BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

HOÀNG THỊ NGA

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT NHÂN GIỐNG VÀ TRỒNG
CÀ CHUA F1 GIỐNG ESTYVA BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ CANH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Trồng trọt
Mã số: 62 62 01 01

Người hướng dẫn: GS.TS. Nguyễn Quang Thạch
GS.TS. Trần Khắc Thi

HÀ NỘI - 2012


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này
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 án này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả

Hoàng Thị Nga



MỤC LỤC
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt

vii

Danh mục các bảng

viii

Danh mục hình

xi

MỞ ĐẦU

1


Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1

Giới thiệu chung về cây cà chua

5
5

1.1.1 Đặc điểm thực vật học cơ bản của cây cà chua

5

1.1.2 Yêu cầu của cây cà chua đối với điều kiện ngoại cảnh

6

1.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà chua
1.2

Công nghệ khí canh

15

20

1.2.1 Lịch sử phát triển của công nghệ khí canh

20

1.2.2 Ưu, nhược điểm của công nghệ khí canh

37

2.2

Nội dung nghiên cứu

41

2.2.1 Nghiên cứu nhân giống cây cà chua F1 bằng phương pháp
giâm chồi trên hệ thống khí canh
2.2.2 Nghiên cứu kỹ thuật trồng cà chua F1 bằng hệ thống khí canh:
2.3

Phương pháp nghiên cứu

41
41

41

2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm

41

2.3.2 Phương pháp theo dõi, đánh giá

47

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu


năng nhân chồi cây cà chua F1 trên hệ thống khí canh
3.1.5

55

Nghiên cứu ảnh hưởng của độ dẫn điện (EC) dung dịch dinh
dưỡng đến khả năng nhân chồi cây cà chua F1 chồi trên hệ
thống khí canh

56


v

3.1.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ đến khả năng nhân giống cây
cà chua F1 bằng phương pháp giâm chồi trên hệ thống khí canh

58

3.1.7 Xác định số lần cắt chồi thích hợp khi nhân chồi cây cà chua
F1 trên hệ thống khí canh

60

3.1.8 So sánh hệ số nhân giống cây cà chua F1 bằng phương pháp
giâm chồi trên hệ thống khí canh với giá thể và thủy canh

64

3.1.9 Nghiên cứu tính toán giá thành nhân giống cây cà chua F1

82

3.2.5 Ảnh hưởng của việc giảm nhiệt độ (làm mát) dung dịch dinh
dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây cà
chua F1 trồng trên hệ thống khí canh trong vụ Xuân Hè

87

3.2.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghệ khí canh đến sinh
trưởng, phát triển và năng suất của cây cà chua F1

90

3.2.7 Đánh giá hiệu quả của việc trồng trọt cây cà chua F1 bằng
công nghệ khí canh

106


vi

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

109

1

Kết luận

109

Diện tích, năng suất và sản lượng cà chua trên toàn thế giới qua
một số năm

16

1.2

Diện tích, năng suất và sản lượng cà chua của Việt Nam (2004 - 2009)

17

2.1

Thành phần một số dung dịch dinh dưỡng

40

3.1

Ảnh hưởng của số lá để lại trên cây mẹ tới khả năng nhân chồi
của cây cà chua trên hệ thống khí canh

3.2

Ảnh hưởng của các dung dịch dinh dưỡng khác nhau đến khả
năng nhân chồi của cây cà chua trên hệ thống khí canh

3.3

62

chồi cây cà chua F1 trên hệ thống khí canh

3.6

54

Ảnh hưởng của chu kỳ phun dinh dưỡng khác nhau đến hệ số
nhân chồi của cây cà chua F1

3.5

52

Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng nhân chồi của cây cà
chua trên hệ thống khí canh

3.4

50

64

Ảnh hưởng của các nền giâm chồi khác nhau (giá thể, thủy canh, khí
canh) đến tỷ lệ sống, ra rễ và chất lượng rễ của chồi giâm cà chua

66


ix


3.16

70

Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dinh dưỡng ban ngày đến chiều
cao và số lá cà chua trên hệ thống khí canh (14 tuần sau trồng)

3.15

69

Ảnh hưởng của thời gian phun dinh dưỡng đến sự ra hoa, đậu quả
và năng suất của cà chua.

