SUMMARY A net house pot experiment was designed to investigate the effect of foliar application of chitosan in combination with GA3 and α-NAA on photosynthesis and tassel emergence of maize cv. LVN10 grown under water stress conditions in 2006 winter crop at Gia lam, Hanoi. It was found that Chitosan in combination with GA3 and α-NAA exhibited a positive effect on growth and photosynthesis activity of maize plants grown under different drought levels (soil humidity varied from 25% to 65%). The leaf number was higher at tassel emergence stage, LAI increased to 0.19 - 0.26 m2leaf/m2land; the total chlorophyll content in leaves increased to 22.33 - 46.42 mg/100g of fresh leaves; the water deficiency decreased in leaves and photosynthesis intensity raised to 1.83 - 2.4 μmol CO2/m2 leaf/s; biological yield increased to 8.04 - 30.15 g/plant in comparison with those in control experiment. Moreover, application of chitosan with GA3 and α-NAA improved the ability of the plants for tassel emergence and pollen shedding under soil moisture stress
Tạp chí KHKT Nông nghiệp 2007: Tập V, Số 4: 8-12 Đại học Nông nghiệp I Hiệu lực của chitosan và ga 3 , - naa đến hoạt động quang hợp của cây ngô lvn10 trồng chậu vụ đông 2006 tại Gia Lâm - Hà Nội Effect of chitosan, GA 3 , and -NAA on photosynthesis of maize cv. LVN10 grown under water stress in 2006 winter at Gia Lam, Hanoi Vũ Quang Sáng * SUMMARY A net house pot experiment was designed to investigate the effect of foliar application of chitosan in combination with GA 3 and -NAA on photosynthesis and tassel emergence of maize cv. LVN10 grown under water stress conditions in 2006 winter crop at Gia lam, Hanoi. It was found that Chitosan in combination with GA 3 and -NAA exhibited a positive effect on growth and photosynthesis activity of maize plants grown under different drought levels (soil humidity varied from 25% to 65%). The leaf number was higher at tassel emergence stage, LAI increased to 0.19 - 0.26 m 2 leaf/m 2 land; the total chlorophyll content in leaves increased to 22.33 - 46.42 mg/100g of fresh leaves; the water deficiency decreased in leaves and photosynthesis intensity raised to 1.83 - 2.4 àmol CO 2 /m 2 leaf/s; biological yield increased to 8.04 - 30.15 g/plant in comparison with those in control experiment. Moreover, application of chitosan with GA 3 and -NAA improved the ability of the plants for tassel emergence and pollen shedding under soil moisture stress. Key words: Hybrid maize, TRS-108, GA3, -NAA, photosynthesis, tassel emergence. 1. ĐặT VấN Đề Cây ngô (Zea mays L.) là một trong ba cây lơng thực quan trọng trên thế giới (lúa mì, lúa gạo, ngô). Trong đó, ngô đứng thứ ba về diện tích, thứ hai về năng suất và đứng đầu về tổng sản lợng. Ngô đã đợc hầu hết các nớc trên thế giới gieo trồng. Hàng năm, diện tích ngô tăng 0,7%, năng suất 2,4% và sản lợng là 3,1%, diện tích trồng ngô toàn thế giới đạt trên 147 triệu ha, năng suất bình quân 4,7 tấn/ha và tổng sản lợng trên 695 triệu tấn (FAOSTAT, 2005). Mặc dù nhu cầu ngô ngày càng tăng nhng tổn thất về sản lợng ngô lại rất lớn do hạn hán. Theo điều tra của CIMMYT, trên thế giới