Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí canh trong trong nhân giống cây khoai tây
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.95 MB, 103 trang )
Bộ Giáo dục và đào tạo
Trờng đại học nông nghiệp I
Nguyễn thị hơng
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí canh
trong nhân giống cây khoai tây
Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
Chuyên ngµnh : trång trät
M· sè : 60.62.01
Ng−êi h−íng dÉn khoa học : gs.ts. nguyễn quang thạch
Hà Nội - 2007
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và cha hề đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đ2 đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ2 đợc chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả
Nguyễn Thị Hơng
Trng i học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
i
Lời cảm ơn
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi đ2 nhận đợc sự quan tâm,
tạo điều kiện và giúp đỡ của cơ quan, các thầy cô, đồng nghiệp, gia đình và
bạn bè trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Trớc tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Quang
Thạch, Viện trởng Viện sinh học Nông nghiệp, Trờng Đại học Nông nghiệp
I - Hà Nội, ngời Thầy đ2 tận tình hớng dẫn và đóng góp những ý kiến quý
báu cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự góp ý quý báu của PGS. TS Nguyễn Thị Lý
Anh, các thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ Sinh học, khoa Nông học, khoa Sau
Đại học Trờng Đại học nông nghiệp I - Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn anh Trờng, anh Liêm, bạn Lu, bạn Tuân,
gia đình, ngời thân cùng bạn bè và các anh chị ®ång nghiƯp, ®2 gióp ®ì,
®ãng gãp ý kiÕn cho t«i hoàn thành nghiên cứu này cũng nh sự ủng hộ, tạo
điều kiện của cơ quan trong thời gian vừa qua.
Tác giả
Nguyễn Thị Hơng
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
ii
Mục lục
1.
Mở ĐầU
1
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
Đặt vấn đề
Mục đích và yêu cầu của đề tài
Mục đích
Yêu cầu
1
2
2
3
1.3
ý nghĩa của đề tài
4
1.3.1
ý nghĩa khoa häc
4
1.3.2
ý nghÜa thùc tiƠn
4
2.
tỉng quan tµi liƯu
4
2.1
2.2
Giíi thiƯu chung vỊ cây khoai tây
Hiện tợng thoái hoá giống ở khoai tây và biện pháp khắc phục
4
7
2.2.1
2.2.2
2.3
2.4
2.5
2.5.1
2.5.2
Thoái hoá do virus và biện pháp khắc phục
Hiện tợng thoái hoá do sinh lý và biện pháp khắc phục
Tình hình nghiên cứu và sản xuất khoai tây trên thế giới
Tình hình nghiên cứu và sản xuất khoai tây ở Việt Nam
Công nghệ khí canh trong sản xuất giống khoai tây
Công nghệ khí canh (Aeroponics technology)
Cơ së khoa häc cđa c«ng nghƯ khÝ canh
7
9
10
12
14
14
16
2.5.3
øng dơng c«ng nghệ khí canh trong việc nhân giống cây trồng
17
2.5.4
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ khí canh trong sản
xuất giống khoai tây trên thế giới
19
Tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ khí canh trong sản
xuất giống khoai tây ở Việt Nam
21
2.5.5
3.
Đối tợng, vật liệu, NộI DUNG Và PHƯƠNG PHáP
NGHIÊN CứU
24
3.1
Đối tợng, vật liệu, địa điểm nghiên cøu
24
3.2
Néi dung nghiªn cøu
25
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
iii
3.2.1
3.2.1.1
3.2.1.2
3.2.1.3
3.2.1.4
3.2.1.5
3.2.2
3.2.2.1
3.2.2.2
3.2.2.3
3.2.2.4
3.2.2.5
3.2.2.6
3.3
3.3.1
3.3.1.1
3.3.1.2
3.3.2
Sử dụng công nghệ khí canh trong nhân giống cây khoai tây
25
Nghiên cứu ảnh hởng của các phơng thức nuôi trồng khác nhau
đến khả năng nhân giống của cây khoai tây in vitro
25
Nghiên cứu ảnh hởng của các thời vụ ra cây khác nhau đến khả
năng nhân giống của cây khoai tây bằng phơng pháp khí canh 25
Nghiên cứu ảnh hởng các dung dịch dinh dỡng khác nhau đến khả
năng nhân giống của cây khoai tây
25
Nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ pH trong dung dịch đến khả
năng nhân giống của cây khoai tây
26
Nghiên cứu ảnh hởng của độ dẫn điện EC trong dung dịch đến khả
năng nhân giống của cây khoai tây
26
Nghiên cứu một số biện pháp sử dụng cây giống nhân bằng phơng
pháp khí canh
26
Nghiên cứu ảnh hởng của thời vụ trồng đến khả năng sinh trởng,
phát triển, năng suất cây khoai tây
26
Nghiên cứu ảnh hởng của tuổi cây đến khả năng sinh trởng, phát
triển, năng suất cây khoai tây
26
Nghiên cứu ảnh hởng của mật độ trồng đến khả năng sinh trởng,
phát triển, năng suất cây khoai tây
26
Nghiên cứu ảnh hởng của cách trồng khác nhau đến khả năng sinh
trởng, phát triển, năng suất cây khoai tây
26
Nghiên cứu ảnh hởng của nguồn cây khác nhau đến khả năng sinh
trởng, phát triển, năng suất cây khoai tây
26
Nghiên cứu ảnh hởng của biện pháp ngắt ngọn đến khả năng sinh
trởng, phát triển, năng suất cây khoai tây
26
Phơng pháp nghiên cứu
26
Cách bè trÝ thÝ nghiƯm
26
Sư dơng c«ng nghƯ khÝ canh trong nhân giống cây khoai tây
27
Nghiên cứu một số biện pháp sử dụng cây giống nhân bằng phơng
pháp khí canh
28
Các chỉ tiªu theo dâi
30
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
iv
3.3.3
Xử lý số liệu
30
4.