3.14

68

79

Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dinh dưỡng vào ban đêm đến
sinh trưởng, phát triển của cây cà chua trồng trên hệ thống khí
canh (14 tuần sau trồng)

3.19

Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun ban đêm đến các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất của cà chua

3.20



x

3.24

Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt đến các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất của cây cà chua

3.25

Chất lượng quả cà chua trên các phương thức trồng khác nhau

3.26

Tình hình nhiễm sâu bệnh hại của cây cà chua trên các phương

3.27

99
103

thức trồng trọt khác nhau

104

Hiệu quả kinh tế của trồng cà chua F1 bằng kỹ thuật khí canh

106


Ảnh hưởng của số lá để lại trên cây mẹ tới hệ số nhân chồi cây
cà chua

3.2

51

Ảnh hưởng của dung dịch dinh dưỡng sử dụng trong khí canh tới
quá trình khai thác chồi của cây cà chua F1

53

3.3

Năng suất của cây cà chua trồng từ hạt và chồi cắt các lần khác nhau

63

3.4

Sự ra rễ của chồi trên các hệ thống trồng trọt khác nhau

67

3.5

Bộ rễ cây cà chua trồng trên hệ thống khí canh trong vụ Đông có
thời gian nghỉ phun khác nhau

3.6

cao cây vụ Xuân Hè

3.8

76

85

Sự biến thiên nhiệt độ môi trường và nhiệt độ vùng rễ của các
công thức thí nghiệm ở các thời điểm khác nhau sau khi phun
dinh dưỡng (tháng 6,7)

87


xii

3.12

Ảnh hưởng của việc làm giảm nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng
đến năng suất của cây cà chua trong vụ Xuân Hè

89

3.13

Bộ rễ cây cà chua ở các phương thức trồng trọt khác nhau

92



3.18

96

Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau tới khả
năng tích lũy chất khô của cây cà chua vụ Đông

3.19

96

Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau tới chỉ số
diện tích lá của cây cà chua vụ Xuân Hè

3.18

94

Ảnh hưởng của các phương thức trồng trọt khác nhau tới chỉ số
diện tích lá của cây cà chua vụ Đông

3.17

94

100

Một số hình ảnh cây cà chua trên các phương thức trồng trọt
khác nhau

sinh trưởng vô hạn (chiều dài thân chính đạt tới 15-20 mét); ít phân nhánh, có
khả năng tự thụ phấn, thụ tinh cao, đậu quả được cả trong điều kiện nhiệt độ
cao (30-350C) và cường độ ánh sáng thấp (dưới 3000 lux), có tiềm năng năng
suất cao (≥ 5kg/cây), thời gian sinh trưởng 180 - 300 ngày... Việc lai tạo và
sản xuất hạt giống nhóm cà chua này rất công phu nên giá thành hạt giống rất
cao (trung bình 3000 - 5000 đồng/hạt nhập từ Hà Lan hoặc Israel). Giá thành


2

hạt giống cao là một trong những hạn chế khả năng mở rộng các mô hình sản
xuất cà chua công nghệ cao tại các vùng ven đô, khu công nghiệp hiện nay
(Trần Khắc Thi, 2011), [18].
Đã có nhiều công trình nhân giống vô tính cây cà chua bằng phương
pháp giâm chồi và điển hình là công trình của Stoner (1989), [132]. Tác giả đã
chứng minh khả năng nhân giống cà chua bằng giâm chồi trên hệ thống khí
canh. Tuy nhiên chưa có những công bố ứng dụng kết quả nghiên cứu này ở
quy mô sản xuất. Gần đây ở Việt Nam, đề tài cấp nhà nước: “ Nghiên cứu làm
chủ công nghệ và xây dựng mô hình công nghiệp sinh học sản xuất giống khoai
tây, rau và hoa sạch bệnh.”, thuộc chương trình Khoa học Công nghệ trọng
điểm cấp nhà nước KC.04 đã nghiên cứu khả năng nhân giống cây khoai tây
cấy mô, cây dâu tây, một số cây hoa bằng kỹ thuật giâm chồi trên hệ thống khí
canh đạt hệ số nhân rất cao (Nguyễn Quang Thạch & cs, 2010), [12].
Việc phát triển trồng trọt cà chua theo hướng nông nghiệp công nghệ
cao là một xu hướng tất yếu đã và đang được triển khai mạnh mẽ ở nhiều
vùng trồng rau, hoa của Việt Nam. Các công nghệ trồng cà chua thủy canh
tĩnh, thủy canh tuần hoàn đã được nghiên cứu và triển khai rất mạnh trên thế
giới cũng như ở Việt Nam (Hồ Hữu An, 2005) [1], (Trần Khắc Thi, 2011),
[18], (Phạm Kim Thu, 2007), [20] (Cook and Calvin, 2007), [48]. Tuy nhiên
các nghiên cứu và áp dụng kỹ thuật trồng cây cà chua bằng công nghệ khí