hàng năm sản lợng ngô bị thiệt hại khoảng 20,4 triệu tấn do hạn. Diện tích trồng ngô ở nớc ta hiện nay khoảng 999.000 ha, chủ yếu trồng ở tỉnh miền núi và trung du. Năng suất ngô còn thấp, đặc biệt vào mùa khô ở miền Nam và vụ đông ở miền Bắc, cây ngô sinh trởng, phát triển kém, tạo bắp phun cờ bị hạn chế trong điều kiện khô hạn (Nguyễn Thế Hùng, 2001 và Trần Văn Minh, 2004). Do vậy, để nâng cao năng suất cây ngô, ngoài việc chọn tạo giống chịu hạn thì việc áp dụng kỹ thuật thâm canh tiên tiến và sử dụng phân bón lá, chất điều tiết sinh trởng kích thích sự sinh trởng, trỗ cờ phun râu cho cây ngô để đạt năng suất cao khi gặp hạn là việc làm rất cần thiết mà thực tế đang đòi hỏi (Vũ Cao Thái, 2000; Lê Văn Tri, 1998). Mục đích của nghiên cứu này sử dụng chế phẩm phân bón lá chitosan (TRS-108) kết hợp GA3 và NAA để nâng cao năng suất cho ngô. Theo khuyến cáo, Chitosan (TRS-108) là loại phân bón lá cao cấp có tác dụng làm tăng cờng quang hợp, tăng sức đề kháng của thực vật nên có khả năng làm tăng năng suất cây trồng (Hirok, 2002 và Vasconsuelo, 2003). * Khoa Nông học, Trờng Đại học Nông nghiệp I- Hà Nội. 8 Hiệu lực của Chitosan và ga 3 , - naa đến hoạt động quang hợp . 2. VậT LIệU Và PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU 2.1. Vật liệu nghiên cứu Thí nghiệm sử dụng giống ngô LVN10, là giống đã đợc công nhận giống quốc gia và hạt giống chuẩn, đợc lấy từ Viện Nghiên cứu ngô. Chế phẩm dinh dỡng Chitosan của Công ty cổ phần Trờng Sơn Hà Nội đợc sản xuất theo công nghệ Nhật Bản (Bộ NN&PTNT đã cho phép sử dụng). Chitosan có hàm lợng các chất dinh dỡng nh sau: Chitosan > 0,002%; axit amin >0,002%; dextran > 0,002%; B >0,03%; Mo > 0,0005%; Fe > 0,02%; Cu >0,07%; Mn > 0,05%; Mg > 0,02%; Ca > 0,01%; N > 7,00%; P 2 0 5 > 5,00%; K 2 0 > 3,00%. Chitosan có màu xanh nhạt, dạng bột, không độc, dễ hoà tan trong nớc, không gây ô nhiễm môi trờng. Các chất kích thích sinh trởng Auxin (- NAA 40 ppm) và Gibberellin (GA 3 ) 50 ppm đợc sử dụng kết hợp với chế phẩm Chitosan. 2.2. Phơng pháp nghiên cứu Thí nghiệm đợc tiến hành vụ đông 2006 tại Khoa Nông học, Trờng Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, ngô trồng trong chậu vại trong nhà lới có mái che. Mỗi chậu vại đựng 10 kg đất phù sa cổ sông Hồng không đợc bồi đắp hàng năm và trồng 1 cây. Phân chuồng và N, P, K đợc bón theo qui trình hiện hành. Thí nghiệm đợc bố trí thành 6 công thức. Công thức 1: Độ ẩm đất 65 - 80% - Phun nớc (ĐC 1) Công thức 2: Độ ẩm đất 65 - 80% - Phun Chitosan + GA 3 , -NAA Công thức 3: Độ ẩm đất 45 - 65% - Phun nớc (ĐC2) Công thức 4: Độ ẩm đất 45 - 65% - Phun Chitosan + GA 3 , -NAA Công thức 5: Độ ẩm đất 25 - 45% - Phun nớc (ĐC3) Công thức 6: Độ ẩm đất 25 - 45% - Phun Chitosan + GA 3 , -NAA Phun Chitosan và GA 3 50 ppm, -NAA 40 ppm cho cây ngô vào thời kỳ cây đợc 5 -6 lá và trớc trỗ cờ 10 - 15 ngày. Độ ẩm đất đợc khống chế bằng lợng nớc tới khác nhau ở mỗi công thức vào giai đoạn 5 - 6 lá, trớc trỗ 10 - 15 ngày và trong thời gian trỗ. Độ ẩm đất đợc xác định bằng máy đo độ ẩm (Battery Cover). Các chỉ tiêu về sinh trởng, phát triển của cây ngô LVN10 đợc theo dõi gồm: động thái ra lá, chỉ số diện tích