VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI
CẤP VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
NGHIÊN CỨU, ĐIỀU CHẾ VÀ SỬ DỤNG CÁC
HOẠT CHẤT ĐIỀU HÒA SINH TRƯỞNG LÀM
TĂNG KHẢ NĂNG CHỊU ÚNG CHO CÂY ĂN
TRÁI ĐỒNG BẰNG SÔNG
CỬU LONG
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: PGS. TSKH. LƯU CẨM LỘC
TS. NGUYỄN CỬU KHOA
CƠ QUAN CHỦ QUẢN: VIỆN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
THUỘC HƯỚNG KH-CN: CHƯƠNG TRÌNH MIỀN NÚI VÀ
HẢI ĐẢO
THỜI GIAN THỰC HIỆN: 2002 – 2004
TP.HỒ CHÍ MINH 1-2005
CÁN BỘ THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
STT Họ và tên Học hàm, học
vò
Cơ quan công tác
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Lê Lương Tề
Nghiên cứu, điều chế và sử dụng các hoạt chất điều hòa sinh trưởng làm tăng
khả năng chòu úng cho cây ăn trái đồng bằng sông Cửu Long
( Kinh phí 2002-2004: 170.000.000đ )
Mục Diễn giải Kinh phí
101
110
111
113
114
119
134
145
Tiền công
Vật tư văn phòng
Tuyên truyền, liên lạc
Công tác phí
Chi phí thuê mướn
Chi phí chuyên môn: vật tư, hóa chất
Chi phí khác
Mua tài sản cố đònh
24.700.000đ
1.300.000đ
4.000.000đ
8.000.000đ
55.000.000đ
66.000.000đ
7.000.000đ
4.000.000đ
Tổng cộng: 170.000.000đ
Xác nhận của cơ quan chủ trì Chủ nhiệm đề tài
IV. THỰC NGHIỆM 20
IV.1- Xác đònh nguyên nhân chết của cây bò úng 20
IV.2- Tổng hợp các chất oxy nhả chậm 21
1/ Tổng hợp hệ H
2
O
2
– Na
2
CO
3
21
2/ Tổng hợp hệ H
2
O
2
– Ure 21
3/ Tổng hợp hệ H
2
O
2
– Na
2
SO
4
21
4/ Điều chế viên oxy nhả chậm 21
5/ Điều chế thanh nhả chậm 21
6/ Phương pháp xác đònh độ phân rã, nồng độ oxi nhả chậm của thanh
và pH của môi trường nước 21
35
và chất điều hòa sinh trưởng
V.4- Nghiên cứu thanh oxy nhả chậm 36
1/ Xác đònh độ phân rã của chế phẩm theo thời gian 37
2/ Xác đònh nồng độ oxy giải phóng theo thời gian 37
3/ Xác đònh sự thay đổi pH theo thời gian 37
V.5. Nghiên cứu trên đồng ruộng 37
1. Quy trình thực nghiệm 37
2. Kết quả thực nghiệm trên đồng ruộng
38
1/ Tại Long An 38
2/ Tại Tiền Giang 41
3/ Tại Đồng tháp 42
V.6. Quy trình sử dụng 45
KẾT LUẬN 46
Ý NGHĨA 47
KIẾN NGHỊ 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO 49
BÁO CÁO TÀI CHÍNH
I. TỔNG QUAN:
I.1- Lũ lụt và tác hại của chúng:
• Lũ lụt là gì?
Nước sông, suối luôn biến đổi theo mùa. Vào mùa khô hay mưa ít, dòng sông
cạn kiệt (mùa cạn), còn thời kỳ nước sông dâng cao là mùa lũ.
+ Lũ chỉ hiện tượng nước sông dâng cao trong một khoảng thời gian nhất đònh, sau
đó giảm dần, lũ lớn nước tràn qua bờ sông (đê), chảy vào những chỗ trống gây
ngập lụt trên diện rộng.
