Tóm tắt Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Ảnh hưởng của giống và biện pháp canh tác đến năng suất và phẩm chất khoai lang tím (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ở Đồng bằng sông Cửu Long

Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm đánh giá đặc điểm hình thái, đa dạng di truyền, năng suất và phẩm chất 10 dòng/giống khoai lang tím tại điều kiện huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và đề xuất 1-2 dòng/giống khoai lang tím có năng suất và phẩm chất tốt bên cạnh giống chủ lực của vùng là HL491.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO

ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG

VÀ BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ PHẨM CHẤT

KHOAI LANG TÍM (Ipomoea batatas (L.) Lam.)

Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

MÃ NGÀNH: 9 62 01 10

2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO

ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG

VÀ BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ PHẨM CHẤT

KHOAI LANG TÍM (Ipomoea batatas (L.) Lam.)

Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

MÃ NGÀNH: 9 62 01 10

2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO

ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG

VÀ BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ PHẨM CHẤT

KHOAI LANG TÍM (Ipomoea batatas (L.) Lam.)

Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG

LỜI CẢM TẠ

Xin thể hiện lòng tri ân sâu sắc đến

GS TS Lê Văn Hòa đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ kinh phí nghiên cứu, truyền đạt nhiều tri thức và những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình làm việc, học tập và nghiên cứu tại trường

PGS TS Phạm Phước Nhẫn đã động viên, hướng dẫn và nhiệt tình hỗ trợ hoàn thiện luận án tốt nghiệp

Xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến

Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng, Khoa Sau đại học và các đơn vị phòng ban Quý thầy cô giảng dạy các môn học nghiên cứu sinh; quý thầy cô tham

dự các hội đồng bảo vệ đề cương, tiểu luận và các chuyên đề Nghiên cứu sinh

đã tư vấn và định hướng nghiên cứu cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Quý thầy cô, các anh chị và các em đang công tác tại Khoa Nông nghiệp

& Sinh học Ứng dụng, Bộ môn Sinh lý Sinh hóa đã động viên và nhiệt tình giúp đỡ

GS.TS Nguyễn Thị Lang, PGS.TS Lê Văn Vàng và TS Huỳnh Kỳ đã giúp đỡ tôi sưu tập các giống khoai lang Các em Phan Hữu Nghĩa, Lê Thị Hoàng Yến, Trần Nguyễn, Lê Anh Duy, Phòng Ngọc Hải Triều, các sinh viên lớp Hoa viên cây cảnh khóa 36, Công nghệ rau hoa quả và cảnh quan khóa 37,

38, 39 và 40, một số cán bộ và sinh viên trường CĐ Kinh tế Kỹ thuật Cần Thơ

và Viện lúa ĐBSCL đã đồng hành cùng tôi thực hiện và phân tích các chỉ tiêu thí nghiệm

Phòng Nông nghiệp huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long; Gia đình chú Trần Văn Chính tại huyện Bình Tân, Vĩnh Long; gia đình chú Sáu Thành tại huyện

Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng đã nhiệt tình giúp đỡ thực hiện các thí nghiệm ngoài đồng và mô hình canh tác

Xin trân trọng ghi nhớ công ơn của gia đình và người thân đã luôn tạo điều kiện giúp đỡ tôi yên tâm trong học tập và công tác

Xin chân thành cảm ơn sự động viên, chia sẻ, hỗ trợ của thầy cô, các anh chị, các em và bạn bè đã luôn bên tôi trong những lúc khó khăn, dành tình cảm tốt đẹp và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong học tập và nghiên cứu

TÓM TẮT

Đề tài “Ảnh hưởng của giống và biện pháp canh tác đến năng suất

và phẩm chất khoai lang tím (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ở Đồng bằng

sông Cửu Long” được thực hiện nhằm: (i) Đánh giá đặc tính sinh trưởng, đa

dạng di truyền, năng suất và phẩm chất của 10 dòng/giống khoai lang tím (KLT) tại Đồng bằng sông Cửu Long và đề xuất một số dòng/giống khoai lang

có năng suất và phẩm chất tốt; (ii) Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kỹ thuật canh tác nhằm gia tăng năng suất và phẩm chất các dòng/giống được chọn và (iii) Xây dựng mô hình canh tác đạt năng suất trên 30 tấn/ha cho các dòng/giống này Kết quả các thí nghiệm cho thấy 10 dòng/giống khoai lang tím có quan hệ di truyền nằm trong khoảng từ 42-100%, trong đó giống KLT Nhật Lord, KLT Malaysia và KTL HL491 được chọn để tiếp tục đánh giá Giống KLT Malaysia có năng suất tổng và thương phẩm cao nhất, KLT Nhật Lord có hàm lượng chất khô và tinh bột cao và KLT HL491 có hàm lượng anthocyanins và flavonoids cao nhất Năng suất thương phẩm của cả 03 giống khoai lang tím khảo sát đạt cao nhất tại 140 ngày sau khi trồng Hàm lượng tinh bột và chất khô gia tăng theo thời gian thu hoạch, hàm lượng anthocyanins đạt cao nhất ở thời điểm 160 ngày sau khi trồng Bổ sung kali ở mức 200 và 250 kg K2O/ha kết hợp với bổ sung phân hữu cơ (phân Đại Hùng, 1,1 tấn/ha) cho năng suất tổng và năng suất thương phẩm cao nhất, đồng thời giúp gia tăng hàm lượng đường tổng số, anthocyanins và flavonoids Sử dụng liều lượng NPK 100-80-200 kg/ha giúp gia tăng năng suất khoai lang, gia tăng hàm lượng NPK trong thịt củ, thân lá và cải thiện một số đặc tính phẩm chất

Sử dụng màng phủ đen cho năng suất tổng và năng suất thương phẩm, hàm lượng chất khô và tinh bột cao hơn so với không sử dụng màng phủ Bổ sung hexaconazole có hiệu quả trong việc gia tăng số lượng củ, năng suất và một số chỉ tiêu về phẩm chất của ba giống khoai lang tím Bổ sung hexaconazole với nồng độ 15 mg/L ở dạng Hexaconazole nguyên chất hoặc 100 mg/L ở dạng Anvil ở thời điểm 40, 55 và 70 ngày sau khi trồng cho số lượng củ cao, năng suất thương phẩm đạt trên 26 tấn/ha, tổng năng suất đạt trên 30 tấn/ha, gia tăng hàm lượng anthocyanins và flavonoids Canh tác trong mùa khô giúp tăng năng suất khoai lang tím hơn so với mùa mưa Ứng dụng các kỹ thuật đã nghiên cứu cho mô hình 1.000 m2

cho mỗi giống vào mùa khô cho thấy, KLT Malaysia đã đạt năng suất trên 60 tấn/ha và hai giống còn lại đều đạt trên 30 tấn/ha Các kết quả này cho thấy cả 03 giống khoai lang tím khảo sát, đặc biệt KLT Malaysia, đều phù hợp cho Đồng bằng sông Cửu Long và các biện pháp canh tác thử nghiệm giúp gia tăng năng suất và phẩm chất củ

Từ khóa: Ipomoea batatas (L.) Lam., khoai lang tím, kỹ thuật canh tác, năng

The PhD thesis “Effects of varieties and cultivation practices on yield

and quality of purple sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) in the

Mekong Delta” was conducted: (i) to compare morphological characteristics,

genetic diversity, yield and quality of ten collected purple sweet potato (PSP) varieties in the Mekong Delta for further studies; (ii) to evaluate the effectiveness

of some cultivation practices on yield and quality of the selected PSP varieties and (iii) to carry out the demonstration plot of 1.000 m2 for each of selected PSP varieties with the target yield more than 30 tons/ha The results showed that 10 PSP varieties showed highly genetic diversity with the genetic coefficient of 42%

to 100% and three PSP varieties, namely PSP HL491, PSP Lord from Japan and PSP Malaysia, were used for further studies The highest number of roots, marketable yield and total yield were obtained from PSP Malaysia Meanwhile the highest root dry weight and starch were obtained from PSP Lord The anthocyanins and flavonoids contents extracted from the tubers of HL491 variety were higher than the others The highest marketable yield of all three PSP was achieved at 140 days after planting (DAP) In tubers of all three cultivars, the dry biomass and starch content increased with harvested time, while anthocyanins were highest at 160 DAP Applying potassium (200 to 250 kg K2O/ha) together with organic fertilizer (Dai Hung, 1.1 tons/ha) increased the total and marketable yield, total sugar, anthocyanins and flavonoids of three selected PSP varieties Using NPK at rates of 100-80-200 kg/ha enhanced yield, quality and NPK content in tubers and shoots Covering soil surface with the black mulching enhanced the total and marketable yield, dry weight and starch of three selected PSP varieties than control Spraying hexaconazole at 40, 55 and 70 days after planting increased the number of tubers and tuber yield of three different PSP varieties Applying 15 mg /L hexaconazole in the form of Hexaconazole (Sigma)

or 100 mg /L in the form of of Anvil 5 SC (Syngenta) showed the highest marketable yield (over 26 tons/ha), total yield (over 30 tons/ha), and increased the anthocyanins and flavonoids contents The yield of three PSP varieties were higher in the dry season than those of the wet season Applying all the tested cultivation practices in the demonstration plot of 1.000 m2/variety in the dry season could increase the yield with over 60 tons/ha for PSP Malaysia and over

30 tons/ha for the others All the obtained results confirmed that all the three PSP varieties, especially PSP Malaysia, are very promising and the tested cultivation

practices could help increasing yield and quality of PSP in the Mekong Delta

Keywords: cultivation techniques, Ipomoea batatas (L.) Lam., purple sweet

potato, quality, root yield

MỤC LỤC

Nội dung Trang

TRANG XÁC NHẬN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC i

LỜI CẢM TẠ ii

LỜI CAM ĐOAN v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC BẢNG xi

DANH MỤC HÌNH xv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xv

Chương 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4 Phạm vi nghiên cứu 3

1.5 Các nội dung chính của đề tài 4

1.5.1 So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất của một số dòng/giống khoai lang tím tại điều kiện Đồng bằng sông Cửu Long 4

1.5.2 Các nghiên cứu về kỹ thuật canh tác nhằm gia tăng năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím được chọn tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long 4

1.5.3 Xây dựng mô hình canh tác cho ba giống khoai lang tím tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long 4

1.6 Ý nghĩa khoa học của luận án 5

1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận án 5

1.8 Những điểm mới của luận án 6

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7

2.1 Nguồn gốc, phân loại và đặc tính sinh trưởng của cây khoai lang (Impomoea batatas (L.) Lam.) 7

2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây khoai lang (Ipomoea batatas (L.)

