BỘ CÔNG THƯƠNG
Trêng §¹i häc C«ng nghiÖp Thµnh phè Hå ChÝ Minh
PGS.TS TrÞnh Xu©n Ngä (Chñ biªn) - PGS.TS §inh ThÕ Léc
Gi¸o tr×nh
NÔNG HỌC ĐẠI CƯƠNG
(Bản nháp - đang hoàn thiện)
Thµnh phè Hå ChÝ Minh năm 2010
1
Lêi nãi ®Çu
Trêng §¹i häc C«ng nghiÖp
Thµnh phè Hå ChÝ Minh
Ông cho rằng: Trái đất là cho cây xanh cũng nh đồng cỏ cho chăn nuôi , nó
gắn liền với quan niệm cho rằng cây hút dinh dỡng trực tiếp từ đất. Các nhà
nghiên cứu Cổ La Mã đã thừa nhận vai trò của các biện pháp kỹ thuật riêng biệt
nh phân bón, kỹ thuật trồng trọt, nh Varo công nhận ảnh hởng tốt của việc
trồng cây bộ đậu. Cho đến năm 1563, Palissy, trên cơ sở những thí nghiệm của
mình đã đề nghị: Sự cần thiết phải bón thêm các chất dinh dỡng cho đất .
Năm 1630, Helmo nt và Baer từ một thí nghiệm của mình đã rút ra kết luận:
Nớc là yếu tố quyết định sự sinh trởng của cây, đó là bớc ngoặt trong khoa
học trồng trọt nông nghiệp. Ngời ta gọi khoảng thời gian từ đầu thế kỷ 17 đến
cuối thế kỷ 18 là giai đoạn của việc tìm tòi các nguyên lý của thực vật (Russel,
3
1910), Stahl (1660 -1734) đại diện cho trờng phái cho rằng cây trồng tồn tại bên
cạnh nớc có hoà tan muối của các nhiên liệu cháy - tro. Hales (1677 - 1761)
đã thừa nhận vai trò của không khí đối với sự sinh tr ởng của cây trồng. Glauber
(1603 - 1668) năm 1650 đã phát hiện ra muối của kim loại nhẹ có ảnh hởng
đến cây trồng. Woodward (1699) đã quan sát thấy rằng bên cạnh nớc thì đất
vờn cũng là một yếu tố sinh trởng. Qua các quan sát thực nghiệm của mình
Tull (1731) đã kết luận rằng sự kết gắn giữa các hạt đất với nhau và biện pháp
làm đất là yếu tố quan trọng cho sự sinh trởng của bộ rễ. Home (1755) đã rút ra
kết luận chung là bên cạnh nớc và không khí thì muối , đất và lửa là các yếu tố
sinh trởng. Sau khi Malpighi (1627-1691), Mariotte (1620 - 1684) cũng nh
Hales đã thừa nhận sự biến đổi hoá học của các chất dinh dỡng đã đợc hút vào
trong lá cây dới ảnh hởng đồng thời của ánh sáng và không khí thì những tiến
4
(1827 - 1901) trên cánh đồng thí nghiệm nổi tiếng đầu tiên ở Rothamsted
(1843). Năm 1843, Boussingault (1802 - 1887) đã công nhận ý nghĩa của việc
tổng hợp đạm thông qua cây bộ đậu.
Từ nửa cuối thế kỷ 19 thì các nhà khoa học nông nghiệp chiếm u thế ở
rất nhiều trờng Đại học tổng hợp. Trong các khoa nh khoa học tự nhiên và các
khoa triết học cũng xuất hiện các bộ môn Nông nghiệp. Trớc tiên là những kiến
thức đại cơng về nông nghiệp và chủ yếu là trồng trọt đợc giảng dạy và nghiên
cứu. Sau đó các bộ môn chuyên ngành quan trọng nh kỹ thuật Trồng trọt hoá
nông nghiệp, lai giống gia súc và trang trại cũng xuất hiện. Các cơ sở nghiên cứu
đợc thành lập ngày càng nhiều do đó các kết quả đã không ngừng đợc bổ sung
bằng những thí nghiệm chính xác. Các nhà khoa học sáng lập ra ngành kỹ thuật
trồng trọt và canh tác học đã không ngừng khuyến khích sự phát triển của công
tác nghiên cứu, do vậy mà những kiến thức đó cho đến ngày nay vẫn có vai trò
quyết định của nó.
