Nghiên cứu ảnh hưởng của ánh sáng đèn LED đến một số chỉ tiêu sinh lý, năng suất và phẩm chất của cây cải bó xôi (spinacia oleracea l ) trồng thủy c TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THỊ PHƯƠNG DUNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁNH SÁNG ĐÈN LED ĐẾN MỘT SỐ CHỈ TIÊU SINH LÝ, NĂNG SUẤT VÀ PHẨM CHẤT CỦA CÂY CẢI BÓ XÔI (Spinacia oleracea L.) TRỒNG THỦY CANH Chuyên ngành: Sinh lí học thực vật Mã số: 9.42.01.12 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC HÀ NỘI - 2021 Cơng trình hồn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: GS TS Nguyễn Quang Thạch PGS.TS.Trần Thị Thanh Huyền Phản biện 1: PGS.TS Mai Văn Chung Trường Đại học Vinh Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Văn Đính Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Quang Huy Trường Đại học KHTN-ĐHQG Hà Nội Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường họp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội vào hồi … … ngày … tháng… năm 2021 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc Gia, Hà Nội Thư viện Trường Đại học Sư phạm Hà Nội MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Rau xanh nguồn thực phẩm quan trọng việc bổ sung dinh dưỡng thiết yếu cho người ngày Một số loại rau xem loại thực phẩm chức năng, sử dụng dược liệu quý giúp tăng cường sức khoẻ ngăn ngừa bệnh tật Rau cải bó xơi (Spinacia oleracea L.), trồng có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều vitamin (A, K, D, E), khoáng chất (Fe, P, Ca…) nguồn axit béo thực vật omega dồi (Ko et al., 2014) Đây loại lựa chọn trồng nhà kính plant factories cho phép sản xuất nhiều chu kỳ ngắn hạn năm, lợi nhuận kinh tế cao số loại rau ăn khác (Lu and Shimamura, 2018) Bên cạnh đó, việc kiểm soát yếu tố ảnh hưởng đến suất phẩm chất rau, việc trồng rau theo hướng như: trồng rau không dùng đất, không cần tưới, không cần sử dụng ánh sáng mặt trời xây dựng mơ hình sản xuất quy mơ khép kín u cầu cấp thiết Trồng rau thủy canh kỹ thuật sản xuất rau phù hợp có khả tạo sản phẩm đồng nhất, chất lượng cao… góp phần giải tốt nhu cầu trồng rau nhà thành thị (Tomasi et al., 2015) Trong đó, cơng nghệ chiếu sáng đèn LED xem nguồn chiếu sáng cho kỹ thuật trồng nhà với ưu điểm vượt trội tuổi thọ cao, kích thước nhỏ, tạo phổ ánh sáng đơn sắc phù hợp cho trồng v.v Sử dụng đèn LED nguồn ánh sáng nhân tạo cho trồng khơng để tối ưu hóa chất lượng quang phổ cho loại trồng khác nhau, q trình sinh lý khác mà cịn tạo hệ thống chiếu sáng điều khiển kỹ thuật số tiết kiệm lượng Chính lý trên, tiến hành đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng ánh sáng đèn LED đến số tiêu sinh lý, suất và phẩm chất cải bó xôi (Spinacia oleracea L.) trồng thủy canh” Mục tiêu nghiên cứu Xác định thông số kỹ thuật giống, dinh dưỡng, EC, pH, mật độ, thời gian thu hoạch phù hợp cho sinh trưởng, chất lượng cải bó xơi trồng hệ thống thủy canh hồi lưu Từ đó, đánh giá ảnh hưởng việc sử dụng ánh sáng nhân tạo (phổ phát quang cường độ ánh sáng) đến sinh trưởng, suất chất lượng cải bó xơi trồng hệ thống thủy canh nhà Nội dung nghiên cứu Đề tài nghiên cứu nội dung sau: 3.1 Nghiên cứu thơng số cho kỹ thuật trồng cải bó xơi phương pháp thủy canh hồi lưu 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng ánh sáng nhân tạo chiếu đèn LED (phổ phát quang cường độ ánh sáng) đến sinh trưởng, suất phẩm chất cải bó xơi trồng hệ thống thủy canh hồi lưu Kết đạt 4.1 Trong giống cải bó xơi thí nghiệm, giống cải bó xơi chịu nhiệt F1 PD512- Phú Điền thích hợp trồng phương pháp thủy canh hồi lưu Trồng giống cải bó xơi với khoảng cách 15 cm x 12 cm (190 cây/m2) sử dụng dung dịch dinh dưỡng SH3 với mức EC = 1.200 µS/cm, pH từ - 6,5 phù hợp suốt thời gian sinh trưởng Thu hoạch rau cải bó xơi sau ngày ngừng cung cấp dinh dưỡng đảm bảo rau an toàn hàm lượng NO 3và hàm lượng kim loại nặng 4.2 Với cách xử lý phổ ánh sáng khác nhau, ánh sáng đèn LED đỏ xanh (4R:1B) cho tiêu sinh trưởng (chiều cao, số lá, khả tích lũy chất khơ, suất), quang hợp (hàm lượng sắc tố quang hợp, số huỳnh quang hữu hiệu diệp lục), cấu tạo giải phẫu (độ dày lá, chiều dài mô dậu, mô khuyết, mật độ, kích thước khí khổng) đa phần tiêu chất lượng (hàm lượng chất chống oxi hóa: vitamin C, polyphenol, hàm lượng dinh dưỡng: chất xơ, đường, axit hữu ) cao so với cơng thức cịn lại ánh sáng trắng (1R:1B:1G) vàng (5R:2B:3G) Trong phương pháp xử lý phổ ánh sáng khác không phát Salmonella, E.coli Ánh sáng đỏ- xanh lam ánh sáng thích hợp cho phát triển rau cải bó xơi 4.3 Cây cải bó xơi trồng thủy canh sinh trưởng tốt cường độ ánh sáng tăng từ 90 đến 190 µmol/m2/s, thể qua tiêu sinh trưởng (chiều cao cây, số lá, diện tích lá, khả tích lũy chất khơ), cấu trúc rễ suất Khi cung cấp đủ ánh sáng hàm lượng chất khơng có lợi cho sức khỏe axit oxalic, nitrate có xu hướng giảm, ngược lại hàm lượng chất dinh dưỡng (đường, chất xơ, axit hữu cơ) chất chống oxi hóa (vitamin C, polyphenol) có xu hướng tăng Tuy nhiên, cường độ 190 µmol/m 2/s cho suất cá thể, phẩm chất cải bó xơi tốt so với 240 µmol/m 2/s Trong nghiên cứu này, cường độ ánh sáng 190 µmol/m2/s cho hiệu cường độ ánh sáng 240 µmol/m 2/s cùng điều kiện thí nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học Kết nghiên cứu đề tài cung cấp dẫn liệu khoa học có giá trị đặc điểm sinh lý học thực vật, suất chất lượng cải bó xơi trồng hệ thống thủy canh hồi lưu chiếu sáng nhân tạo ánh sáng đèn LED Luận án công trình nghiên cứu khoa học có giá trị làm tài liệu tham khảo cho công tác nghiên cứu giảng dạy lĩnh vực sinh lý thực vật nói riêng ngành nơng nghiệp cơng nghệ cao nói chung 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Khuyến cáo sử dụng thông số kỹ thuật tối ưu trồng cải bó xơi hệ thống thủy canh hồi lưu (giống F1 PD512, dung dịch dinh dưỡng SH3, pH 6-6,5, EC = 1200 µS/cm, khoảng cách trồng 15 cm x 12 cm, thời gian thu hoạch sau ngừng cung cấp dinh dưỡng ngày) đạt hiệu cao Đề xuất loại đèn LED phù hợp với ánh sáng đỏ - xanh (4R:1B) cường độ 190 µmol/m2/s để trồng rau cải bó xơi hệ thống thủy canh hồi lưu nhà Những đóng góp luận án 6.1 Đã xác định thông số tối ưu cho quy trình trồng rau cải bó xơi hệ thống thủy canh hồi lưu giống, mật độ, dung dịch dinh dưỡng, pH, EC thời gian ngừng cung cấp dinh dưỡng trước thu hoạch 6.2 Tìm phổ ánh sáng nhân tạo đèn LED phù hợp cho sinh trưởng cải bó xơi trồng thủy canh cho suất cao chất lượng tốt ánh sáng đỏ-xanh lam với tỉ lệ 4R:1B cường độ xạ hoạt tính quang hợp 190 µmol/m2/s Cấu trúc luận án Luận án cấu trúc làm phần: mở đầu, nội dung, kết luận, danh mục cơng trình khoa học cơng bố, tài liệu tham khảo phụ lục Phần nội dung luận án triển khai thành ba chương sau: Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu (35 trang) Chương 2: Vật liệu, nội dung phương pháp nghiên cứu (9 trang) Chương 3: Kết thảo luận (70 trang) Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cây cải bó xơi, giá trị dinh dưỡng giá trị nghiên cứu khoa học Rau cải bó xơi có tên khác rau chân vịt, rau pố xơi, bố xôi, rau nhà chùa, bắp xôi, rau bina Tên khoa học Spinacia oleracea L.Chenopodiaceae, loài thực vật có hoa thuộc họ dền (Amaranthaceae), thuộc lớp hai mầm, có nguồn gốc miền Trung Tây Nam Á Đây loại rau có giá trị dinh dưỡng, vitamin, khống chất Ngồi ra, nghiên cứu ứng dụng rau cải bó xơi điều trị chống ung thư bước đầu có kết định Hơn nữa, rau cải bó xơi có chứa chất chống oxy hóa nhóm carotenoid polyphenol Rau cải bó xơi chứa hầu hết sulfoquinovosyl diacylglycerol (SQDG) monogalactosyl diacylglycerol (MGDG) thành phần glycoglycerolipid Glycoglycerolipid rau cải bó xơi dùng đường uống ức chế phát triển tế bào ung thư người ức chế tăng sinh khối u rắn in vivo (Maeda et al., 2010) Cải bó xôi loại rau sử dụng rộng rãi cho nhu cầu rau xanh người coi trồng điển hình số nghiên cứu (Hanford, 2004) Rau cải bó xơi dùng làm mẫu để nghiên cứu thay đổi sinh lý chất lượng điều kiện nhiệt độ ánh sáng khác (Proietti et al., 2009) 1.2 Đặc điểm tính ưu việt đèn LED sử dụng cho trồng LED ánh sáng trạng thái rắn, phát từ loại chất bán dẫn, cho phép kiểm soát thành phần quang phổ cường độ ánh sáng thích hợp để liên kết với phận cảm biến tiếp nhận ánh sáng cây, ảnh hưởng đến hình thái thực vật, trình sinh lý khác khả hoa, hiệu quang hợp Do giúp tăng trưởng tốt Đèn LED có khả sinh dịng sáng phát quang cao nhiệt xạ thấp trì hiệu ánh sáng nhiều năm Bên cạnh đèn LED có khối lượng nhỏ, độ bền, tuổi thọ dài, thân thiện với môi trường lượng photon sản sinh tỉ lệ tuyến tính với dịng điện đầu vào Thông thường, đèn LED biết đến có tuổi thọ khoảng từ 30.000 đến 50.000 chí cịn Do