có giá trị về ảnh hưởng của một số yếu tố kỹ thuật đến khả năng nhân giống
bằng chồi và sinh trưởng, phát triển, năng suất của cà chua thương phẩm
giống Estyva trồng trên hệ thống khí canh.
Kết quả nghiên cứu cũng là tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu và
giảng dạy về công nghệ khí canh cho các cây trồng khác ở Việt Nam.
3.2

Ý nghĩa thực tiễn
- Đề xuất kỹ thuật nhân giống cà chua bằng giâm chồi trên hệ thống khí

canh phục vụ nhu cầu cây giống cà chua chuyên dụng trồng trong nhà có mái
che với giá thành giảm chỉ bằng 1/4 - 1/5 so với hạt giống nhập nội.
- Xác định được các thông số kỹ thuật cần thiết để xây dựng quy trình
trồng cà chua lai F1 bằng kỹ thuật khí canh trong nhà có mái che cho hiệu quả
kinh tế cao.
4

Những đóng góp mới của luận án
- Là công trình đầu tiên và có hệ thống ở nước ta về cơ sở khoa học và

các thông số kỹ thuật cần thiết cho việc nhân giống vô tính bằng giâm chồi và
trồng cà chua bằng công nghệ khí canh.


4

- Đã xác định vai trò của việc hạ thấp nhiệt độ trong dung dịch dinh
dưỡng của hệ thống khí canh cho việc trồng cà chua vụ Xuân Hè ở Đồng bằng
Bắc bộ bằng công nghệ khí canh.

số cánh hoa tương ứng nhau từ 5- 9. Hoa lưỡng tính, nhị đực liên kết với nhau
thành bao hình nón, bao quanh nhụy cái.
Quả thuộc dạng quả mọng có 2, 3 hay nhiều ngăn hạt. Hình dạng và
màu sắc quả phụ thuộc vào từng giống. Ngoài ra màu sắc quả chín còn phụ
thuộc vào nhiệt độ, hàm lượng caroten và lycopen. Ở nhiệt độ 30oC trở lên, sự
tổng hợp lycopen bị ức chế, trong khi đó sự tổng hợp β caroten không mẫn
cảm với tác động của nhiệt độ, vì thế ở mùa nóng khi chín quả có màu vàng
hoặc đỏ vàng (Krumbein et al., 2006), [95]. Khối lượng quả cà chua dao động
rất lớn từ 3- 200 g phụ thuộc vào giống (thậm chí có quả đạt tới 500g) (Jaime
and Nuez, 2008), [83].


6

1.1.2 Yêu cầu của cây cà chua đối với điều kiện ngoại cảnh
1.1.2.1 Yêu cầu đối với ánh sáng
Cà chua thuộc cây ưa sáng, cây con trong vườn ươm nếu đủ ánh sáng
(5000 lux) sẽ cho chất lượng tốt, cây cứng, bộ lá to, khỏe, sớm được trồng.
Ngoài ra, ánh sáng tốt, cường độ quang hợp tăng cây ra hoa đậu quả sớm hơn,
chất lượng sản phẩm cao hơn (Trần Khắc Thi, 1999), [13]. Cường độ ánh
sáng ảnh hưởng rất lớn tới quá trình sinh trưởng, phát triển của cây cà chua.
Điểm bão hòa ánh sáng của cà chua là 70,000 lux (là cây trồng cần nhiều ánh
sáng chỉ sau cây dưa hấu). Cường độ ánh sáng thấp làm chậm quá trình sinh
trưởng và cản trở quá trình ra hoa. Cường độ ánh sáng thấp làm vòi nhụy
vươn dài và tạo nên những hạt phấn không có sức sống, khả năng thụ phấn
kém. 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 giảm và quả thường bị dị hình (Mandal et al., 1989), [101].
1.1.2.2 Yêu cầu với nhiệt độ
Trong các yếu tố ngoại cảnh tác động đến quá trình sinh trưởng phát

trình ra lá và sinh trưởng của lá. Tốc độ sinh trưởng của thân, chồi và rễ đạt
cao hơn khi nhiệt độ ngày từ 26- 300C và đêm từ 18- 220C. Điều này liên
quan đến việc duy trì cân bằng quá trình quang hợp và hô hấp trong cây (Hurd
and Graves, 1984), [80].
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
(Polenta et al., 2006), [115]. 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. Nhiệt độ không khí trên