2.1.2 Phân loại và đặc tính thực vật khoai lang (Ipomoea batatas (L.) Lam.) 7

2.1.3 Đặc tính sinh trưởng, phát triển và thời điểm thu hoạch củ khoai lang 11

2.1.4 Các điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây khoai lang 12

2.2 Giá trị dinh dưỡng và kinh tế của cây khoai lang 13

2.3 Các nghiên cứu về di truyền và chọn giống khoai lang được công bố trên thế giới và Việt Nam 16

2.3.1 Những nghiên cứu về di truyền và chọn giống khoai lang được công bố trên thế giới 16

2.3.2 Các nghiên cứu về di truyền và chọn giống khoai lang được công bố tại Việt Nam 17

2.3.3 Một số giống khoai lang có triển vọng tại Việt Nam 19

2.4 Các nghiên cứu về kỹ thuật canh tác nhằm gia tăng năng suất và phẩm chất thịt củ khoai lang 20

2.4.1 Các nghiên cứu về kỹ thuật nhân giống và mật độ trồng 20

2.4.2 Các nghiên cứu về quản lý sâu bệnh, cỏ dại và che màng phủ trong canh tác khoai lang 22

2.4.3 Ảnh hưởng của việc bổ sung phân bón và hóa chất đến năng suất, phẩm chất của cây khoai lang 23

2.4.4 Các nghiên cứu về vai trò của hợp chất triazoles đối với cây trồng 25

2.4.5 Nghiên cứu về anthocyanins và biện pháp gia tăng hàm lượng anthocyanins trong thịt củ khoai lang tím 28

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

3.1 Phương tiện 32

3.1.1 Địa điểm nghiên cứu tại xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long 32

3.1.2 Địa điểm nghiên cứu tại thị trấn Cù Lao Dung, huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng 33

3.1.3 Địa điểm phân tích mẫu 35

3.1.4 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 35

3.1.5 Vật liệu thí nghiệm 36

3.1.6 Hóa chất và vật tư thí nghiệm 37

3.2 Phương pháp nghiên cứu 38

3.2.1 So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất của một số dòng/giống khoai lang tím tại điều kiện Đồng bằng sông Cửu Long 38

3.2.1.1 Thí nghiệm 1: So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất của 10 dòng/giống khoai lang tím tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long 38

3.2.1.2 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất và phẩm chất của ba giống khoai lang tím được chọn tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long 39

3.2.1.3 Thí nghiệm 3: So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím tại hai địa điểm trồng khác nhau tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và thị trấn Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng 39

3.2.2.1 Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của các liều lượng phân kali đến năng suất, phẩm chất và hàm lượng anthocyanins của ba giống khoai lang tím 40

3.2.2.2 Thí nghiệm 5: Nghiên cứu hiệu quả của việc sử dụng màng phủ đến năng suất và phẩm chất của ba giống khoai lang tím 40

3.2.2.3 Thí nghiệm 6: Nghiên cứu ảnh hưởng của hexaconazole đến khả năng hình thành củ của ba giống khoai lang tím 41

3.2.3 Xây dựng mô hình canh tác cho ba giống khoai lang tím tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng mưa đến năng suất của ba giống khoai lang tím trong các thí nghiệm 41

3.2.4 Kỹ thuật trồng và chăm sóc trong quá trình thí nghiệm 42

3.2.5 Phương pháp thu thập, phân tích và đánh giá các chỉ tiêu thí nghiệm 43

3.2.6 Xử lý số liệu 51

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53

4.1 Đặc tính sinh trưởng, đặc tính di truyền, năng suất và phẩm chất của 10 dòng/giống khoai lang tím 53

4.1.1 Đặc điểm hình thái của các dòng/giống khoai lang tím 53

4.1.2 Tính đa dạng di truyền của 10 dòng/giống khoai lang tím 56

4.1.4 Chỉ tiêu năng suất của của các dòng/giống khoai lang tím 65

4.1.5 Phẩm chất thịt củ của các dòng/giống khoai lang tím tại thời điểm thu hoạch 67

4.2 Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím 71

4.2.1 Khối lượng thân lá 71

4.2.2 Sự thay đổi tổng số củ trung bình/m2 và số củ thương phẩm/m2 của ba giống khoai lang tím theo thời điểm thu hoạch 72

4.2.3 Năng suất thương phẩm và năng suất tổng 74

4.2.4 Hàm lượng chất khô và hàm lượng đường tổng số 76

4.2.5 Hàm lượng anthocyanins và hàm lượng tinh bột 78

4.3 Đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và thị trấn Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng 81

4.3.1 Sự phát triển chiều dài dây, số lá và số nhánh 81

4.3.2 Chỉ số Spad và diện tích lá 83

4.3.3 Tổng số củ và số củ thương phẩm 84

4.3.4 Năng suất tổng và năng suất thương phẩm 86

4.3.5 Hàm lượng tinh bột 87

4.3.6 Hàm lượng đường tổng số 88

4.3.7 Hàm lượng anthocynins và hàm lượng chất khô 89

4.4 Ảnh hưởng của các liều lượng phân kali đến năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím 91

4.4.1 Các chỉ tiêu sinh trưởng 91

4.4.2 Năng suất 93

4.4.3 Các chỉ tiêu phẩm chất 97

4.5 Hiệu quả của việc sử dụng màng phủ đến năng suất và phẩm chất của ba giống khoai lang tím 102

4.5.1 Ảnh hưởng của việc sử dụng màng phủ đến các chỉ tiêu sinh trưởng 102

4.5.2 Ảnh hưởng của việc sử dụng màng phủ đến các chỉ tiêu năng suất 106

4.6 Ảnh hưởng của hexaconazole đến đặc tính sinh trưởng, khả năng hình

thành củ, năng suất và phẩm chất của ba giống khoai lang tím 110

4.6.1 Ảnh hưởng của hexaconazole đến chiều dài dây dài nhất, đường kính thân, số nhánh và số lá 110

4.6.2 Ảnh hưởng của hexaconazole đến chỉ số diệp lục tố, diện tích lá, chiều dài lóng thân và chiều dài cuống lá 112

4.6.3 Ảnh hưởng của hexaconazole đến sự hình thành củ, năng suất và phẩm chất 115

4.7 Kết quả xây dựng mô hình canh tác cho giống khoai lang tím 125

4.7.1 Năng suất 125

4.7.2 Đặc tính phẩm chất 127

4.7.3 Hiệu quả kinh tế của mô hình 128

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 130

5.1 Kết luận 130

5.2 Kiến nghị 131

TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

DANH MỤC BẢNG

3.1 Đặc tính thổ nhưỡng của ruộng thí nghiệm trồng khoai lang tại

Thị trấn Cù Lao Dung, huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng 34 3.2 Lượng và loại phân bón được sử dụng trong thí nghiệm 43 3.3 Bảng ghi nhận các chỉ tiêu thí nghiệm 44 4.1 Đặc điểm hình thái của 10 dòng/giống khoai lang tại Vĩnh Long,

4.2 Chiều dài dây (cm) của các dòng/giống khoai lang tím theo thời

gian sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2015 59 4.3 Đường kính thân dây (cm) của các dòng/giống khoai lang thay

đổi theo thời gian sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2015 60 4.4 Số nhánh mới trên dây của các dòng/giống khoai lang theo thời

gian sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2015 61 4.5 Chỉ số Spad của lá già của các dòng/giống theo thời gian sinh

trưởng tại Vĩnh Long, năm 2015 62 4.6 Chỉ số Spad lá trưởng thành của các dòng/giống theo thời gian

sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2015 63 4.7 Diện tích lá (cm2) của các dòng/giống theo thời gian sinh trưởng

4.8 Số củ thương phẩm, khối lượng lượng TB củ thương phẩm (g),

tổng số củ/m2, năng suất thương phẩm (tấn/ha) và năng suất tổng

(tấn/ha) của các dòng/giống KLT tại Vĩnh Long, năm 2015 66 4.9 Độ ẩm thịt củ (%), độ cứng (kgf/mm2), hàm lượng anthocyanins

(%), flavonoids (mg QE/100 g KLCT), hàm lượng đường tổng số

(mg/g KLCT), hàm lượng tinh bột (mg/g KLCT) của các

dòng/giống khoai lang tím tại Vĩnh Long, năm 2015 68 4.10 Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất tổng (tấn/ha)

và năng suất thương phẩm (tấn/ha) của ba giống khoai lang tím

4.11 Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến hàm lượng chất khô (%)

và hàm lượng đường tổng số (mg/g KLCT) của ba giống khoai

lang tím tại Vĩnh Long, năm 2016 76 4.12 Chỉ tiêu sinh trưởng chiều dài dây (cm), số lá và số nhánh của ba

giống khoai lang tím tại thời điểm 30 ngày SKT, năm 2016 82 4.13 Chỉ tiêu sinh trưởng chiều dài dây (cm), số lá, số nhánh của ba

4.14 Chỉ số diệp lục tố Spad và diện tích lá (cm2) của ba giống khoai

lang tím tại thời điểm 30 ngày SKT, năm 2016 83 4.15 Chỉ số diệp lục tố Spad và diện tích lá (cm2) của ba giống khoai

lang tím tại thời điểm 90 ngày SKT, năm 2016 84 4.16 Tổng số củ/m2 và số củ thương phẩm/m2 của ba giống khoai lang

tím tại thời điểm thu hoạch, năm 2016 85 4.17 Năng suất tổng (tấn/ha) và năng suất thương phẩm (tấn/ha) của ba

giống khoai lang tím tại thời điểm thu hoạch, năm 2016 87 4.18 Hàm lượng tinh bột (mg/g KLCT) của ba giống khoai lang tím tại

thời điểm thu hoạch, năm 2016 88 4.19 Hàm lượng đường tổng số (mg/g KLCT) của ba giống khoai lang

tím tại thời điểm thu hoạch, năm 2016

88

4.20 Hàm lượng anthocyanins (%) và chất khô (%) của ba giống khoai

lang tím tại thời điểm thu hoạch, năm 2016

89

4.21 Chiều dài dây (cm) của ba giống khoai lang tím theo thời gian

sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2016 91 4.22 Đường kính thân dây (cm) của ba giống khoai lang tím theo thời

gian sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2016 92 4.23 Hàm lượng diệp lục tố a và b (µg/g lá tươi) trong lá trưởng thành

của 03 giống khoai lang tím theo thời gian sinh trưởng tại Vĩnh

4.24 Số củ thương phẩm trên m2 của ba giống khoai lang tím tại thời

điểm thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 94 4.25 Năng suất tổng (tấn/ha) của ba giống khoai lang tím tại thời điểm

thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 94 4.26 Năng suất củ thương phẩm (tấn/ha) của ba giống khoai lang tím

tại thời điểm thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 95 4.27 Khối lượng thân lá/m2 (kg), hàm lượng chất khô thân lá (%) và

hàm lượng NPK (%) trong thân lá của ba giống khoai lang tím tai

4.28 Độ ẩm thịt củ (%) của ba giống khoai lang tím tại thời điểm thu

hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 97 4.29 Độ cứng củ (kgf/mm2), độ Brix thịt củ (%) và phần trăm hàm

lượng NPK (%) trong củ của ba giống khoai lang tím tại thời

điểm thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 98 4.30 Hàm lượng anthocyanins (%) của ba giống khoai lang tím tại thời

