BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
--------------------
TRƯƠNG THỊ LÀNH
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT KHÍ CANH
TRONG NHÂN GIỐNG VÀ TRỒNG TRỌT CÂY CÀ CHUA F1
LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP
Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT
Mã số: 60.62.01
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. NGUYỄN QUANG THẠCH
HÀ NỘI - 2009
LỜI CAM ĐOAN
- Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
- Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả luận văn
Trương Thị Lành
i
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS.Nguyễn Quang Thạch,
người Thầy đã dẫn dắt, chỉ bảo tận tình từ khi tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp
Đại học cho đến nay. Trong suốt 5 năm qua, Thầy luôn động viên khích lệ và
truyền niềm đam mê nghiên cứu khoa học để tôi vượt qua những khó khăn, thử
thách của nhưng ngày đầu tham gia nghiên cứu khoa học cho đến nay. Một lần
nữa, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn Thầy chúc Thầy luôn có một sức khỏe tốt và có
nhiều niềm vui trong công việc cũng như trong cuộc sống.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Công nghệ
Sinh học thực vật và vi sinh, các thầy cô trong Khoa Công nghệ Sinh học, Viện
Sau đại học, Trường Đại học nông nghiệp Hà Nội, đã tạo điều kiện thuận lợi,
2.1 Giới thiệu chung về cây cà chua ........................................................4
2.1.1 Nguồn gốc, phân bố của cà chua ....................................................4
2.1.2 Phân loại cà chua.............................................................................4
Cà chua thuộc họ Cà Solanaceae, chi Lycopersicon, tên khoa học là
Lycopersicon esculentum Mill. Theo tác giả Breznhev.D (1964)
Lycopersicon gồm 3 loài: 1. L. Esculentum, L. Peruvianum Mill, L.
Hirsutum Humb. Et. Bonplrezh.................................................................4
iii
- Loài L. Esculentum chia thành 3 loài phụ: SSp. Spontanneum Brezh,
SSp. Subspontaneaum, SSp. Cultum.........................................................4
- Loài L. Peruvianum Mill. Loài này có nhiều dạng trong đó cà dạng dại
và bán dại được sử dụng nhiều làm vật liệu chọn giống...........................4
- Loài L. Hirsutum Humb. Et. Bonpl. Có một vài tính trạng có ý nghĩa
trong chọn giống, , các cơ quan sinh trưởng phủ một lớp lông tơ.............4
2.1.3 Đặc điểm thực vật học cơ bản của cây cà chua...............................5
2.1.4 Yêu cầu của cây cà chua đối với điều kiện ngoại cảnh...................5
2.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất cà chua trên thế giới...................10
2.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất cà chua ở Việt Nam....................12
2.4 Tình hình nghiên cứu công nghệ thủy canh, khí canh trên thế giới: 13
2.4.3 Ứng dụng công nghệ khí canh trong nhân giống cây trồng..........15
2.5 Tình hình nghiên cứu kỹ thuật thủy canh, khí canh ở Việt Nam.....20
2.5.1 Hiện trạng ứng dụng công nghệ cao trong ngành sản xuất rau ở
Việt Nam hiện nay...................................................................................20
2.5.2 Một số thành tựu trong nghiên cứu kỹ thuật thủy canh, khí canh ở
Việt Nam.................................................................................................22
3. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU.............................................................................24
3.1 Đối tượng, vật liệu, địa điểm nghiên cứu.........................................24
3.1.1 Đối tượng nghiên cứu.....................................................................24
3.1.2 Vật liệu nghiên cứu.......................................................................25
nhân giống cà chua bằng phương pháp khí canh.....................................41
4.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dinh dưỡng đến hệ
số nhân giống cà chua bằng kỹ thuật khí canh........................................43
4.1.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của α- NAA đến sự ra rễ và chất lượng rễ
của ngọn giâm cà chua ..........................................................................44
4.1.7 Nghiên cứu ảnh hưởng của IAA đến sự ra rễ và chất lượng rễ của
ngọn giâm cà chua ..................................................................................45