nhiệt xạ sinh thấp, đèn LED đặt gần thiết kế để phát lượng ánh sáng lớn, chí với cường độ cao (Xu, 2019) LED coi công nghệ làm giảm đáng kể điện tiêu thụ, mối quan tâm lớn ngành cơng nghiệp nhà kính (Bantis et al., 2016) Hơn thiết bị trạng thái rắn nên dễ dàng tích hợp vào hệ thống điều khiển kỹ thuật số, để xây dựng chương trình chiếu sáng phức tạp cường độ hoặc thành phần quang phổ khác suốt trình phát triển trồng (Nicole et al., 2019) 1.3 Những nghiên cứu nước cải bó xơi trờng thủy canh ảnh hưởng ánh sáng đến cải bó xơi Proietti et al (2016) tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng kết hợp hai cường độ ánh sáng (200 800 μmol/m2/s) hai nồng độ CO2 (360 800 ppm) đến suất chất lượng dinh dưỡng rau cải bó xơi (Spinacia oleracea L.) điều kiện hồn tồn kiểm sốt yếu tố mơi trường Sau t̀n, khơng có tương tác có ý nghĩa thống kê ảnh hưởng ánh sáng CO2 tất tiêu nghiên cứu, ngoại trừ hàm lượng nitrat axit oxalic Ánh sáng cao CO cao độc lập với thúc đẩy tăng suất rau cải bó xơi tích lũy axit ascorbic, tác động tương tác chúng hạn chế tích lũy nitrate axit oxalic rau cải bó xơi Điều có nghĩa tăng chất lượng dinh dưỡng rau cải bó xơi Dữ liệu xác nhận cường độ ánh sáng tăng làm giảm tỷ lệ thân/rễ tăng khối lượng khô (Proietti et al , 2016) Mặt khác, cải bó xơi ngày dài Karege et al (1979) nghiên cứu ảnh hưởng ánh sáng đỏ đỏ xa đến cải bó xơi Peroxidase có rau cải bó xôi chứng minh biến động nhanh sau chiếu ánh sáng màu đỏ (R-red) hoặc đỏ xa (FR-far red) Trong rau cải bó xơi, hoạt động peroxidase điều chỉnh ánh sáng thơng qua phytochrom - yếu tố quan trọng để kiểm soát hoa ngày dài Peroxidase đáp ứng nhanh với q trình quang hóa phytochrom hữu ích để có thơng tin sắc tố q trình cảm ứng hoa cải bó xơi (Karege et al., 1979) Nghiên cứu khác ảnh hưởng việc chiếu sáng mức (một dòng photon 1300 mmol/m2s 24 giờ) đến sắc tố quang hợp hoạt động violaxanthin deepoxidase chu kỳ xanthophyll rau cải bó xơi Kết cho thấy xạ ánh sáng cao gây chuyển đổi hoạt động sắc tố quang hợp tỷ lệ zeaxanthin/tổng hàm lượng diệp lục cao ghi nhận Lutein coi tiêu chuẩn nội số xanthophyll khơng đổi (Pandey et al., 2005) Nghiên cứu Öztekin et al (2018) rau cải bó xơi trồng hệ thống bè nhà kính tiến hành Kết cho thấy, khơng có khác biệt thống kê việc sử dụng dung dịch dinh dưỡng đầy đủ giảm hàm lượng đa lượng nửa nhiều thơng số khác Vì giảm hàm lượng đa lượng nửa để trồng rau cải bó xơi thủy canh ưu tiên suất cao, chất lượng tốt giảm lượng tiêu hao nguyên liệu (Öztekin et al., 2018) Maneejantra et al (2016) tiến hành nghiên cứu xác định yêu cầu dinh dưỡng đa lượng tối thiểu cho rau cải bó xơi mà đạt kích thước mong muốn với mục đích tối ưu hóa hiệu sử dụng phân bón Kết cho thấy, vào ngày thứ 15 thí nghiệm hàm lượng dinh dưỡng cần thiết xác định 90 gram khối lượng tươi: 191 mg N, 31 mg P, 345 mg K, 34 mg Ca, 38 mg Mg, 13 mg S (Maneejantra et al., 2016) Nồng độ nitrat, nitrite axit ascorbic rau cải bó xơi xác định khoảng chu kỳ 24 nhằm tìm hiểu xem cường độ ánh sáng thời điểm thu hoạch có ảnh hưởng đến nồng độ chất rau ăn sống hay khơng Kết rau cải bó xôi trồng cường độ ánh sáng thấp có nồng độ nitrat cao nồng độ axit ascorbic thấp so với rau cải bó xơi trồng cường độ ánh sáng cao (Chang et al., 2013) Trước đó, nghiên cứu Johnson et al (1999) khẳng định nồng độ nitrat rau cải bó xơi chịu hưởng phổ ánh sáng Gần đây, Agarwal & Gupta (2018) trồng rau cải bó đèn LED màu xanh lam (470nm) đỏ (630nm) với tổ hợp công thức (xanh/đỏ là: 1/3, 1/1, 3/1) đèn huỳnh quang làm đối chứng Cây trồng đèn LED xanh + đỏ sau 28 ngày cho thấy tăng trưởng tốt hàm lượng diệp lục cao so với công thức đèn LED đơn sắc Tuy nhiên, tổng hàm lượng carotenoid nhiều theo tỷ lệ cao đèn LED màu đỏ Tổng hàm lượng phenolic tăng đáng kể ánh sáng đèn LED so với đèn huỳnh quang Các hoạt động superoxide cho thấy gia tăng đáng kể giống xử lý đèn LED Stress oxy hóa thấp trồng kết hợp đèn LED màu xanh đỏ (Agarwal & Gupta, 2018) Ngoài ra, nghiên cứu sử dụng ánh sáng đèn LED cho cải bó xơi trồng hệ thống thủy canh hồi lưu cịn hạn chế chưa tìm thấy nghiên cứu lĩnh vực Việt Nam Vì nghiên cứu việc bổ sung nguồn ánh sáng cách hợp lý nhằm nâng cao suất chất lượng cải bó xơi khơng làm phong phú thêm hiểu biết loại trồng này, mà sở để nâng cao giá trị dinh dưỡng rau cải