điểm thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 99

4.31 Hàm lượng đường tổng số (mg/ 100 g KLCT) và hàm lượng tinh

bột (mg/ 100 g KLCT) của ba giống khoai lang tại thời điểm thu

hoạchtại Vĩnh Long, năm 2016 100 4.32 Chiều dài dây (cm) của ba giống khoai lang tím theo thời gian

sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2016 103 4.33 Đường kính thân dây (cm) của ba giống khoai lang tím theo thời

gian sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2016 104 4.34 Chỉ số Spad của ba giống khoai lang tím theo thời gian sinh

trưởng tại Vĩnh Long, năm 2016 105 4.35 Diện tích lá khoai lang (cm2) của ba giống khoai lang tím theo

thời gian sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2016 106 4.36 Số củ thương phẩm/m2, tổng số củ/m2, hàm lượng chất khô thịt lá

(%) và khối lượng thân lá/m2

(kg) của ba giống khoai lang tím tại

4.37 Khối lượng trung bình củ thương phẩm (g) của ba giống khoai

lang tím tại thời điểm thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 107 4.38 Năng suất củ tổng (tấn/ha) của ba giống khoai lang tím tại thời

điểm thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 108 4.39 Độ ẩm (%), độ cứng thịt củ (kgf/m2), Brix (%), hàm lượng tinh

bột (mg/g KLCT), đường tổng số, hàm lượng anthocyanins và

flavonoids của ba giống khoai lang tím tại Vĩnh Long, năm 2016 109 4.40 Chiều dài dây dài nhất (cm), đường kính thân (cm), số nhánh và

số lá của ba giống khoai lang tím tại thời điểm 30 ngày sau khi

trồng tại Vĩnh Long, năm 2016 111 4.41 Sự thay đổi chỉ số Spad trên lá của ba giống khoai lang tím theo

thời gian sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2016 112 4.42 Sự thay đổi diện tích lá (cm2) của ba giống khoai lang tím theo

thời gian sinh trưởng tại Vĩnh Log, năm 2016 113 4.43 Chiều dài cuống lá (cm) của ba giống khoai lang tím theo thời

gian sinh trưởng tại Vĩnh Long, năm 2016 114 4.44 Ảnh hưởng của việc bổ sung hexaconazole đến khối lượng thân

, khối lượng trung bình

củ thương phẩm (g), năng suất củ thương phẩm (tấn/ha) và năng

suất tổng (tấn/ha) của ba giống khoai lang tím tại thời điểm thu

4.46 Ảnh hưởng của việc bổ sung hexaconazole đến đường kính củ

(cm) của ba dòng/giống khoai lang tím tại thời điểm thu hoạch tại

4.47 Ảnh hưởng của việc bổ sung hexaconazole đến tỷ lệ phần trăm

hàm lượng chất khô (%) thịt củ của ba dòng/giống khoai lang tím

tại thời điểm thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 119 4.48 Ảnh hưởng của việc bổ sung hexaconazole đến hàm lượng đường

tổng số (mg/g KLCT) và hàm lượng tinh bột (mg/g KLCT) của

ba dòng/giống khoai lang tím tại thời điểm thu hoạch tại Vĩnh

4.49 Ảnh hưởng của việc bổ sung hexaconazole đến hàm lượng

anthocyanins (%) trong thịt củ của ba dòng/giống khoai lang tím

tại thời điểm thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 122 4.50 Ảnh hưởng của việc bổ sung hexaconazole đến hàm lượng

flavonoids (mg QE/100 g KLCT) trong thịt củ của ba dòng/giống

khoai lang tím tại thời điểm thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2016 124 4.51 Tổng số củ/m2, số củ thương phẩm/m2, khối lượng trung bình củ

thương phẩm (g), năng suất thương phẩm và năng suất tổng

(tấn/ha) của ba giống khoai lang tím tại thời điểm thu hoạch tại

4.52 Hàm lượng anthocyanins (%), hàm lượng flavonoids (mg QE/100

g KLCT), hàm lượng đường tổng số (mg/g KLCT) và hàm lượng

tinh bột (mg/g KLCT) của ba giống khoai lang tím tại thời điểm

thu hoạch tại Vĩnh Long, năm 2017 128 4.53 Hiệu quả kinh tế của mô hình canh tác 1.000 m2 so với nông dân 129

DANH MỤC HÌNH

2.1 Cấu trúc hóa học của anthocyanins trên khoai lang tím 30 3.1 Địa điểm bố trí thí nghiệm tại huyện Bình Tân- Vĩnh Long 32 3.2 Bản đồ hành chính huyện Cù Lao Dung 34

4.1 Đặc điểm hình thái lá của 10 dòng/giống khoai lang tại Vĩnh

4.2 Số lượng khí khẩu trên 1 cm2 ở mặt trên và mặt dưới lá trưởng

thành của 10 dòng/giống khoai lang tại thời điểm 40 ngày sau khi

trồng tại Vĩnh Long, năm 2015 55 4.3 Giản đồ phân nhóm kiểu gen của 10 dòng/giống khoai lang dựa

4.4 Kết quả khuếch đại DNA sử dụng marker IBSSR14 (a), IBSSR21

4.5 Khối lượng thân lá/m2 (kg) và hàm lượng chất khô thân lá (5) của

các dòng/giống khoai lang tại Vĩnh Long, năm 2015 65 4.6 Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến khối lượng thân lá dây

khoai lang/m2 của ba giống khoai lang tím được chọn tại Vĩnh

Long, năm 2016

71

4.7 Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến tổng số củ/m2 và số củ

thương phẩm/m2 tại Vĩnh Long, năm 2016 72 4.8 Các dạng củ của ba giống khoai lang tím tại thời điểm 160 ngày

4.13 Màu sắc thịt củ của ba giống khoai lang tím trong thí nghiệm tại

thời điểm thu hoạch ở Vĩnh Long, năm 2016 123 4.14 Ảnh hưởng của lượng mưa trung bình trong thời gian canh tác

đến năng suất tổng của ba giống khoai lang tím 126 4.15 Ảnh hưởng của lượng mưa trong tháng thứ 2 sau khi trồng đến

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

a.i active ingredient (hoạt chất)

chỉ số Spad chỉ số diệp lục tố trong lá

DPPH 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (gốc tự do) ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

KLCK khối lượng chất khô

KLCT khối lượng chất tươi

SL Solution limiter (dạng dung dịch)

Chương 1: GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết

Cây khoai lang (Ipomoea batatas (L.) Lam.) được đánh giá là một loại

cây có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao (Parle-Milind và Monika, 2015; Fao, 2011) Khoai lang thích hợp với các vùng sinh thái tại Việt Nam

và là loại cây trồng có giá trị toàn thân (Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014)

Diện tích trồng khoai lang ở khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chiếm tỷ lệ lớn trong tổng diện tích trồng khoai lang của cả nước; trong đó, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long có diện tích canh tác khoai lang chiếm khoảng 10.000 ha và chủ yếu là giống khoai lang tím HL491 (Sở Công thương tỉnh Vĩnh Long, 2014; Tổng cục Thống kê, 2015)

Hiện nay, các giống khoai lang tím đang được đầu tư nghiên cứu và phát triển do thịt củ chứa hàm lượng tinh bột, protein và các loại vitamins, amino acids, nhiều nguyên tố đa vi lượng, hàm lượng chất xơ cao, ít chất béo và

cholesterol (Bovell-Benjamin, 2007; Rose et al., 2011; Mohan, 2011; Rukundo et al., 2013) Ngoài ra, anthocyanins và các hợp chất phenolics trong

thành phần thịt củ khoai lang tím có nhiều hoạt tính sinh học quý như: khả năng chống oxy hóa cao, tăng cường sức đề kháng, có tác dụng làm bền thành

mạch, chống viêm, hạn chế sự phát triển của các tế bào ung thư (Terahara et

al., 2004; Castaneda-Ovando et al., 2009; Cavalcanti et al., 2011; Truong et al., 2012; Wang et al., 2013) Tuy nhiên, các giống khoai lang tím lại có hàm

lượng anthocyanins khác nhau do khác biệt về giống, kích thước, hình dạng

củ, cấu trúc và màu sắc của thịt củ (Yoshinaga et al., 1999; Montilla et al., 2011; Truong et al., 2012) Chính vì thế, các nghiên cứu về chọn giống khoai

lang tím có nhiều anthocyanins đang được quan tâm Tại Nhật, những giống khoai lang có chứa nhiều anthocyanins đã được lai tạo và đưa vào canh tác

(Montilla et al., 2011) Tại Việt Nam, giống khoai lang tím được canh tác với

diện tích lớn là HL491, đây là giống có năng suất cao (trung bình khoảng 25 tấn/ha), phẩm chất tốt, phù hợp với mục đích xuất khẩu đang được đầu tư nghiên cứu nhằm gia tăng năng suất và phẩm chất (Nguyễn Xuân Lai, 2011;

Nguyễn Thị Lang và ctv., 2013) Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu được

công bố về việc đánh giá phẩm chất các nguồn giống khoai lang tím thích hợp tại điều kiện Đồng bằng sông Cửu Long

Bên cạnh yếu tố về chất lượng giống, điều kiện canh tác và kỹ thuật canh tác đóng vai trò quan trọng trong việc gia tăng năng suất và phẩm chất

củ khoai lang Nhiều nghiên cứu cho thấy chất lượng dây giống, chiều dài dây giống, thời gian duy trì dây giống trước khi trồng cũng như cách đặt dây giống có ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất (Traynor, 2005; Nedunchezhiyan and Ray, 2010) Về kỹ thuật canh tác, mật độ trồng dây giống khoai lang khá biến động tùy địa phương và dao động từ 30.000 đến khoảng 200.000 dây giống/ha (Nedunchezhiyan and Ray, 2010; Nguyễn Xuân Lai, 2011) Việc cung cấp dinh dưỡng khoáng thích hợp cũng quyết định đáng

kể đến năng suất và phẩm chất khoai lang (Sulaiman et al., 2003; Ossom et

al., 2006; Panda et al., 2006; Magagula et al., 2010; Yeng et al., 2012) Trong

đó, thay đổi liều lượng cung cấp phân kali đã ảnh hưởng nhiều đến năng suất

và phẩm chất củ khoai lang (Uwah et al., 2013; Lê Thị Thanh Hiền, 2016)

Việc kết hợp phân hữu cơ với phân vô cơ NPK trên khoai lang đã giúp tăng chỉ số sinh trưởng, tăng năng suất củ, tăng một số hợp chất chống oxy hóa, polyphenols trên một số giống khoai lang đã được công bố (Kareem, 2013;

Koala et al., 2013; Akinmitimi, 2014) Việc xử lý hình thành củ và xác định

thời gian thu hoạch thích hợp cũng quyết định đến năng suất và phẩm chất củ (Nedunchezhiyan and Ray, 2010), tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu được công bố

Nhìn chung, tại ĐBSCL, ngoài giống HL491, chưa có nhiều nghiên cứu

về các giống khoai lang tím thích hợp để cung cấp cho thị trường; đồng thời, những nghiên cứu nhằm xây dựng quy trình kỹ thuật canh tác thích hợp như dinh dưỡng khoáng, kỹ thuật xử lý gia tăng số lượng củ, màng phủ … nhằm nâng cao năng suất và phẩm chất củ một số dòng/giống khoai lang tím được tuyển chọn phù hợp cho điều kiện của vùng cũng chưa có nhiều kết quả công

bố Trên cơ sở đó, đề tài “Ảnh hưởng của giống và biện pháp canh tác đến

năng suất và phẩm chất khoai lang tím (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ở Đồng

bằng sông Cửu Long” được thực hiện nhằm đề xuất một số dòng/giống khoai lang tím có năng suất cao, phẩm chất tốt và đề xuất kỹ thuật canh tác phù hợp cho các dòng/giống khoai lang được chọn