Bắt đầu từ những năm đầu của thế kỷ 2 0 trong trồng trọt, ngời ta đã nghĩ
đến vai trò của giống cây trồng. Sau này nó đã trở thành một bớc ngoặt lịch sử
của ngành trồng trọt trên thế giới.
- Nếu nh từ khi cây trồng đợc thuần hoá đến năm 1900, các giống cây
trồng đợc sử dụng trong sản xuất là những giống bản địa, giống truyền thống
năng suất thấp thì đến giai đoạn từ 1901 - 1949 ngời ta đã ứng dụng phơng
pháp chọn lọc để chọn ra từ quần thể giống địa phơng (bản địa) hoặc những đột
biến tự nhiên để đa vào sản xuất những giống cây trồng m ới tiến bộ hơn giống
1. Giai đoạn 1:
Từ khi cây trồng đợc thuần hoá đến năm 1990. ở giai đoạn này toàn bộ
giống cây trồng ngắn ngày đều là các giống truyền thống , chủ yếu là giống địa
phơng, hệ thống canh tác theo truyền thống bản địa, năng suất cây trồng thấp,
dinh dỡng cây trồng dựa vào nguồn hữu cơ tự n hiên hoặc hữu cơ do chăn nuôi
cung cấp.
2. Giai đoạn 2: Từ 1901 - 1949
ứng dụng các giống cây trồng chọn lọc trong hệ thống trồng trọt.
- Hệ thống chọn giống dựa vào phép chọn lọc các dạng tiến bộ từ quần thể
địa phơng hoặc các đột biến tự nhiên đợc nhan h chóng đa vào sản xuất và tạo
ra sự tiến bộ đáng kể ở tất cả các cây trồng hàng năm.
Sự tiến bộ trong nghiên cứu cơ chế sinh lý của năng suất và ứng dụng
phân vô cơ là những yếu tố thúc đẩy việc khai thác có hiệu quả các giống chọn
lọc. Trong giai đoạn này đánh dấu sự thay đổi vợt bậc ở cây bộ đậu: nhờ chọn
lọc mà phần lớn cây bộ đậu đã chuyển từ hệ canh tác thân leo làm giàn sang hệ
canh tác thân đứng không cần giàn. Điển hình của sự thay đổi này xảy ra ở cây
đậu tơng, đậu côve, đậu xanh, đậu Hà Lan
3. Giai đoạn 3: Từ 1950 - 1960
ứng dụng các giống lai hữu tính.
- Nhờ sự thừa nhân rộng rãi quy luật di truyền Menden, sự hoàn thiện của
các phơng pháp chọn lọc thể cây lai, sự ứng dụng rộng rãi u thế lai ở cây Ngô,
cao lơng mà hàng loạt giống cây trồng do lai hữu tính tạo ra đã đợc đa vào sản
xuất. Các giống cây trồng do lai hữu tính tạo ra ở lúa nớc, lúa mì, ngô, cao lơng,
đại mạch đã tạo ra sự cải thiện đáng kể về tiềm năng năng suất kéo theo sự ứng
dụng rộng rãi phân vô cơ (đặc biệt là Mỹ và Châu Âu).
4. Giai đoạn 4: Từ 1961 - 2000
ảnh hởng của các cuộc cách mạng xanh trên thế giới. Cuộc cách mạng
xanh đợc mở đầu ở cây lúa mì và đợc ứng dụng rộng rãi ở hầu hết các cây
trồng ngắn ngày nh lúa nớc, ngô, cao lơng, đại mạch, đậu tơng, đậu côve,
đậu xanh
thực phẩm, vệ sinh môi trờng ) để khai thác tối đa tiềm năng di truyền của
cây trồng nhằm phục vụ lợi ích tốt nhất cho con ngời.
