nước khác
nhau. Thời kỳ từ trồng đến xuất hiện tia củ cần đảm bảo độ ẩm đất tối thiểu từ
60 - 80% sức chứa ẩm đồng ruộng. Thời kỳ phát triển củ cần thường xuyên giữ
độ ẩm đất là 80%. Thiếu hoặc thừa nước đều gây ảnh hưởng xấu tới sinh
trưởng của cây.
1.1.3.3. Nhu cầu dinh dưỡng của cây khoai tây
Khoai tây yêu cầu một dinh dưỡng lớn và đầy đủ các nguyên tố đa lượng
và vi lượng.
Ảnh hưởng của đạm đến năng suất khoai tây đã được nghiên cứu từ thập kỷ
70. Năng suất tối ưu của khoai tây đạt được khi bón ít nhất là 45 - 100kg N/ha.
khi bón lượng đạm quá cao ở khoai tây dễ xảy ra hiện tượng “sinh trưởng lần thứ
2”, tương tự như hiện tượng rảy ra khi gặp nhiệt độ cao, ánh sáng ngày dài trong
thời gian hình thành củ, hiện tượng này làm giảm năng suất và chất lượng củ
khoai tây.
Khoai tây cũng cần nhiều P cho sự sinh trưởng, tuy nhiên, hiệu lực của P
phụ thuộc nhiều vào hàm lượng P và vôi có ở trong đất. Lượng P có ở trong đất
ít còn lượng vôi tự do nhiều thì thường phải bón với liều lượng P nhiều hơn.
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả của K thể hiện không rõ đến
năng suất khoai tây, nhưng lại liên quan rõ tới chất lượng củ, cụ thể là làm
lượng chất khô của củ, làm giảm bệnh đốm đen trên củ. Kali làm tăng khả
năng chống chịu sâu bệnh hại.
Các nguyên tố vi lượng như Magie (Mg), kẽm (Zn), Lưu huỳnh (S).....
cần cung cấp đầy đủ và cân đối cho cây. Nếu thiếu cây sinh trưởng phát triển
kém, năng suất thấp.
8
Phân hữu cơ có vai trò rất quan trọng trong sản xuất khoai tây. Muốn có
năng suất sản lượng khoai tây cao, chất lượng tốt thì phải sử dụng phân hữu
cơ vì phân hữu cơ cung cấp một cách cân đối các nguyên tố đa lượng và bán
đa lượng (N, P, K, Ca) cho khoai tây và đặc biệt là bổ sung đầy đủ các nguyên
tố vi lượng quan trọng cần cho khoai tây. Ngoài ra, phân hữu cơ còn tạo độ
xốp trong đất, tăng khả năng giữ ẩm cho đất, kích thích bộ rễ phát triển và tạo
điều kiện thuận lợi cho quá trình hình thành và phát triển củ khoai tây (Dương
Hồng Dật, 2004)[4].
1.1.3.4. Thời vụ trồng khoai tây ở Việt Nam
Ở vùng Trung du và miền núi phía Bắc Việt Nam, khung thời vụ trồng
khoai tây nằm gọn trong thời gian từ vụ lúa mùa sang vụ lúa xuân. Thời vụ
trồng khoai tây vụ đông có thể trồng từ thượng tuần tháng 10 đến hạ tuần
tháng 11 vẫn cho thu hoạch. Thời vụ tốt nhất để trồng khoai tây là trung tuần
tháng 10 đến trung tuần tháng 11. Thời vụ này có thể đáp ứng đầy đủ nhất về
nhiệt độ, ánh sáng đề khoai tây sinh trưởng, phát triển và cho năng suất cao.
Trồng sớm hơn khoai tây sớm bị rạc, nếu trồng muộn hơn khoai tây sẽ gặp rét
ngay lúc mới mọc, phát triển chậm nên cho năng suất thấp.
Vụ đông sớm ở đồng bằng Bắc Bộ thường được bố trí từ trung tuần
tháng 9 đến trung tuần tháng 10. Thời vụ này thường gặp điều kiện thời tiết
khí hậu bất thuận như lượng mưa lớn và nhiệt độ cao. Mặt khác, khoai tây
trồng ở Việt Nam có thời gian xuất hiện củ rất ngắn chỉ khoảng 35 - 40 ngày
trồng, đặc biệt với các giống ngắn ngày, mầm già sinh lý củ xuất hiện sớm
hơn và thời gian sinh trưởng ngắn nên năng suất không cao.