+ Lũ lụt là hiện tượng tự nhiên và gây ra những thiệt hại to lớn về người và của
cải.
• Lũ lụt ở Việt Nam:
đỉnh lũ xuất hiện vào cuối tháng 9 và nửa đầu tháng 10.
- Đồng bằng sông Cửu Long: đã xảy ra một số trận lũ, lụt lớn vào các năm: 1961,
1966,1978, 1984, 1991, 1994, 1996, 2000… Những trận lũ này thường làm cho hơn 1
triệu hecta bò ngập, có nơi ngập sâu tới 3-3.5m và thời gian ngập ở nơi ngập nông là
0.5-1 tháng, ở vùng ngập sâu là 3.5 - 4 tháng. Theo số liệu thống kê của Ủy ban
phòng chống bão lụt Trung Ương, trận lũ năm 2000 đã gây ngập úng hơn 100.000 ha
cây ăn trái làm thiệt hại gần 1000 tỷ đồng.
I.2- Giải pháp bao đê ngăn lũ:
+ Đồng bằng Sông Hồng: Đê bao dọc theo bờ sông.
+ Đồng bằng Sông Cửu Long: Những năm gần đây đã xây dựng những đê bao ngăn
lũ.
Theo nhận đònh của giới Khoa Học, thực tế đê bao ngăn lũ giúp người dân tránh
được thiệt hại về nhà cửa và tính mạng. Nhưng có nhiều nhược điểm :
+ Gây nên tình trạng lũ đến vùng Đồng Tháp Mười quá nhanh và mực nước dâng
khá cao, lưu trữ trên vùng này khá dài so với những năm trước.
+ Sự kết hợp giữa lượng nước lũ lớn đổ về và triều cường từ biển Đông làm cho tình
hình thoát lũ chậm và làm ngập lụt thêm các vùng phía nam của tỉnh Long An
như Thủ Thừa, Bến Lức, Tân An.
+ Lượng nước sông Mêkông 300-400 tỷ m
3
, với lưu lượng 50.000-60.000 m
3
/s thì
“bồn Trũng” Đồng Tháp Mười là một trong những bồn chứa đóng vai trò cân
bằng nước trong vùng. Nhưng do có quá nhiều khu vực có đê ngăn chặn không
cho nước lũ tràn vào nên một lượng nước lớn từ Sông Tiền đổ vào Đồng Tháp
Mười sẽ đi theo hệ thống kênh tiến nhanh vào vùng trung tâm như Tân Hưng,
Vónh Hưng và Tháp Mười, làm cho vùng này bò ngập sớm hơn.
+ Theo Dương Vân Nhã (Đại học An Giang) “Ngay sau khi bao đê triệt để, nông
dân có thể tăng vụ (3 vụ lúa/năm) và tăng thu nhập. Tuy nhiên, chỉ sau 1 thời
I.3- Tính cấp thiết của đề tài:
Công nghiệp hoá, hiện đại hóa đã giúp cho kinh tế đất nước phát triển mạnh
mẽ và liên tục trong vài thập kỷ vừa qua. Đời sống của người nông dân được cải
thiện và nâng cao rõ rệt. Tuy nhiên khoảng cách giàu nghèo giữa thành thò và nông
thôn ngày càng lớn, đặc biệt cuộc sống của người nông dân ở vùng sâu vùng xa còn
cực kỳ gian khó. Cụ thể tại vùng đồng bằng sông Cửu Long, vựa lúa lớn nhất của
đất nước, người dân vẫn đang phải vật lộn với những khó khăn hàng ngày, đặc biệt
với nạn lụt lội ở nơi đây.