KếT QUả Và THảO LUậN
31
4.1
Sử dụng công nghệ khí canh trong nhân giống cây khoai tây
31
4.1.1
Nghiên cứu ảnh hởng của phơng thức trồng khác nhau đến khả
năng nhân giống của cây khoai tây
32
Nghiên cứu ảnh hởng của các thời vụ ra cây khác nhau đến hệ số
nhân giống của cây khoai tây bằng phơng pháp khí canh.
38
Nghiên cứu ảnh hởng của các dung dịch dinh dỡng khác nhau
đến khả năng nhân giống của cây khoai tây
40
Nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ pH trong dung dịch đến tû lƯ ra
rƠ, hƯ sè nh©n gièng cđa c©y khoai tây (giống Diamant)
43
Nghiên cứu ảnh hởng của độ dẫn điện EC trong dung dịch đến tỷ
lệ ra rễ và hệ số nhân giống của cây khoai tây Diamant
44
Nghiên cứu một số biện pháp sử dụng cây giống nhân bằng phơng
pháp khí canh
47
Nghiên cứu ảnh hởng của thời vụ trồng đến khả năng sinh trởng,
phát triển, năng suất cây khoai tây.
47
Nghiên cứu ảnh hởng của tuổi cây đến khả năng sinh trởng, phát
triển, năng suất cây khoai tây.
51
Nghiên cứu ảnh hởng của mật độ trồng đến khả năng sinh trởng,
phát triển, năng suất cây khoai tây.
55
Nghiên cứu ảnh hởng của cách trồng khác nhau đến khả năng sinh
trởng, phát triển, năng suất cây khoai tây.
58
Nghiên cứu ảnh hởng của nguồn cây khác nhau đến khả năng sinh
trởng, phát triển, năng suất cây khoai tây.
61
Nghiên cứu ảnh hởng của biện pháp ngắt ngọn đến khả năng sinh
trởng, phát triển, năng suất cây khoai tây.
63
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5
4.2.6
5.
Kết luận và đề nghị
66
5.1
5.2
Kết luận
Đề nghị
66
66
Tài liệu tham kh¶o
68
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
v
Danh mục các bảng
Bảng 2.1 Năng suất năng lợng và năng suất Pr/ha/ngày của một số
cây
5
trồng.
Bảng 4.1.1 ảnh hởng của phơng thức trồng khác nhau đến tỷ lệ sống (%)
của các giống khoai tây
33
Bảng 4.1.2 ảnh hởng của phơng thức trồng khác nhau đến tỷ lệ ra rễ (%)
của các giống khoai tây
34
Bảng 4.1.3 ảnh hởng của phơng thức trồng khác nhau đến hệ số nhân của
các giống khoai tây
Bảng 4.1.4 ảnh hởng của các thời vụ ra cây đến hệ số nhân (giống Diamant)
36
39
Bảng 4.1.5 ảnh hởng của các loại dung dịch dinh dỡng đến hệ số nhân giống
Diamant
41
Bảng 4.1.6 ảnh hởng của nồng độ pH trong dung dịch ®Õn tû lƯ ra rƠ, hƯ sè
nh©n gièng cđa c©y khoai tây
43
Bảng 4.1.7 ảnh hởng của độ dẫn điện EC trong dung dịch đến tỷ lệ ra rễ và
hệ số nhân giống của cây khoai tây Diamant
44
Bảng 4.2.1 ảnh hởng của thời vụ trồng đến sinh trởng và các yếu tố cấu
thành năng suất cây khoai tây
49
Bảng 4.2.2 ảnh hởng của thời vụ trồng đến năng suất và các cấp củ cây
khoai tây
49
Bảng 4.2.3 ảnh hởng của tuổi cây đến khả năng sinh trởng và yếu tố cấu
thành năng suất cây khoai tây
Bảng 4.2.4 ảnh hởng của tuổi cây đến năng suất và các cấp củ cây khoai tây
Trng i học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
52
53
vi
Bảng 4.2.5 ảnh hởng của mật độ trồng đến sinh trởng và các yếu tố cấu
thành năng suất cây khoai tây
56
Bảng 4.2.6 ảnh hởng của mật độ trồng đến năng suất và các cấp củ cây
khoai tây
56
Bảng 4.2.7 ảnh hởng của cách trồng khác nhau đến sinh trởng và các yếu
tố cấu thành năng suất cây khoai tây
58
Bảng 4.2.8 ảnh hởng của cách trồng khác nhau đến năng suất và cấp củ cây