bó xơi CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu giống cải bó xơi: G1 - giống cải bó xơi F1 chịu nhiệt PD512 (Phú Điền), G2 - giống cải bó xơi chịu nhiệt F1 (Lucky Seeds), G3 - giống cải bó xơi F1 (VA.DASH) (Việt Á) 2.2 Địa điểm nghiên cứu Hệ thống thủy canh hồi lưu nhà lưới có mái che hệ thống thủy canh hồi lưu nhà điều hòa kết với hệ thống đèn LED, Viện Sinh học Nông nghiệp - Học viện Nông nghiệp Việt Nam 2.3 Thời gian nghiên cứu Đề tài thực khoảng thời gian từ tháng 12/2017 đến tháng 10/2020 2.4 Bố trí thí nghiệm Hạt giống gieo hạt vào giá thể Klasmann TS-2 (Đức) khay nhựa (128 lỗ), chọn đồng kích thước thật, sau đưa vào hệ thống thủy canh t̀n hồn * Các thí nghiệm để xác định thơng số kỹ thuật trồng cải bó xơi hệ thống thủy canh t̀n hồn gồm thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Giống (3 cơng thức giống: G1, G2, G3); Thí nghiệm 2: Dung dịch dinh dưỡng (3 cơng thức dung dịch: SH1, SH3, SH5); Thí nghiệm 3: EC dung dịch (4 công thức EC: 800, 1000, 1200, 1400 µs/cm); Thí nghiệm 4: pH dung dịch (3 cơng thức pH: - 5,5; - 6,5; - 7,5); Thí nghiệm 5: Khoảng cách trồng (3 cơng thức khoảng cách: 10 cm; 15 cm; 20 cm); Thí nghiệm 6: Thời gian ngừng cung cấp dinh dưỡng trước thu hoạch (4 công thức thời gian: ngày, ngày, ngày ngày) * Các thí nghiệm để xác định ảnh hưởng ánh sáng chiếu đèn LED đến cải bó xơi trồng hệ thống thủy canh t̀n hồn gồm thí nghiệm: Thí nghiệm 7: Ảnh hưởng phổ ánh sáng đèn LED (3 công thức phổ ánh sáng đèn LED: CT1: R660:B450 = 4:1 (Đ/C - Ánh sáng đỏ - xanh), CT2: R660:B450:G550 = 5:2:3 (Ánh sáng vàng) CT3: R660:B450:G550 = 1:1:1 (Ánh sáng trắng)); Thí nghiệm 8: Ảnh hưởng cường độ ánh sáng đèn LED khác (4 công thức cường độ ánh sáng: 90, 140, 190, 240 µmol/m2/s) Hệ thống thủy canh nhà lắp đặt hệ thống đèn LED gồm giá đỡ hệ thống thủy canh với giàn giá Cây trồng ánh sáng 12 giờ/12 tối Kiểm tra độ pH EC định kì ngày lần, pH EC với giá trị tối ưu theo kết thí nghiệm Bổ sung hoặc thay dung dịch dinh dưỡng hàm lượng pH EC vượt khỏi ngưỡng Mỗi thí nghiệm tiến hành lặp lại lần 2.5 Các tiêu theo dõi * Chỉ tiêu sinh trưởng: Chiều cao (cm); Số lá/cây (lá); Diện tích (cm2/cây); Chỉ số diện tích (LAI); Tốc độ sinh trưởng tương đối; Tốc độ đồng hóa chất khơ; Khối lượng tươi (g/cây); Khối lượng chất khô (g/cây); Năng suất cá thể (g/cây); Năng suất lý thuyết (NSLT) (g lá/m2); Năng suất thực thu (NSTT) (kg//m2) * Chỉ tiêu về khả quang hợp: Chỉ số SPAD; Sắc tố quang hợp; Cường độ quang hợp (Iqh); Chỉ số huỳnh quang hữu hiệu diệp lục (Fv/Fm) * Chỉ tiêu về giải phẫu: Kích thước, mật độ khí khổng, độ dày lá, kích thước mô giậu mô khuyết * Chỉ tiêu cấu trúc rễ: Tổng chiều dài, thể tích, diện tích bề mặt đường kính trung bình * Chỉ tiêu về chất lượng dinh dưỡng: axit oxalic, nguyên tố khoáng (Ca, K, Fe), axit hữu tổng số, hàm lượng chất xơ, độ Brix * Chỉ tiêu về các hợp chống oxi hóa: Hàm lượng Vitamin C, phenol tổng số * Các số vệ sinh an toàn thực phẩm: Hàm lượng NO3-, hàm lượng số kim loại nặng (As, Hg, Cd, Pb), vi khuẩn E coli Salmonella 2.6 Xử lý số liệu Số liệu thu thập xử lý phần mềm Microsoft Excel phần mềm R Sự sai khác giá trị trung bình thơng số đánh giá theo phân tích ANOVA mức P < 5% CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định thông số kỹ thuật tối ưu trờng cải bó xơi phương pháp thủy canh hời lưu 3.1.1 Giống Giống cải bó xơi chịu nhiệt F1 PD512 có chiều cao cây, số lá, diện tích lá, số SPAD cao nhất, sau đến giống cải bó xơi F1(VA.DASH) (Việt Á) thấp giống cải bó xơi chịu nhiệt F1(Lucky Seeds) Sự khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê Mức độ lớn tiêu giống F1 PD512 lần lượt tương ứng gấp 1,17; 1,33; 1,82; 1,18 lần so với giống cải bó xơi F1(VA.DASH) (Việt Á) 1,36; 1,71; 2,31; 1,07 lần so với giống cải bó xơi chịu nhiệt F1 (Lucky Seeds) (Bảng 3.1) Giống F1 Phú Điền cho suất gấp 1,17 lần giống F1(VA.DASH) (Việt Á) gấp 1,31 lần giống cải bó xơi chịu nhiệt F1(Lucky Seeds) Đồng thời, giống cải bó xơi F1 Phú Điền có to, dày hơn, cịn cải bó xôi chịu nhiệt F1 (Lucky Seeds) phần thịt hẹp mỏng Vì thế, giống cải bó xơi F1 chịu nhiệt Phú Điền lựa chọn cho nghiên cứu Bảng 3.1 Ảnh hưởng giống tới sinh trưởng suất cải bó xôi (42 NST) Giống CCC (cm) 36,33a 26,62c 31,12b SL (lá/cây) 13,70a 8,00c 10,30b LA (cm2/cây) 528,43a 229,20c 