4.2 Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất và chất lượng
của cây giống nhân ra bằng phương pháp khí canh ......................47
4.2.1 Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây nhân
bằng khí canh qua các đợt chồi khác nhau .............................................47
4.2.3 : So sánh sinh trưởng phát triển, năng suất, chất lượng cây cà chua
có nguồn gốc nhân giống khác nhau (cây in vitro, cây từ hạt, cây nhân từ
khí canh)..................................................................................................49
4.3 Đánh giá khả năng trồng cây cà chua trong vụ xuân hè bằng kỹ thuật
khí canh có sử dụng hệ thống làm mát dung dịch dinh dưỡng .....56
4.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch trong bồn khí canh
đến sinh trưởng, phát triển, năng suất chất lượng của cây cà chua trong
vụ xuân hè...............................................................................................56
v
4.4 Bước đầu hiệu quả kinh tế của giải pháp khí canh trong sản xuất cây
giống và trồng cà chua trái vụ........................................................64
4.4.1 Bước đầu xác định giá thành cây giống sản xuất ra bằng kỹ thuật
khí canh...................................................................................................64
4.4.3 Hiệu quả trồng cà chua vụ xuân hè bằng kỹ thuật khí canh có sử
dụng hệ thống làm mát dung dịch dung dịch dinh dưỡng.......................65
5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ..................................................................66
5.1 Kết luận.............................................................................................66
5.2 Đề nghị.............................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................69
nghệ cao trong sản xuất cà chua tại Lâm Đồng đạt năng suất 180- 200
tấn/ha/vụ[60], kết quả nghiên cứu công nghệ trồng cà chua không dùng đất tại
Gia Lâm - Hà Nội của PGS.TS.Hồ Hữu An đạt năng suất 32- 105
tấn/ha/vụ[1]. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ này trên bình diện cả nước
còn nhiều bất cập như vấn đề cung ứng vật tư đầu vào mà trước tiên là vấn đề
cung ứng về giống[60].
Các giống cà chua lai F1 chuyên dụng để trồng trong nhà
kính (chịu được nhiệt độ, ẩm độ cao, cường độ ánh sáng giảm, thụ phấn
không phụ thuộc vào gió, côn trùng…). Các giống này, Việt Nam chưa sản
xuất được phải nhập hạt giống từ Israel, Hà Lan. Giống cà chua F1 đặc biệt
các giống chuyên dụng trồng trong nhà kính của Hà Lan có giá thành rất cao
(2.500 - 3.000 đồng/hạt)[3].
Theo khuyến cáo của các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ
1
(Stoner, 1989) có thể sử dụng hệ thống nhân nhanh bằng khí canh để nhân
giống và trồng trọt cây cà chua F1. Trong những năm qua, Viện Sinh học
Nông nghiệp- Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tiến hành nghiên cứu
ứng dụng công nghệ khí canh để nhân giống và sản xuất củ giống khoai tây
sạch bệnh và bước đầu đã cho những kết quả khả quan: Hệ số nhân giống đạt
từ 8- 11 lần/tháng cao hơn 4- 5 lần so với nhân bằng thủy canh.
Việc nhân giống và trồng trọt cà chua F1 bằng công nghệ
khí canh là vấn đề hoàn toàn mới mẻ chưa được tiến hành ở Việt Nam. Đáp
ứng yêu cầu bức xúc của thực tiễn sản xuất, với mong muốn có thể áp dụng
công nghệ khí canh trong sản xuất cây giống và trồng trọt cà chua chúng tôi
tiến hành đề tài:
“Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật khí canh trong nhân giống và trồng
trọt cây cà chua F1”
1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài
1.2.1 Mục đích
Đánh giá khả năng ứng dụng kỹ thuật khí canh trong nhân giống và trồng
50% so với giống nhập nội.
Đưa ra giải pháp kỹ thuật áp dụng trong việc sản xuất cà chua trong vụ
hè.
3
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu chung về cây cà chua
2.1.1 Nguồn gốc, phân bố của cà chua
Học thuyết về trung tâm phát sinh cây trồng của N.I. Vavilov đề xướng
và P.M.Zukovxki bổ sung, cho rằng quê hương của cây cà chua ở vùng Nam
Mỹ[4]. Nhiều tài liệu nghiên cứu của tác giả De Candolle (1884) [38] , Muller
(1940), Luckwill (1943)[49] v.v…. cho rằng số lượng lớn của cà chua hoang
dại cũng như cà chua trồng được tìm thấy ở Pêru, Equador, Bolivia dọc theo
bờ biển Thái Bình Dương, từ quần đảo Galanpagos tới Chile.