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Sưu tập, đánh giá đặc điểm hình thái, đa dạng di truyền, năng suất và phẩm chất 10 dòng/giống khoai lang tím tại điều kiện huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và đề xuất 1-2 dòng/giống khoai lang tím có năng suất và phẩm chất tốt bên cạnh giống chủ lực của vùng là HL491

- Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp để nâng cao năng suất, phẩm chất và hàm lượng anthocyanins trong thịt củ các dòng/giống khoai lang tím được tuyển chọn

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Các dòng/giống khoai lang tím (Ipomoea batatas (L.) Lam.) (bao gồm

10 dòng/giống) được sưu tập từ củ, nhân dây giống cho đủ mật số dây giống trước khi tiến hành thí nghiệm so sánh giống bao gồm:

- Giống đối chứng: khoai lang tím Nhật (KLT HL491) đang được trồng

ở ấp Thành Phú, xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long Đây là giống khoai lang tím phổ biến tại địa phương, có nguồn gốc Nhật Bản do Trung tâm Nghiên cứu thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc nhập nội năm

1997 và được trồng nhiều tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long từ năm 2002

- Hai giống khoai lang có nguồn gốc từ Nhật (KLT Nhật Lord) và Malaysia (KLT Malaysia), được mang về Việt Nam từ năm 2014

- Hai giống được sưu tập tại Hà Nội (KLT Ba Vì) và Sóc Trăng (KLT Dương Ngọc)

- Năm dòng khoai lang tím OMKL (KLT OMKL18, OMKL20, OMKL21, OMKL22 và OMKL24) được thu thập từ tập đoàn giống đã được nghiên cứu tuyển chọn từ đề tài Nghiên cứu khoa học Cấp tỉnh “Chọn lọc giống khoai lang mới và xây dựng vùng sản xuất giống tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long” của GS.TS Nguyễn Thị Lang, Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long, làm chủ nhiệm đề tài

1.4 Phạm vi nghiên cứu

Thời gian thực hiện các thí nghiệm được thực hiện từ tháng 4/2015 đến tháng 4/2017, bao gồm các thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm sưu tập, đánh giá và so sánh giống được thực hiện từ tháng

4 đến tháng 10 năm 2015 tại ấp Thành Phú, xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long Đánh giá đặc tính di truyền của 10 dòng/giống khoai lang tím được thực hiện tại Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long

- Các thí nghiệm nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao năng suất, phẩm chất và hàm lượng anthocyanins trong thịt củ của 03 giống khoai lang tím sau khi tuyển chọn được thực hiện tại ấp Thành Phú, xã Thành Lợi,

huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và tại thị trấn Cù Lao Dung, huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng từ tháng 10 năm 2015 đến tháng 11 năm 2016

- Mô hình tổng hợp 1.000 m2 cho từng giống đã chọn được thực hiện từ tháng 11 năm 2016 đến tháng 4 năm 2017 tại xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

1.5 Các nội dung chính của đề tài

1.5.1 So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất của một

số dòng/giống khoai lang tím tại điều kiện Đồng bằng sông Cửu Long

- Sưu tập, so sánh năng suất, phẩm chất và hàm lượng anthocyanins trong thịt củ 10 dòng/giống khoai lang tím hiện đang canh tác trong nước và nước ngoài tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất và phẩm chất của ba giống khoai lang tím được chọn tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

- So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím tại hai địa điểm trồng khác nhau tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

và huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng

1.5.2 Các nghiên cứu về kỹ thuật canh tác nhằm gia tăng năng suất

và phẩm chất ba giống khoai lang tím được chọn tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các liều lượng phân kali đến năng suất, phẩm chất và hàm lượng anthocyanins ba giống khoai lang tím được chọn

- Ảnh hưởng của hexaconazole đến khả năng hình thành củ của ba giống khoai lang tím

- Nghiên cứu hiệu quả của việc sử dụng màng phủ đến năng suất và phẩm chất của ba giống khoai lang tím

1.5.3 Xây dựng mô hình canh tác cho ba giống khoai lang tím tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

- Đánh giá năng suất và phẩm chất của ba giống khoai lang tím khi áp dụng quy trình canh tác được đề xuất trên diện tích 1.000 m2 cho mỗi dòng/giống tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long

1.6 Ý nghĩa khoa học của luận án

- Kết quả luận án giúp làm phong phú nguồn giống khoai lang tím tại Đồng bằng sông Cửu Long Cung cấp thông tin về đặc tính hình thái và di truyền cho các nghiên cứu mang tính kế thừa

- Luận án cung cấp những dẫn chứng, thông tin và số liệu khoa học trong việc đánh giá các biện pháp canh tác cụ thể đến năng suất và phẩm chất khoai lang tím

- Kết quả nghiên cứu đã đề xuất được những biện pháp kỹ thuật canh tác hiệu quả cho từng giống khoai lang thông qua quy trình canh tác tổng hợp từ nghiên cứu Giúp cung cấp nguồn tư liệu tham khảo trong giảng dạy và các nghiên cứu trong lĩnh vực khoa học cây trồng

1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận án

- Thông qua luận án đã tiến hành sưu tập được bộ giống gồm 10 dòng/giống khoai lang tím Đề xuất được 2 giống khoai lang tím mới có thể canh tác thích hợp tại điều kiện Đồng bằng sông Cửu Long bên cạnh giống HL491 Trong đó, hai giống Malaysia và Nhật Lord có năng suất rất cao và phẩm chất tốt được chuyển giao cho địa phương

- Kết quả của luận án cho thấy khoai lang đạt năng suất cao khi được canh tác vào mùa khô và thời điểm thu hoạch đạt năng suất thương phẩm cao nhất là khoảng 140 ngày SKT Để đạt năng suất cao nên cung cấp phân bón với liều lượng NPK 100-80-200 kg/ha, có bổ sung phân hữu cơ Đại Hùng 323 liều lượng 1,10 tấn/ha trước khi trồng Việc sử dụng màng phủ đen trong khi canh tác có thể giúp gia tăng hàm lượng chất khô, tinh bột và năng suất so với đối chứng trong phạm vi thí nghiệm

- Luận án cũng đề xuất phương pháp sử dụng hóa chất nhằm gia tăng thành lập củ cho khoai lang là phun hexaconazole với nồng độ 15 mg/L ở dạng Hexaconazole nguyên chất (Sigma) hoặc nồng độ 100 mg/L ở dạng Anvil 5SC vào thời điểm 40 và 70 ngày SKT

- Xây dựng được mô hình canh tác 1.000 m2 cho mỗi giống khoai lang tím được chọn, trong đó cho thấy hiệu quả kinh tế vượt trội của giống Malaysia

1.8 Những điểm mới của luận án

- Luận án đã sưu tập, miêu tả hình thái và đánh giá đặc tính di truyền, năng suất và phẩm chất của 10 dòng/giống khoai lang tím Các dòng giống khoai lang tím có hệ số đồng dạng di truyền ở mức tương đồng khá cao, từ 42-100% Kết quả đã đề xuất được 2 giống khoai lang tím mới canh tác thích hợp tại điều kiện Đồng bằng sông Cửu Long bên cạnh giống HL491

- Xác định được địa điểm trồng và thời gian thu hoạch có ảnh hưởng đến năng suất và phẩm chất của các giống khoai lang

- Đề xuất một số biện pháp kỹ thuật nhằm gia tăng năng suất và phẩm chất ba giống khoai tím được chọn: đề xuất bổ sung phân hữu cơ Đại Hùng liều lượng 1,1 tấn/ha trước khi trồng và cung cấp phân bón với liều lượng NPK 100-80-200 kg/ha giúp gia tăng năng suất khoai lang, gia tăng hàm lượng NPK trong thịt củ, thân lá và cải thiện một số đặc tính phẩm chất của các giống khoai lang tím

- Sử dụng màng phủ đen có thể cải thiện năng suất và một số đặc tính phẩm chất của từng giống khoai lang tím trong điều kiện thí nghiệm

- Xác định được vai trò của hóa chất hexaconazole trong gia tăng số lượng củ, năng suất thương phẩm và năng suất tổng so với không xử lý Nghiệm thức bổ sung hexaconazole 15 mg/L ở dạng Hexaconazole nguyên chất hoặc 100 mg/L ở dạng Anvil 5SC và có số lượng củ không thương phẩm

và thương phẩm cao, năng suất thương phẩm đạt trên 26 tấn/ha, năng suất không thương phẩm đạt trên 30 tấn/ha, hàm lượng anthocyanins và flavonoids cao hơn so với nghiệm thức đối chứng

- Lượng mưa ít trong thời gian canh tác, đặc biệt là vào thời điểm hình thành củ có ảnh hưởng đến năng suất của vụ trồng

- Khi kết hợp các nghiên cứu vào mô hình canh tác 1.000 m2 cho mỗi giống khoai lang tím vào mùa khô cho thấy năng suất của ba giống khoai lang tím đều đạt năng suất trên 35 tấn/ha và KLT Malaysia đạt năng suất trên 60 tấn/ha

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Nguồn gốc, phân loại và đặc tính sinh trưởng của cây khoai lang

(Impomoea batatas (L.) Lam.)

2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây khoai lang (Ipomoea

batatas (L.) Lam.)

Cây khoai lang (Ipomoea batatas (L.) Lam) là một loại cây trồng có

nguồn gốc vùng Tây Bắc của Nam Mỹ hoặc từ vùng Trung Mỹ (O’Brien, 1972; Lewthwaite, 2004) Theo O’Brien (1972), khoai lang được trồng rộng rãi ở Peru và Mexico trong khoảng thời gian từ năm 2.500 đến năm 2.000 trước công nguyên Theo Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc (2004), những mẫu khoai lang khô được xác định có độ tuổi từ 8.000 đến 10.000 năm bằng phương pháp phân tích phóng xạ đã được tìm thấy tại hang động Chilca (Peru); mặc dù vậy, cây khoai lang trở nên phổ biến ở Nam Mỹ khi có sự xuất hiện của người châu Âu Ở các nước châu Mỹ Latin, khoai lang được gọi với nhiều tên gọi khác nhau như batata, boniato, apichu, kumara (Lewthwaite, 2004) Hiện nay, khoai lang được trồng khắp các vùng nhiệt đới

và cận nhiệt đới (Allemann et al., 2004; Truong et al., 2011; Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014)

Tại Châu Âu, cây khoai lang xuất hiện đầu tiên ở Tây Ban Nha, sau đó mới lan sang các nước châu Âu với tên gọi là batatas (hoặc padaga) (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc, 2004; Parle-Milind and Monika, 2015) Cây khoai lang đưa vào Philippins từ rất sớm và được trồng tại Phúc Kiến - Trung Quốc vào cuối thế kỷ 16 và được đưa từ Philippins sang Việt Nam vào khoảng thế kỷ thứ 16 (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc, 2004; Kareem, 2011) Đến giai đoạn hiện nay, khoai lang vẫn giữ vai trò là cây lương thực đóng vai trò chủ đạo ở nhiều quốc gia như Trung Quốc, Nhật, Indonesia,

Việt Nam, Ấn Độ và Uganda (Allemann et al., 2004; Parle-Milind and

Monika, 2015) và được đánh giá là một trong bảy cây trồng quan trọng trên thế giới sau lúa, lúa mì, bắp, khoai tây, lúa mạch và khoai mì (Bourke and Ramakrishna, 2009)

2.1.2 Phân loại và đặc tính thực vật khoai lang (Ipomoea batatas (L.)

(2003), có khoảng gần 500 loài khoai lang ở vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới, riêng ở Việt Nam có khoảng 38 loài Theo Lewthwaite (2004), giống khoai

lang được Linnaeus miêu tả đầu tiên với tên Latin là Convolvulus batatas

Sau đó, vào năm 1791, khoai lang đã được Lamarck đặt tên lại theo tên chi là

Ipomoea dựa vào đặc tính thực vật với tên giống là Ipomoea batatas (L.)