290,51b KLC (gam) 35,91a 28,01b 31,22b SPAD KLTL (g/cây) 31,62a 24,53b 27,41b KLR (g/cây) 4,29 3,48 3,81 NSLT (kg/m2) 3,16 2,45 2,74 NSTT (kg/m2) 2,23a 1,70c 1,90b G1 34,38a G2 32,13b G3 29,08c CV 1,92 2,35 2,21 4,09 2,17 2,72 3,43 (%) LSD0,05 3,89 1,51 5,62 0,05 3,41 3,92 0,21 Ghi chú: G1: Cải bó xơi F1 chịu nhiệt PD512 (Phú Điền); G2: Cải bó xơi chịu nhiệt F1 (Lucky Seeds); G3: Cải bó xơi F1(VA.DASH-Việt Á); NST: Ngày sau trồng; CCC: Chiều cao cây; SL: Số lá; LA: Diện tích lá; KLC: Khối lượng toàn cây; KLR: Khối lượng rễ; NSLT: Năng suất lý thuyết; NSTT: Năng suất thực thu Những trị số cột có chữ khơng có sai khác mức ý nghĩa P < 5% theo phần mềm R Tương tự cho bảng lại 3.1.2 Dung dịch dinh dưỡng Kết cho thấy, tất tiêu theo dõi (trừ số lá/cây) đạt giá trị cao công thức sử dụng dung dịch SH3 Khối lượng cây, suất dùng dung dịch SH3 cao tương ứng 1,23 đến 1,5 lần so với dung dịch SH1 SH5 Sự sai khác có ý nghĩa thống kê so với cơng thức cịn lại Chiều cao số SPAD khơng có sai khác mặt thống kê dung dịch SH1 SH5, công thức dung dịch dinh dưỡng khác biệt tất tiêu lại (Bảng 3.2) Bảng 3.2 Ảnh hưởng loại dung dịch dinh dưỡng tới sinh trưởng suất cải bó xơi (42 NST) DD dinh dưỡng SH1 SH3 SH5 CV (%) LSD0,05 CCC SL LA (cm) (lá/cây) (cm2/cây) 33,60b 13,70a 428,25b 37,41a 12,31a 513,08a b b 32,92 10,00 320,17c 1,42 2,43 3,98 1,62 2,17 22,37 KLC KLTL KLR NSLT NSTT (gam) (gam) (gam/cây) (kg/m ) (kg/m2) 32,56b 27,71b 4,85 2,77 2,30b 38,57a 34,32a 4,25 3,43 2,83a c c 28,16 22,35 5,81 2,23 1,90c 4,30 4,75 3,87 1,74 1,52 0,12 SPAD 31,50b 34,70a 29,13b 3,99 3,16 3.1.3 EC dung dịch Mặc dù khác biệt chiều cao số cơng thức EC = 800 µS/cm EC = 1.000 µS/cm, có khác biệt có ý nghĩa thống kê cơng thức EC = 1.200 µS/cm so với cơng thức Diện tích cơng thức EC = 1.200 µS/cm cao hẳn EC = 800 µS/cm Chỉ số SPAD khơng sai khác cơng thức EC = 1.000 µS/cm EC = 1.200 µS/cm Tất tiêu cịn lại khác diện tích cây, khối lượng cây, khối lượng thân lá, suất lý thực thu cơng thức có sai khác có ý nghĩa thống kê mức độ tin 95% Cụ thể với EC = 1.200 µS/cm có số lá, diện tích lá, khối lượng cây, khối lượng thân suất thực thu cao cơng thức mức EC = 800 µS/cm EC = 1.000 µS/cm lần lượt là: 1,67; 1,97; 1,46; 1,59; 1,59 lần 1,37; 1,21; 1,11; 1,16, 1,15 lần (Bảng 3.3) Bảng 3.3 Ảnh hưởng EC tới sinh trưởng suất cải bó xơi (42 NST) EC 800µS/cm 1.000µS/c m 1.200µS/c m CV (%) LSD0,05 CCC SL LA SPAD KLC KLTL KLR NSLT NSTT 2 (cm) (lá/cây) (cm /cây) (gam) (gam) (gam/cây) (kg/m ) (kg/m2) 35,45b 8,63b 252,08c 31,51b 26,95c 21,93c 5,02 2,77 1,83c a 34,48 35,60b 10,53b 412,96b 35,46b 30,19b 3,43 2,52b 5,27 34,53a a a a 39,56 14,43 497,56 39,33a 34,89a 2,23 2,90a 4,44 2,72 2,45 4,25 3,72 4,11 3,24 2,71 2,19 3,00 10,01 2,75 1,95 1,46 0,11 3.1.4 pH dung dịch Kết cho thấy, chiều cao khơng có sai khác có ý nghĩa thống kê cơng thức pH - 6,5 - 7,5, số lá, diện tích cây, khối lượng có khác biệt có ý nghĩa thống kê cơng thức nghiên cứu Tuy nhiên, khối lượng thân suất lý thuyết sai khác có ý nghĩa thống kê công thức pH - 6,5 so với cơng thức cịn lại pH - 5,5 pH - 7,5 (giữa chúng khơng có khác biệt) Như số lá, diện tích khối lượng pH - 7,5 cao pH - 5,5 khối lượng phần rễ công thức lớn nên khối lượng phần ăn thân suất thực thu khơng có khác biệt có ý nghĩa thống kê (Bảng 3.4) Trong kết nghiên cứu này, ngưỡng pH EC phù hợp cho sinh trưởng cải bó xơi lần lượt - 6,5 1.200 µS/cm gấp 1,04 1,07 lần cơng thức cịn lại Diện tích cao công thức xử lý ánh sáng đỏ-xanh, cao 1,27 lần công thức ánh sáng vàng 1,57 lần công thức xử lý ánh sáng trắng (Bảng 3.8) 3.2.2 Sắc tố quang hợp khả quang hợp Các giá trị hàm lượng sắc tố quang hợp cao cơng thức ánh sáng đỏ xanh, sau công thức ánh sáng vàng cuối cùng ánh sáng trắng Tuy nhiên, khơng có khác biệt có ý nghĩa thống kê hàm lượng Chla công thức xử lý ánh sáng vàng công thức xử lý ánh sáng trắng khơng có khác biệt có ý nghĩa thống kê hàm lượng Chlb công thức xử lý vàng ánh sáng đỏ-xanh Nhưng có sai khác có ý nghĩa thống kê tổng hàm lượng chla chlb, hàm lượng carotenoid công thức xử lý ánh sáng trắng so với cơng thức cịn lại Do đó, giá trị SPAD cao công thức xử lý ánh sáng đỏ - xanh giá trị cao tương ứng 1,05 đến 1,06 lần so với ánh sáng vàng trắng Tuy nhiên tỉ lệ chla/chlb có sai khác có ý nghĩa cơng thức ánh sáng trắng với