2.1.2 Phân loại cà chua
Cà chua thuộc họ Cà Solanaceae, chi Lycopersicon, tên khoa học là
Lycopersicon esculentum Mill. Theo tác giả Breznhev.D (1964)
Lycopersicon gồm 3 loài: 1. L. Esculentum, L. Peruvianum Mill, L.
Hirsutum Humb. Et. Bonplrezh
- Loài L. Esculentum chia thành 3 loài phụ: SSp. Spontanneum Brezh, SSp.
Subspontaneaum, SSp. Cultum.
- Loài L. Peruvianum Mill. Loài này có nhiều dạng trong đó cà dạng dại và
bán dại được sử dụng nhiều làm vật liệu chọn giống.
- Loài L. Hirsutum Humb. Et. Bonpl. Có một vài tính trạng có ý nghĩa trong
chọn giống, , các cơ quan sinh trưởng phủ một lớp lông tơ.
4
2.1.3 Đặc điểm thực vật học cơ bản của cây cà chua
Rễ cà chua thuộc hệ rễ chùm, trong điều kiện đồng ruộng, rễ cà chua có
thể phát triển rộng tới 1,3 m và sâu tới 1m (Thompson, 1927)[2]. Với khối
lượng rễ lớn như vậy, cà chua được xếp vào nhóm cây chịu hạn.
Lá cà chua đa số thuộc dạng lá kép, các lá chét có răng cưa, có nhiều
1953). Ánh sáng đầy đủ thì việc thụ phấn thuận lợi, dẫn đến sự phát triển bình
thường của quả, quả đồng đều, năng suất tăng. Khi cà chua bị che bóng, năng
suất thường bị giảm và quả thường bị dị hình ( Man và Hallyaner, 1968).
2.1.4.2 Yêu cầu với nhiệt độ
Trong các yếu tố ngoại cảnh tác động đến quá trình sinh trưởng phát
triển của cà chua như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, không khí, đất đai, vi sinh
vật…thì nhiệt độ được coi là yếu tố quan trọng nhất, ảnh hưởng lớn nhất đến
quá trình sinh trưởng, phát triển của cà chua, đặc biệt là cà chua trồng trong
điều kiện nhiệt độ nóng ẩm.
Cà chua thuộc cây ưa ấm. Trong quá trình nảy mầm của hạt, nhiệt độ
thích hợp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho hạt nảy mầm nhanh, làm tăng tỷ lệ
mọc mầm, giúp cho cây con phát triển được dễ dàng. Nhiệt độ thích hợp nhất
cho nảy mầm là 18,5- 21
o
C (Wittwer 1960), con Thompson (1974) lại cho
rằng nhiệt độ tối ưu là 26- 32
o
C. Nhiệt độ quá cao sẽ làm chậm sự nảy mầm
của hạt, hạt dễ mất sức sống, mầm bị biến dạng[2].
Theo Kuo và cộng sự (1998), nhiệt độ đất có ảnh hưởng đến quá trình
phát triển của hệ thống rễ, khi nhiệt độ đất cao trên 39
o
C sẽ làm giảm quá
trình lan tỏa của hệ thống rễ, nhiệt độ trên 44
o
C bất lợi cho sự phát triển của
bộ rễ, cản trở quá trình hấp thụ nước và dinh dưỡng [46].
Cà chua sinh trưởng tốt trong phạm vi nhiệt độ 15- 30
o
C, nhiệt độ tối
o
C.
Điều này liên quan đến việc duy trì cân bằng quá trình quang hóa trong cây.