8

30/250C (ngày/đêm) làm tăng số lượng đốt dưới chùm hoa thứ nhất. Nhiệt độ
không khí lớn hơn 30/250C (ngày/đêm) cùng với nhiệt độ đất trên 210C làm
giảm số hoa trên chùm.
Sự phân hóa mầm hoa ở 130C cho số hoa trên chùm nhiều hơn ở 180C, ở
140C có số hoa trên chùm nhiều hơn ở 200C (Tiwari and Choudhury, 1993), [138].
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 nhiệt độ (ngày/đêm) trên 30/240C làm giảm kích thước hoa, khối lượng
noãn và bao phấn. Nhiệt độ cao làm giảm số lượng hạt phấn, giảm sức sống
của hạt phấn và của noãn. Tỷ lệ đậu quả cao ở nhiệt độ tối ưu là 18- 200C.
Nhiệt độ ngày vượt 380C trong vòng 5- 9 ngày trước hoặc sau khi hoa nở 1- 3
ngày, nhiệt độ đêm vượt 270C trong vòng vài ngày trước và sau khi hoa nở
đều làm giảm sức sống hạt phấn, đó chính là nguyên nhân làm giảm năng
suất. Quả cà chua phát triển thuận lợi ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ trên 350C ngăn
cản sự phát triển của quả và làm giảm kích thước của quả rõ rệt (Hurd and
Graves, 1985), [81] (Kuo et al., 1998), [96].
Bên cạnh đó, nhiệt độ còn ảnh hưởng tới các chất điều hòa sinh trưởng

cacbonic làm cho rễ cà chua bị độc dẫn đến cây héo. Khi thiếu nước quả cà chua
chậm lớn và thường xảy ra hiện tượng khô đáy quả (An et al., 2005), [30].
Độ ẩm không khí quá cao (> 90%) dễ làm cho hạt phấn bị trương nứt, hoa
cà chua không thụ phấn được sẽ rụng. Tuy nhiên, điều kiện gió khô cũng thường
làm tăng tỷ lệ rụng hoa (Tạ Thu Cúc & cs, 2007), [4] (Dumas et al., 2003), [56].
1.1.2.4. Yêu cầu đối với dinh dưỡng khoáng
Cũng như các cây trồng khác, cà chua cần ít nhất 20 nguyên tố dinh
dưỡng cho quá trình sinh trưởng phát triển bình thường của nó.
Nitơ (N) có ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh trưởng sinh dưỡng và
năng suất quả hơn tất cả các yếu tố dinh dưỡng khác. N có tác dụng thúc đẩy
sự sinh trưởng, nở hoa, đậu quả của cà chua nhưng lại kéo dài thời gian chín


10

và làm giảm kích thước quả. Khi thiếu N cùng với điều kiện nhiệt độ cao sẽ
làm cho tỷ lệ rụng hoa tăng. Khi lượng N quá dư thừa làm giảm kích thước
quả, kéo dài thời gian chín, giảm khả năng chống chịu với rất nhiều loại bệnh
và tăng tỷ lệ quả thối. Do vậy, việc bón N thích hợp sẽ làm tăng năng suất và
chất lượng sản phẩm (màu sắc, khẩu vị và hàm lượng axit trong quả) (Trần
Khắc Thi, 1999), [13] (Tạ Thu Cúc, 2006), [3] (Anonymous, 2009), [33].
Các nghiên cứu liên quan đến những tác động của nguồn N với cây cà
chua đã cho thấy: cà chua nhạy cảm với các nguồn cung cấp của N là NH4+
(Kirkby and Knight, 1977), [91] (Ganmore and Kafkafi, 1980), [63] (Magalhães
and Wilcox, 1983), [100] (Dong et al., 2004), [55] (Olympios, 2006), [113].
Nhiều nghiên cứu gần đây cũng đã khẳng định điều này. Việc sử dụng NH4+
như nguồn N duy nhất hoặc chủ yếu trong trồng trọt cà chua trong dung dịch đã
dẫn đến suy giảm tăng trưởng và năng suất (Siddiqi et al., 2002), [124]. Akl &
cs (2003), [27] đã quan sát thấy sự hạn chế của cả hai yếu tố là sinh trưởng và
năng suất quả cà chua khi tỷ lệ NH4+ /N tổng số trong dung dịch dinh dưỡng cao