Lam (Huáman, 1997; Lewthwaite, 2004) Cây khoai lang được phân loại như sau:

Ngành: Magnoliophyta Lớp : Magnoliopsida Bộ: Solanales

Họ: Convolvulaceae

Tộc: Ipomoea Chi: Ipomoea

Chi phụ: Eriosermum

Loài: Ipomoea batatas (L.) Lam

Khoai lang có nhiễm sắc thể cơ bản n = 15, nhiễm sắc thể soma chi

batatas thay đổi ở dạng lưỡng bội, tứ bội và lục bội; trong đó, khoai lang là

thể lục bội tự nhiên duy nhất hình thành củ ăn được (2n = 6x = 90) (Truong et

al., 2011) Hiện nay, có hơn 7.000 giống khoai được ghi nhận trên thế giới;

trong đó, số lượng giống cao sản là gần 2.000 giống và hơn 650 giống được canh tác phổ biến ở nhiều quốc gia, bao gồm 220 giống củ màu vàng, 185 giống củ màu kem, 143 giống củ màu cam, 64 giống củ màu tím, 25 giống củ

màu trắng… (Hu et al., 2003; Truong et al., 2011)

Cây khoai lang là cây thân thảo, thường ở dạng bò hoặc dây leo, cây có thể sống đa niên Vì là cây lục bội nên cây khoai lang có tính tự bất hợp cao,

do độ dị hợp tử cao nên sự biến động di truyền về đặc điểm hình thái thực vật

và đặc tính củ rất đa dạng Thân dây, lá, vỏ và thịt củ khoai lang có màu sắc

đa dạng tùy theo đặc tính giống (Võ Văn Chi, 2004) Lá khoai cũng thể hiện nhiều hình dạng khác nhau từ dạng lá đơn đến chia thùy sâu (Mai Thạch

Hoành, 2011a; Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014) Nhìn chung, các giống

khoai lang có đặc tính thực vật chung như sau:

- Đặc tính rễ khoai lang: khi hom giống được chôn trong đất, trong điều

kiện thích hợp sẽ bắt đầu hình thành rễ trong khoảng thời gian từ 5-15 ngày

sau khi trồng Đối với cây con trồng bằng cách gieo hột thì sau 3-5 ngày cây

sẽ ra rễ chính và 5-7 ngày sau đó sẽ ra rễ phụ Theo Dương Minh (1999) và

Nguyễn Công Tạn và ctv (2014), khoai lang được phân thành 3 loại rễ chính:

(1) rễ sơ hay còn gọi là rễ phụ (rễ nhỏ, dài, có nhiều nhánh và nhiều lông hút, giúp hấp thụ nước và dinh dưỡng cho cây phát triển), (2) rễ nhỡ hay còn gọi

là rễ đực (là các rễ có đường kính khoảng 0,3-1 cm, đây là rễ có khả năng cho củ nhưng thường không phát triển) và (3) rễ củ, là rễ được tạo ra khoảng 30-45 ngày tùy theo giống, phát triển trong tầng đất từ 5-25 cm, rễ củ phát triển theo chiều dài trước, trãi qua quá trình phân hóa sẽ phát triển theo đường kính Rễ bất định (adventitious roots) đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành củ, hình thành nên sự sinh trưởng thứ cấp và lignin hóa phần

trung trụ/lõi gỗ và sau đó phát triển thành rễ củ (Rukundo et al., 2013) Nhìn

chung, đặc tính giống, đặc tính đất và điều kiện canh tác sẽ quyết định rất lớn đến quá trình hình thành củ, số củ trên dây, kích thước củ Dạng rễ củ thường thể hiện là tròn, tròn elip, hình elip, hình trứng, thuôn hai đầu, thuôn dài, elip dài và dài không đều hoặc cong Khi canh tác trong điều kiện đất sét nặng, củ khoai lang thường không phát triển hình dạng thon và dài như trong điều kiện đất cát (Nedunchezhiyan and Ray, 2010) Tùy thuộc vào giống, điều kiện môi trường mà màu sắc vỏ củ cũng khác nhau, vỏ củ có thể có màu sắc trắng, kem, vàng nhạt, vàng sậm, da cam, nâu cam, hồng, đỏ, đỏ tía, tím,

đỏ sậm Màu sắc thịt củ cũng rất đa dạng tùy giống, từ màu trắng, kem, vàng kem, vàng, da cam, tím Đối với các củ khoai có màu tím, màu sắc thịt củ có thể đồng đều, có thể lốm đốm tím xen kẽ trắng hoặc hình thành các

vòng sắc tố (Hu et al., 2003; Truong et al., 2011)

- Đặc tính của thân dây khoai lang: tùy đặc tính giống và điều kiện canh tác mà hình thái và sự sinh trưởng của thân khoai lang khác nhau Sau khi trồng khoảng vài ngày, cùng với quá trình hình thành rễ, mầm nách ở các mắt thân của thân dây khoai lang bắt đầu phát triển và tạo thành các thân phụ (nhánh cấp 1) và từ nhánh cấp 1 phát triển thành nhánh cấp 2 Thân khoai tăng trưởng có khi dài tới 3-4 m, trung bình khoảng 1,5-2 m; đường kính thân khoảng 0,4-1 cm Tùy vào đặc tính giống mà thân có lông nhung hay không, tiết diện thân tròn hay có góc cạnh, màu sắc thân có thể là xanh, xanh tím, tía, tía nâu Đa số thân khoai lang có dạng thân bò, nằm ngang Có một số giống thân leo, thân đứng, thân hơi đứng có năng suất cao hơn các giống thân bò Trên thân, thường có nhiều lóng (đốt), giống có khả năng cho nhiều củ nếu giống có chiều dài các lóng càng ngắn, có nhiều mắt (nhặt mắt) Tiết diện thân

khoai lang thường tròn hay có cạnh (Đinh Thế Lộc và ctv., 1997; Võ Văn Chi, 2004; Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014)

- Đặc tính của lá cây khoai lang: khoai lang là cây hai lá mầm, lá mọc cách, mỗi nách một lá, cuống dài khoảng 15-20 cm Lá có hình dạng, kích thước và màu sắc lá thay đổi tùy giống và vị trí của lá trên thân Phiến lá có thể nguyên không xẻ thùy (hình tim hay lưỡi mác), xẻ thùy cạn (dạng răng cưa) hoặc xẻ thành khía sâu Đối với các lá có xẻ thùy cạn (răng), số lượng thùy thường là 1-2; các lá xẻ thùy sâu thì có số lượng thùy lá khoảng 3-7 thùy Thông thường, dây khoai lang có rất nhiều lá, trên thân chính có khoảng 50-

100 lá Nếu kể cả các thân phụ, một cây khoai lang có thể có số lá trung bình khoảng 300-400 lá Hình dạng chung của lá khoai lang có thể dạng tròn, hình thận (reniform ), hình trái tim (cordate), hình tam giác (triangular), lá hình lưỡi mác (trilobular, hastate), và gần như chia thùy (almost divided) Màu sắc

lá thường đa dạng, màu xanh lá, xanh đậm, xanh vàng, xanh tím, tím… và

thay đổi tùy theo giống (Huáman, 1991; Nguyễn Thế Hùng và ctv., 2006; Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014) Màu sắc lá non của khoai lang cũng rất đa

dạng và có sự khác biệt giữa các giống khác nhau, một số giống có màu tím ở gốc lá hoặc màu tím toàn lá non so với màu xanh sáng thường biểu hiện của

đa số giống Tùy theo đặc tính giống, điều kiện dinh dưỡng, điều kiện môi trường, tuổi lá mà kích thước và diện tích lá trưởng thành của các giống khoai cũng thể hiện khác nhau Màu sắc gân lá cũng có thể sử dụng để phân biệt một số giống khoai lang

- Đặc tính của hoa, trái và hột của cây khoai lang: hoa khoai lang mọc đơn ở nách lá hoặc mọc thành chùm khoảng 3-7 hoa ở trên ngọn Nụ hoa khoai lang thường xuất hiện khoảng 20-30 ngày sau khi trồng, thời gian từ khi xuất hiện nụ đến trổ khoảng 20-30 ngày, các nụ hoa thường không nở đồng loạt Hoa thuộc nhóm cánh dính, hình chuông và có cuống dài, mỗi cuống thường chia thành 2 hoa Cuống hoa và nụ hoa có màu sắc thay đổi từ xanh đến tím tùy theo giống Cánh hoa có màu hồng, tím hoặc trắng, bên trong có lông tơ và tuyến mật Hoa khoai lang là hoa lưỡng tính, gồm 5 lá đài và tràng hoa có 5 cánh, bên dưới hợp lại thành hình phễu hoặc chuông Hoa thường có

1 nhụy cái và 5 nhị đực cao thấp không đều nhau và nhị đực thường thấp hơn nhị cái Sau khi nở, nhị đực mới tung phấn; tuy nhiên, hạt phấn chín chậm, cấu tạo hoa lại không thuận lợi cho tự thụ phấn, tỷ lệ tự thụ phấn chỉ khoảng 10% trong thời gian khoảng 8-9 giờ và sự thụ phấn chủ yếu do côn trùng

(Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc, 2004; Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014)

- Trái khoai lang thuộc dạng quả nang, hình tròn hoặc dẹt Trái có màu nâu đen, bên trong có hai ngăn, mỗi ngăn chứa 1-2 hột Trái có từ 1-4 hột nhỏ, màu đen, hình bầu dục hay đa giác Khoảng 1-2 tháng sau khi thụ phấn thì trái chín, lúc này trái tách ra và hột (Mai Thạch Hoành, 2011a) Phôi và nội nhũ được bảo vệ bởi lớp sáp dày và cứng, không thấm nước, có thời gian tồn trữ lâu năm; vỏ hột rất cứng nên thường xử lý hột trước khi gieo (Đinh Thế Lộc

(2006), Nguyễn Thế Hùng và ctv (2006) và Nguyễn Công Tạn và ctv (2014),

sự sinh trưởng và phát triển của khoai lang có thể phân chia thành 4 giai đoạn chính:

- Giai đoạn mọc mầm, ra rễ và chồi: khoảng từ 7-10 ngày sau khi trồng, đây là giai đoạn phát triển nhiều rễ con, thân và lá cũng tiếp tục phát triển Thông thường, sự ra rễ sẽ bắt đầu trong khoảng 2-5 ngày sau khi trồng Vào khoảng 20-30 ngày sau khi trồng thì các rễ cơ bản đã hình thành Trên mặt đất, các chồi sẽ mọc lá mới và hình thành nhiều chồi mới từ các nách lá Các yếu tố như chất lượng giống, kỹ thuật làm đất lên luống, thời vụ và phương pháp trồng ảnh hưởng lớn đến chất lượng cây giống trong thời kỳ này

- Giai đoạn phân nhánh, hình thành củ: xảy ra trong khoảng từ 10 đến hơn 40 ngày sau khi trồng tùy theo đặc tính giống và thời vụ trồng Đây là thời kỳ rễ củ bắt đầu phân hóa và hình thành rễ củ Vào giai đoạn này, thân lá tiếp tục phát triển mạnh, thân chính kéo dài, số nhánh và lá tăng nhanh Vào thời điểm này, các củ khoai non đã hình thành Các yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ, độ thoáng khí của đất, độ ẩm đất ảnh hưởng nhiều đến quá trình hình thành rễ củ khoai lang

- Giai đoạn sinh trưởng thân lá, củ và thân đồng hành: giai đoạn này khoảng từ 40-70 ngày sau khi trồng Thời kỳ này có liên quan chặt chẽ đến tốc độ lớn của củ và đây là thời kỳ cần bổ sung nhiều dinh dưỡng để tập trung phát triển hệ thân lá và nuôi củ

- Giai đoạn phát triển củ: diễn ra vào khoảng thời gian sau khi trồng khoảng 70 ngày Vào giai đoạn này, sự phát triển của thân lá phát triển chậm dần và có xu hướng giảm xuống, củ phát triển rất nhanh Theo Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc (2004), đây là giai đoạn củ phình to và lớn nhanh nhất,

củ tăng trưởng mạnh nên cần chú ý bổ sung phân bón nhất là kali

Thời gian thu hoạch củ dao động trong khoảng 110-180 ngày tùy theo giống khoai lang, đặc tính sinh trưởng và lịch thời vụ Năng suất thân lá và củ khoai lang cũng như chất lượng củ khác nhau tùy theo giống, điều kiện canh

tác, thời gian thu hoạch (Truong et al., 2011; Nguyễn Xuân Lai, 2011) Theo

kết quả khảo sát tình hình canh tác khoai lang tím Nhật tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long của Đào Xuân Tùng (2010) và Huỳnh Ngọc Diễm (2015), khoai lang thường được thu hoạch khi dây rời rạc và lá bị vàng; tuy nhiên, giá thành khoai lang tím Nhật luôn biến động bất thường do phụ thuộc rất nhiều vào thị trường nước ngoài, đặc biệt là Trung Quốc, nên nông dân tự quyết định thời điểm thu hoạch dựa theo giá cả của thương lái Thời gian thu hoạch

củ khoai lang cũng quyết định đến năng suất và phẩm chất củ, thời gian sinh trưởng của khoai lang dao động trong khoảng 90-150 ngày sau khi trồng phụ thuộc và giống, mùa vụ và địa lý (Nedunchezhiyan and Ray, 2010) Tại Úc, theo Traynor (2005), để đạt năng suất và phẩm chất củ tốt nhất, cần kiểm tra

củ và phẩm chất củ thường xuyên từ thời điểm 18 tuần sau khi trồng và thông thường củ có thể được thu hoạch trong mùa khô vào thời điểm 20-22 tuần sau khi trồng Thu hoạch cần tiến hành đúng thời điểm để các củ đạt trọng lượng thương phẩm tương đồng chiếm khoảng 60-70% tổng số củ, năng suất củ thường dao động 20-40 tấn/ha, nếu để củ quá lâu sẽ làm cho củ phát triển lớn

và không còn giá trị thương phẩm

2.1.4 Các điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây khoai lang

Cây khoai lang có nguồn gốc nhiệt đới nên thích nghi với điều kiện nhiệt

độ tương đối ấm áp, sự phát triển thân lá cũng như sự hình thành và phát triển

củ sẽ đạt tốt nhất ở ngưỡng nhiệt độ tối hảo từ 20-30oC (Dương Minh, 1999;

Nguyễn Viết Hưng và ctv., 2010) Nhiệt độ tối hảo cho sinh trưởng khoai lang

là 25-30oC (giai đoạn phát triển thân lá) và khoảng 20-25oC (giai đoạn phát

triển củ) (Mai Thạch Hoành, 2011a; Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014; Kemble

et al.,2006; Parle-Milind and Monika, 2015) Nhiệt độ thấp hơn 15oC sẽ ức chế quá trình hình thành củ và cây sẽ chỉ phát triển thân lá khi nhiệt độ cao kèm theo mưa nhiều, đất ẩm và bón quá nhiều đạm (Traynor, 2005) Sự chênh

lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm, giữa bề mặt luống trồng khoai và nhiệt độ ở nơi củ phát triển cũng cảnh hưởng đến sự hình thành củ, sự chênh lệch càng

lớn sẽ càng có lợi cho sự hình thành và phát triển củ (Nguyễn Viết Hưng và

ctv., 2010) Cây khoai lang thích hợp với điều kiện ánh sáng mạnh với số giờ

chiếu sáng khoảng 8-10 giờ/ngày

Cây khoai lang có thể thích nghi với nhiều loại đất có sa cấu khác nhau,

củ khoai lang sẽ phát triển tốt và đạt năng suất cao ở điều kiện đất thịt nhẹ, tơi xốp và tầng đất dày; ngược lại, khi đất có thành phần kết cấu quá chặt như đất sét nặng sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển củ và năng suất thường thấp

(Neudunchezhiyan and Ray, 2010; Nguyễn Viết Hưng và ctv., 2010) Điều

kiện đất cát hoặc đất pha cát thường thích hợp canh tác khoai lang, cây và củ

sẽ phát triển tốt, củ nhiều và lớn, năng suất, phẩm chất tốt, vỏ củ nhẵn và tươi

màu, hệ số thương phẩm cao (Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014)

Cây khoai lang dễ mẫn cảm với điều kiện đất mặn và kiềm, khoai lang

có thể canh tác trong điều kiện đất có acid, nhưng pH thấp quá dễ dẫn đến ngộ độc nhôm và điều kiện pH tối hảo cho khoai lang sinh trưởng và phát triển là

5,5-6,5 (Mukherjee et al., 2006; Nedunchezhiyan and Ray, 2010; Nedunchezhiyan et al., 2010) Theo Neudunchezhiyan et al (2012), Nguyễn Công Tạn và ctv (2014), cây có thể phát triển ở độ pH dộng từ pH 4,2 - 8,

nhưng thích hợp nhất với pH đất dao động từ 5,5-6,5, riêng khoai cao sản cần

pH đất dao động từ 5 – 7

Trong quá trình canh tác khoai lang, yêu cầu về độ ẩm thay đổi theo các thời kỳ sinh trưởng có khác nhau Lượng mưa thích hợp cho canh tác khoai lang từ 750-1.000 mm/năm (Parle-Milind and Monika, 2015) Thời kỳ đầu cần độ ẩm tương đối của đất khoảng 60-75%, nếu ẩm độ đất cao ở giai đoạn thành lập rễ củ sẽ làm giảm số lượng củ trên dây chính vì vậy cần hạn chế lượng nước tưới vào giai đoạn thành lập củ (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế

Lộc, 2004; Nguyễn Viết Hưng và ctv., 2010) Ẩm độ cần tăng nhẹ khoảng

70-80% ở thời kì giữa và cuối, nhưng hạn chế ẩm độ quá cao vì sẽ gây nên tình

trạng thiếu oxy ảnh hưởng đến độ phình to của củ (Nguyễn Công Tạn và ctv.,

2014)

2.2 Giá trị dinh dưỡng và kinh tế của cây khoai lang

Khoai lang là loại cây trồng hữu dụng do có giá trị toàn thân (Nguyễn

Công Tạn và ctv., 2014) Trong thân, lá và ngọn khoai lang có nhiều protein,

caroten, vitamin B1, vitamin C, sắt, (Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014;

Parle-Milind and Monika, 2015)

Thịt củ khoai lang có khoảng 70% nước, 27,3% glucid, 1,3% protein,

0,4% chất béo và 1% tro (Nguyễn Minh Thủy và ctv., 2013) Ngoài ra, thịt củ

khoai lang có chứa hàm lượng tinh bột, protein và các loại vitamins, amino acids, nhiều nguyên tố đa vi lượng, hàm lượng chất xơ cao, ít chất béo và

cholesterol (Bovell-Benjamin, 2007; Nguyễn Xuân Lai, 2011; Rose et al., 2011; Mohan, 2011; Rukundo et al., 2013) Theo Woolfe (1992), tinh bột là

thành phần chính chiếm khoảng 70% trọng lượng khô của khoai lang Hàm lượng chất khô của thịt củ khoai lang không ổn định mà có thể biến động theo

thời vụ gieo trồng, kết quả nghiên cứu của Ngô Xuân Mạnh và ctv (1994) cho

thấy hàm lượng chất khô của các giống khoai lang trong vụ Đông (biến động

từ 19,2-33,6%) thường thấp hơn trong vụ Xuân Hè khoảng 1,1-1,3 lần Theo

Nyiawung et al (2010), hàm lượng chất khô và tinh bột của một số giống

khoai lang thích hợp để làm ethanol tương ứng là 30-33% và 20-24% Hàm lượng tinh bột của khoai lang cao hơn gạo khoảng 30%, cao hơn lúa mì khoảng 49% trong cùng điều kiện phân tích Bột khoai lang tím giúp gia tăng

chất lượng thực phẩm dựa vào màu sắc, mùi vị và dinh dưỡng (Ahmed et al.,

2010)

Theo Parle-Milind and Monika (2015), sporamin là một loại protein dự trữ chiếm khoảng 60%-80% tổng số protein hòa tan trong thành phần thịt củ khoai lang, sporamin đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành, phát triển củ cũng như việc giúp hình thành một số emzyme hoạt tính giúp đối kháng với những điều kiện bất lợi của môi trường hoặc côn trùng, nấm bệnh Ngoài ra, có rất nhiều hợp chất được ly trích từ lá, thân, vỏ và thịt củ khoai lang có chứa nhiều chất dinh dưỡng và hoạt chất chống oxy hóa như: phenolic acids, courmarins, triterpenes/steroids, alkaloids, vitamins, khoáng chất, protein dự trữ, anthocyanins hoặc carotenoids, tannins, flavonoids, saponins, glucosides, enzymes…

Ngoài giá trị dinh dưỡng, thịt củ khoai lang có vai trò kích thích tiêu hóa, chữa táo bón, ngăn ngừa mụn nhọt, vàng da, hạn chế hiện tượng cao

huyết áp (Castaneda-Ovando et al., 2009; Cavalcanti et al., 2011; Phạm Thị

Thanh Nhàn, 2011) Khoai lang cũng đã được chứng minh là có thể trị đái

tháo đường, chống ung thư, kháng khuẩn (Konczak-Islam et al., 2001; Islam,

2005; Parle-Milind and Monika, 2015) Một loại hợp chất được trích từ vỏ củ khoai lang trắng gọi là caiapo có khả năng hạn chế bệnh tiểu đường trên chuột

