Ảnh hưởng của việc phun bổ sung dung dịch KCL lên lá đến khả năng quang hợp và năng suất của ba giống khoai tây HH7, KT3, DIAMANT trên nền đất vĩnh phúc

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của việc phun bổ sung KCl lên lá đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 3 giống khoai tây KT3, HH7, Diamant... Hiện nay đã được trồng rộng khắp trên cả nước

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của việc phun bổ sung KCl lên lá đến năng suất

và các yếu tố cấu thành năng suất 3 giống khoai tây KT3, HH7, Diamant

Khoai tây có tên khoa học là Solanum Tuberosum.L thuộc họ cà

Solacea chi Solanum và tập đoàn Tuberavium Dun [2] Cây khoai tây được con người phát hiện ra cách đây khoảng 500 năm trước công nguyên, xuất

xứ từ Nam Mỹ (Pêru, Chilê) Đầu thế kỉ thứ 16 khoai tây được trồng ở châu

Âu trước hết ở Tây Ban Nha sau đó đến Anh rồi đến Đức, Pháp…

Hiện nay khoai tây được coi là cây lương thực chủ yếu được xếp thứ 5 sau lúa, ngô, lúa mì, lúa mạch với sản lượng gần 3 triệu tấn/năm Cây khoai tây được trồng phổ biến ở các nước ôn đới và cận nhiệt đới [2]

Ở nước ta khoai tây được đưa vào trồng lần đầu tiên năm 1901 ở Tú Sơn (Hải Phòng), 1907 được đưa đến Trà Lĩnh (Cao Bằng) và năm 1917 được trồng ở Thường Tín (Hà Tây) Hiện nay đã được trồng rộng khắp trên

cả nước và tỏ ra thích hợp với khí hậu của đồng bằng Bắc bộ, vì vậy cây khoai tây trở thành cây màu quan trọng trong công thức luân canh: Lúa xuân – lúa mùa sớm – khoai tây [2]

Với điều kiện khí hậu nước ta thường xuyên có những biến động bất thường và mạnh mẽ Để nâng cao năng suất cây trồng nói chung và khoai tây nói riêng thì bên cạnh yếu tố giống thì các biện kĩ thuật như tưới tiêu, phân bón và bảo vệ thực vật quyết định đến năng suất cụ thể của giống Quang hợp là một trong các quá trình sinh lí có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và phẩm chất cây trồng Quá trình quang hợp của cây phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, chế độ nước, chế độ phân bón và các yếu tố môi

3

trường khác Trong những năm gần đây một trong các biện pháp kỹ thuật đã

và đang được sử dụng là phun bổ sung các nguyên tố đa lượng, vi lượng và các chất điều hoà sinh trưởng lên lá cho một số loại cây trồng như lúa, đậu tương, lạc, đậu xanh…Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định các nguyên tố

bổ sung lên lá có ảnh hưởng tích cực đến các quá trình sinh lý và năng suất của cây trồng Tuy nhiên mỗi loại cây trồng lại có những đặc điểm riêng, mỗi vùng sinh thái lại có khí hậu, thổ nhưỡng đặc trưng Vì vậy cần có các nghiên cứu cụ thể, trên cơ sở đó có thể áp dụng các biện pháp kỹ thuật này

vào sản xuất Chính vì lí do đó mà chúng tôi chọn đề tài: “Ảnh hưởng của việc phun bổ sung dung dịch KCl lên lá đến khả năng quang hợp và năng suất của 3 giống khoai tây KT3, HH7, Diamant trên nền đất Vĩnh Phúc”

2 Mục đích của đề tài

Trong đề tài này chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của việc phun bổ sung dung dịch KCl lên lá đến quang hợp và năng suất của ba giống khoai tây nhằm cung cấp thêm cơ sở khoa học của việc phun bổ sung nguyên tố khoáng lên lá đối với cây trồng Trên cơ sở đó xây dựng phương hướng ứng dụng của biện pháp kĩ thuật này vào sản xuất

3 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu ảnh hưởng của việc phun bổ sung dung dịch KCl lên lá đối với một số chỉ tiêu sinh lý của cây khoai tây cụ thể