độ tăng trưởng của cà chua tăng lên rõ rệt cùng với sự tăng của nồng độ P
trong cây. Kết quả từ nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng cung cấp P qua lá cho
cây cà chua trồng trong nhà kính làm tăng hàm lượng của chất diệp lục, P,
kali, magie và sắt trong lá, thúc đẩy sự chín, tăng năng suất và chất lượng của
quả (Chapagain and Wiesman, 2004), [43]. Thiếu P ở mức độ nhẹ ít làm ảnh
hưởng đến tốc độ tăng trưởng, nhưng nếu thiếu hụt ở mức độ nặng sẽ làm hàm
lượng N trong lá, hàm lượng cytokinin và cường độ quang hợp giảm ( Groot et
al., 2002), [66]. Sự sinh trưởng của bộ rễ thường phản ứng với điều kiện bất
thuận của môi trường như sự thiếu hụt P hoặc L- Glutamate. Bón lượng P cao ít
khi gây hiện tượng ngộ độc cho cây cà chua vì độ hòa tan của phân lân trong
đất thấp. Tuy nhiên, với việc trồng cây không cần đất, sự xuất hiện của ngộ độc
do P là có thể, vì P dư thừa trong dung dịch không di động. Hàm lượng P
chiếm 1% khối lượng khô là mức giữa đầy đủ và gây độc. Mức độ độc hại của


12

P trong lá cà chua cũng có thể gây nên bởi sự thiếu hụt kẽm (Kaya and Higgs,
2001, 2002), [88], [89]. Chất lượng quả cà chua đạt cao nhất khi bón lượng P
rất cao. Một lượng lớn P cần thiết cho sự hình thành hạt.
Kali (K): là yếu tố quan trọng đối với sự trao đổi chất, sự phát triển của
hoa và quả cà chua (Anna, 2009), [32]. K 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 K làm giảm độ chắc quả và hàm lượng các chất dinh dưỡng. Yêu
cầu K của cây cà chua cao khi có sự tăng trưởng nhanh của cây kết hợp với sự
tăng khối lượng quả (Chapagain and Wiesman, 2004), [43] (Haiprakasa and
Subramanian, 1991), [71]. Hệ thống rễ của cây cà chua rất nhạy cảm với khả
năng hấp thu K và các nguyên tố khoáng trong đất (Chen and Gabelman,
2000), [45] (Muholland et al., 2001), [106].

chua đạt cao nhất khi bón 150 kg K/ha (Karlberg et al., 2006), [85].
Ngược lại với K nếu tăng cung cấp Nitơ cho cà chua ở trên ngưỡng
được coi là tối ưu cho sản xuất cà chua trong nhà kính có thể làm giảm chất
lượng quả do giảm hàm lượng đường (Davies and Winsor,1967), [52]. Theo
Parisi & cs (2006), [114] khi bón cho cà chua lượng là 250 kg N /ha làm giảm
một số chỉ tiêu chất lượng quả như: pH, hàm lượng chất rắn hòa tan, glucose và
fructose. Cung cấp một phần của nitơ ở dạng NH4+ có thể cải thiện chất lượng
quả (hàm lượng đường và axit hữu cơ) so với chỉ có NO3- (Flores et al., 2003),
[62] (Kirby and Knight, 1977), [91] (Navarro et al., 2005), [109]. Theo Heeb &
cs (2005b) ,[75] cung cấp kết hợp các dạng nitơ sẽ cải thiện hương vị quả.
Với P: dường như các dạng của P bón vào đất trồng cà chua không làm
ảnh hưởng đến tổng lượng chất khô, pH, độ chua hay màu sắc đặc trưng của
quả (Oke et al., 2005), [111].
Canxi (Ca): Ảnh hưởng đến các rối loạn sinh lý của cây mà chủ yếu là hiện
tượng BER. Tăng cường cung cấp canxi sẽ làm giảm rối loạn sinh lý (Amor