II. Đối tợng của trồng trọt:
Khi cha có tác động của con ngời vào thế giới thực vật thì thảm thực vật
trên toàn thế giới (kể cả đồng cỏ tự nhiên cũng nh rừng nguyên thủy) các sinh
vật tồn tại trong một thể cân bằng đặc biệt với điều kiện đất đai và khí hậu. Cùng
với thời gian, với sự phát triển của quần thể thực vật, nó đã trở thành một yếu tố
tích cực góp phần tác động trở lại đất và lớp khí quyển gần mặt đất. Việc tác
động của con ngời vào tự nhiên bằng biện pháp này hay biện pháp khác nhằm
nâng cao năng suất sản lợng cây trồng đều có tác dụng phá thế cân bằng tự
nhiên, thay đổi hệ sinh thái nguyên thủy và tạo r a hệ sinh thái mới. Hệ sinh thái
mới mà chúng ta nói ở đây là hệ sinh thái nông nghiệp. ở những vùng đất đai
khác nhau, điều kiện khí hậu thời tiết khác nhau đã dẫn đến sự hình thành hệ
sinh thái cây trồng khác nhau.
Điều này có thể minh chứng qua sơ đồ Bo guslawski (1958) sau đây:
7
Sơ đồ 1: Sơ đồ tam giác ảnh hởng theo Boguslawski (1958)
Qua sơ đồ cho thấy sức sản xuất hay sản lợng của một vùng phụ thuộc
vào đất, khí hậu và cây trồng. Kết quả tác động tổng hợp của 3 yếu tố đó tạo ra
năng suất cây trồng.
Chính vì vậy mà năng suất cây trồng bị ràng buộc bởi sức sản xuất của vùng.
Sản
lợng
thế kỷ này. Trớc đây phân bón dinh dỡng cây trồng; bảo vệ thực vật chỉ là
những chuyên ngành hẹp của ngành kỹ thuật trồng trọt, nhng giờ đây chúng đã
phát triển thành các ngành khoa học độc lập có liên quan chặt chẽ với kỹ thuật
trồng trọt, đặc biệt là với canh tác học.
III. Vai trò của trồng trọt:
Trồng trọt đóng một vai trò hết sức quan trọng trong ngành sản xuất nông
nghiệp. Từ cổ xa khi loài ngời xuất hiện, t rồng trọt trớc hết đã cung cấp cho
ba nhu cầu chủ yếu của con ngời là ăn, mặc, ở. Văn minh của loài ngời càng
tiến bộ, đòi hỏi các nhu cầu thiết yếu ngày càng cao thì trồng trọt cũng phải
đợc cải tiến để đáp ứng kịp thời nhu cầu của con ngời. Chính vì vậy có thể tóm
lợc vai trò của trồng trọt trong sản xuất nông nghiệp bao gồm các mặt sau:
1. Tạo nguồn sản phẩm dồi dào để cung cấp nhu cầu ngày càng tăng của
con ngời, động vật cũng nh các sinh vật sống trên trái đất.
Trớc hết là lơng thực thực phẩm cho con ngời và thức năng cho gia
súc. Theo số liệu thống kê của FAO trong những thậ p kỷ tới tình trạng đói nghèo
vẫn xảy ra nghiêm trọng nhất là ở các nớc chậm phát triển Châu á, Châu Phi.
Diện tích đất đai không đợc mở rộng cùng với sự bùng nổ gia tă ng dân số,
lợng lơng thực thực phẩm không đủ cung cấp cho con ngời, hệ quả tất yếu sẽ
dẫn đến đói nghèo và chết chóc.
Đàn gia súc cũng không đủ thức ăn, phát triển chậm nên việc cung cấp
thịt, bơ, sữa cho ngời cũng bị hạn chế. Các cây công nghiệp nh b ông cao su,
chè, hồ tiêu các cây lấy gỗ, tre, nứa cũng không đáp ứng đủ nhu cầu cần
thiết cho con ngời v.v Để khắc phục tình trạng này chỉ có một con đờng duy
nhất là con ngời phải đầu t kỹ thuật đến mức tối đa, có các giải pháp kỹ thuật
tối u để nâng cao năng suất, sản lợng, chất lợng cây trồng mới đáp ứng đợc
nhu cầu ngày càng tăng của con ngời về ăn, mặc, ở, đó là cha kể các nhu cầu
khác.