4

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tình hình nghiên cứu trên đối tượng khoai tây

Từ nhiều năm nay khoai tây đã trở thành cây trồng chính của vụ đông ở miền Bắc nước ta và được trồng ở 3 vùng chính: vùng đồng bằng, vùng trung du miền núi và vùng Đà Lạt – Lâm Đồng Trong thời gian đó tập thể cán bộ khoa học từ Trung ương đến địa phương trong toàn quốc đã có nhiều công trình nghiên cứu tập trung vào công tác chọn tạo, nhân nhanh giống khoai tây bằng phương pháp Invitro, kỹ thuật trồng và bảo quản khoai tây, các nghiên cứu về thoái hoá giống và phương pháp khắc phục thoái hoá giống, bệnh hại trên khoai tây… nhằm mở rộng diện tích và tăng năng suất cũng như chất lượng củ, giảm chi phí trồng trọt đến mức tối thiểu

+ Về công tác chọn tạo, khảo nghiệm giống

Theo hướng khảo nghiệm và đánh giá năng suất các giống khoai tây vùng đồng bằng sông Hồng tác giả Ngô Đức Thiệu có nhận xét: năng suất khoai tây có quan hệ phụ thuộc với số thân, số củ, trọng lượng thân, đặc biệt

là bộ lá Điều đó chứng tỏ bộ lá giữ vai trò quan trọng để hình thành năng suất Vì thế cần quan tâm đặc biệt đến biện pháp kĩ thuật giữ bộ lá lâu tàn

[12]

Th.S Nguyễn Văn Đính và cộng sự (2003) khi khảo sát một số giống khoai tây trồng trên nền đất Vĩnh Phúc đã khẳng định các giống 108.28 và 171.1 sinh trưởng tốt và cho năng suất cao hơn hẳn giống Thường Tín Giống G1 và Diamant chỉ tương đương với giống Thường Tín [3]

+ Các nghiên cứu về nhân nhanh và sản xuất giống

Theo các tác giả Lê Trần Bình, Nguyễn Quang Thạch và cộng sự đã thành công trong việc nhân nhanh sản xuất giống gốc và giống siêu nguyên

5

chủng bằng nuôi cấy Invitro Tác giả Nguyễn Thị Hoa và cộng sự kết hợp với CIP đã thành công trong nhân nhanh khoai tây giống bằng mầm và ngọn giúp tăng hệ số nhân giống nuôi cấy mô từ 8-45 lần [5]

+ Về kĩ thuật trồng khoai tây

Tác giả Nguyễn Văn Viết khi nghiên cứu điều kiện khí hậu vụ Đông ở đồng bằng Bắc bộ đã khẳng định: khoai tây trồng càng muộn thì năng suất càng giảm, song do hạn chế về chế độ mưa lúc đầu vụ nên không nên trồng khoai tây quá sớm Vì vậy nên trồng vào tháng 10 đến tháng 11 [14]

+ Các nghiên cứu về thoái hoá giống và phương pháp khắc phục thoái hóa giống

Để khắc phục hiện tượng thoái hoá giống khoai tây ở Việt Nam các nhà nghiên cứu đã đưa ra 4 giải pháp là: giải pháp nhập nội, giải pháp tự sản xuất giống sạch trong nước, giải pháp chọn lọc vệ sinh quần thể và giải pháp trồng khoai tây bằng hạt Từ đó đã thu được những kết quả khả quan [13] Phương pháp khắc phục sự già hoá củ giống làm giảm năng suất cũng

đã được nghiên cứu Theo các kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Quang Thạch, nguyên nhân của hiện tượng già hoá là do thời gian bảo quản

củ giống dài ở điều kiện nhiệt độ cao, do sử dụng củ giống liên tiếp trong trồng trọt Đồng thời tác giả đưa ra hướng bảo quản khoai tây trong nhà lạnh hoặc trồng thêm vụ xuân để tạo thêm nguồn củ giống mới [11] Theo tác giả Lâm Thế Viễn, trồng khoai tây vụ xuân năng suất thấp hơn chính vụ từ 30-