công thức xử lý ánh sáng đỏ xanh, không khác biệt công thức ánh sáng vàng ánh sáng đỏ-xanh (Bảng 3.9) Bảng 3.9 Ảnh hưởng phổ ánh sáng khác cường độ (PPFD = 190 µmol/m2/s) đến sắc tố quang hợp rau cải bó xơi trờng thủy canh (30 NST) Công thức 1R:1B:1G (AST) 5R:2B:3G (ASV) 4R:1B (ASĐX-Đ/C) CV% LSD Chla Chlb Chl(a+b) (mg/g) (mg/g) (mg/g) Chla/ Chlb Carotenoid Pn Fv/Fm (mg/g) (µmolCO2 SPAD /m2lá/s) 0,819b 39,60b 0,169b 36,34b 0,268b 0,498b 0,766b 0,538b 0,274b 0,515a 0,789a 0,532ab 0,181a 0,806b 39,99b 36,71b 0,290a 0,522a 0,812a 0,555a 0,183a 0,912a 44,26a 38,37a 1,68 0,009 1,51 0,015 1,38 0,022 1,6 0,017 2,34 0,008 2,3 0,04 3,7 3,06 0,7 0,77 Chỉ số Fv/Fm chlorophyll a huỳnh quang thông số cảm ứng đặc trưng cho hiệu suất lượng tử tối đa hệ thống quang hóa II (PS II) Các giá trị Pn Fv/Fm cao công thức xử lý ánh sáng đỏ-xanh giá trị cao tương ứng 1,11 đến 1,12 lần 1,11 - 1,13 lần so với hai cách xử lý ánh sáng lại 3.2.3 Đặc điểm cấu trúc rễ 11 Ở tất thông số đặc điểm rễ: chiều dài rễ, diện tích, tổng diện tích bề mặt, đường kính trung bình thể tích trung bình cao xử lý ánh sáng đỏ xanh Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5% công thức xử lý chiều dài rễ, tổng diện tích bề mặt đường kính trung bình Trong đó, tương ứng chiều dài rễ cao 1,5; 2,3 lần, tổng diện tích bề mặt cao 1,9; 3,5 lần, đường kính trung bình cao 1,5; 2,8 lần so với công thức xử lý ánh sáng vàng ánh sáng trắng (Bảng 3.10, Hình 3.1) Ánh sáng hỗn hợp màu đỏ màu xanh có ưu giúp tăng cường phát triển rễ cải bó xơi Tỷ lệ ánh sáng hỗn hợp R/B tốt với cải bó xơi có khả tỉ lệ 4/1 Hình 3.1 Ảnh hưởng phổ ánh sáng khác đến cấu trúc rễ cải bó xơi trồng thủy canh AST: Ánh sáng trắng, ASV: Ánh sáng vàng, ASĐX: Ánh sáng đỏ xanh Bảng 3.10 Ảnh hưởng phổ ánh sáng đèn LED khác cùng cường độ (PPFD = 190 µmol/m2/s) đến đặc điểm cấu trúc rễ rau cải bó xơi trồng thủy canh nhà (30 NST) Công thức 1R:1B:1G (AST) 5R:2B:3G (ASV) 4R:1B (ASĐX-Đ/C) CV% LSD5% Tổng chiều dài rễ (cm) 915,75c 1373,33b 2071,43a 13,47 391,22 Diện tích (cm2) 16,00b 29,20b 52,51a 13,97 15,6 Tổng diện tích bề mặt (cm2) 50,46c 91,98b 174,97a 9,65 41,54 Đường kính trung bình (mm) Thể tích (cm3) 0,105c 0,191b 0,289a 9,00 0,035 0,466b 0,492b 2,385a 13,04 0,29 3.2.4 Đặc điểm cấu trúc 3.2.4.1 Giải phẫu lát cắt ngang lá Bảng 3.11 Ảnh hưởng phổ ánh sáng đèn LED khác (cùng PPFD = 190 µmol/m2/s) đến cấu trúc giải phẫu rau cải bó xôi trồng thủy canh (30 NST) Công thức 1R:1B:1G (AST) 5R:2B:3G (ASV) 4R:1B (ASĐX-Đ/C) CV% LSD5% Chiều dày mô dậu (µm) 46,906c 64,996b 78,307a 2,34 1,36 Chiều dày mơ xốp (µm) 163,479c 218,589b 252,992a 0,71 1,38 12 Độ dày (µm) 251,884c 320,924b 382,425a 0,59 1,74 CD mơ dậu/CD mô xốp 0,287c 0,297b 0,310a 2,51 0,0068 Độ chặt 0,186b 0,203a 0,205a 2,15 0,0039 Hình 3.2 Ảnh hưởng phổ ánh sáng khác đến giải phẫu cải bó xơi trồng thủy canh Thước đo: 50 µm Độ phóng đại 400 lần Cơng thức xử lý ánh sáng đỏ xanh cho độ dày lớn nhất, đồng thời chiều dày mô dậu, mô xốp tỷ lệ độ dày lớp tế bào mô dậu/ độ dày lớp tế bào mô xốp lớn Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% Trong đó, cơng thức xử lý ánh sáng đỏ xanh có mức độ lớn thông số chiều dày mô dậu gấp1,2; 1,7 lần, chiều dày mô xốp gấp1,2;1,6, độ dày gấp 1,2;1,5 tỉ lệ tỷ lệ độ dày lớp tế bào mô dậu/ độ dày lớp tế bào mô xốp gấp 1,04;1,08 lần so với công thức ánh sáng vàng ánh sáng trắng Công thức xử lý ánh sáng vàng ánh sáng đỏ xanh có độ chặt sai khác có ý nghĩa so với cơng thức ánh sáng trắng, khơng có sai khác có ý nghĩa chúng (Bảng 3.11, Hình 3.2) 3.2.4.2 Đặc điểm khí khổng Hình 3.3 Biểu bì cải bó xơi (A, B, C lần lượt biểu bì công thức ánh sáng trắng, ánh sáng vàng ánh sáng đỏ xanh) biểu đồ thông số khí khổng phổ ánh sáng khác (ở cùng 190 µmol/m2/s) 13 Hình 3.4 Biểu bì cải bó xơi (A, B, C lần lượt biểu bì cơng thức ánh sáng trắng, ánh sáng vàng ánh sáng đỏ xanh) biểu đồ thơng số khí khổng phổ ánh sáng khác (ở cùng 190 µmol/m2/s) Biểu bì lá: chất lượng ánh sáng khác nhau, chiều dài khí khổng (TBKK), chiều rộng TBKK, tỉ lệ chiều dài/chiều rộng TBKK, mật độ thay đổi khác nhau, khác biệt có ý nghĩa thống kê mức độ tin cậy 95% Chiều rộng mật độ TBKK cao công thức xử lý ánh sáng đỏ xanh thấp công thức ánh sáng trắng Trong đó, chiều dài khí khổng, tỉ lệ chiều dài/chiều rộng TBKK cao công thức xử