Khoai tây vụ xuân thường được trồng từ hạ tuần tháng 12 đến thượng
tuần tháng giêng, thu hoạch trung tuần tháng 4. Tháng 12 có nhiệt độ trung
bình là 18,1 0C , tháng giêng lạnh nhất trong năm nhưng cũng đạt 16,1 0C nên
ảnh hưởng không nhiều đến sinh trưởng của khoai tây ở giai đoạn đầu. Lượng
9
mưa đầu vụ khoai Xuân rất thấp, tăng dần vào tháng 2 và tháng 3, tăng nhanh
vào cuối tháng 4, vì vậy cần đảm bảo đủ ẩm thời kỳ đầu cho khoai tây mộc
mầm và phát triển nhanh, cuối vụ cần tiêu úng triệt để để đảm bảo chất
lượng củ.
Như vậy, thời vụ là một yếu tố ảnh hưởng mang tính chất quyết định đến
sự thành công trong sản xuất khoai tây. Các nhà nghiên cứu khoai tây cho
rằng, thời vụ thích hợp để trồng khoai tây bắt đầu từ giữa tháng 10 đến cuối
tháng 11, khi đó nhiệt độ giao động từ 17 0C - 25 0C là điều kiện thuận lợi
nhất cho việc trồng khoai tây.
1.2. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1. Tình hình sản xuất khoai tây ở một số nước trên thế giới
Khoai tây được trồng rộng rãi trên thế giới kéo dài từ 71 0 vĩ tuyến Bắc
đến 400 vĩ tuyến Nam. Do điều kiện sinh thái, mức độ thâm canh và trình độ
sản xuất khác nhau nên năng suất khoai tây chênh lệch rất lớn, từ 7 đến 65
tấn/ha.
Theo kết quả thống kê mới nhất của FAO (2016)[21] cho ta thấy, diện
tích trồng khoai tây của châu Á là châu lục đứng đầu với hơn 9,9 triệu ha
chiếm hơn nửa tổng diện tích trồng khoai tây trên thế giới, nhưng năng suất
khoai tây của Châu Á không cao 18,9 tấn/ha. Trong khi đó Châu Úc là châu
lục có diện tích sản xuất và sản lượng khoai tây nhỏ nhất trên thế giới với diện
tích hơn 38 nghìn ha; sản lượng là 1,6 triệu tấn, nhưng lại có năng suất cao
nhất thế giới, đạt 41,6 tấn/ha, cao gấp 2,2 lần Châu Á và 2,07 lần thế giới.
Dưới đây là bảng thống kê diện tích, năng suất và sản lượng khoai tây của các
khu vực năm 2016 trên thế giới.
10
Bảng 1.1. Diện tích, sản lượng và năng suất khoai tây
trên thế giới năm 2016
(Nguồn: FAO, 2016)[21]
Diện tích trồng khoai tây sau châu Á là châu Âu có tổng diện tích là hơn
5,6 triệu ha với sản lượng 122,6 triệu tấn và năng suất bình quân là 21,8
tấn/ha.
Đứng thứ 3 là châu Phi với gần 2 triệu ha có năng suất bình quân là 14,9
tấn/ha thấp nhất thế giới.
Đứng thứ 4 là châu Mỹ hơn 1,6 triệu ha với tổng sản lượng là 42,6 triệu
tấn và năng suất là 26,6 tấn/ha, năng suất cao đứng sau châu Úc.
Cây khoai tây là cây trồng chủ lực của châu Âu, nơi sản xuất khoai tây
bình quân đầu người lớn nhất. Nhưng việc mở rộng diện tích trồng khoai tây
lại phát triển mạnh ở Nam Á và Đông Á trong vài thập kỷ qua. Trung Quốc
hiện là nước sản xuất khoai tây lớn nhất thế giới, gần 1/3 sản lượng khoai tây
được thu hoạch ở Trung Quốc và Ấn Độ.
11
Bảng 1.2. Một số quốc gia sản xuất khoai tây nhiều nhất
trên thế giới năm 2016
(Nguồn: Faostat, 2016)[21]
Qua bảng 1.2 cho thấy, năm 2016 tổng sản lượng khoai tây của Trung
Quốc đạt trên 87 triệu tấn, là quốc gia thu được sản lượng khoai tây lớn nhất
trên thế giới. Sau Trung Quốc là Ấn Độ với sản lượng hơn 41 triệu tấn. Lần
lượt tới các nước: Liên Bang Nga, Ukraine, Hoa Kỳ, CHLB Đức, Bangladesh,
Ba Lan, Hà Lan và đứng thứ 10 là Pháp.