40 % so với trồng bằng củ giống để trong thời gian từ 6 đến 9 tháng [15] Theo tác giả Nguyễn Quang Thạch (1993) củ giống để từ vụ xuân luôn trẻ hơn củ giống để từ vụ đông ở mọi thời điểm Sử dụng khoai tây thu hoạch

từ vụ xuân làm giống cho củ giống trẻ sinh lí và tăng hiệu quả sản xuất giống Củ giống trẻ sinh lí luôn thể hiện tính ưu việt về sinh trưởng, phát triển, năng suất so với củ giống già sinh lí [11]

6

1.2 Quá trình quang hợp ở cây xanh

1.2.1 Bản chất của quá trình quang hợp

Quá trình quang hợp thực chất là quá trình biến đổi năng lượng chứ không phải đơn thuần là quá trình cố định CO2 Theo M.D.Camen “quang hợp là một tập hợp các quá trình, trong đó năng lượng mặt trời được biến đổi thành năng lượng hoá học dùng trong các quá trình sinh tổng hợp” Theo Clayton, quang hợp là một quá trình khử phức tạp diệp lục được kích thích bằng năng lượng ánh sáng tạo thành các đơn vị oxi hoá hay khử Các đơn vị đó biến đổi thành các chất oxi hóa hay khử bền hơn Tập hợp các chất oxi hoá và khử đó tạo nên hợp chất phốt phát cao năng lượng (~P) từ phốt pho vô cơ Những chất khử bền và ~P cung cấp năng lượng và lực khử dùng để khử CO2 tổng hợp các chất hữu cơ [8],[10]

1.2.2 Ý nghĩa của quang hợp

Quang hợp có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với sự tồn tại của sự sống trên trái đất và con người Các kết quả nghiên cứu về quang hợp đã khẳng định 90% năng lượng nhân loại dùng là do quang hợp cung cấp (dưới dạng than

đá, hơi đốt, củi đun…) Dự đoán trong tương lai về mặt năng lượng con người có thể khai thác theo hướng sử dụng năng lượng hạt nhân nhưng không hoàn toàn đánh giá thấp việc tìm ra bí mật của quá trình quang hợp Viện sĩ A.L.Cuốcxanốp cho rằng “công tác nghiên cứu quang hợp hứa hẹn cho loài người một cuộc cách mạng sâu sắc về năng lượng và kinh tế”

Kết quả quan trọng của quang hợp là việc tạo thành các hợp chất hữu

cơ “mọi chất hữu cơ dù chúng đa dạng đến đâu và gặp ở chỗ nào, ở động vật, thực vật hay con người đều đã đi qua lá, đều được hình thành từ các chất do lá cấu tạo ra” Tổng lượng chất hữu cơ do thực vật tổng hợp được trên trái đất hàng năm đạt tới 450 nghìn triệu tấn (tính ra bằng đường

7

glucoza) Lượng chất hữu cơ khổng lồ nói trên là cơ sở vật chất của sự sống trên trái đất [9]

Quá trình quang hợp còn có vai trò vũ trụ lớn lao vì hàng năm thực vật

có màu xanh đã đồng hoá từ không khí gần 170 tỉ tấn CO2, quang phân ly

140 tỉ tấn H2O và giải phóng ra 115 tỉ tấn oxi tự do cần cho sự tồn tại của sự sống trên trái đất, duy trì sự cân bằng, ổn định cho các hoạt động của sinh giới

1.2.3 Các điều kiện môi trường ảnh hưởng tới quá trình quang hợp

Quang hợp là một trong những quá trình sính lí cơ bản ở thực vật, có quan hệ mật thiết với tất cả các quá trình trao đổi chất khác nhau của cơ thể

và chịu ảnh hưởng liên tục, sâu sắc của các điều kiện môi trường như: ánh sáng, nước, nhiệt độ, phân bón

1.3 Mối quan hệ giữa quang hợp và năng suất cây trồng

Năng suất cây trồng là kết quả tổng hợp của các quá trình sinh lí xảy ra trong cây từ khi hạt nảy mầm đến khi thu hoạch Trong các quá trình sinh lí

