Nghiên cứu đặc đỉểm sinh trưởng phát triển và biện pháp kỹ thuật tăng năng suất khoai tây trên đất ruộng một số vụ lúa tại tỉnh bắc kạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN -o0o - LÊ SỸ LỢI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT TĂNG NĂNG SUẤT KHOAI TÂY TRÊN ĐẤT RUỘNG MỘT VỤ LÚA TẠI TỈNH BẮC KẠN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN - 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN -o0o - LÊ SỸ LỢI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT TĂNG NĂNG SUẤT KHOAI TÂY TRÊN ĐẤT RUỘNG MỘT VỤ LÚA TẠI TỈNH BẮC KẠN Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số: 62 62 01 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Ngọc Ngoạn PGS TS Nguyễn Văn Viết THÁI NGUYÊN - 2008 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Cây khoai tây (Solanum Tuberosum.L) lương thực nhiều nước châu Âu số nước khoai tây lương thực chủ yếu (Đường Hồng Dật, 2005)[7] Củ khoai tây chứa 20% lượng chất khơ có 80 - 85% tinh bột, - 5% protein số vitamin khác (Trần Như Nguyện cs, 1990; Nguyễn Văn Thắng cs, 1996)[23], [40] Nếu so sánh suất chất khô đơn vị trồng trọt khoai tây cao lúa mì lần, cao lúa nước 1,3 lần cao ngơ 2,2 lần (Leviel, 1986)[163] Khoai tây có tiềm năng suất cao tới 100 - 120 tấn/ha Tuy nhiên biến động tiềm năng suất vụ vùng lớn (Caldiz et al., 2001)[69] khoai tây chịu tác động mạnh yếu tố từ bên ngồi Nhiệt độ thích hợp cho thân phát triển 180C, củ phát triển 16 - 170C; ánh sáng ngày dài thích hợp cho giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng, giai đoạn củ hình thành lại yêu cầu sánh sáng ngày ngắn Yêu cầu ẩm độ thay đổi theo thời kỳ sinh trưởng phát triển, trước hình thành củ ẩm độ cần 60%, thời kỳ hình thành củ ẩm độ đất phải đạt 80% Để đạt suất cao, khoai tây yêu cầu lớp đất mặt phải tơi xốp, đất thịt nhẹ, đất cát pha thích hợp với khoai tây (Đường Hồng Dật, 2005)[7] Đồng Bắc có mùa đơng lạnh với nhiệt độ trung bình khoảng 20 - 300C, phù hợp cho khoai tây sinh trưởng phát triển Mặt khác, diện tích đất phù sa, đất cát pha, đất thịt nhẹ lớn, hệ thống thuỷ nơng hồn chỉnh điều kiện thuận lợi cho phát triển mở rộng sản xuất loại trồng Trong năm gần diện tích khoai tây nước dao động khoảng 35.000 ha, tập trung chủ yếu đồng sông Hồng (Đào Huy Chiên, 2002)[3] Do ưu điểm trồng này, nhà nước có chủ trương mở rộng diện tích vùng sinh thái phù hợp Tuy nhiên, quỹ đất canh tác nông nghiệp đồng thấp, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn với sức ép việc thị hố cơng nghiệp hố nên việc mở rộng diện tích khoai tây đồng có nhiều hạn chế Để giải vấn đề đó, việc khai thác hợp lý nguồn tài nguyên đất đai miền núi có mở rộng diện tích khoai tây coi hướng phát triển chiến lược bền vững tương lai Bắc Kạn tỉnh miền núi nghèo, thu nhập bình quân đầu người năm 2006 thấp với 337,2 nghìn đồng/tháng, đặc biệt khu vực nơng thơn có 162,5 nghìn đồng/tháng, bình qn lương thực 289,4 kg thóc/người/năm (Cục thống kê tỉnh Bắc Kạn, 2006)[5] Do thu nhập người dân thấp nên tỷ lệ hộ đói nghèo cao 41,42%, nhiều hộ thiếu ăn - tháng/năm (Sở Lao động TBXH)[27] Thực tế Bắc Kạn có diện tích đất ruộng lớn: 13.273 (Sở NN&PTNT Bắc Kạn, 2006)[28], nhiên hầu hết cấy vụ lúa Mùa, diện tích đất bỏ hố vụ Đơng (12.333 ha) vụ Xn (4.964 ha) phổ biến Trong lực lượng lao động địa phương dư thừa, điều kiện thời tiết khí hậu thuận lợi cho nhiều trồng ngô, khoai tây, đậu đỗ… sinh trưởng, phát triển việc việc chuyển đổi cấu trồng, đặc biệt mở rộng diện tích vụ Đơng giải pháp cần quan tâm đẩy mạnh nhằm nâng cao thu nhập tiến tới xóa đói giảm nghèo cho nơng dân Khoai tây trồng có nguồn gốc ôn đới Điều kiện thời tiết khí hậu Bắc Kạn phù hợp với sinh trưởng khoai tây với nhiệt độ bình quân từ 14,3 – 28,30C; lượng mưa từ 0,3 – 322,5 mm; ẩm độ trung bình từ 77 – 89% Trong năm gần khoai tây đưa vào cấu trồng vụ Đơng khẳng định vị việc mở rộng diện tích cịn chậm Một số nguyên nhân dẫn đến điều thiếu giống chưa có giống tốt, giống khoai tây chủ yếu trồng bị thoái hoá, tỷ lệ nhiễm bệnh virus cao khoảng 53,2% đến 59%; trình độ canh tác nơng dân thấp, chưa có quy trình kỹ thuật phù hợp với điều kiện sinh thái, đặc biệt đất ruộng vụ lúa địa phương Để mở rộng diện tích khoai tây đất ruộng vụ lúa, vấn đề cấp thiết phải có giống cho suất cao, ổn định biện pháp kỹ thuật phù hợp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Xuất phát từ thực tế chúng tơi thực đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng, phát triển biện pháp kỹ thuật tăng suất khoai tây đất ruộng vụ lúa tỉnh Bắc Kạn” MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1- Đánh giá thực trạng sản xuất khoai tây nhằm xác định yếu tố hạn chế suất khoai tây tỉnh Bắc Kạn 2- Xác định giống khoai tây có suất cao, phẩm chất tốt đưa vào sản xuất thay giống cũ thối hóa 3- Xác định biện pháp kỹ thuật trồng chủ yếu nhằm tăng suất khoai tây vụ Đông sản xuất khoai tây củ giống vụ Xn Trên sở bổ sung hồn chỉnh quy trình kỹ thuật thâm canh khoai tỉnh Bắc Kạn góp phần mở rộng diện tích khoai tây đất ruộng vụ lúa 4- Xây dựng mô hình sản xuất thâm canh khoai tây ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CÚU 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Giống khoai tây: Lựa chọn giống khoai tây có triển vọng giống khoai tây Hà Lan nhập nội qua thí nghiệm nghiên cứu giống vụ Đơng vụ Xuân đất ruộng vụ tỉnh Bắc Kạn - Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật sản xuất khoai tây thương phẩm điều kiện vụ Đông gồm mật độ, thời vụ, phân bón, tưới nước, vun tạo vồng - Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật sản xuất củ giống khoai tây điều kiện vụ Xuân bao gồm thí nghiệm mật độ, thời vụ, phân bón, vun tạo vồng 3.2 Phạm vi nghiên cứu Thí nghiệm nghiên cứu số đặc điểm giống biện pháp kỹ thuật sản xuất khoai tây bố trí xã Bằng Phúc huyện Chợ Đồn Mơ hình sản xuất thử Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn xây dựng xã Bằng Phúc xã Lương Bằng, huyện Chợ Đồn; xã Yên Đĩnh, huyện Chợ Mới; xã Tú Trĩ xã Khuổi Lừa huyện Bạch Thông Kết nghiên cứu áp dụng cho sản xuất khoai tây đất ruộng vụ lúa tỉnh Bắc Kạn Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4.1 Ý nghĩa khoa học đề tài 1- Đánh giá khả thích ứng giống khoai tây điều kiện sinh thái (khí hậu đất đai) nhằm làm sở khoa học cho đề tài nghiên cứu khoai tây Bắc Kạn nói riêng tỉnh miền núi phía Bắc nói chung 2- Bước đầu xác định bổ sung liệu khoa học để lựa chọn giống khoai tây phù hợp xây dựng quy trình sản xuất khoai tây thương phẩm điều kiện vụ Đông sản xuất củ khoai tây giống điều kiện vụ Xuân tỉnh Bắc Kạn 3- Kết thu từ thí nghiệm xác định giống biện pháp kỹ thuật khoa học để bổ sung hoàn thiện quy trình kỹ thuật thâm canh khoai tây tỉnh miền núi phía Bắc 4- Kết nghiên cứu giống biện pháp kỹ thuật trồng khoai tây điều kiện vụ Đông vụ Xuân tỉnh Bắc Kạn tài liệu để nhà nghiên cứu, sinh viên ngành nông nghiệp truy cứu tham khảo 4.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài 1- Xác định số giống khoai tây có triển vọng cho suất cao chất lượng tốt trồng vụ Đông đất ruộng vụ nhằm thay đổi giống cũ thối hóa làm phong phú thêm giống khoai tây tỉnh Bắc Kạn 2- Lần đưa khoai tây vụ Xuân vào cấu trồng tỉnh bắc Kạn nhằm cung cấp đủ giống trồng cho vụ Đông, hạ giá thành củ giống, tạo cho người nơng dân có tập qn quen dần với biện pháp kỹ thuật trồng khoai tây vụ Xuân 3- Chuyển giao tiến kỹ thuật thâm canh khoai tây cho người dân thơng qua việc đưa quy trình kỹ thuật thâm canh để thúc đẩy mở rộng diện tích trồng khoai tây đất ruộng vụ, nâng cao hệ số sử dụng đất, tăng thu nhập cho người nơng dân, góp phần xóa đói giảm nghèo cho tỉnh miền núi phía Bắc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY KHOAI TÂY 1.1.1 Một số nghiên cứu nguồn gốc khoai tây Cây khoai tây (họ Solanaceae, loại Solanum L., lồi Solanum tuberosum L.) có nguồn gốc vùng cao nguyên thuộc dãy núi Andes (nam châu Mỹ) độ cao 2000 – 5000 mét Người Tây Ban Nha lần phát khoai tây họ đặt chân lên thung lũng Magdalenna (Nam Mỹ) người xứ chạy trốn, họ tìm thấy đậu, ngơ khoai tây Lúc người ta gọi khoai tây Truffles hoa có màu sặc sỡ (Salaman, 1949)[130] Các nhà khoa học phát nhiều di tích lịch sử chứng minh khoai tây có từ khoảng 500 năm trước cơng ngun Thời kỳ người Tây Ban Nha chinh phục châu Mỹ kỷ 16, nông dân trồng hàng trăm giống khoai tây dọc miền núi, Bolivia, Chile, Colombia, Ecuador Peru (Horton, 1987)[91] Ngày người da đỏ vùng Titicaca (nam Peru, bắc Bolivia) trồng giống khoai tây khởi thủy (Ducreux, 1989)[162] Khoai tây bán Seville năm 1573 thủy thủ người Tây Ban Nha mang chúng đến, từ khoai tây lan truyền khắp châu Âu Nước Anh trồng khoai tây sớm, từ năm 1590 thuyền trưởng người Anh tầu buôn Tây Ban Nha đem củ giống Khoảng năm 1600, diện tích trồng khoai tây mở rộng sang Italia Đức, vòng trăm năm sau khoai tây có