khoai tây
59
Bảng 4.2.9 ảnh hởng của nguồn cây khác nhau đến khả năng sinh trởng
và các yếu tố cấu thành năng suất cây khoai tây
61
Bảng 4.2.10 ảnh hởng của nguồn cây khác nhau đến các cấp củ và năng
suất cây khoai tây
61
Bảng 4.2.11 ảnh hởng của biện pháp ngắt ngọn đến khả năng sinh trởng và
các yếu tố cấu thành năng suất cây khoai tây
63
Bảng 4.2.12 ảnh hởng của biện pháp ngắt ngọn đến cấp củ và năng st c©y
khoai t©y
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
63
vii
Danh mục các hình
Hình 2.3.1 Sơ đồ hệ thống khí canh
15
Hình 3.1 Hệ thống khí canh tự tạo
25
Hình 4.1.1 Tỷ lệ ra rễ của giống Diamant sau 6 ngày cắt ngọn (nhân bằng
phơng pháp khí canh)
35
Hình 4.1.2 Diễn biến nhiệt độ của các phơng thức trồng khác nhau
35
Hình 4.1.3 Trồng cây bằng các phơng thức khác nhau
38
Hình 4.1.4 ảnh hởng của các thời vụ ra cây đến hệ số nhân giống cây
khoai tây
39
Hình 4.1.5 ảnh hởng của các loại dung dịch dinh dỡng đến hệ số nhân
giống Diamant
42
Hình 4.1.6 ảnh hởng của nồng độ pH trong dung dịch đến hệ số nhân
giống của cây khoai tây
44
Hình 4.1.7 ảnh hởng của ®é dÉn ®iƯn EC trong dung dÞch ®Õn hƯ sè nhân
giống của cây khoai tây Diamant
46
Hình 4.1.8 Cây khoai tây in vitro nhân trong nhà khí canh
46
Hình 4.2.1 ảnh hởng của thời vụ trồng đến cấp củ cây khoai tây
50
Hình 4.2.2 Cây đợc nhân từ phơng pháp khí canh trồng trong nhà màn
cách ly (khu thí nghiệm)
51
Hình 4.2.3 ảnh hởng của tuổi cây đến cấp củ cây khoai tây
54
Hình 4.2.4 Cây cắt ngọn nhân từ phơng pháp khí canh 20 ngày tuổi
55
Hình 4.2.5 ảnh hởng của mật độ trồng đến cấp củ cây khoai tây
57
Hình 4.2.6 ảnh hởng của cách trồng khác nhau đến cấp củ cây khoai tây
59
Hình 4.2.7 ảnh hởng của nguồn cây khác nhau đến năng suất cây khoai tây 60
Hình 4.2.8 Củ khoai tây đợc tạo ra bằng phơng pháp địa canh
64
Trng i hc Nụng nghip Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
viii
1. Mở ĐầU
1.1 Đặt vấn đề
Khoai tây là một trong những nguồn lơng thực quan trọng của loài
ngời. Nó đợc xếp là cây lơng thực quan trọng thứ t trên thế giới, sau lúa
mỳ, lúa gạo và ngô. Theo CIP tính đến năm 1998 đm có 130 nớc trên thế giới
trồng khoai tây với tổng diện tích là 18,3 triệu ha, tổng sản lợng là 295,1
triệu tấn, năng suất trung bình 16 triệu tấn/ha. Khoai tây là cây có giá trÞ kinh
tÕ cao, mét ha cã thĨ cho thu nhËp từ 30- 40 triệu đồng [36]. Theo Nguyễn
Công Chức (2001), khoai tây đóng góp từ 42-87% thu nhập từ cây vụ đông,
4,5- 34,5% thu nhập từ trồng trọt, 4,5- 22,5% trong tỉng thu nhËp cđa hé
trång khoai t©y [7]. ë nớc ta cho đến nay khoai tây vẫn là cây trồng quan
trọng trong cơ cấu cây trồng vụ đông ở đồng bằng sông Hồng.Tuy nhiên, thực
trạng sản xuất khoai tây vẫn cha đợc phát triển đúng tiềm năng của nó cả về
số lợng và chất lợng. Nguyên nhân chính là do thiếu củ giống sạch bệnh, củ
giống bị thoái hoá làm giảm năng suất, giảm hiệu quả sản xuất khoai tây nên
việc trồng khoai tây cho hiệu quả kinh tế thấp ( Trơng Văn Hộ, 1992) [11].
Hiện nay có hai hớng chính để phát triển sản xuất khoai tây giống, đó là tự
xây dựng hệ thống sản xuất khoai tây giống sạch bệnh, chất lợng cao tại chỗ
hoặc nhập nội giống mới để thay thế giống đm bị thoái hoá.