đó thì quang hợp có ý nghĩa quyết định vì trên 95% các hợp chất hữu có được tạo ra có mặt trong sản phẩm thu hoạch có nguồn gốc trực tiếp hay gián tiếp từ quang hợp Bởi vậy để tăng năng suất trước hết cần tác động để

bộ máy quang hợp hoạt động có hiệu quả cao nhất

1.3.1 Năng suất cây trồng là kết quả hoạt động của hệ quang học

Muốn nâng cao năng suất cây trồng tức là nâng cao năng suất của hệ quang học cần phải chú ý điều khiển các nhân tố nhằm làm cho hệ sử dụng năng lượng với hiệu quả cao

Nhiều công trình nghiên cứu đã chú ý tới các điều kiện hoat động quang hợp như: quy mô và cấu trúc bộ máy quang hợp: trước hết là diện tích lá; cường độ và thời gian hoạt động của bộ máy quang hợp; tỉ lệ giữa quá

8

trình hình thành và tiêu dùng chất hữu cơ…(Bonsen, Iensen 1932, Ivanop1941, Blackman, Rutter 1948, Wilson 1951, Watson 1952, Nhichiporovich 1956)

Các công trình nghiên cứu về quang hợp và năng suất đã đưa ra công

thức: NSKT = 1

100000

n

Ci Kt



(1) trong đó: - NSKT là năng suất kinh tế

- n: là thời gian sinh trưởng tính từ khi trồng đến khi thu hoạch

- Fco2: là cường độ quang hợp của lá cây được tính bằng số lượng

CO2 đồng hoá trong quá trình quang hợp trong 1 ngày đêm trên đơn vị diện tích lá (CO2/m2/ngày)

- Kf: hiệu số giữa quang hợp và hô hấp

- Kkt: hiệu quả kinh tế được tính bằng tỉ lệ phần thu được/năng suất sinh học

- L: diện tích lá (m2/ha)

- 100.000: hệ số quy đổi gam sang tạ

Từ công thức (1) ta thấy muốn nâng cao năng suất kinh tế cần thiết phải

9

1.4 Vai trò sinh lí của các nguyên tố khoáng đối với cây trồng

1.4.1 Hàm lƣợng các nguyên tố khoáng trong cây

Căn cứ vào hàm lượng của các nguyên tố trong cây người ta chia các

nguyên tố trong cây ra làm 3 nhóm:

- Nhóm các nguyên tố đa lượng chiếm từ 10-1-10-4 chất khô gồm các nguyên tố: C, H, O, N, S, P, K, Mg, Ca, Fe, Si, Na, Al

- Nhóm nguyên tố vi lượng chiếm từ 10-5-10-7 chất khô gồm các nguyên tố: Mn, B, Sr, Ti, Cu, Zn, Ba, Li, Br, F, Rb, Sn, Mo, Co

- Nhóm nguyên tố siêu vi lượng chiếm từ 10-8-10-14 chất khô gồm các nguyên tố: As, I, Cs, Ge, Se, Cd, Pb, Hg, Au, Ag

1.4.2 Chức năng sinh lí chung của các nguyên tố khoáng

* Chức năng cấu trúc

Các nguyên tố C, H, O, N, S, P tham gia trực tiếp vào cấu tạo nên các hợp chất hữu cơ quan trọng của cơ thể ví dụ: Nitơ cấu tạo enzym, axit nucleic (DNA, RNA), các coenzin và protein; Mg trong diệp lục; Fe trong hemoglobin; P có khả năng tạo liên kết cao năng với O và S trong ATP

* Chức năng điều tiết

Chức năng điều tiết của các nguyên tố khoáng thể hiện qua việc: ảnh hưởng đến tính chất lí hoá của chất nguyên sinh; tham gia vào cấu trúc và xúc tác các enzym; tham gia và cấu trúc các chất có hoạt tính sinh học cao như phitohocmon, vitamin