mặt hầu châu Âu trồng rộng rãi vào năm 1800 Vào kỷ 17, nhà truyền giáo người Anh đưa khoai tây đến nhiều vùng thuộc châu Á Thế kỷ 19 nhà truyền đạo người Bỉ giới thiệu khoai tây Công Gô Tuy nhiên, việc sử dụng khoai tây làm lương thực nước nhiệt đới hạn chế khó khăn cố hữu sản xuất bảo quản khoai tây vùng thấp Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hiện khoai tây trồng rộng rãi 130 nước giới, từ 600 vĩ Bắc đến 530 vĩ Nam 1.1.2 Một số nghiên cứu giá trị dinh dƣỡng khoai tây Khoai tây vừa lương thực, vừa thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, hàm lượng dinh dưỡng khoai tây trứng (Leviel, 1986)[163] Sử dụng 100g khoai tây đảm bảo 8% nhu cầu protein, 3% lượng, 10% sắt, 10% vitamin B1 20 – 50% nhu cầu vitamin C cho người ngày đêm (Beukema et al., 1990; Horton, 1987)[65], [91] Khi xem xét trồng nhiệt đới cận nhiệt đới (từ 300 vĩ Bắc đến 300 vĩ Nam) Vander Zaag, (1976)[148] cho rằng, khoai tây sinh lợi trồng khác cho suất lượng suất protein cao Bảng 1.1 Năng suất protein lƣợng số lƣơng thực Loại trồng Kcal/100 g NS lƣợng (kcal/ngày/ha) Tỷ lệ protein (%) NS protein (kg/ngày/ha) Khoai tây 90,82 48,64 2,0 1,1 Sắn 185,87 45,12 0,7 0,2 Khoai lang 138,30 48,93 1,5 0,5 Đậu đỗ 400,24 11,72 22,0 0,6 Lúa 420,90 35,10 7,0 0,6 Ngô 138,91 38,97 9,5 0,8 (Nguồn: Vander Zaag, 1976)[148] Ngoài việc dùng khoai tây làm lương thực thực phẩm, nước phát triển sử dụng khoai tây làm thức ăn cho gia súc, hàng năm Pháp sử dụng từ đến 1,4 triệu khoai tây cho chăn ni Bên cạnh đó, khoai tây cịn dùng nhiều công nghiệp dệt, sợi, gỗ (ván ép), giấy, đặc biệt công nghiệp sản xuất axit hữu axit lactic, axit xitric; dung môi hữu etanol, butanol, xeton Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.1.3 Một số nghiên cứu yêu cầu ngoại cảnh khoai tây 1.1.3.1 Yêu cầu nhiệt độ Nhiệt độ yếu tố đặc biệt quan trọng định khả phân bố, thời vụ gieo trồng, trình sinh trưởng, phát triển suất khoai tây Tổng nhu cầu nhiệt độ cho khoai tây sinh trưởng phát triển dao động từ 16000C đến 18000C Yếu tố để khoai tây phát triển rộng khắp giới lựa chọn nhiều vùng có nhiệt độ gieo trồng thích hợp (Beukema et al., 1990)[65] Ở thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng, khoai tây thích ứng với biên độ nhiệt độ từ 10 đến 250C, rộng giai đoạn sinh trưởng sinh thực Nhiều kết nghiên cứu xác định, nhiệt độ khơng khí thích hợp cho phát triển thân khoai tây 180C đến 200C Nhiệt độ cao 250C thân dài ra, nhỏ đi, khả quang hợp giảm rõ rệt (Horton, 1987)[91] Ở thời kỳ sinh trưởng sinh thực khoai tây chịu nóng Khi thân củ bắt đầu hình thành phát triển u cầu nhiệt độ thấp, nhiệt độ khơng khí thích hợp cho thân củ phát triển 180C đến 190C (nhiệt độ đất 160C 170C) Nhiệt độ từ 200C trở lên trình làm củ khoai tây bắt đầu bị kìm hãm, nhiệt độ lớn 250C hạn chế hình thành củ Khi nhiệt độ vượt 250C hiệu suất quang hợp giảm, nhiệt độ lên tới 290C – 300C hô hấp tăng, dẫn tới tiêu hao chất hữu củ, làm