ở Việt Nam chúng ta, trong những năm qua, Đảng và Nhà nớc đã quan
tâm và có những chủ trơng thích đáng để phát triển nền nông nghiệp nớc nhà
quay vòng đất đai, nâng cao hệ số sử dụng ruộng đất từ 1 -2 vụ/năm lên 3-4
vụ/năm thậm chí có nơi lên tới 6 -7 vụ/năm (vùng rau chuyên canh). Đồng thời
cũng cần tận dụng khai thác triệt để những đất đai vùng đồi núi, đất hoang hoá,
cải tạo sử dụng để đa vào sản xuất trồng trọt góp phần nâng cao sản lợng cây
trồng. Nhờ đó mà sản lợng cây trồng cũng nh lợi nhuận sẽ đ ạt đợc tối đa.
3. Bảo vệ và bồi dỡng đất đai:
Việc khai thác triệt để đất đai, tăng vụ trong năm đã làm cho đất bị nghèo
dinh dỡng do cây trồng đã lấy mất. Bởi vậy để sản xuất lâu dài trên một mảnh
đất, nhất thiết không những không đợc làm cho đất nghèo đi mà còn phải có
nhiệm vụ làm tăng độ phì nhiêu của đất để các cây trồng sau không những
không giảm năng suất mà còn phải tăng năng suất. Việc này đợc giải quyết chủ
yếu bằng biện pháp kỹ thuật trồng trọt tổng hợp bao gồm: làm đất, bón phân,
tới nớc, chăm sóc, phòng trừ dịch hại, luân canh, xen canh cây trồng, trồng
cây che phủ đất và chống xói mòn. Nói một cách khác là phải áp dụng biện pháp
kỹ thuật thâm canh cây trồng.
10
4. Điều hoà khí hậu thời tiết:
Mối quan hệ giữa cây trồng và thời tiết là một mố i quan hệ thống nhất vừa
có quan hệ xúc tiến vừa có quan hệ hạn chế. ở một vùng trồng trọt cụ thể, điều
kiện thời tiết cụ thể ở đó (trớc hết là nhiệt độ, ánh sáng, lợng ma) đã có ảnh
hởng trực tiếp đến sinh trởng phát triển của cây trồng. Bằng biện ph áp kỹ
thuật trồng trọt (chủ yếu là bố trí thời vụ, mật độ, khoảng cách, luân canh cây
trồng) con ngời sẽ khai thác tối đa những thuận lợi đồng thời hạn chế những
Sinh trëng vµ ph¸t triÓn cña c©y trång
Sơ đồ chung về sự sinh tr ưởng và phát triển của thực vật
12
I. Đặc điểm hình thái và chức năng của các cơ quan cây trồng:
1. Rễ:
- Rễ là cơ quan dinh dỡng ở dới đất của cây, có chức năng hấp thu nớc
và muối khoáng hoà tan trong nớc và giữ chặt cây trong đất. Trong nhiều
trờng hợp rễ còn làm chức năng dự trữ các chất dinh dỡng. Hình thái và cấu
tạo của rễ rất đa dạng, phụ thuộc vào sự chuyển hoá theo chức năng sinh lý và
thích ứng với môi trờng.
1.1. Các kiểu rễ:
* Rễ chính và rễ bên : (rễ chính còn gọi là rễ phôi, rễ cấp một): Là rễ của
thực vật có hạt phát triển từ mô phân sinh tận cùng của đỉnh rễ phôi. Rễ chính
đợc phân nhánh thành những rễ bên. Rễ chính và các rễ bên phân nhánh tạo
thành hệ rễ trụ.
* Rễ phụ: Là rễ sinh ra từ các mấu thân. Những rễ phụ này tuy có phân
nhánh nhng đồng đều và tạo thành hệ rễ chùm.
- Hệ rễ trụ thờng phát triển sâu vào đất nhiều hơn.