(Parle-Milind and Monika, 2015) Ứng dụng của thân, lá và củ khoai lang trong lĩnh vực dược phẩm hiện đang có nhiều tác giả nghiên cứu và công bố

(Parle-Milind and Monika, 2015) Theo Nguyễn Công Tạn và ctv (2014),

năng lượng có trong khoai lang chỉ bằng 1/3 so với cơm và 1/2 so với khoai tây, do không chứa chất béo và cholesterol nên sẽ giúp ngăn ngừa quá trình chuyển hóa đường trong thức ăn thành mỡ và chất béo trong cơ thể Người trưởng thành chỉ cần sử dụng khoảng 100-150 g/ngày sẽ có lợi cho hệ tiêu hóa

vì thành phần vitamin C và các amino acids giúp kích thích nhu động ruột, làm quá trình tiêu hóa thức ăn trở nên nhanh hơn

Màu sắc của thịt củ khoai lang được sử dụng nhiều trong lĩnh vực thực phẩm và dược phẩm có chứa nhiều hoạt chất có khả năng chống oxy hóa cao, tăng cường sức đề kháng, có tác dụng làm bền thành mạch, chống viêm, hạn

chế sự phát triển của các tế bào ung thư (Terahara et al., 2004; Ovando et al., 2009; Cavalcanti et al., 2011; Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011; Montilla et al., 2011; Truong et al., 2012; Wang et al., 2013) Hoạt tính

Castaneda-chống oxy hóa của thịt củ khoai lang thay đổi tùy theo màu sắc thịt củ nhờ vào hàm lượng các sắc tố tự nhiên như carotenoids (khoai lang có màu vàng, cam), anthocyanins và flavonoids (khoai lang có màu tím); trong đó, thịt củ có màu tím thường có hoạt tính chống oxy hóa cao hơn so với một số giống

khoai lang có ruột trắng và vàng (Suda et al., 2003; Teow et al., 2007; Rose et

al., 2011) Theo Wu et al (2004, 2006), khả năng chống oxy hóa của thịt củ

khoai lang tương đương với khảo sát trên táo hoặc bưởi Khả năng chống oxy hóa trong thịt củ khoai lang tím cao hơn khi so sánh với hàm lượng anthocyanins ly trích từ vỏ việt quất, bắp cải tím, bắp tím, vỏ nho (Bovell-

Benjamin, 2003; Kano et al., 2005; Rumbaboa et al., 2009)

Tại Việt Nam, khoai lang là loại cây trồng luôn có mặt trong cơ cấu luân canh tại nhiều địa phương như vùng núi, trung du Bắc Bộ, duyên hải miền Trung, châu thổ sông Hồng, Tây Nguyên và vùng Đồng bằng sông Cửu Long Nhiều giống khoai lang đã được tuyển chọn và công nhận là giống chất lượng với năng suất và chất lượng cao thích hợp cho xuất khẩu cũng như nhu cầu chế biến thức ăn gia súc, tinh bột biến tính… như khoai lang bí, khoai trắng, khoai sữa, khoai Dương Ngọc, Tàu Nghẹn, Hoàng Long, Hồng Quảng, các giống HL, Murasakimasari, và khoai Tím Nhật… (Nguyễn Xuân Lai, 2011; Nguyễn Thị Lang, 2014)

2.3 Các nghiên cứu về di truyền và chọn giống khoai lang được công

bố trên thế giới và Việt Nam

2.3.1 Những nghiên cứu về di truyền và chọn giống khoai lang được công bố trên thế giới

Do bản chất là cây lục bội nên cây khoai lang có độ biến động cao về đặc tính di truyền, thể hiện rõ ở sự đa dạng về màu sắc, hình dạng, hàm lượng chất khô, tinh bột cũng như nhiều tính trạng khác Bên cạnh đó, cây khoai lang có đặc tính tự bất hợp, hạn chế sự hình thành hạt nên cũng gặp một số trở ngại trong quá trình chọn tạo giống bằng hạt Việc lai chéo và lai đảo thuận

nghịch cũng được áp dụng để tạo những giống khoai lang mới (Lin et al.,

2007) Hiện nay, nhiều quốc gia đẩy mạnh việc nghiên cứu về kỹ thuật canh tác và chọn tạo các giống khoai lang có năng suất và chất lượng cao để đưa vào sản xuất căn cứ vào nhu cầu chế biến lương thực, làm thức ăn gia súc, sản xuất tinh bột hay tiêu thụ tươi Nghiên cứu về giống khoai lang tím được nhiều quốc gia quan tâm, điển hình như giống Yamagawamurasaki và Ayamurasaki - hai giống khoai lang tím có chứa nhiều anthocyanins đã được

nghiên cứu nhằm gia tăng năng suất và chất lượng tại Nhật Bản (Montilla et

al., 2011) Các giống khoai giàu anthocyanins đang được nghiên cứu tại nhiều

quốc gia như dòng ST13 của Ấn Độ, các giống khoai MSU 01.017-16, MSU 01.022-12 và MSU 01.022-7 của Indonesia… (Nedunchezhiyan and Ray, 2010)

Một số nghiên cứu về việc xác định phương pháp ly trích thích hợp, cơ chế tổng hợp anthocyanins trong thịt củ, so sánh lượng anthocyanins trong các

bộ phận của cây khoai lang ở dạng tươi và sau khi chế biến, biểu hiện của các genes tổng hợp enzymes giúp cho quá trình sinh tổng hợp anthocyanins…đã

được công bố (Konczak-Islam et al., 200; Kano et al., 2005; Yang và Gadi, 2008; Fan et al., 2008; Yeng et al., 2012; Truong et al., 2012)

Việc nghiên cứu các giống khoai lang ăn lá được quan tâm trong những năm gần đây vì trong dây khoai lang có nhiều chất biến dưỡng thứ cấp thiết yếu cho cơ thể con người như có tiền chất làm giảm bệnh tiểu đường do thúc

đẩy khả năng tiết insulin tiêu hóa (Yoshimoto et al., 2005; Sivakumar et al., 2010; Truong et al., 2012) Trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay, một số

tác giả đã nghiên cứu những biến đổi sinh lý sinh hóa trong khoai lang khi bị ảnh hưởng của những điều kiện bất lợi của môi trường như hạn, mặn (Zhang

et al., 2004; Lin et al., 2006)

2.3.2 Các nghiên cứu về di truyền và chọn giống khoai lang được công bố tại Việt Nam

Trong những năm gần đây, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm đã nghiên cứu, đánh giá và tuyển chọn một số giống khoai lang chịu mặn Viện

đã đánh giá nhanh khả năng chống chịu mặn của các giống khoai lang (khoảng 530 giống) đang được bảo tồn tại Trung tâm Tài nguyên Thực vật Sau khi đánh giá tính chịu mặn trong phòng thí nghiệm, các giống được đưa

ra trồng thử nghiệm tại khu vực tự nhiên có nhiễm mặn Theo Nguyễn Văn

Kiên và ctv (2012), Viện đã chọn được 6 giống trong số 30 giống trồng thử

nghiệm có khả năng chống chịu mặn và được phân loại thành 2 nhóm chính dựa vào sự khác biệt đặc tính thân và lá Trong điều kiện đất nhiễm mặn tại Hậu Lộc, Thanh Hóa, khả năng sống của 6 giống là khoảng 95-97% Trong

đó, hai giống thể hiện tốt nhất là giống khoai cao sản (năng suất củ khoảng 13,9 tấn/ha) và giống khoai Voi (năng suất củ khoảng 14,7 tấn/ha), phù hợp với nồng độ muối trong đất đo được tại thời điểm trồng và thu hoạch là 0,16

và 0,22%

Nguyễn Thế Yên và Đỗ Thị Thu Trang (2012) đã công bố kết quả nghiên cứu chọn tạo giống khoai lang có chất lượng và cách sử dụng 94 nguồn giống do Trung tâm Khoai tây Quốc tế cung cấp từ năm 2002-2007, các nguồn giống địa phương và nguồn giống do Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm để tiến hành thực nghiệm trên nhiều tỉnh thành ở phía Bắc và miền Trung Việt Nam để chọn lọc được 9 giống ưu tú theo hướng đa dụng, năng suất và phẩm chất cao, phù hợp với điều kiện của điều kiện từng vùng Các giống tiếp tục tiến hành sản xuất và đánh giá tại các tỉnh miền Trung và miền Bắc Việt Nam trong khoảng 2008-2010, trong đó nổi trội là giống KLC266 có tính ổn định về năng suất trong các điều kiện môi trường thí nghiệm khác nhau Đây là giống khoai lang ruột vàng chất lượng cao (bở, ngọt, thơm), thích ứng với nhiều điều kiện canh tác, cho năng suất thân lá tốt và năng suất

củ khoảng 15-16 tấn/ha Hiện nay, giống KLC266 đang được canh tác ở nhiều tỉnh thành

Mai Thạch Hoành (2011b) đã công bố hiệu quả của việc nghiên cứu các dòng lai tổ hợp thuận nghịch trong chọn tạo giống khoai lang, theo tác giả đây

là cách chọn giống mới bằng cách lai hữu tính theo tổ hợp lai cách ly Hướng nghiên cứu các giống khoai lang ăn lá cũng được đẩy mạnh trong những năm gần đây, tiêu biểu là các giống khoai lang ăn lá KLR1, KLR3 và KLR5 đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn công nhận và cho phép sản

xuất thử từ tháng 10/2008 (Nguyễn Thị Ngọc Huệ và ctv., 2008)

Bên cạnh việc thu thập, đánh giá và tuyển chọn các giống khoai lang có chất lượng và năng suất cao trong nước, việc tuyển chọn và đánh giá các giống khoai lang nhập nội cũng rất được chú trọng trong việc nghiên cứu chọn tạo giống khoai lang, đặc biệt làm phong phú thêm nguồn giống cho công tác lai tạo giống trong tương lai (Mai Thạch Hoành, 2012) Theo Mai Thạch Hoành (2012), sau khi tổng hợp các thí nghiệm liên tiếp trong 4 vụ từ năm 2008-2010 nhằm so sánh chất lượng của giống Hoàng Long (giống đối chứng trong nước) và 8 giống khoai lang nhập nội từ dự án DA15 (được nhân giống từ Hà Tây và Viện Di truyền Nông nghiệp), kết quả cho thấy ba giống 3 giống có năng suất củ tươi cao nhất là HD085 (18,01 tấn củ/ha), KV85 (16,19 tấn củ/ha) và KLDT2 (15,78 tấn củ/ha) so với năng suất khoảng 13,6 tấn của

giống đối chứng Hoàng Long Tại Thái Nguyên, Lê Thị Kiều Oanh và ctv

(2014) đã sưu tập, đánh giá và tuyển chọn một số giống khoai lang đang canh tác tại địa phương về đặc tính thực vật, khả năng sinh trưởng, sức chống chịu sâu bệnh, năng suất, các yếu tố cấu thành năng suất và chất lượng củ khoai lang của các giống để có bước sơ bộ trong quá trình sưu tập và tuyển chọn giống tại Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Kết quả cho thấy, trong điều kiện canh tác đồng nhất, các giống khoai lang có đặc tính thực vật và sinh trưởng