lá LAI (m 2 lá/m 2 đất). Hàm lợng diệp lục trong lá (mg/100g lá tơi) đợc xác định theo phơng pháp so màu trên máy spectrophotometer- 2000 ở hai bớc sóng = 660 nm và = 642 nm, cờng độ quang hợp (àmol C0 2 /m 2 lá/s) đợc đo bằng máy đo quang hợp PP- SYSTEM ở điều kiện 30 o C, nồng độ C0 2 là 370 ppm, cờng độ ánh sáng 40 klux, độ ẩm 60%. Độ thiếu hụt bão hoà nớc trong lá đợc xác định theo phơng pháp sấy ở nhiệt độ 100 - 105 o C. Xác định tỷ lệ trỗ cờ, phun râu (%). Số liệu thực nghiệm đợc xử lý thống kê theo chơng trình EXEL và IRRISTAT. 3. KếT QUả Và THảO LUậN 3.1 ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA đến động thái ra lá và chỉ số diện tích lá (LAI) ngô LVN10 trồng chậu vụ Thu Đông. Bảng 1. ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 và -NAA đến động thái ra lá của ngô LVN10 Đơn vị: lá/cây Ngày theo dõi Công thức Độ ẩm đất (%) 2/10 12/10 22/10 1/11 11/11 CT I: Phun nớc (đ/c1) 65-80 1,33 1,33 1,89 4,00 3,22 CT II: Phun chế phẩm 65-80 1,67 3,00 2,00 4,67 3,78 CT III: Phun nớc (đ/c 2) 45-65 1,22 0,67 1,33 3,22 2,44 CT IV: Phun chế phẩm 45-65 1,33 1,33 1,67 3,78 2,86 CT V: Phun nớc (đ/c 3) 25-45 0,89 0,78 1,00 2,33 1,47 CT VI:Phun chế phẩm 25-45 1,00 0,89 2,00 2,00 1,78 CV(%) 2,4 LSD0,05 0,2 Lá là cơ quan tiếp nhận ánh sáng mặt trời và tiến hành quang hợp, do vậy số lá trên cây và chỉ số diện tích lá (m 2 lá/m 2 đất) là rất quan 9 V Quang Sáng trọng, là chỉ tiêu đánh giá khả năng tiếp nhận ánh sáng và chuyển quang năng thành hoá năng (ATP) tích luỹ trong cây. Độ ẩm đất càng thấp, thì số lá trên cây cũng nh chỉ số diện tích lá LAI (m 2 lá/ m 2 đất) càng thấp. Tuy nhiên, tại các công thức đợc phun chế phẩm Chitosan và GA 3 , -NAA, số lá và chỉ số diện tích lá cao hơn so với công thức phun nớc ở các giới hạn độ ẩm đất khác nhau. Vào thời kỳ trỗ cờ, tại các công thức phun Chitosan và GA 3 , -NAA, cây ngô cho số lá cao hơn từ 0,31 - 0,56 lá/cây, chỉ số diện tích lá (LAI) cao hơn từ 0,19 - 0,26 m 2 lá /m 2 đất so với công thức phun nớc (đối chứng) (Bảng 1 và Bảng 2). Bảng 2. ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 và -NAA đến LAI của ngô LVN10 Đơn vị: LAI (m 2 lá/m 2 đất) Công thức Độ ẩm đất (%) Thời kỳ 5-6 lá Thời kỳ 7-9 lá Trớc trỗ cờ Trỗ cờ 1. 65 - 80 0,18 0,26 0,43 0,90 2. 65 - 80 0,22 0,33 0,68 1,09 3. 45 - 65 0,15 0,20 0,31 0,63 4. 45 - 65 0,18 0,24 0,42 0,83 5. 25 - 45 0,14 0,17 0,24 0,47 6. 25 - 45 0,15 0,21 0,38 0,73 CV% 2,3 LSD0,05 0,14 3.2. ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA đến hàm lợng diệp lục trong lá ngô LVN10 Diệp lục là sắc tố quan trọng, hàm lợng của nó trong lá cao phản ánh khả năng quang hợp, sinh trởng và tính chống chịu của cây tốt. Hàm lợng diệp lục tăng dần theo thời kỳ sinh trởng, phát triển của cây và đạt cao nhất vào thời kỳ trỗ cờ (Bảng 3). Mức gây hạn khác nhau (độ ẩm đất từ 25% - 65%) ở thời kỳ sinh trởng khác nhau cũng rất khác nhau khi đợc phun Chitosan và GA 3 , -NAA. Thời kỳ trỗ cờ các công thức đợc phun Chitosan và GA 3 , -NAA hàm lợng diệp lục trong lá ngô tăng từ 22,33 - 46,42 mg/100 lá tơi, thời kỳ trớc trỗ cờ tăng từ 13,75 - 41,75 mg/100g lá và thời kỳ 7 - 9 lá tăng từ 20,53 - 43,48 mg/100g lá tơi so với công thức phun nớc. Bảng 3. ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA đến hàm lợng diệp lục tổng số trong lá ngô LVN10 Đơn vị: mg/100g lá tơi Công thức Độ ẩm đất (%) Thời kỳ 7 - 9 lá Trớc trỗ cờ Trỗ cờ 1. Phun nớc 65 -80 155,03 167,69 184,80 2. Phun chế phẩm 65 - 80 171,66 220,31 234,85 3. Phun nớc 45 - 65 84,61 137,78 111,36 4. Phun chế phẩm 45 - 65 127,09 179,48 157,78 5. Phun nớc 25 - 45 61,19 133,23 94,28 6.Phun chế phẩm 25 - 45 99,72 146,88 116,61 Nh vậy, trong điều kiện bị hạn, Chitosan và GA 3 , -NAA đã duy trì đợc sự tổng hợp diệp lục trong lá ngô giúp cây sinh trởng và phát triển, tạo năng suất. 3.3. ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA đến cờng độ quang hợp cây ngô LVN10 trồng chậu vụ thu đông Ngô thuộc cây C 4 có cờng độ quang hợp cao và cũng nh các cây trồng khác, hoạt động quang hợp của bộ lá quyết định 90 - 95% năng suất của cây. Tại các công thức phun chế phẩm dinh dỡng qua lá Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA, cờng độ quang hợp cao hơn so với công thức phun nớc ở các mức độ ẩm đất khác nhau và ở các giai đoạn sinh 10 Hiệu lực của Chitosan và ga 3 , - naa đến hoạt động quang hợp . trởng khác nhau. Cờng độ quang hợp đạt cao nhất ở thời kỳ trỗ cờ, các công thức phun Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA cao hơn từ 1,83 - 2,24 àmol C0 2 /m 2 lá/s so với công thức phun nớc (Bảng 4). Hoạt động quang hợp và khả năng tích luỹ chất khô (năng suất sinh vật học) cũng nh năng suất cây trồng là mối tơng quan. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Chitosan kết hợp GA 3 , - NAA phun cho cây ngô trồng trong điều kiện thiếu nớc cho năng suất sinh vật học tăng từ 8,04 - 30,15g/cây so với các cây đợc phun nớc (công thức đối chứng). Bảng 4. ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA đến cờng độ quang hợp cây ngô LN10 (Đơn vị: àmol CO 2 /m 2 lá/s) Công thức Độ ẩm đất (%) Thời kỳ 5 - 6 lá Thời kỳ 7 - 9 lá Trớc trỗ cờ Trỗ cờ 1 65 - 80 10,37 12,60 14,47 15,13 2 65 - 80 12,27 15,60 16,13 17,37 3 45 - 65 8,30 10,03 9,07 13,17 4 45 - 65 10,52 11,87 11,20 15,10 5 25 - 45 2,33 5,70 2,30 7,27 6 25 - 45 3,00 6,57 3,97 9,13 CV (%) LSD 0,05 3,5 0,5 3,8 0,7 4,2 1,1 2,7 1,3 3.4. ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA đến khả năng trỗ cờ và phun râu của cây ngô LVN10 trồng chậu vụ thu đông Ngô là cây giao phấn điển hình, sự giao phấn này đợc thực hiện chủ yếu nhờ gió và côn trùng. Trong một quần thể ruộng, thời gian trỗ cờ tung phấn và phun râu phải khớp nhau, nhng trên thực tế cũng xảy ra không khớp nhau do tác động của yếu tố ngoại cảnh bất lợi, đặc biệt khi cây ngô bị thiếu nớc nên ảnh hởng xấu đến sự thụ phấn, thụ tinh và tạo hạt. Bảng 5. ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA đến khả năng trỗ cờ của cây ngô LVN10 (Đơn vị:% cây trỗ cờ) Ngày theo dõi Công thức Độ ẩm đất (%) 23/10 26/10 29/10 2/11 5/11 8/11 1 65 - 80 0,0 11,1 44,4 66,7 100 100 2 65 - 80 11,1 44,4 77,8 100 100 100 3 45 - 65 0,0 0,0 0,0 22,2 33,3 44,4 4 45 - 65 0,0 0,0 33,3 66,7 66,7 100 5 25 - 45 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 6 25 - 46 0,0 0,0 0,0 0,0 11,1 22,2 11 V Quang Sáng Bảng 6. ảnh hởng của Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA đến khả năng phun râu của cây ngô LVN10 (Đơn vị:% cây phun râu) Ngày theo dõi Công thức Độ ẩm đất (%) 26/10 29/10 2/11 5/11 8/11 14/11 1 65 - 80 0,0 0,0 22,2 66,7 77,8 77,8 2 65 - 80 11,1 33,3 55,6 88,9 88,9 88,9 3 45 - 65 0,0 0,0 0,0 33,3 44,4 44,4 4 45 - 65 0,0 0,0 22,2 33,3 77,8 77,8 5 25 - 45 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 6 25 - 46 0,0 0,0 0,0 0,0 11,1 11,1 Khi cây ngô bị thiếu nớc, phun Chitosan kết hợp GA 3 , -NAA, ở giai đoạn trỗ cờ và phun râu đã cho thấy độ ẩm đất càng cao, cây ngô trỗ cờ, phun râu càng tốt hơn. Tuy nhiên, ở các công thức phun Chitosan kết hợp GA 3 , - NAA đã làm tăng khả năng trỗ cờ và phun râu của cây ngô giống LVN10 (thời gian sớm hơn và tỷ lệ trỗ cờ phun râu cao hơn). ở ngày theo dõi cuối cùng, tại công thức độ ẩm đất 65 - 80% có tỷ lệ cây trỗ cờ đạt 100%, tại công thức độ ẩm đất 45 -65%, tỷ lệ trỗ cờ của ngô đợc phun Chitosan và GA 3 , -NAA đạt 100%, cao hơn hẳn so với cây ngô đợc phun nớc (tỷ lệ trỗ cờ 44,4%). Đặc biệt với mức độ ẩm đất thấp (25 - 45%), ở công thức phun nớc, cây ngô không có khả năng trỗ cờ, phun râu. Nh vậy, trong điều kiện bị hạn Chitosan và GA 3 , -NAA có tác dụng kích thích sinh trởng, tăng khả năng, trỗ cờ, phun râu của cây ngô (Bảng 5 và Bảng 6). 4. KếT LUậN Chế phẩm dinh dỡng qua lá Chitosan và chất điều tiết sinh trởng GA 3 , -NAA có hiệu quả tốt đến sinh trởng, hoạt động quang hợp và khả năng trỗ cờ, phun râu của cây ngô LVN10 trồng chậu trong điều kiện thiếu nớc (độ ẩm đất từ 25 - 65%). Dới tác động của Chitosan và GA 3 , -NAA làm tăng các hoạt động quang hợp nh ở thời kỳ trỗ cờ có số lá trên cây nhiều hơn, chỉ số diện tích lá (LAI) tăng từ 0,19 - 0,26 m 2 lá/m 2 đất, hàm lợng diệp lục tổng số tăng từ 22,33 - 46,42 mg/100g lá tơi, cờng độ quang hợp tăng từ 1,83 - 2,24 àmol CO 2 /m 2 lá/s và năng suất sinh vật học tăng từ 8,04 - 30,15 g/cây so với công thức phun nớc (đối chứng). Chitosan và GA 3 , -NAA ảnh hởng rõ đến khả năng trỗ cờ, phun râu của cây ngô. ở độ ẩm đất 45 - 65% sau 15 ngày công thức đối chứng (các cây phun nớc) đạt 44,4%, công thức phun Chitsan và GA 3 , -NAA đạt 100% cây trỗ cờ. Độ ẩm đất từ 25 - 45% công thức phun nớc cây ngô không có khả năng trỗ cờ (0,0%), nhng ở công thức phun Chitosan và GA 3 , -NAA có 22,2% cây trỗ cờ. TàI LIệU THAM KHảO Nguyễn Thế Hùng (2001). Ngô lai và kỹ thuật thâm canh. NXBNN, Hà Nội. Hirok.C.B (2002). Effect of Chitosan application on the shôt growth of rice and soybean, Cropscience of Japan. FAOSTAT (2005). http:// Faostat.fao.org/faostat/notes/citation.htm. Trần Văn Minh (2004). Cây ngô nghiên cứu và sản xuất. Nhà xuất bản Nông nghiệp - Hà Nội. Vũ Cao Thái (2000). Danh mục các loại phân bón lá đợc phép sử dụng ở Việt Nam. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội, tr. 4 - 15. Lê Văn Tri (1998). Chất điều hoà sinh trởng và năng suất cây trồng, Nhà xuất bản Nông nghiệp - Hà Nội. Vasconsuelo.A, Boland.R (2003). Signal transduction event medianting Chitosan stimulation of anthraquinone synthesis in Rubia tinctorum, Plant science 166, pp 405-413. 12 13