1.4.3 Chức năng sinh lý của nguyên tố Kali (K) đối với cây trồng

* Khả năng hấp thụ và vận chuyển K trong cây

K là nguyên tố khoáng được cây hấp thụ với lượng lớn, tuy nhiên sự hấp thụ K phụ thuộc vào một số ion khác Theo tác giả Hoàng Hà cho thấy

sự đối kháng giữa K+

và Mg2+, Na+ và Ca2+ [3] Đặc biệt ở pH < 4 cây không hấp thụ được K, đất không thoáng khí cũng dẫn đến tình trạng cây thiếu K

10

K có tính linh động cao tập trung ở nhiều mô và cơ quan còn non có sự hoạt động sinh lí, trao đổi chất mạnh (mô phân sinh chiếm 50% tổng số K toàn bộ cơ thể, ở cây ngũ cốc hàm lượng K trong thời kỳ đẻ nhánh cao hơn thời kỳ chín 4-5 lần) Đặc biệt trong khoai tây tỉ lệ K2O trong củ 2-3,5%, còn trong thân lá chiếm 1,6-6,7% [3]

- K+ tham gia vào kích thích hoạt động của nhiều hệ enzym Theo Evan

và Wilder K+ tham gia vào kích thích hoạt động của 40 loại enzym khác nhau thuộc 6 nhóm cơ bản là: nhóm Sintetase; nhóm Liase; nhóm Hiđrolase; nhóm Oxidoreductase; nhóm Transfenase; nhóm Isomerase

- K+ ảnh hưởng tích cực đến quá trình trao đổi gluxit, đặc biệt là đường khử và tinh bột

- K+ ảnh hưởng trực tiếp đến quá tình tổng hợp các sắc tố ở lá Quan sát cây thiếu K+

ảnh hưởng đến sự phát triển của hệ mạch dẫn Phần lớn thực vật cần K+

ở giai đoạn phát triển sinh khối do K+ cần thiết cho sự hình thành

tế bào mới, tăng cường làm lượng diệp lục trong lá, tăng khả quang hợp và thúc đẩy quá trình vận chuyển các chất hữu cơ về củ

- K+ giúp cây chống rét: do nồng độ K+ trong dịch bào cao nên làm chậm khả năng đông kết dịch tế bào khi nhiệt độ xuống thấp [8]

- Nồng độ K+ trong không bào cao làm giảm sự thoát hơi nước do đó

K+ còn giúp cây sử dụng nước hiệu quả và có khả năng chống hạn tốt hơn

11

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Trong đề tài này chúng tôi tiến hành TN trên 3 giống khoai tây: KT3; Diamant và Hồng Hà 7(HH7) do trung tâm nghiên cứu cây có củ Viện KHKTNN Việt Nam cung cấp

*Diamant(Dia)

Nhập từ Hà Lan, thời gian sinh trưởng từ 90-100 ngày Trung bình có 2-5 thân/khóm Chiều cao cây 35-70cm, lá dày, to và xanh đậm Dạng củ bầu, mắt củ nông Ưa phân bón, vỏ và thịt củ màu vàng Khối lượng trung bình củ 80-150g Chống chịu bệnh héo vi khuẩn vụ xuân kém Năng suất trung bình từ 13-16 tấn/ha Tỉ lệ xuất khẩu 40-45%

* Giống khoai tây KT3 ( kí hiệu 105.32)

Giống KT3 có nguồn gốc từ tổ hợp lai serrana x I.1035 được Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam nhập năm 1986 KT3 có thời gian sinh trưởng 80 ngày, cây phát triển khoẻ cho năng suất cao từ 18-20 tấn/ha Tỉ lệ

củ to trên 100g là 35-40% sản lượng Ruột củ vàng đậm, phẩm chất ngon, chống chịu bệnh virus và nhiệt độ tốt Nhiễm bệnh héo xanh, mốc sương và héo vàng trung bình

* Hồng Hà 7 (HH7)

HH7 là giống khoai tây lai có nguồn gốc Ấn Độ được Trung tâm Nghiên cứu cây có củ Viện KHKTNN Việt Nam chọn tạo từ hàng chục tổ hợp hạt lai của trung tâm khoai tây quốc tế (CIP) Giống HH7 có tên khoa học là HPS7 (HH7) và đã được công nhận là giống tiến bộ kĩ thuật từ tháng 1.1998