Từ nhiều năm nay, Viện Sinh học Nông nghiệp, Bộ môn Sinh lý thực
vật - Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội đm xây dựng thành công mô hình
sản xuất khoai tây giống chất lợng cao bắt nguồn từ nuôi cấy mô với nhiều
quy trình cải tiến nhằm nâng cao hệ số nhân và chất lợng củ giống. Tuy
nhiên, hệ thống này vẫn cha đáp ứng đủ nhu cầu về số lợng cây và củ giống,
giá thành sản xuất còn cao. Kết quả điều tra cho thấy tình hình sử dơng gièng
khoai t©y ë ViƯt Nam nh− sau: 70-75% tõ Trung Quốc, 15% từ châu Âu, 15%
sản xuất trong nớc. Giống sản xuất trong nớc chủ yếu bằng phơng thức tù
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
1
để, nên củ giống dễ bị thoái hoá (Đỗ Kim Chung, 2003) [4]. Do đó, việc nhập
tiểu ngạch lợng lớn khoai tây thịt giá rẻ từ Trung Quốc để làm giống vẫn
diễn ra gây thiệt hại cho ngời sản xuất và làm lan truyền nhiều loại sâu
bệnh gây nguy hại cho môi trờng. Bên cạnh đó, giống nhập nội từ Châu
Âu chủ yếu là từ Đức và Hà Lan có chất lợng tốt nhng giá giống rất đắt,
nông dân khó chấp nhận. Vì vậy, việc sản xuất giống có chất lợng cao, giá
thành thấp để phục vụ sản xuất, phát triển khoai tây ở nớc ta là một vấn đề
hết sức bức xúc.
Trớc tình hình đó, sự xuất hiện của công nghệ khí canh là một bớc
tiến có tính đột phá và có nhiều triển vọng trong công tác nhân giống gốc
khoai tây và đợc áp dụng thành công ở nhiều nớc trên thế giới. Với việc sử
dụng cây giống nhân bằng phơng pháp khí canh đm đợc trồng thử nghiệm ở
một số tỉnh: Thái Bình, Nam Định và bớc đầu đm cho kết quả khá khả
quan, mở ra một hớng đi hết sức mới mẻ trong sự nghiệp phát triển khoai tây
ở nớc ta. Tuy nhiên, còn nhiều vấn đề đặt ra là phải xác định đợc khả năng
nhân giống của các giống khoai tây, phơng pháp trồng, thời vụ trồng cũng
nh các loại dinh dỡng nh thế nào là thích hợp để có thể áp dụng thành
công công nghệ này vào sản xuất một cách rộng lớn và phổ biến.
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: Nghiên
cứu ứng dụng công nghệ khí canh trong nhân giống cây khoai tây.
1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài
1.2.1 Mục đích
ứng dụng công nghệ khí canh trong việc nhân cây giống bắt nguồn từ
nuôi cấy mô với số lợng lớn và giảm thiểu một số vấn đề trong nhân giống in
vitro, từ đó đa ra phơng pháp nhân giống mới có hiệu suất cao, nhằm đáp
ứng yêu cầu của sản xuất khoai t©y ë n−íc ta hiƯn nay.
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
2
1.2.2 Yêu cầu
- Xác định đợc hệ số nhân của một số giống khoai tây bằng phơng
pháp khí canh, xác định đợc khả năng nhân giống của cây khoai tây trong
các thời vụ khác nhau
-
Tìm đợc dung dịch, thông số pH, độ dẫn điện EC thích hợp cho
phơng pháp ra cây bằng khí canh
- Xác định một số biện pháp kỹ thuật trồng cây giống sản xuất bằng
khí canh (mật ®é trång, c¸ch trång, thêi vơ trång…)
1.3 ý nghÜa cđa đề tài
1.3.1 ý nghĩa khoa học
Đây là đề tài đầu tiên áp dụng công nghệ khí canh trong sản xuất giống
cây khoai tây ở Việt Nam, do đó sẽ là tiền đề cho việc áp dụng các công nghệ
mới vào sản xuất giống khoai tây sạch bệnh ở nớc ta.
Đề tài là sự gắn kết chặt chẽ giữa nông nghiệp với ngành công nghiệp để hình
thành nên ngành công nghiệp thiết bị nông nghiệp, áp dụng tổng hợp các lĩnh
vực khoa häc nh− c«ng nghƯ sinh häc, tin häc, tù động hoá và nông học.
1.3.2 ý nghĩa thực tiễn
Đề tài đm đi tắt đón đầu trong việc nghiên cứu, ứng dụng các tiến bộ
khoa học kỹ thuật, công nghệ mới vào sản xuất nông nghiệp trong giai đoạn
công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn hiện nay.