Trong những năm gần đây, lũ lụt đã xảy ra liên tiếp và ngày càng lớn, kéo
dài gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống của bao nhiêu triệu nông dân vùng
đồng bằng sông Cửu Long. Lũ lụt đã gây nên ngập úng và tiêu phá toàn bộ những
vùng cây ăn trái sầm uất của 6 tỉnh miền Tây. Theo số liệu của Ủy ban phòng
chống lũ lụt miền Nam, riêng năm 2001, tính đến ngày 16-10-2001, úng lụt làm
thiệt hại 17.094 ha cây trồng tại đồng bằng sông Cửu Long. Giúp người nông dân
bảo toàn được các cây trồng trong thời gian úng lụt đặc biệt là các cây lâu năm đó
là nhiệm vụ cấp bách cần giải quyết. Từ phân tích ở trên cho thấy phương án sử
dụng đê bao tránh lũ hoàn toàn chưa phải là tối ưu. Do đó, sống chung với lũ là vấn
đề cần được giải quyết. Một trong những vấn đề quan trọng trong sống chung với lũ
đố với đồng bằng sông Cửu Long là bảo toàn vườn cây ăn trái.
Nếu giải quyết được vấn đề tăng khả năng chòu úng của cây ăn trái, đó sẽ là
một động lực lớn lao để cải tổ toàn bộ cơ cấu cây trồng ở các vùng ngập úng, sử
dụng tối đa hiệu quả đất đai và nâng cao được đời sống của người dân nơi đây, tạo
điều kiện sống chung với lũ. [11]
I.4- Một số loại cây ăn quả được trồng ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL):
1/ Khả năng chòu ngập úng của một số loại cây ăn quả:
Với điều kiện thiên nhiên ưu đãi, đất đai phì nhiêu, mưa thuận gió hòa,
ĐBSCL là nơi nổi tiếng với các loại cây ăn trái đặc sản: bưởi Năm roi, cam Vónh
Long, xoài, sầu riêng, măng cụt, chôm chôm,… Khả năng chòu úng của các loại cây
ăn trái được phân theo 3 nhóm:
a) Nhóm 1: chòu ngập úng kém (dưới 15 ngày): đu đủ, cóc, nhãn, sầu riêng, cam,
I.5- Sinh lý thực vật của cây trồng:
1/ Sinh lý sự trao đổi nước của thực vật:
1.1. Ý nghóa của nước trong đời sống của cây:
Nước là thành phần bắt buộc của tế bào sống có nhiều vai trò rất quan trọng.
Sự có mặt lượng nước nhiều trong phần chất sống qui đònh cấu trúc, các tính chất
hoá lý đặc sắc và cường độ cùng chiều hướng các quá trình trao đổi chất của chất
nguyên sinh. Dựa trên sự tiêu thụ một lượng nước khổng lồ, hàm lượng nước lớn của
phần lớn thực vật và sự biến thiên có quy luật của độ no nước các mô trong chu kỳ
sinh sống ta cũng thấy rõ được vai trò quan trọng của nước là thành phần không thể
thiếu được để xây dựng nên tế bào, để đảm bảo sự tồn tại bình thường của cơ thể.
Vậy vai trò của nước là gì?:
- Nước là nhân tố bảo đảm sự thống nhất cơ thể thực vật.
- Nước góp phần tích cực trong sự bảo đảm mối liên hệ khăng khít, sự thống nhất
hữu cơ giữa cơ thể và môi trường.
- Nước không chỉ là môi trường của các phản ứng hoá học phức tạp trong cây mà
còn tham gia trực tiếp như là nguồn nguyên liệu vào nhiều quá trình trao đổi.
- Ngoài ra, nước thực hiện chức năng quan trọng trong việc duy trì hình dạng và
cấu trúc của thực vật đặc biệt là các loại cỏ bằng cách giữ tế bào ở trạng thái
căng.
- Ý nghóa cuối cùng là điều hoà và ổn đònh nhiệt độ của cơ thể thực vật khiến các
quá trình sinh lý tiến hành được bình thường.