giảm suất khoai tây số thu hoạch (Horton, 1987)[91] Nhiệt độ cao kéo dài gây tượng “thối hóa khí hậu” dẫn đến suất chất lượng giống giảm rõ rệt đời sau (Van Dam et al., 1995)[146] Thí nghiệm Kunkel et al., (1987)[103] ảnh hưởng nhiệt độ đến thối hóa giống khoai tây cho biết: Ở nhiệt độ 20 – 210C có 20% củ bị thối hóa, nhiệt độ 240C có 50% củ bị thối hóa 250C có 75% củ bị thối hóa Nhiệt độ cao khơng ảnh hưởng đến thối hóa giống sinh lý, mà thuận lợi cho phát triển nhiều loại rệp truyền bệnh virus cho khoai tây Đây ngun nhân quan trọng dẫn đến thối hóa giống bệnh lý giảm suất Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Như vậy, khoai tây sinh trưởng, phát triển cho suất cao điều kiện nhiệt độ thấp Nhiệt độ thích hợp cho thân phát triển 18 – 200C, thân củ phát triển 18 – 190C Tuy nhiên, nhiệt độ thấp làm bị chết rét, cịn nhiệt độ cao củ hình thành kém, nhanh thối hóa bệnh virus phát triển mạnh Để nâng cao suất chất lượng củ khoai tây cần nghiên cứu để có thời vụ thích hợp với vùng, đặc biệt vụ Xuân miền bắc Việt Nam 1.1.3.2 Yêu cầu ánh sáng Khoai tây ưa sáng, suất khoai tây phụ thuộc vào khả hấp thu hiệu việc sử dụng lượng ánh sáng để tổng hợp nên chất khô củ số thu hoạch Cường độ ánh sáng thích hợp cho hình thành củ suất khoai tây từ 20.000 – 50.000 lux (Allen et al., 1980)[58] Trong điều kiện khí hậu giống nhau, khơng thiếu nước dinh dưỡng khơng xuất sâu bệnh hại khác sinh trưởng, phát triển suất khả hấp thu ánh sáng khác giống (Spitter, 1987; Van der Zaag et al., 1987)[138], [149] Độ dài chiếu sáng ngày ảnh hưởng rõ rệt đến phát dục khoai tây (ra hoa, đậu kết hạt) Thời kỳ từ đến hình thành củ, địi hỏi ánh sáng ngày dài để tiến hành quang hợp tích lũy chất hữu cơ, củ bắt đầu hình thành cần thời gian chiếu sáng ngày ngắn Điều kiện chiếu sáng ngày ngắn giai đoạn mọc mầm nhiệt độ cao suốt thời gian sinh trưởng rút ngắn thời gian sinh trưởng khoai tây (Kooman, P.L, 2001)[100] Quang chu kỳ thích hợp cho hình thành suất khoai tây phụ thuộc vào nhiệt độ giống Các giống thuộc lồi ssp.andigena hình thành củ điều kiện chiếu sáng ngày ngắn Trong điều kiện nhiệt độ thấp cần thời gian chiếu sáng 12 – 14 giờ, cịn điều kiện nhiệt độ cao thời gian chiếu sáng ngày cần ngắn Các giống thuộc lồi ssp.tuberosum có khả tạo củ điều kiện quang chu kỳ dài Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN -o0o - LÊ SỸ LỢI NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT TĂNG NĂNG SUẤT KHOAI TÂY TRÊN ĐẤT RUỘNG MỘT VỤ LÚA TẠI TỈNH BẮC KẠN... biện pháp kỹ thuật tăng suất khoai tây đất ruộng vụ lúa tỉnh Bắc Kạn? ?? MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1- Đánh giá thực trạng sản xuất khoai tây nhằm xác định yếu tố hạn chế suất khoai tây tỉnh Bắc Kạn 2- Xác... nghiên cứu - Giống khoai tây: Lựa chọn giống khoai tây có triển vọng giống khoai tây Hà Lan nhập nội qua thí nghiệm nghiên cứu giống vụ Đơng vụ Xuân đất ruộng vụ tỉnh Bắc Kạn - Nghiên cứu biện pháp