Đề tài đm góp phần cung cấp đợc số lợng lớn cây gièng, cđ gièng gèc cho
mét sè tØnh miỊn B¾c trong hệ thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh, chất
lợng cao.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
3
2. tổng quan tài liệu
2.1 Giới thiệu chung về cây khoai tây
Khoai tây là một trong những loại lơng thực quan trọng và đợc du nhập
vào Việt Nam đến nay đm hơn 100 năm. Trong 30 năm gần đây, cây khoai tây
đợc phát triển nhanh và trồng rộng rmi ở vùng đồng bằng Bắc Bộ, đang mở
rộng ra các tỉnh miền núi. Cùng với sự phát triển trong sản xuất, các cơ quan
nghiên cứu khoa học, trờng đại học và một số tổ chức quốc tế đm quan tâm
nghiên cứu cây khoai tây, tạo ra tiến bộ kỹ thuật và những công nghệ mới giúp
bà con nông dân sản xuất đạt hiệu quả kinh tế cao.
Theo Herklots (1972) đm tổng kết và cho rằng sau các cây cốc bằng hạt
thì khoai tây là lơng thực quan trọng của thế giới. Nhiều nớc sử dụng khoai
tây làm lơng thực, một số nớc sử dụng nh rau. Nếu tính theo hàm lợng
protein/ha/ngày thì khoai tây cho 1,4kg protein/ha/ngày, trong khi đó lúa mú
cho 1,3kg protein/ha/ngµy, lóa cho 1,0kg protein/ha/ngµy.
Theo Burton (1974) sư dụng 100g khoai tây có thể đảm bảo ít nhất 8% nhu
cầu về protein, 3% nhu cầu năng lợng, 10% nhu cÇu Fe, 10% nhu cÇu
vitamin B1, 20 - 50% nhu cầu vitamin C của ngời trong 1 ngày.
Ngoài giá trị làm lơng thực, thực phẩm, thức ăn cho gia súc, khoai tây còn
đợc dùng làm nguyên liệu trong công nghiệp hoá chất nh trong kỹ nghệ chế
biến và tổng hợp nhiều chất đàn hồi, tơ nhân tạo...và công nghiệp thực phẩm
(bánh, mứt, kẹo...), làm thuốc chữa bệnh nh thuốc giảm đau, an thần, chữa
bệnh thần kinh, thấp khớp, hen suyễn mmn tính... đợc chiết xuất từ thân lá
khoai tây.
Theo đánh giá tổng kết của Peter Vander Zaag thì : so sánh với một số
cây trồng nhiệt đới nằm trong khoảng 300 vĩ Bắc đến 300 vĩ Nam nh lúa,
ngô, đậu khoai tây là cây trồng có thời gian sinh trởng ngắn nhất nhng nó
lại cho năng suất năng lợng và năng suất protêin là cao nhất (bảng 2.1)
Trng i học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
4
Bảng 2.1 Năng suất năng lợng và năng suất Pr/ha/ngày của một số
cây trồng
Loại cây
trồng
Năng
suất
(T/ha)
T.gian
Phần
sinh
ăn
Kcal/
trởng
đợc
100g
(ngày)
(%)
N. Suất
Kcal.103
/ngày/ha
N.S
Protei
protein
n (%) kg/ngày
/ha
Khoai tây
7,09
125
85
90,82
48,64
2,00
1,00
Sắn
9,50
330
85
185,47 45,12
0,70
0,20
Khoai lang 5,60
135
85
138,30 48,93
1,50
0,50
Củ từ
9,30
280
85
125,99 35,45
2,00
0,60
Đậu đỗ
0,44
150
100
400,24 11,72
22,20
0,60
Lúa
1,77
150
70
426,90 35,16
7,00
0,60
Ngô
1,20
135
100
438,91 38,97
9,50
0,80
(Nguồn: Peter Vander Zaag 1979)
VỊ ngn gèc xt xø, c©y khoai t©y (Solanum tuberosum) cã nguån gèc
ë vïng nói cao Andes thuéc Nam Châu Mỹ (Smith,1968) . Theo CM Bucaxop đm
xác định r»ng c©y khoai t©y cã nguån gèc ë Nam Mü, thuộc các nớc Chilê,
Pêru, Braxin, Bolivia trên các miền núi có khí hậu mát và ấm. Vavilop cũng xác
định rằng khoai tây có nguồn gốc từ Chilê, Peru, Bolivia, (Tạ Thu Cúc, 2000) [6].
Petroxieda ngời đầu tiên (Tây Ban Nha) đm phát hiện ra cây khoai tây tại lu
vực sông Canca (Colombia), nơi thổ dân da đỏ c trú vào năm 1538 (Lê Minh
Đức, (1977) [8]. Đầu thế kỷ XVI những nhà hàng hải ngời Tây Ban Nha đm
đem giống vỊ trång ë n−íc hä. Vµo ci thÕ kû XVI cây khoai tây đợc trồng
ở Italia, Đức và Mỹ. Năm 1586, một nhà hàng hải đem khoai tây về trồng ở
Anh. Năm 1785, khoai tây đợc mang về trồng ở Pháp. Từ đó khoai tây đợc
đem trồng ở các nớc châu Âu khác.