lý ánh sáng đỏ xanh thấp lại công thức ánh sáng vàng Chiều dài TBKK, chiều rộng TBKK công thức ánh sáng đỏ xanh cao khoảng 1,2-1,3 lần so với công thức ánh sáng trắng, cịn mật độ khí khổng cao gấp lần (Hình 3.3) Tuy nhiên biểu bì lá, chiều rộng TBKK cao công thức xử lý ánh sáng vàng, lại chiều dài TBKK, tỉ lệ chiều dài/chiều rộng mật độ TBKK cao công thức xử lý ánh sáng đỏ xanh Công thức xử lý ánh sáng trắng cho tất thơng số biểu bì thấp Sự sai khác có ý nghĩa thống kê mức ý nghĩa 95%, trừ tỉ lệ chiều dài/chiều rộng khơng có khác biệt cơng thức xử lý ánh sáng trắng ánh sáng vàng 3.2.5 Các yếu tố tạo nên suất suất Bảng 3.12 Ảnh hưởng phổ ánh sáng đèn LED khác (ở cùng PPFD = 190 µmol/m2/s) đến yếu tố tạo nên suất suất cải bó xơi thủy canh (30 NST) KLT (g/cây) KLK (g/cây) NSLT NSTT 2 (kg/m ) (kg/m ) thân rễ thân rễ 1R:1B:1G (AST) 31,85c 4,455c 1,91b 0,27c 2,31 2,27c 5R:2B:3G (ASV) 48,11b 5,46b 2,065b 0,38b 3,49 3,39b 4R:1B (ASĐX-Đ/C) 65,46a 9,23a 3,58a 0,62a 4,75 4,69a CV% 1,8 3,25 8,26 8,29 1,80 LSD5% 2,0 0,41 0,42 0,07 0,71 KLT: Khối lượng tươi; KLK: Khối lượng khô, NSLT: Năng suất lý thuyết, NSTT: Năng suất thực thu Công thức KLT thân lá, KLT rễ, KLK rễ chất lượng ánh sáng khác khác đáng kể khác biệt có ý nghĩa thống kê mức 5% Trong công thức xử lý ánh sáng đỏ- 14 xanh, suất cá thể tươi cao (65,46 g/cây), cao 2,05 lần so với ánh sáng trắng 1,36 lần so với xử lý ánh sáng vàng KLT rễ cao công thức xử lý ánh sáng đỏxanh, cao khoảng 1,69 2,07 so với xử lý ánh sáng trắng ánh sáng vàng tương ứng Do đó, suất thực thu ba phổ ánh sáng giảm theo thứ tự: ánh sáng đỏ-xanh > ánh sáng vàng > ánh sáng trắng (Bảng 3.12) 3.2.6 Chất lượng hàm lượng dinh dưỡng 3.2.6.1 Hàm lượng các nguyên tố khoáng Hàm lượng Ca2+ Fe2+ cao công thức ánh sáng đỏ-xanh, xử lý ánh sáng vàng ánh sáng trắng (với mức cao khoảng 1,64-10,74 1,38-2,58 lần, tương ứng) Sự khác biệt ba cách xử lý ánh sáng có ý nghĩa thống kê mức 5% Ngược lại, hàm lượng K+ cao quan sát thấy công thức xử lý ánh sáng trắng có khác biệt so với công thức xử lý ánh sáng đỏ-xanh ánh sáng vàng Tuy nhiên khơng có khác biệt hai công thức hàm lượng K+ nói (Bảng 3.13) Bảng 3.13 Ảnh hưởng phổ ánh sáng đèn LED khác cùng cường độ (PPFD = 190 µmol/m2/s) đến hàm lượng nguyên tố khống có cải bó xơi thủy canh (30 NST) Công thức 1R:1B:1G (AST) 5R:2B:3G (ASV) 4R:1B (ASĐX-Đ/C) CV% LSD5% Ca (mg/100g KLT) 10,26c 67,29b 110,19a 4,77 5,54 K (mg/100g KLT) 647,34a 608,14b 604,93b 1,51 18,78 Fe (mg/100g KLT) 2,86c 5,40b 7,46a 4,89 1,56 3.2.6.2 Hàm lượng các chất dinh dưỡng và các chất chống oxi hóa Hàm lượng axit oxalic, nitrat tìm thấy cao cơng thức xử lý ánh sáng trắng, hàm lượng Brix hàm lượng chất xơ lại cho kết cao công thức xử lý ánh sáng đỏ-xanh, hàm lượng axit hữu cao công thức xử lý ánh sáng vàng Tuy nhiên ánh sáng đỏ xanh cho kết hàm lượng axit oxalic không khác biệt với ánh sáng vàng trắng, công thức lại sai khác có ý nghĩa thống kê Bên cạnh đó, axit hữu không khác biệt ánh sáng trắng với ánh sáng đỏ xanh vàng, lại sai khác có ý nghĩa thống kê vàng đỏ xanh với Sự khác biệt hàm lượng NO3 công thức ánh sáng vàng ánh sáng đỏ xanh khơng có ý nghĩa thống kê thấp công thức ánh sáng trắng Tương tự độ Brix, hàm lượng chất xơ lại sai khác khơng có ý nghĩa thống kê công thức xử lý ánh sáng vàng ánh sáng trắng Trong đó, hàm lượng vitamin C khác có nghĩa thống kê ba công thức xử lý ánh sáng kể trên, lần lượt theo thứ tự: ánh sáng đỏ xanh > ánh sáng vàng > ánh sáng trắng Kết phân tích rằng, hàm lượng chất xơ hàm lượng polyphenol cao công thức xử lý ánh sáng đỏ xanh thấp công thức xử lý ánh sáng trắng Mức cao hàm lượng chất xơ khoảng 0,3g/100g làm lượng polyphenol 0,15g/100g tương ứng cho công thức xử lý ánh sáng đỏ xanh so với ánh sáng trắng Tuy nhiên có 15 khác biệt có ý nghĩa thống kê công thức xử lý ánh đỏ xanh so với ánh sáng trắng ánh sáng vàng cơng thức sáng vàng ánh sáng trắng khơng có khác biệt có ý nghĩa (Hình 3.5) Kết nghiên cứu cho thấy tăng tỷ lệ bổ sung ánh sáng xanh (550nm) làm giảm hàm lượng NO3 axit oxalic trường hợp tỷ lệ thích hợp, tỷ lệ R:B:G 5:2:1 Tuy nhiên, khơng có cải thiện đáng kể hàm lượng axit ascobic ánh sáng đèn LED sử dụng tỷ lệ Điều cho thấy, rõ ràng, công thức xử lý tỷ lệ ánh sáng đỏ cao cho hàm lượng axit ascobic cao hơn, NO thấp hàm lượng