Nhiệt độ không những ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng dinh dưỡng
mà còn ảnh hưởng rất lớn tới sự ra hoa đậu quả, năng suất, chất lượng cà
chua. Ở thời kỳ phân hóa mầm hoa, nhiệt độ không khí ảnh hưởng đến vị trí
của chùm hoa đầu tiên. Cùng với nhiệt độ không khí, nhiệt độ đất có ảnh
hưởng đến số lượng hoa/chùm. Khi nhiệt độ không khí trên 30/25
o
C
(ngày/đêm) làm tăng số lượng đốt dưới chùm hoa thứ nhất. Nhiệt độ không
khí lớn hơn 30/25
o
C (ngày/đêm) cùng với nhiệt độ đất trên 21
o
C làm giảm số
hoa trên chùm [46].
Nghiên cứu Calvert (1957)[37] cho thấy sự phân hóa mầm hoa ở 13
o
C
cho số hoa trên chùm nhiều hơn ở 18
o
C là 8 hoa/chùm, ở 14
o
C có số hoa trên
chùm lớn hơn ở 20
o
C (Tiwari, Choudhury, 1993)[57].
Ngoài ra, nhiệt độ còn ảnh hưởng trực tiếp tới sự nở hoa cũng như quá
trình thụ phấn thụ tinh, nhiệt độ ảnh hưởng rõ rệt tới sự phát triển của hoa, khi
C, để hình thành lycopen là 12- 30
o
C
và hình thành caroten là 10- 38
o
C. Do vậy, nhiệt độ tối ưu để hình thành sắc
tố là 18- 24
o
C. Quả có màu đỏ- da cam đậm ở 24- 28
o
C do có sự hình thành
lycopen và caroten dẽ dàng. Nhưng khi nhiệt độ 30- 36
o
C quả có màu vàng đó
là do lycopen không được hình thành. Khi nhiệt độ lớn hơn 40
o
C quả giữ
nguyên màu xanh bởi vì cơ chế phân hủy chlorophyll không hoạt động,
caroten và lycopen không được hình thành. Nhiệt độ cao trong quá trình phát
triển của quả cũng làm giảm quá trình hình thành pectin, là nguyên nhân làm
cho quả nhanh mềm hơn[46],[56].
Nhiệt độ cao và ẩm độ cao còn là nguyên nhân tạo điều kiện thuận lợi
cho một số bệnh phát triển. Theo Walker và Foster (1946) [57] bệnh héo rũ
8
Fusarium phát triển mạnh ở nhiệt độ đất 28
o
C, bệnh đốm nâu (Cladosporium
fulvum Cooke) phát sinh ở điều kiện nhiệt độ 25- 30
o
C và độ ẩm không khí
bón đạm thích hợp sẽ làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm (màu sắc,
khẩu vị và hàm lượng axit trong quả).
Lân: có tác dụng giúp cho bộ rễ phát triển mạnh, làm tăng khả năng hút
nước và dinh dưỡng của rễ, ngoài ra lân còn ảnh hưởng đến sự phát triển của
hoa, chất lượng quả và đẩy nhanh quá trình chín.
Kali: là yếu tố quan trọng đối với sự phát triển của hoa và quả cà chua.
Kali ảnh hưởng tới kích thước và chất lượng quả, làm giảm tỷ lệ quả dị dạng.
Ngoài ra nó còn đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành màu sắc và
hương vị của cà chua.
Thiếu Kali làm giảm độ chắc quả và hàm lượng các chất dinh dưỡng.
Bên cạnh đạm, lân, kali, các nguyên tố vi lượng như Mg, Ca, Bo, Mn,
Zn, S, Cu và Mo có vai trò hết sức quan trọng đối với quá trình sinh trưởng
phát triển của cây cà chua.