Về mặt phân loại thực vật, cây khoai tây thuộc chi Solanum Sectio
Petota gồm 160 loài có khả năng cho củ (Hawkes, 1978; Mc Collum, 1992)
Trng i hc Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
5
[47], [49]. Cây khoai tây thuộc nhóm cây thân thảo, họ cà (Solanaceae). Hiện
nay, theo tổng kết có khoảng 20 loại khoai tây thơng phẩm. Chúng đều thuộc
loài Solanum tuberosum L. vµ ë thĨ tø béi (Tetraploid ) (2n=4x=48), cã khả
năng sinh trởng, phát triển tốt cho năng suất cao (Võ Văn Chi và Cs, 1969
[3]; Mc Collum, 1992) [49].
Dựa theo số lợng nhiễm sắc thể, lấy số lợng nhiễm sắc thể cơ bản là x
= 12 mà khoai tây trồng đợc chia ra 8 loài theo 4 nhóm sau:
Nhóm nhÞ béi thĨ (2n = 2x = 24) gåm 4 loµi:
S. xajanhuiri.
S.phureja.
S. goniocalyx.
S.. stenotonum.
Nhãm tam béi thĨ (2n = 3x = 36) gåm 2 loµi:
S. xchaucha.
S. xjuzeperukii.
Nhãm tø béi thĨ (2n = 4x = 48) cã 1 loµi:
S. tuberosum.
Nhãm ngị béi thĨ (2n = 5x = 60) cã 1 loµi:
S. xartilobun.
Trong các loài khoai tây trồng ở trên, chỉ có Solanum tuberosum thuộc
nhóm tứ bội thể là đợc trồng rộng rmi trên thế giới.
Cây khoai tây thuộc:
- Ngành Hạt kín (Angiospermatophyta).
- Lớp Hai lá mầm (Dicotyledoneae).
- Bộ Cà (Solanales).
- Họ Cµ (Solanaceae).
- Chi Solanum.
- Loµi Solanum tuberosum L.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
6
Cây khoai tây có hệ rễ chùm, phát triển yếu, phân bố chủ yếu ở lớp đất
mặt. Thân thảo, có những phần thân ở dới đất phình to thành củ chứa nhiều tinh
bột, trên củ có nhiều mắt và đều có thể phát triển thành mầm. Hoa , quả mọng.
Củ khoai tây chứa nhiều chất dinh dỡng với hàm lợng cao, trong đó có khoảng
75% nớc; 17,7% tinh bột; 0,9% ®−êng; 1 – 2% protein; 0,7% acid amin.
C©y khoai t©y a khí hậu mát và hơi lạnh do đó nó có đặc tính hình
thành củ ở quang chu kỳ ngắn không quá 12 giờ và ở nhiệt độ thấp khoảng
18 200C [12].
2.2 Hiện tợng thoái hoá giống ở khoai tây và biện pháp khắc phục
Sự thoái hoá giống khoai tây là hiện tợng khi sử dụng giống tại chỗ và
trồng liên tiếp nhiều vụ cây sẽ sinh trởng kém, cây thấp, lá xoăn, thân có vết
loang lổ, dị dạng, củ nhỏ dẫn đến giảm năng suất (Vũ Triệu Mân, 1990) [14],
[15] ; Nguyễn Văn Viết, 1991) [43]. Theo Nguyễn Quang Thạch, Hoàng
Minh Tấn, Frei U, Wenzel G 1993 [33] có hai nguyên nhân chính gây hiện
tợng này đó là bƯnh lý (nhiƠm virus) hc do sinh lý (cđ gièng bị già sinh lý
do bảo quản quá lâu trong điều kiện nóng ẩm).
2.2.1 Thoái hoá do virus và biện pháp khắc phục
* Hiện tợng thoái hoá giống do virus
Hiện tợng thoái hoá giống khoai tây do virus đm đợc Parmentier phát
hiện năm 1786 nhng phải mất một thế kỷ sau ngời ta mới xác định đợc đặc
tính virus và khẳng định chúng chính là nguyên nhân gây ra hiện tợng này.
Qua nghiên cứu Ross (1964) cho thấy cây khoai tây chính là ký chủ của 60
loại virus gây bệnh cho cây trồng, trong đó có 33 loại gây hại cho khoai tây,
trong đó có 6 loại điển hình là :
+ PRLV (Potato Leaf Roll Virus) gây cuốn lá, giảm năng suất 40 90%.
+ PVY (Potato Virus Y) gây xoăn lá, khảm lá, giảm năng suất 50 90%
+ PVA (Potato Virus A) gây khảm lá làm giảm năng suất tíi 50%
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
7
+ PVX (Potato Virus X) gây khảm lá nhng không biến dạng, giảm
năng suất 10 25%
+ PVM (Potato Virus M) gây cuốn lá nhẹ ở ngọn, khảm gân lá, giảm
năng suất 60 70%
+ PVS (Potato Virus S) triệu chứng ẩn, có thể làm giảm diện tích lá, gây
đổ cây, giảm năng suất 10 -15%
Sáu loài virus trên có tính phổ biến rộng với nồng độ cao gây hại có ý
nghĩa kinh tế ở khoai tây (Mai Thị Tân, 1998) [29]
Khi xâm nhiễm vào cây, virus tấn công vào các mô, tế bào làm thay đổi
quá trình trao đổi chất ở cây. Chính vì vậy bệnh virus rất nguy hiểm với những
cây nhân giống vô tính bằng củ, giâm cành, chiết cành... vì virus tồn tại trong
mô và tiếp tục nhân lên ở các thế hệ tiếp theo.