1.2.2. Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam
Cây khoai tây được du nhập vào Việt Nam từ năm 1890. Trước năm
1966 diện tích khoai tây ở nước ta chỉ mới 1000 ha được trồng rải rác trên
vườn ở Sapa, Đà lạt, Cao Bằng, Đông Anh, Thường Tín, Đồ Sơn. Cuối những
năm 60 đầu những năm 70, đất nước yêu cầu sản xuất cây lương thực bằng
12
mọi giá, mặt khác do cuộc cách mạng xanh ở miền Bắc, lúa Xuân thay thế lúa
Chiêm nên diện tích khoai tây mở rộng rất nhanh. Năm 1971 có 5000 ha, năm
1980 cả nước trồng được 100.000 ha, mỗi năm tăng 12.000 ha (Đào Huy
Chiên, 2002)[1] , sau đó giảm xuống còn 28.022 ha vào năm 2000 sau đó lại
có xu hướng tăng trở lại đến năm 2012 diện tích cả nước đạt 40,0 nghìn ha.
Tuy nhiên năm 2013 diện tích giảm mạnh chỉ còn 23,08 nghìn ha, thấp nhất
trong vòng 10 năm trở lại đây và thấp hơn diện tích của năm 2000 là 4,94
nghìn ha.
Với điều kiện khí hậu trong vụ đông ở miền Bắc Việt Nam thì cây khoai
tây được xem là cây trồng lý tưởng. Tuy nhiên, tình hình sản xuất khoai tây ở
Việt Nam luôn biến động và phát triển không tương xứng với tiềm năng của nó.
Bảng 1.3. Tình hình sản xuất khoai tây ở Việt Nam
Năm
Diện tích
(nghìn ha)
Năng suất
(tấn/ha)
Sản lượng
(tấn)
2005
35,0
10,6
370.000
2010
36,7
10,8
394.682
2011
39,0
13,8
311.604
2012
40,0
14,6
403.717
2013
23,1
13,6
313.383
2014
22,8
14,1
321.700
2015
22,3
14,5
324.180
(Nguồn: Faostat, 2017)[22]
Số liệu bảng 1.3 cho thấy, diện tích trồng khoai tây của nước ta giai đoạn
2000 - 2012 có xu hướng mở rộng. Năm 2000 diện tích trồng khoai tây là
28,02 nghìn ha, đến năm 2012 đạt 40.000 nghìn ha, nhưng năm 2015 diện tích
13
giảm còn 23,3 nghìn ha. Năng suất cũng tăng từ năm 2005 - 2015 và đạt cao
nhất năm 2015 là 14,5 tấn/ha.
Nếu so sánh, năng suất khoai tây của nước ta chỉ bằng 71,8% năng suất
bình quân chung của thế giới, bằng 68,83% năng suất khoai tây của châu Âu.
Sự tăng năng suất và diện tích khoai tây của Việt Nam là chưa đáng kể so với
tiềm năng to lớn của nó. So với các cây trồng vụ đông khác như ngô, lạc, đậu
tương….thì diện tích khoai tây chỉ chiếm phần nhỏ.
Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến năng suất khoai tây ở Việt Nam là
chất lượng giống. Củ giống kém chất lượng không có khả năng cho năng suất
cao đồng thời bị hao hụt lớn trong quá trình bảo quản làm cho giá thành củ
giống tăng, tăng chi phí đầu tư lên rất nhiều vì đầu tư giống chiếm tỉ lệ cao
nhất trong tổng chi phí tiền mặt cho việc sản xuất khoai tây.
Giống khoai tây người nông dân sử dụng chủ yếu theo phương thức tự
để, duy trì từ vụ này sang vụ khác, nhiều loại giống đang trồng phổ biến đã bị
thoái hóa. Kết quả điều tra cơ cấu giống ở một số vùng thuộc đồng bằng sông
Hồng cho thấy, hầu hết các nơi còn duy trì giống Thường tín và các giống
nhập nội đã bị thoái hóa nghiêm trọng, năng suất thấp (8- 9 tấn/ha) (Đỗ Kim
Chung, 2003)[2].