đa dạng tùy theo đặc tính giống; hiện tượng sâu bệnh đều xuất hiện trên các giống trồng, trong đó các giống bị sâu bệnh ảnh hưởng nặng là Nhật Tím, Nhật Trắng, KĐ1 và Hoàng Long; số củ hình thành trên dây dao động khoảng 2,6-6,4 củ trên gốc với đường kính củ dao động khoảng 3,37-6,37 cm; ngoại trừ giống KL5 gần như không có củ, các giống khác có năng suất dao động trong khoảng 0,6-12,5 tấn/ha, trong đó giống khoai lang tím Nhật có năng suất khoảng 9,6 tấn/ha, và giống Hoàng Long tím có năng suất khoảng 7,1 tấn/ha

Tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long, nông dân sử dụng giống chủ yếu địa phương hoặc mua từ huyện Giồng Riềng, tỉnh Kiên Giang Mặc dù chất lượng giống cũng khá tốt nhưng nếu sử dụng giống liên tục qua nhiều năm sẽ

dễ dẫn đến suy thoái chất lượng giống và lây lan nguồn sâu bệnh từ ruộng này sang ruộng khác Chính vì thế, nhu cầu cần tuyển chọn giống có năng suất, chất lượng cao đáp ứng cho thị trường trong nước và xuất khẩu là vấn đề đáng quan tâm ở nhiều địa phương canh tác khoai lang bên cạnh các nghiên cứu về

kỹ thuật canh tác và quản lý sâu bệnh trên khoai lang Theo Nguyễn Xuân Lai (2011), sau khi so sánh với nhiều giống khoai lang khác, giống khoai lang tím

HL491 thể hiện năng suất cao và chất lượng tốt phù hợp với điều kiện huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh

2.3.3 Một số giống khoai lang có triển vọng tại Việt Nam

Nguồn gen giống khoai lang ở Việt Nam hiện nay được lưu trữ và bảo tồn tại Trung tâm Tài nguyên Thực vật, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam (528 giống), Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm (118 mẫu giống), Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng Lộc (78 mẫu giống), Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh (30 mẫu giống) (Nguyễn Thị Lang, 2014) Trong nhiều năm qua, các đơn vị, trung tâm nghiên cứu đã tiến hành chọn tạo giống khoai lang bằng ba cách chính như thu thập, đánh giá, chọn tạo từ nguồn giống địa phương (1); nhập nội nhiều giống khoai lang, tiến hành nghiên cứu, khảo nghiệm và tuyển chọn để các giống khoai này phù hợp với điều kiện thổ nhưỡng của các vùng sinh thái ở nước ta (2); thiết lập chương trình lai tạo, đánh giá giống phù hợp với nhu cầu canh tác các giống khoai lang có năng suất và chất lượng cao (3)

Các trung tâm nghiên cứu về khoai lang trong nước như Trung tâm Tài nguyên Thực vật, Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Hưng Lộc đã tuyển chọn và đưa ra sản xuất nhiều giống khoai lang có năng suất và chất lượng cao như: Bí Đà Lạt, Hoàng Long, Chiêm Dâu, HL4, HL491, HL518… Ngoài

ra, hai trung tâm cũng đầu tư nghiên cứu nhằm thu thập, đánh giá và phục tráng một số giống khoai lang có chất lượng cao như HL518, HL491, HL284, giống cao sản HL574… Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh cũng đã tuyển chọn và phục tráng nhiều giống khoai lang có chất lượng (Hoàng Kim, 2009; Nguyễn Thị Lang, 2014)

Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm và Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam cũng đã tuyển chọn và đưa vào sản xuất nhiều giống khoai lang thích nghi với một số điều kiện khí hậu khắc nghiệt như K1, K2, K3, K4, K7, K8, VX37-1… (Nguyễn Thị Lang, 2014) Trong năm 2001-

2005, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm đã nghiên cứu chọn tạo nhiều giống có năng suất và chất lượng cao như: KB1, TV1, H1.2, KB4, TQ1… (Tạ

Minh Sơn và ctv., 2006; Nguyễn Xuân Lai, 2011; Nguyễn Thị Lang, 2014)

Theo Viện Thổ nhưỡng Nông hóa (2005), trong số khoảng 20 giống khoai lang được trồng chủ yếu tại Việt Nam, một số giống có năng suất khá cao khoảng 10-30 tấn/ha và phẩm chất tốt như: giống Hoàng Long (vỏ hồng, thịt

củ vàng cam), có năng suất đạt khoảng 15-27 tấn/ha; giống khoai lang Nhật

Bản Benizuma (vỏ đỏ, ruột vàng) có chất lượng cao, năng suất từ 12-18 tấn/ha; giống khoai lang Nhật đỏ HL518 (vỏ đỏ đậm, ruột màu cam), năng suất đạt khoảng 17-32 tấn/ha; giống khoai lang Nhật tím 1(Murasakimasari) (vỏ tím đậm, ruột màu tím đậm), năng suất đạt khoảng 10-22 tấn/ha; giống khoai lang Nhật tím (HL491) (vỏ tím, ruột màu tím đậm), năng suất đạt khoảng 15-27 tấn/ha…

Tại Đồng bằng sông Cửu Long, một số giống khoai lang có chất lượng tốt phù hợp với điều kiện của vùng như giống KLT HL491, khoai lang sữa, trắng, khoai lang Hồng Đào… do có năng suất và phẩm chất tốt (Châu Thị

Anh Thy và ctv., 2005; Đào Xuân Tùng, 2010) Theo Nguyễn Xuân Lai

(2011), giống KLT HL491 được trồng hơn 70% diện tích canh tác của vùng Đồng bằng sông Cửu Long do có năng suất cao (trên 25 tấn/ha), phẩm chất tốt, phù hợp với mục đích xuất khẩu Ngoài ra, giống khoai lang sữa cũng đang được đánh giá là giống củ có năng suất cao, tỷ lệ tinh bột cao, thơm ngon… (Đào Xuân Tùng, 2010) Trong số các giống khoai được thu thập và tuyển chọn của Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long, giống khoai tím OMKL8 (vỏ và ruột tím) có năng suất khá, đạt khoảng 10,8 t/ha và có tỷ lệ củ thương phẩm đạt khoảng 74,3% khi canh tác tại một số xã ở huyện Bình Tân,

tỉnh Vĩnh Long (Nguyễn Thị Lang và ctv., 2013)

2.4 Các nghiên cứu về kỹ thuật canh tác nhằm gia tăng năng suất và phẩm chất thịt củ khoai lang

Để gia tăng năng suất và chất lượng khoai lang, các điều kiện cần thiết

để đạt được năng suất cao là môi trường canh tác thuận lợi, chọn loại đất và địa điểm trồng phù hợp, vệ sinh đồng ruộng và chuẩn bị đất trồng, chuẩn bị vật liệu trồng, làm đất và lên luống, tưới nước, bón phân, cắt tỉa, phòng trừ bệnh hại, lựa chọn thời điểm thu hoạch thích hợp Các điều kiện khí hậu, môi trường, sa cấu đất và kỹ thuật canh tác cũng ảnh hưởng đến năng suất và phẩm chất thịt củ khoai lang; đồng thời, các giá trị về năng suất và phẩm chất cũng phụ thuộc vào các kỹ thuật canh tác của từng quốc gia và vùng miền Đồng thời, bố trí mùa vụ theo hình thức luân canh khoai lang thay vì chuyên

canh đã đạt hiệu quả về năng suất và chất lượng (Nedunchezhiyan et al.,

2010)

2.4.1 Các nghiên cứu về kỹ thuật nhân giống và mật độ trồng

Đối với khoai lang, việc nhân giống được sử dụng phổ biến là nhân giống bằng thân và bằng củ Độ tuổi hom giống, chiều dài hom giống, số mắt

hom giống, thời gian duy trì hom giống trước khi trồng cũng như cách đặt hom giống cũng được nhiều tác giả nghiên cứu (Traynor, 2005; Nedunchezhiyan and Ray, 2010)

Khi nhân giống bằng thân thì cần đảm bảo hom giống phải khỏe, không

bị sâu bệnh, chưa ra hoa và ra rễ (Đào Xuân Tùng, 2010; Nguyễn Xuân Lai, 2011) Dây giống để lấy hom phải có độ tuổi khoảng 45-75 ngày tuổi Thông thường, đoạn hom giống thường sử dụng là hom ngọn hoặc đoạn thân kế phần hom ngọn để đảm bảo năng suất khoai lang khi trồng Chiều dài hom giống được nhiều tác giả khuyến cáo sử dụng để trồng là khoảng 20-30 cm (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc, 2004; Nguyễn Xuân Lai, 2011; Nguyễn Công

(North Carolina Sweet Potato Commission, 2008), khoảng 75-90% giống khoai lang được trồng có nguồn gốc từ việc nhân giống bằng củ từ các nhà sản xuất giống xác nhận Các củ được nhân giống có phải đúng giống tốt, sạch bệnh và có đường kính khoảng 2-4 cm

Mật độ trồng khoai lang cũng thay đổi tùy theo điều kiện đất đai và tập quán canh tác của nông dân (Nguyễn Xuân Lai, 2011) Ở đất bạc màu như tỉnh Bắc Giang, mật độ trồng có thể dao động từ 33.000-40.000 dây trên ha Ở đất cát ven biển như vùng Nghệ An thì mật độ trồng có thể dao động từ

27.000-32.000 dây trên ha (Nguyễn Viết Hưng và ctv., 2010) Mật độ trồng

khoai lang có thể dao động từ 25.000-200.000 hom giống/ha tùy vùng Qua kết quả điều tra về tình hình canh tác khoai lang ở một số vùng canh tác trọng điểm ở Đồng bằng sông Cửu Long cho thấy mật độ trồng khoai lang không giống nhau tại các vùng canh tác khoai lang Tại huyện Duyên Hải, tỉnh Trà Vinh, nông dân trồng trên đất cát với mật độ khoảng 40.000 hom giống/ha; tuy nhiên, nông dân tại một số xã canh tác khoai lang chủ lực để xuất khẩu ở huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long thì thường trồng khoai với mật độ dày hơn: khoảng 140.000-180.000 hom giống/ha (Nguyễn Xuân Lai, 2011; Huỳnh Ngọc Diễm, 2015) Trồng với mật độ dày có xu hướng gia tăng năng suất hơn trồng với mật độ thưa (Nedunchezhiyan and Ray, 2010) Trên thế giới, mật độ trồng của các quốc gia cũng rất biến động, trồng với mật độ 30.000-40.000 hom giống/ha khi sử dụng ăn tươi và trồng với mật độ 40.000-50.000 hom giống để phục vụ cho mục đích chế biến lương thực hoặc thức ăn gia súc Tại một số quốc gia châu Phi, mật độ trồng được khuyến cáo từ 12.000 đến hơn

300.000 hom giống/ha tùy địa phương (Kaggwa et al., 2006; Nedunchezhiyan

and Ray, 2010) Chiều dài dây giống cũng được khuyến cáo rất đa dạng ở các