- Hệ rễ chùm thờng chiếm phần đất bề mặt nhiều hơn.
Ngoài hai rễ chính (hệ rễ trụ và hệ rễ chùm) tuỳ theo sự phát sinh, chức
năng nhiệm vụ mà còn có các loại rễ sau đây:
* Rễ bạnh: Là phần rễ chuyển tiếp với thân, nhô lên trên mặt đất và phát
triển thành những phiến lớn (nh cây đa, cây sấu ).
Mô phân sinh tận cùng của rễ đợc định vị ở phía tận cùng dới của trụ
dới lá mầm.
1.2. Cấu tạo sơ cấp của rễ:
Cấu tạo sơ cấp của rễ bao gồm:
14
1.2.1. Biểu bì:
Biểu bì của rễ là phần ngoài cùng của rễ. Biểu bì ở rễ non đợc chuyên
hoá là mô hấp thụ và thờng hình thành nên các lông rễ. Lông rễ là phần kéo dài
ra của biểu bì. Biểu bì nh một mô che chở, vai trò chủ yếu của nó là bảo vệ và
giảm bớt sự mất nớc trong ph ần vỏ rễ.
1.2.2. Vỏ:
Vỏ rễ chủ yếu gồm mô mềm. Phía ngoài mô mềm (dới biểu bì) có thể có
một hoặc một số lớp ngoại bì và lớp trong cùng đợc phân hoá thành nội bì.
Tế bào mô mềm của vỏ rễ thờng có không bào lớn. Lạp trong tế bào
thờng chứa tinh bột.
1.2.3. Nội bì:
Nội bì là lớp trong cùng của vỏ rễ đóng vai trò quan trọng trong việc vận
chuyển dung dịch đất giữa vỏ và trụ dẫn nhờ có đai Caspary.
Thực nghiệm cho thấy các chất hoà tan chuyển vận qua vỏ vào vách tế bào
(con đờng apoplast) bị chặn lại do có đai Caspary đợc tăng cờng thêm để
chuyển qua chất nguyên sinh của tế bào nội bì. Nội bì thờng chỉ gồm một lớp tế
bào.
1.2.4. Ngoại bì:
16
1.2.6. Sự phát triển của rễ bên:
Rễ bên đợc hình thành ở phần ngoại vi của trụ dẫn, cách mô phân sinh
tận cùng một khoảng dài ngắn khác nhau. Đợc sinh ra từ lớp sâu bên trong cho
nên rễ bên có nguồn gốc nội sinh. Theo trình tự phát triển mà có thể phân biệt rễ
bên cấp 2 (rễ bên của rễ chính), rễ bên cấp 3 (rễ bên của rễ cấp 2)
Rễ bên xuất hiện từ vỏ trụ ở vị trí các cực xylem của rễ mẹ và thờng là
ổn định trong một kiểu rễ. Tuy nhiên rễ bên cũng có thể xuất hiện ở những nơi
mà nội bì và vỏ trụ đã có vách thứ cấp hoá gỗ (ví dụ rễ ngô).
1.3. Chồi trên rễ:
Là sự xuất hiện chồi trên rễ. Chồi nà y sẽ phát triển thành cây. Dựa vào đặc
điểm này mà ngời ta có thể nhân giống cây bằng việc chắn rễ.
1.4. Cấu tạo thứ cấp của rễ:
Sinh trởng thứ cấp là đặc trng của rễ cây hạt trần và đa số cây hai lá
mầm. Rễ cây một lá mầm thờng không có cấu tạo thứ cấ p.
1.4.1. Tầng phát sinh mạch và hoạt động của nó:
Tầng phát sinh đợc hình thành từ sự phân chia của tế bào tầng trớc phát
sinh và chúng giữ không phân hoá giữa phloem sơ cấp và xylem sơ cấp.
Tầng phát sinh tạo nên tế bào phloem và xylem do sự phân chia bao quanh
và tăng thêm số lợng do sự phân chia thẳng góc.