1.2. Sự hấp thụ nước của cây:
Trong chu kỳ dinh dưỡng cây thường tiêu dùng một lượng nước rất lớn, trong
khi đó khả năng cấp nước cho cây trong môi trường đất rất hạn chế. Trong suốt quá
trình tiến hoá lâu dài từ đời sống ở nước lên cạn nhờ thích nghi với các điều kiện
sinh thái của môi trường đất, thực vật đã đạt được những đặc tính sinh học của bộ rễ
rất phù hợp với chức năng phức tạp và quan trọng là đảm bảo thoả mãn nhu cầu
nước cho cơ thể. Khả năng hấp phụ nước từ đất và đẩy nó vào lòng mạch lên thân
của rễ cây biểu hiện rõ ràng trong hiện tượng rỉ nhựa. Nếu cắt ngang thân các loại
vỏ và một số cây gỗ cách mặt đất một ít thì sau một thời gian ta thấy chỗ cắt bắt đầu
hơi nước qua thân và cành thấp hơn ở lá hàng chục lần và do đó con đường thoát hơi
này là không đáng kể. Hai hình thức thoát hơi nước của mọi thực vật là qua khí
khổng và qua toàn bộ bề mặt lớp cutin biểu bì của lá. Tỉ lệ tham gia của 2 hình thức
đó tuỳ thuộc với loại cây, đặc điểm giải phẫu và hình thái của bộ lá. Ở các lá non
và các cây mọc trong bóng râm và trong không khí ẩm, lớp cutin của lá thường rất
mỏng và do đó cường độ thoát hơi nước qua cutin gần tương đương qua khí khổng.
Còn ở cây trưởng thành sự thoát hơi nước qua cutin thường rất yếu (chẳng hạn theo
Mắcxinốp cường độ thoát hơi nước qua cutin của cây trưởng thành yếu hơn qua khí
khổng 10-20 lần. Theo Ghenken, sự thoát nước qua cutin ở lá táo non chiếm 73,4%
còn ở lá già chỉ 22,4% của toàn bộ lượng nước bốc hơi của lá). Nhìn chung nhiều
loại cây trung sinh bình thường cách thoát hơi nước qua cutin chiếm 30% trò số toàn
bộ, ngược lại các cây hạn sinh ở sa mạc hầu như không thải nước qua bề mặt biểu
bì.
2/ Sinh lý chống chòu của cơ thể thực vật:
2.1. Những quy luật chung của sinh lý chống chòu thực vật:
Sinh lý chống chòu là một trong những vấn đề của sinh lý học thực vật, trong
đó nghiên cứu mối liên quan khăng khít giữa cơ thể và môi trường xung quanh. Hạn
hán, băng giá và mặn muối của đất đều có ảnh hưởng đến cơ thể thực vật, gây nên
trong đó những phản ứng thích nghi-tự vệ trả lời. Nghiên cứu các biến đổi sinh lý
xảy ra trong cây khi có sự thay đổi lớn lao về điều kiện tồn tại là nhiệm vụ cơ bản
của sinh lý học thực vật.
2.2. Ảnh hưởng của điều kiện nhiệt độ lên cây (tính chòu nóng của cây):
Ảnh hưởng của nhiệt độ cao lên cơ thể thực vật đã được các nhà nghiên cứu
lưu tâm từ thế kỷ 19. Kuhne (1864) đã từng nghiên cứu quan sát sự đông kết nhiệt
thuận nghòch của chất nguyên sinh trong lông nhò ở Tradescantia viginica tại nhiệt
độ 40-45
o
C. Sachs (1864) xác đònh cực đại nhiệt độ và thấy rằng đa số cây không
chòu được nhiệt độ 51
o
C
6
H
12
O
6
+ 6O
2
6H
2
O + 6CO
2
+ 38ATP
- Hô hấp không có oxy (khi bò ngập úng):
C
6
H
12
O
6
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ 2ATP
Sự hô hấp là một loạt các phản ứng hoá học bắt đầu bằng sự phân giải đường
và kết thúc bằng sự nhả CO
2
Lúc thở:
A – P ∼ P + năng lượng = A – P ∼ P ∼ P
Lúc sử dụng năng lượng:
A – P ∼ P ∼ P = A – P ∼ P + P. năng lượng.