Trên thị trường, xuất hiện một tỉ lệ đáng kể khoai tây giống từ Trung
Quốc do bà con nông dân tự nhập về với giá rất rẻ. Đây là nguồn giống không
được kiểm tra, kiểm dịch. Qua số liệu điều tra cho thấy, khoai tây Trung Quốc
mọc yếu, tỉ lệ không mọc được và thối cao, chiếm tới 20 - 30%. Theo báo cáo
của chương trình kinh tế Việt - Đức (2003), tỉ lệ khoai giống nhập từ Trung
Quốc để sản xuất tại Việt Nam lên tới gần 70% (Đào Huy Chiên, 2002)[1].
Trong những năm qua, một số giống mới năng suất cao, chất lượng tốt,
thích nghi với điều kiện của Việt Nam được nhập nội từ châu Âu như: Giống,
Kardia, Mariella, KT2, KT3 và khoai tây hạt lai đã dần thay thế cho các giống
14
cũ là giống Ackersegen (giống Thường Tín), Lipsi năng suất thấp và ngày
càng thoái hoá. Việc áp dụng khoa học công nghệ mới trong công tác giống
như: nhập khẩu, chọn lọc, lai tạo, nhân giống khoai tây, nuôi cấy mô, sản xuất
hạt lai, khảo nghiệm và xác nhận giống chất lượng đã giúp người nông dân ổn
định sản xuất, tăng năng suất thu hoạch. Đến năm 2017, diện tích trồng khoai
tây của cả nước là 19,70 nghìn ha, với năng suất dao động từ 13,5 - 15,9 tạ/ha
và sản lượng dao động từ 237.000 - 313.000 tấn. (Đỗ Hương, 2018)[8]
1.3. Tình hình nghiên cứu công nghệ khí canh trên thế giới và ở Việt Nam
1.3.1. Tình hình nghiên cứu công nghệ khí canh trên thế giới
1.3.1.1. Công nghệ khí canh (Aeroponics technology)
Khí canh là hình thức canh tác trồng cây trong không khí. Nguyên lý của
công nghệ này là phun dinh dưỡng dạng sương mù vào bộ rễ, kích thích cây
ra rễ mà không cần đến sự tham gia của đất. Rễ cây không trực tiếp nhúng
vào dung dịch dinh dưỡng (Nguyễn Trường Tuyết Kha, 2013)[9].
Thời gian phun và số lần phun trong ngày được điều chỉnh tuỳ theo tình
trạng sinh lý của cây và nhiệt độ môi trường bên ngoài. Vì có thể điều khiển
thời gian phun, hàm lượng dinh dưỡng… nên có thể tính chính xác chế độ
dinh dưỡng cho từng cây, chẳng hạn cây lấy lá có thể tăng thêm hàm lượng
natri, cây lấy củ thêm kali. Ngoài ra, cũng có thể dùng máy bơm cao áp, khí
nén, áp lực nước… phun để cây sinh trưởng.
Bộ rễ cây trồng theo công nghệ này hoàn toàn nằm trong không khí, chất
dinh dưỡng và nước được phun theo chu kỳ lên toàn bộ bộ rễ. Dung dịch thừa
được thu lại, lọc, bổ sung để tiếp tục sử dụng. Theo tính toán, áp dụng công
nghệ khí canh có thể giảm 90% chi phí về nước, 95% phân bón và 99% thuốc
bảo vệ thực vật.
15
Trong hệ thống khí canh, nhiệt độ ở vùng rễ luôn thấp hơn nhiệt độ
ngoài trời khoảng 20 0C do hiệu ứng bốc hơi, nhờ vậy cây sinh trưởng nhanh
hơn trong đất. Công nghệ khí canh không sử dụng đất nên môi trường có độ
sạch cao, cây sạch bệnh. Khi trong hệ thống có một cây bị nhiễm bệnh thì có
thể di chuyển ra khỏi hệ thống để không ảnh hưởng đến cây khác.