1.4.2. Những biến đổi trong sinh trởng thứ cấp của rễ:
a/ Rễ dự trữ:
Có một số biến đổi trong cấu tạo thứ cấp của rễ có quan hệ với sự phát
triển cơ quan dự trữ ở rễ (thờng là có sự tổ hợp giữa rễ với trụ dới lá mầm). Ví
dụ: Rễ cây cà rốt, cây củ cải
1.5. Chức năng của rễ:
Rễ có các chức năng sau:
1.5.1. Rễ giữ chặt cây vào đất :
Làm cho cây có vị trí thẳng đứng trong không gian, vòm lá nhiều khi rất
lớn chủ yếu nhờ có hệ rễ phụ phát triển mạnh và hệ rễ chùm chiếm phần lớn bề
mặt đất.
1.5.2. Rễ là cơ quan hấp thụ:
Nớc và muối khoáng hoà tan đợc rễ hấp thụ cung cấp cho cây trong
suốt quá trình sinh trởng phát triển, việc hấp thụ chủ yếu đợc thực hiện ở các
rễ non đang phát triển. Nớc đi vào đợc trong rễ cây là do tác động lực hút
nớc với hai hình thức: hút nớc chủ động và hút nớc bị động. Sự hút nớc của
rễ cây còn phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm đất,
oxy trong đất) nồng độ dung dịch đất. Rễ còn có chức năng tổng hợp vận
chuyển chất khoáng lên cây. Rễ cây còn có khả năng tiết ra các axit để hoà tan
các chất dinh dỡng, biến các chất khó tiêu thành dễ tiêu. Rễ hút chất khoáng
gián tiếp thông qua dung dịch đất hoặc có thể hút trực tiếp các chất khoáng từ
keo đất.
1.5.3. Rễ là cơ quan dự trữ:
Đó là những rễ củ hoặc củ có nguồn gốc từ rễ (khoai lang, khoai tây, cà
rốt, sắn, củ cải). Sự hình thành củ có thể do mô mềm phát triển nên (củ sắn)
hoặc do sự hoạt động của tợng tầng (củ khoai lang) hoặc có sự tham gia của trụ
dới lá mầm và phần gốc củ a rễ chính.
2. Thân và cành:
Có thể xem trụ dới lá mầm nh là phần thân đầu tiên của cây.
Thân là trục chính của cây. Chỗ đính lá vào thân đợc gọi là mấu. Khoảng
cách giữa các mấu là lóng (gióng), góc tạo bởi chỗ đỉnh của lá và mấu phía trên
đợc gọi là nách lá. Thân có thể mang hoa.
2.1. Chồi:
Là phần đỉnh mầm của tổ hợp thân và lá hoặc hoa, hoặc cả hai. Chồi ngọn
là chồi tận cùng, đảm bảo cho sự sinh trởng của thân. Chồi nách là chồi trong
gồm cả các mầm lá và mầm hoa.
2.1.4. Chồi đông:
Là các chồi ngọn và chồi bên ở trạng thái nghỉ kéo dài (vào mùa thu ở
vùng ôn đới và mùa khô ở vùng nhiệt đới). Những chồ i này có thể là chồi dinh
dỡng hay là chồi hoa. Mùa xuân sau các chồi này nảy lộc nhờ có các chất dự
trữ ở trong các cơ quan của cây và ngay cả ở trong vảy của chồi.
2.1.5. Chồi ngủ:
Là những chồi nách ở trong trạng thái nghỉ không thời hạn, khi có nhiều
năm. Chồi ngủ đợc phát triển khi chồi ngọn bị ngắt bỏ hoặc chết đi.
Các loại chồi đông và chồi ngủ đều có thể là chồi dinh dỡng hoặc chồi
sinh sản.
2.2. Cách sắp xếp lá trên cành:
Lá sắp xếp trên chồi (thân, cành) thờng theo những thứ tự nhất định và
đợc gọi là sự sắp xếp lá trên cành (diệp tự). Mỗi mấu thân có thể đính 1, 2 hay
nhiều lá, sắp xếp theo kiểu mọc cách, mọc đối (hay đối chéo chữ thập) và mọc
vòng. Số lá và vị trí đính của nó trong mỗi chu kỳ giống nhau.