(A – P ∼ P: ênozidiphôphát có 2 đầu lân).
A – P ∼ P ∼ P: ênozitriphôphát có 3 đầu lân.
∼ : gọi là liên kết năng lượng có giá trò bằng 6-7 Kcal
Như vậy sự tích lũy năng lượng trong ATP đi đôi với sự kết hợp lân là do cây
hút từ đất lên. Mỗi lần cây thở với không khí đủ để tiêu thụ hết một phân tử đường
sẽ tích lũy được 38 phân tử ATP. Còn nếu thở không có không khí thì tích lũy được 2
phân tử ATP. Như vậy là thở có khí lợi hơn là không có không khí. Lúc bắt đầu thở
không có khí cây tốn rất nhiều đường, dự trữ đường trong cây cạn, cây dễ chết. Đây
là trường hợp các cây lúa nẩy mầm dưới lớp nước ngập mặt ruộng bò chết vì hết
đường hay của rễ cây lúc đất bò ngập nước vì trong đất thiếu không khí. Năng lượng
mà cây tích lũy trong ATP được dùng trong nhiều quá trình sống như:
- Tổng hợp prôtit và các chất hữu cơ khác;
- Tham gia vào quá trình quang hợp;
- Tham gia vào quá trình thở;
- Hút nước và các chất khoáng từ đất lên.
ATP là ắcquy của cây chứa năng lượng dự trữ cho các quá trình sống. Trong
lúc thở một mặt cây tạo ra năng lượng để tiến hành các quá trình sống, một mặt
khác tạo ra các nguyên liệu để tổng hợp các chất hữu cơ cần để xây dựng cơ thể
cây. Nếu hai quá trình này phối hợp với nhau tốt thì cây lớn mạnh.
Thở và điều kiện bên ngoài:
Thở tiến hành trong chất nguyên sinh của tế bào và do các men quyết đònh,
do đó tất cả các điều kiện bên ngoài có ảnh hưởng đến men và chất nguyên sinh
đều ảnh hưởng đến sự thở.
- Yếu tố thứ nhất là nhiệt độ. Lúc nhiệt độ tăng cao thì hô hấp cũng tăng. Nếu
nhiệt độ tăng đến 40
0
là vùng dẫn. Ở bên trong có các mạch dẫn nước và chất dinh dưỡng lên thân, lá và
có các mạch dẫn các chất hữu cơ trên thân, lá xuống nuôi rễ. Riêng rễ cây lúa vì
mọc dưới nước nên rất ít lông hút, chỉ lúc nào bò hạn hay lúa nương mới có lông hút.
Số lượng lông hút của rễ rất nhiều, nhờ vậy diện tích hút của cây rất lớn. Thí dụ một
bụi lúa mì có 12 triệu rưỡi lông hút với chiều dài 1649m và diện tích hút là 7677
cm
3
. Một cây đỗ tương có 6,1 triệu lông hút, dài 59,7m và diện tích 277cm
3
. Lông
hút bám sát lấy các hạt đất để hút lấy thức ăn trong đất. Hằng ngày, lông rễ cũ chết
đi và ở các bộ phận khác lại sinh ra lông rễ mới nên đất được thay đổi luôn. Rễ phát
triển mạnh là một yếu tố bảo đảm năng suất cao vì cây sẽ hút được nhiều nước và
thức ăn. Tuy vậy nếu thiếu nước hay thiếu phân thì rễ cũng phát triển rất mạnh,
đâm sâu xuống đất có lúc hàng 2-3m có lúc đến 5-10m để tìm nước và thức ăn. Bấy
giờ nó sẽ tranh mất các chất hữu cơ của các bộ phận trên mặt đất và năng suất sẽ
rất thấp. Do đó trong kỹ thuật nông nghiệp cần phải làm thế nào cho bộ rễ phát
triển vừa phải, vừa đủ hút nước và thức ăn cung cấp cho thân, lá, quả. Muốn vậy
cần:
- Cày sâu cho đất tơi. Đối với lúa cần cày sâu đến 20cm và bông đến 30cm.