Bệnh virus còn đợc lan truyền bằng côn trùng và tiếp xúc cơ giới. Các
loại rệp chích hút cây khoai tây mang virus rồi lại truyền cho cây khoẻ.
* Biện pháp khắc phục thoái hoá do virus.
- K thut lm sạch virus:
Một số nghiên cứu đm cho thấy ở đỉnh những cây khoai tây bị nhiễm
virus vẫn có một phần mô đỉnh không bị nhiễm virus. Từ năm 1919 Limsse,
Cornet và Kassanis đm áp dụng phơng pháp nuôi cấy đỉnh sinh trởng để tạo
cây sạch virus cho cây khoai tây cũng nh ở cây thuốc lá.
- Tạo giống chống chịu virus:
Việc tạo đợc giống khoai tây chống chịu virus là điều kiện lý tởng để
khắc phục hiện tợng thoái hoá giống khoai tây. Do vậy hàng loạt các nghiên
cứu tạo giống khoai tây sạch virus đm đợc tiến hành. Các phơng pháp tạo
giống cổ điển nh lai tạo, gây đột biến, chọn lọc... vẫn là các phơng pháp phổ
biến. Tuy nhiên loài khoai tây Solanum tuberosum L. Là thể tứ bội nên tỷ lệ
phân ly lớn, quá trình chọn lọc mất nhiều thêi gian.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
8
Qua kết quả nghiên cứu của Wenzel và CTV (1991); Ngun Quang
Th¹ch d−íi sù h−íng dÉn cđa Wenzel (1993) [33] đm dung hợp thành công tế
bào trần khoai tây và tạo ra thể lai soma mang đặc tính kháng virus Y và đm đề
nghị một sơ đồ cải lơng giống khoai tây Ackersegen tại Việt Nam theo
hớng chống chịu virus Y. Gần đây nhất, các tác giả Nguyễn Quang Thạch,
Vũ Thị Hằng, Nguyễn Thị Hơng ở Viện Sinh học Nông nghiệp Trờng
Đại học Nông nghiệp I đm nghiên cứu thành công quy trình làm sạch virus X
và Y cho khoai tây giống KT2 bị thoái hoá.
2.2.2 Hiện tợng thoái hoá do sinh lý và biện pháp khắc phục
* Hiện tuợng thoái hoá do sinh lý
Theo Huielebl (1986) thoái hoá là sự biến đổi về chức năng của cây
khoai tây với môi trờng ngoài, khi có sự thay đổi về đất đai và khí hậu vợt
quá giới hạn khả năng thÝch nghi cđa c©y. Ti sinh lý cđa cđ gièng đợc tính
bằng thời gian từ lúc chúng hình thành cho đến khi trồng lại. Do vậy thời gian
bảo quản càng dµi cđ gièng cµng cã ti sinh lý cao hay nói cách khác chúng
bị già sinh lý.
Thoái hoá do sinh lý ảnh hởng trực tiếp đến sinh trởng, phát triển
và năng suất khoai tây. Thí nghiệm tại Pháp liên tục 5 năm liền với giống
khoai tây Bintje ở các tuổi sinh lý khác nhau cho thấy: trồng khoai tây bằng
củ giống trẻ sinh lý khi thu hoạch sẽ cho củ có kích thớc lớn hơn nhiều.
Năng suất khoai tây ở các nớc Đông Nam á bị giảm rõ rệt là do củ giống
phải bảo quản trong một thời gian dài trong điều kiện nóng ẩm. Thí nghiệm
tại Philippin cho thấy khoai tây trồng từ nguồn giống có thời gian bảo quản
ngắn (5 tháng) cho năng suất cao hơn hẳn giống có thời gian bảo quản dài
(9 tháng) (Nguyễn Quang Thạch, 1993 ) [32].
ở ấn độ, hàng năm sản xuất khoảng 13 triệu tấn khoai tây, chủ yếu củ
giống phải bảo quản trong điều kiện nhiệt độ từ 30 440 C, nên khi củ giống
đợc bảo quản lạnh đm làm tăng năng suất lên đến 58% so với đối chứng [32].
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
9
* Biện pháp khắc phục hiện tợng thoái hoá do sinh lý
- Làm chậm sự già hoá bằng bảo quản lạnh.
- Trồng thêm một vụ muộn để rút ngắn thời gian bảo quản giống.