2.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất cà chua trên thế giới
Theo FAO, tổng sản phẩm cà chua trên toàn thế giới trong năm 2005 là
125 triệu tấn. Trung Quốc chiếm 25%, tiếp theo là Mỹ chiếm 10%, Thổ Nhĩ
Kỳ chiếm 8%, Ấn Độ 6%, các nước khác là 51%. [61]
Hình 2.1: Tình hình sản xuất cà chua của thế giới trong năm 2005
10
Từ năm 2003 đến năm 2007 khối lượng xuất khẩu cà chua trên toàn thế
giới tăng 30%. Mexico là nước đứng đầu trong xuất khẩu cà chua, chiếm 1
nửa sản lượng xuất khẩu của thế giới, năm 2003 khối lượng xuất khẩu của
Mexico đạt 903.384 tấn chiếm 50% khối lượng xuất khẩu trên toàn thế giới,
năm 2007 khối lượng đạt 1,1 triệu tấn
Hình 2.2: Tình hình xuất khẩu cà chua ở 1 số nước trên thế giới
5 năm vừa qua
(Nguồn: />Trong vòng 5 năm, sản lượng nhập khẩu cà chua của thế giới tăng 40%. Mỹ
là nước nhập khẩu cà chua nhiều nhất thế giới. Năm 2003 khối lượng nhập khẩu cà
chua của Mỹ là 939.457 tấn chiếm 53% khối lượng nhập khẩu cà chua của toàn thế
giới, năm 2007 khối lượng nhập khẩu cà chua của Mỹ là 1,07 triệu tấn. Pháp là
phía Bắc phù hợp cho sinh trưởng phát triển của cây cà chua nếu được đầu tư
tốt năng suất cà chua sẽ rất cao. Diện tích cho phát triển cà chua còn rất lớn vì
trồng trong vụ đông, không ảnh hưởng đến 2 vụ lúa nhưng sản phẩm lại là trái
vụ so với Trung Quốc, nước có khối lượng cà chua lớn nhất thế giới (20 triệu
tấn/năm). Các vùng trồng cà chua đều có nguồn lao động lớn, nông dân có
kinh nghiệm canh tác nên nếu có thị trường sẽ thu hút được nhiều lao động do
giá nhân công rẻ nên giá thành có khả năng cạnh tranh cao. Chính vì vậy có
thể nói triển vọng phát triển cà chua ở nước ta là rất lớn[31].
2.4 Tình hình nghiên cứu công nghệ thủy canh, khí canh trên thế giới:
2.4.1 Công nghệ thủy canh (hydroponic technology):
Công nghệ thủy canh đã được phát triển trong hơn 3 thế kỷ. Các công
bố đầu tiên về công nghệ này xuất hiện từ những năm 1600 (Weir,1991).
Trong những năm 50, 60 thế kỷ 20, hydroponic trở nên được quan tâm bởi sự
phát triển của ngành công nghiệp sản xuất nhựa và nhà kính. Các mô hình
thủy canh dựa trên các loại giá thể như sawdust, peat,straw, cát lần lượt được
13
giới thiệu. Quan trọng hơn cả là sự ra đời của kỹ thuật phim dinh dưỡng
(Nutrient Film Technique – NFT) và rockwool – một loại tấm kính sợi cách
nhiệt (fiberglass) (Caruthers,1999). Các phát triển công nghệ khác trong
những năm 1970 bao gồm cả hệ thống phun sương (Ein Gedi system) và một
loạt các hệ thống tuần hoàn dung dịch dinh dưỡng được nghiên cứu bởi người
Nhật (Hanger, 1993). Đến những năm 80, 90, một loạt các cải tiến đã được
nghiên cứu ví dụ hệ thống sử dụng perlite của Scotland áp dụng trong việc sản
xuất dâu tây ba chiều nhầm tiết kiệm không gian nhà kính, có sự kết hợp giữa
hệ thống rockwool và NFT
Cùng các nghiên cứu nhằm tối thiểu hóa tác động của môi trường bằng
việc sử dụng tối thiểu lượng chất hóa học và sử dụng quản lý dịch hại tổng
hợp APM. Các hệ thống thủy canh hiện đại nhất đã được phát triển trong đó
các khâu sản xuất từ trồng, thu hoạch đến đóng gói đều được tự động hóa,
môi trường được hoàn toàn kiểm soát.
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 hiện sự
ra rễ của chúng rất thuận lợi và sạch bệnh khi trồng trong điều kiện phun mù
dinh dưỡng cho bộ phận dưới mặt đất. F.W.Went (1957) đã dưa 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 phun dinh dưỡng kèm chất kích thích ra rễ
ngắt quãng cho phần gốc của cành giâm trong các hộp nhân giống 20 lần/giờ
(Dr.Richard J. Stoner, 1983)[48].
15
Copyright: Tài liệu đại học ©