Đặc điểm: sinh trưởng khoẻ, phân nhánh nhiều, trung bình từ 2-5 thân/khóm, củ tròn, mắt hơi sâu, vỏ và ruột màu vàng, chất lượng khá

12

Năng suất tiềm năng 20-30 tấn/ha, tỉ lệ củ thương phẩm đạt 50-60% Thời gian sinh trưởng từ 83-90 ngày Ít bị mốc sương và các loại bệnh do virus, chống chịu bệnh héo xanh trung bình

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Bố trí thí nghiệm

TN được tiến hành vào vụ đông năm 2005 tại khu vực xã Cao Minh, thị

xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Diện tích TN 300m2

đượcchia làm 18 ô Cách

bố trí TN đảm bảo theo nguyên tắc bố trí TN ngoài đồng ruộng Chế độ chăm sóc thông thường và đồng đều giữa các giống

2.2.2 Cách pha dung dịch KCl dùng để phun bổ sung lên lá

KCl tinh sạch được cân bằng cân satorius với độ chính xác 10-4, sau đó pha trong nước cất nồng độ 2%, đây là dung dịch mẹ Khi phun bổ sung lên

lá chúng tôi pha với nồng độ 0,2% Phun bổ sung lên lá vào giai đoạn 30 ngày sau khi trồng Thời gian phun vào buổi sáng sớm, liều lượng 10 lít/360m2

đo diện tích Một con lăn cao su ở mặt dưới của bộ phận này đo quãng đường dịch chuyển Những phần nhỏ của hình ảnh được giải mã bởi bộ phận điều chỉnh của AM 200 để cho ra hình ảnh mô phỏng trên màn hình Máy sẽ đưa ra thông số về chiều dài lớn nhất, chiều rộng lớn nhất và diện tích vật cần đo

13

2.3.2 Xác định hàm lượng diệp lục

Hàm lượng diệp lục được đo trên máy chuyên dụng OPTI-SCIENCES model CCI-200 (sản xuất tại Mĩ) Mỗi công thức đo 30 mẫu ngẫu nhiên Nguyên tắc hoạt động của máy: diệp lục có khả năng hấp thụ ánh sáng

ở 2 vùng xanh (blue) và đỏ (red) nhưng không hấp thụ ánh sáng xanh lá cây (green) hoặc ánh sáng đỏ xa (hồng ngoại) bằng việc xác định nguồn năng lượng hấp thụ ở vùng đỏ cỏ thể tính được lượng diệp lục tương đương có trong mô lá

2.3.3 Xác định cường độ quang hợp

Cường độ quang hợp được đo bằng lượng micromol CO2 được hấp thụ trên 1m2 lá trong 1 giây bằng máy chuyên dụng LCi (của hãng ADC Bioscientific Ltd của Anh) Mỗi công thức đo 20 mẫu ngẫu nhiên

Máy LCi bao gồm bộ phận xử lí trung tâm, bộ phận cung cấp khí, buồng đo quang hợp và một cart lưu trữ dữ liệu Lượng khí đưa vào và thoát

ra trong một đơn vị diện tích và trên một đơn vị thời gian

Hoạt động đồng hoá CO2 được tính toán trong khoảng thời gian 20 giây Một chiếc quạt nhỏ đảm bảo cho luồng khí được trộn đều trong buồng

lá, CO2 được đo bằng một bộ phận phân tích khí bằng tia hồng ngoại

Khi cho lá vào buồng đo, máy cần ít nhất 2 phút để điều chỉnh lại các yếu tố môi trường Trong thời gian này giá trị Ci (CO2 khí khổng) ổn định Đặc điểm cực kì quan trọng và tiện lợi cho nghiên cứu là LCi rất gọn nhẹ,

có thể mang ra nơi thực nghiệm và đo đạc Invitro

2.3.4 Xác định các yếu tố cần hình thành năng suất và năng suất

- Số củ/khóm: lấy giá trị trung bình của 30 khóm

- Khối lượng củ trung bình/khóm (g/khóm)

- Năng suất thực tế (kg/360m2)