1.3.1.2. Tình hình nghiên cứu công nghệ khí canh trên thế giới
Công nghệ khí canh được nghiên cứu và phát triển lần đầu tiên tại trường
đại học Pia của Italia bởi tiến sĩ Franco Massatini. Hệ thống này bao gồm các
ống phun dung dịch đặt trong các thùng xốp nuôi cây. Tiếp nối công trình này
các khoa học Israel đã cải tiến và cho ra đời hệ thống Ein Geidi System
(EGS), hệ thống này có sự kết hợp giữa kỹ thuật NFT và kỹ thuật khí canh, rễ
cây vẫn đúng trong dung dịch dinh dưỡng nhưng được làm hảo khỉ thường
xuyên. Tiếp theo đó có hàng loạt các hệ thống tương tự được ra đời như hệ
thống Rainforest của Mỹ; hệ thống Schwalbach của Úc. Hệ thống Aero-Gro
System (AGS) được xem là hệ thống cải tiến gần nhất có sử dụng thêm kỹ
thuật siêu âm để tạo các thể bụi dinh dưỡng cung cấp cho rễ cây. Kỹ thuật này
được các nhà nghiên cứu Singarpore tiếp tục phát triển thành thiết bị Aero
Green Technology được cấp bằng phát minh của mạng lưới nông nghiệp đô
thị Liên hiệp quốc vào năm 2000. NASA đã lắp đặt tổ hợp thiết bị gồm hệ
thống khí canh và công nghệ màng dinh dưỡng để trồng cây trong không gian.
(Nguyễn Quang Thạch, 2010)[18].
* Ưu điểm của công nghệ khí canh:
Môi trường hoàn toàn sạch bệnh, không cần dùng thuốc trừ sâu bệnh,
chu trình khép kín từ trồng đến thu hoạch, tiết kiệm nước và dinh dưỡng do có
thể điều khiển tự động hóa được thời gian phun dinh dưỡng, cây sinh trưởng
nhanh và cho năng suất cao, điều khiển được môi trường nuôi trồng. Ngoài ra,
còn có những lợi ích: giảm chi phí về nước 98%, giảm chi phí về phân bón
16
95%, giảm chi phí về thuốc bảo vệ thực vật 99%, tăng năng suất cây trồng lên
45% - 75%.
* Một số kết quả nghiên cứu công nghệ khí canh trên thế giới
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thủy canh vào nhân giống cây trồng đã
được D.R Hoagland và Arnon ở trường Đại học California tiến hành đầu tiên
vào năm 1938. Bằng kỹ thuật này người ta đã điều khiển cho cây ra rễ và sinh
trưởng hoàn toàn trong dung dịch dinh dưỡng. Tuy nhiên do những điều kiện
kỹ thuật phức tạp (thông khí, kiểm soát hấp thu dinh dưỡng, pH của dung dịch
…..) công nghệ này có nhiều nhược điểm nên không được ứng dụng. Tiếp nối
các công trình của L.J.Klotz (1944) M.C.Vyvyan; G.F.Trowell (1952)
F.W.Went đã tiến hành trên cây có múi, cà phê, táo, cà chua và phát triển sự
ra rễ của chúng rất thuận lợi và sạch bệnh khi trồng trong điều kiện phun
sương mù dinh dưỡng cho bộ phận dưới mặt đất. F.W.Went (1957) đã đưa ra
thuật ngữ khí canh (aeroponic) để chỉ quá trình sinh trưởng của bộ rễ trong
không khí. Đến năm 1970, với công nghệ nhà kính đã phát triển, các công ty
hướng tới việc ứng dụng công nghệ khí canh để nhân giống cây trồng phục vụ
cho mục đích thương mại. Năm 1982, Dr.Richard J.Stoner ở Đại học
Colorado của Mỹ lần đầu tiên đưa ra và ứng dụng thành công công nghệ khí
canh để nhân giống cây trồng bằng cách sử dụng việc phụ dinh dưỡng kèm
theo chất kích thích ra rễ ngắt quãng cho phần gốc của cành giâm trong các
hộp nhân giống 20 lần/giờ. (Nguyễn Quang Thạch, 2010)[18]
Công nghệ đã được tác giả tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện cho phép ra
đời một công nghệ mới gọi là công nghệ RPB (Rapid Propagation
Biotechnology). Công nghệ này được xem như là bước đột phá trong lĩnh vực
nghiên cứu sản xuất giống cây trồng. Các nhà nhân giống in vitro gọi kỹ thuật
này là thế hệ mới của công nghệ nhân giống và cho rằng đây sẽ là phương
pháp nhân giống vô tính quan trọng của thế kỷ 21. Kỹ thuật này có thể thay