- Bón phân lót cho sâu, nếu phân bón trên mặt thì rễ chỉ mọc ở lớp trên mặt.
- Tưới nước cho cây vừa đủ vì tưới nhiều rễ cây không phát triển được(trừ cây
lúa).
- Làm cho đất thoáng, vì rễ cũng cần có hô hấp mới sống được. Nếu đất chặt
không khí không xuống được thì rễ sẽ chết. Vì vậy mà lúc bò úng nước trong đất
không có không khí rễ bò thối. Rễ lúa sở dó mọc được dưới nước vì có ống dẫn khí
trong lòng rễ từ lá xuống cho rễ hô hấp. Đó là đặc điểm của các cây sống dưới nước
hay ở chổ bùn, lầy như lúa, sen, sú, vẹt, cói…
Cây bò ngập úng:
Khi bò ngập úng cây không có không khí nên chỉ có phản ứng hô hấp yếm khí
S, Mn
++
, Fe
++
… các chất này góp phần
phá hủy hệ thống rễ của cây.
- Nấm bệnh phát triển và gây hại trong điều kiện ngập úng (Phytophthora sp.
Pythium sp….).
Tóm lại, khi bò ngập úng cây dễ bò chết trong các điều kiện sau: có bón phân
và xử lý ra hoa trước khi lũ về; cây đang ra hoa; làm sạch cỏ vườn; đất bò đóng
váng; cây bò dộng gốc; bón phân chuồn chưa hoai; nước cầm, nước bò ô nhiễm nặng
và nấm bệnh gây hại.
I.6. Chất điều hòa sinh trưởng và chất kích thích tăng trưởng của cây:
1. Chất điều hòa sinh trưởng:
Người ta gọi nhóm các chất điều hoà sinh trưởng trong cây là những chất sinh
trưởng (hocmon thực vật, auxin, chất kích thích, chất hoạt hoá, chất kìm hãm, chất
làm rụng lá,v.v…). Đặc điểm của những chất sinh trưởng tự nhiên hay tổng hợp là ở
chỗ chúng tác dụng với lượng cực kỳ nhỏ ( một vài phần trong hàng triệu phần
nước), bởi vậy chúng thuộc về những chất ít biến động. Những chất sinh trưởng
tham gia vào quá trình phân chia tế bào, phân hoá các mô, phát sinh phôi. Tác dụng
lên những chức năng ADN và ARN , chúng ảnh hưởng lớn đến những quá trình chủ
yếu của các hoạt động sống: sự tổng hợp các enzym, hô hấp, dinh dưỡng rễ, quang
hợp, sự di truyền và huy động các chất. Những chất sinh trưởng điều hoà nhưng
tương quan thuộc sinh lý và hình thái, đảm bảo cho sự sống của cây như một thể
thống nhất; chúng giữ vai trò trong sự tái sinh các cơ quan bò mất đi, trong sự chuyển
cây qua một giai đoạn phát triển sinh sản hay đi vào trạng thái ngủ, v.v…
• Một số chất ức chế sinh trưởng:
- CCC (chlorcholin chlorit): ức chế sinh trưởng chiều cao của cây.
- ABA (axit abxixic): ức chế sinh trưởng chất kháng GA.
- MH (malein hydrazid): ức chế sự nảy mầm kéo dài thời kỳ ngủ của hạt, củ…
các cây ngập úng trung bình và khá như ổi, mận, vú sữa, xoài, nhãn cũng đều
không sống nổi.
Nhằm tăng khả năng chòu úng của các cây ăn trái, giúp chúng vượt qua các
đợt lũ hàng năm, chúng tôi đã nghiên cứu và điều chế một số chế phẩm hoá học có
khả năng điều khiển sự sinh trưởng của cây trồng và đề ra giải pháp tối ưu cho mục
đích trên.
Copyright: Tài liệu đại học ©