Trong một số năm gần đây, các nghiên cứu xây dựng hệ thống sản xuất
củ giống khoai tây chất lợng cao bắt nguồn từ nuôi cấy mô đm đạt đợc các
kết quả khả quan và bớc đầu đm hình thành đợc mô hình sản xuất củ giống
sạch bệnh theo quy mô công nghiệp. Hiện tại, một số dự án lớn về sản xuất
khoai tây sạch bệnh đang đợc triển khai tại một số đơn vị nghiên cứu nh:
Viện Sinh học Nông nghiệp Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội, Trung
tâm nghiên cứu cây có củ Viện Cây lơng thực và thực phẩm... Kết quả của
các dự án bớc đầu đm cung cấp đợc một số lợng giống khoai tây chất lợng
cao cho đồng bằng sông Hồng.
2.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất khoai tây trên thế giới
Theo CIP (Trung tâm nghiên cứu khoai tây thế giới) tính đến năm
1998 đm có 130 nớc trên thế giới trồng khoai tây với tổng diện tích là 18,3
triệu ha, tổng sản lợng là 295,1 triệu tấn, năng suất trung bình 16 tấn/ha
[32]. Trong đó Trung Quốc với sản lợng 62,036 triệu tấn/năm, tiếp đến là
Mỹ với sản lợng 23,404 triệu tấn/năm là hai nớc dẫn đầu thÕ giíi [6].
HiƯn nay diƯn tÝch trång khoai t©y ë Trung Quốc đm đạt 4,7 triệu ha, tổng
sản lợng chiếm 28% khoai tây các loại. Đối với những nớc có nền công
nghiệp phát triển thì xu hớng chung là giảm dần diện tích trồng và tăng
sản lợng bằng cách sử dụng giống khoai tây có năng suất cao, chống chịu
tốt với những điều kiện bất lợi cùng với việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật
hiện đại. Còn ở những nớc đang phát triển, do mức độ gia tăng về dân số,
nhu cầu về lơng thực, thực phẩm ngày càng tăng lên, cùng với lúa, lúa mỳ,
ngô góp phần quan trọng để đảm bảo an toàn lơng thực cho con ngời thì
xu hớng chung là tăng sản lợng khoai tây bằng cả diện tích và năng suất.
Trong 30 năm qua tổng diện tích khoai tây ở khu vực các nớc ®ang ph¸t
Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
10
triển tăng từ 3562 nghìn ha lên 84957 nghìn ha với năng suất bình quân
tăng từ 8 tấn/ha lên 13 tấn/ha. Tuy nhiên, năng suất đó vẫn là một khoảng
cách khá xa so với năng suất khoai tây ở các nớc tiên tiến và ngày nay với
chính tiềm năng năng suất của các vùng ngày, các nghiên cứu của CIP chỉ
ra rằng: không có lý do nào đặc biệt gây ra giới hạn năng suất ở các nớc
nhiệt đới và ¸ nhiƯt ®íi. C¸c thÝ nghiƯm ë Senegal víi gièng và điều kiện
canh tác thích hợp đm cho năng suất tới 36 tấn/ha. Một trong những nguyên
nhân làm hạn chế năng suất khoai tây ở các nớc đang phát triển là thiếu củ
giống chất lợng tốt. Sự tiếp cận với giống mới và củ giống có chất lợng,
có vai trò quan trọng trong nâng cao năng suất thông qua việc thay thế các
củ giống chất lợng kém bằng các củ gièng chÊt l−ỵng tèt. Sù thiÕu hơt
gièng chÊt l−ỵng tèt là yếu tố hạn chế năng suất và hiệu quả sản xuất khoai
tây ở Ethiophia [42]. ở Hàn Quốc: việc thay thế giống có chất lợng cao đm
làm tăng năng suất khoai tây trong những năm 1970 từ 11 tấn/ha lên 20
tấn/ha. Hầu hết các nớc thuộc Châu á, Châu Phi và Châu Mỹ Latinh nông
dân sử dụng một phần sản phẩm thu đợc để làm giống. Đó chính là con
đờng làm giảm nghiêm trọng chất lợng củ giống khoai tây ở các quốc gia
này. Để tăng sản xuất khoai tây ở các nớc này thì vấn đề cần giải quyết là
phải có một hệ thống giống hoàn chỉnh để cung cấp giống thờng xuyên,
liên tục. Nhờ quá trình thâm canh trong sản xuất nông nghiệp mà năng suất
và sản lợng khoai tây trên thế giới không ngừng tăng lên là do chúng ta đm
sử dụng những giống khoai tây mới có năng suất cao. Khắc phục tình trạng
thiếu giống do trång b»ng cđ ng−êi ta cã h−íng trång khoai tây bằng hạt
OP (Open Pollinated) nhằm nâng cao hệ số nhân giống. Các nhà khoa học
của trung tâm khoai tây thế giới đm định hớng hạt khoai tây theo u thế lai.
Hiện nay ngoài việc nghiên cứu tìm ra các giống có năng suất cao, phẩm
chất tốt, chống bệnh, ngời ta còn chú trọng công tác phục tráng giống
nhằm nâng cao chất lợng khoai tây giống.
Trng i hc Nụng nghip Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học nông nghiệp -------------------
11