axit oxalic thấp Hình 3.5 Hàm lượng chất dinh dưỡng chất chống oxi hóa chất có rau cải bó xơi trồng thủy canh chất lượng lượng ánh sáng khác (ở cùng PPFD = 190 µmol/m2/s) (30 NST) 3.2.6 Các số vệ sinh an toàn thực phẩm Trong phổ ánh sáng khác nghiên cứu, kết kiểm tra (30 NST) theo phương pháp phân lập vi khuẩn cho thấy khơng phát Salmonella, E.coli Rau cải bó xơi ăn sống, vấn đề an toàn thực phẩm quan trọng 3.3 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng khác đến sinh trưởng cải bó xơi trờng hệ thống thủy canh hồi lưu 3.3.1 Sinh trưởng Bảng 3.14 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng khác đến thông số sinh trưởng rau cải bó xôi trồng thủy canh kết hợp đèn LED màu đỏ - xanh nhà (21 NST) 16 Cường độ ánh sáng I1 (90 µmol/m2/s) I2 (140 µmol/m2/s) I3 (190 µmol/m2/s) I4 (240 µmol/m2/s) CV% LSD5% CCC (cm) 20,10c 24,95b 29,60a 30,40a 2,6 1,26 Số (lá/cây) 11,22b 12,44ab 13,33a 13,77a 6,6 1,57 LA RGR NAR (dm /cây) (g/ngày) (g/m2/ngày) 3,65d 0,121b 5,249c 4,09c 0,123b 5,304b 5,85a 0,138a 5,465a 4,89b 0,127b 5,331b 4,6 3,8 0,5 0,39 0,009 0,053 Kết bảng 4.14 cho thấy chiều cao số rau cải bó xơi cao I3 (190 µmol/m2/s) I4 (240 µmol/m2/s) so với I1 I2 Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê Cụ thể, chiều cao công thức I3 cao lần lượt 1,47; 1,18 lần so với I1 I2 Chiều cao I4 cao tương ứng 1,51; 1,21 lần so với I1 I2 Tuy nhiên, khác biệt chiều cao số I3 I4 khơng có ý nghĩa thống kê Trong đó, số diện tích (LAI) cao I3 giảm theo thứ tự I3> I4> I2> I1 Có khác biệt đáng kể công thức xử lý ánh sáng khác mức ý nghĩa 5% Ngoài ra, RGR NGR cao I3, chúng khơng có khác biệt đáng kể công thức xử lý I2 I4 (Bảng 3.14) 3.3.2 Sắc tố quang hợp thông số quang hợp Kết cho thấy, khơng có khác biệt có ý nghĩa thống kê hàm lượng Chlb Chla/Chlb rau cải bó xơi thủy canh công thức xử lý với cường độ ánh sáng khác nhau, hàm lượng Chla Chl(a+b) cao đáng kể công thức xử lý ánh sáng với cường độ I3 so với I1 I2 Hàm lượng Chla, Chl(a+b) caroten không khác biệt đáng kể cường độ xử lý ánh sáng I1 I2 Tuy nhiên, khơng có khác biệt có ý nghĩa thống kê hàm lượng Chl(a+b) caroten công thức xử lý ánh sáng I3 I4, chúng khác hàm lượng Chla Trong đó, SPAD công thức xử lý cường độ ánh sáng khác khác mặt thống kê (Bảng 3.15) Trong nghiên cứu này, hàm lượng Chla Chlb số SPAD carotenoid tăng điều kiện ánh sáng cao cao công thức xử lý I3 (Bảng 3.15) Tuy nhiên, khơng có khác biệt tỉ lệ Chl a/b công thức nghiên cứu Giá trị Fv/Fm cường độ quang hợp Pn cao công thức cường độ ánh sáng I3, khác biệt đáng kể so với công thức xử lý ánh sáng khác Cụ thể, giá trị Fv/Fm công thức cường độ ánh sáng I3 cao công thức xử lý ánh sáng I1, I2 I4 lần lượt 1,14; 1,13 1,11 lần Nhưng giá trị Fv/Fm không khác biệt đáng kể công thức xử lý ánh sáng cường độ I1, I2 I3 Cũng khác biệt có ý nghĩa thống kê giá trị cường độ quang hợp mức cường độ I2 I4 (Bảng 3.15) Bảng 3.15 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng khác đến sắc tố quang hợp rau cải bó xơi trồng thủy canh kết hợp ánh sáng đèn LED màu đỏ-xanh (21 NST) Cường độ ánh sáng I1 (90 µmol/m2/s) I2(140 µmol/m2/s) Chla Chlb Chl(a+b) Chla/ Carotenoids Pn(µmolCO2 SPAD Fv/Fm (mg/g) (mg/g) (mg/g) Chlb (mg/g) /m2leaf/s) c a b a b b 0,256 0,481 0,738 0,532 0,161 32,31d 0,802 32,48c 0,262bc 0,495a 0,757b 0,528a 0,167b 34,98c 0,806b 35,77b 17 I3(190 µmol/m2/s) I4(240 µmol/m2/s) CV% LSD5% 0,291a 0,276b 4,02 0,015 0,525a 0,507a 8,04 0,054 0,817a 0,783ab 5,62 0,058 0,554a 0,544a 7,95 0,058 0,185a 0,177ab 7,78 0,018 0,912a 0,823b 2,2 0,03 44,26a 36,16b 2,4 1,69 40,13a 37,22b 1,7 1,15 3.3.3 Đặc điểm giải phẫu Cải bó xơi sinh trưởng mạnh cường độ cao dẫn đến độ dày tăng gấp 1,4 lần; độ dày từ 259,10 µm công thức xử lý cường độ I1 đến 356,60 µm cơng thức xử lý I3 (Hình 3.6, Bảng 3.16) Điều gia tăng gấp 1,3 - 1,4 lần độ dày trung bình lớp tế bào mô xốp lớp tế bào mô dậu Hơn nữa, khác biệt độ dày lá, chiều dày mô dậu chiều dày mô xốp lát cắt ngang cải bó xơi có ý nghĩa thống kê cách xử lý cường độ ánh sáng khác Trong đó, tỷ lệ độ dày lớp tế bào mô dậu/ độ dày lớp tế bào mô xốp khác I3 so với I2, I4 I1, khơng có khác biệt đáng kể có ý nghĩa thống kê công thức xử lý ánh sáng cường độ I2 I4 Theo đó, độ chặt khơng khác biệt công thức xử lý cường độ ánh sáng khác (Bảng 3.16, Hình 3.6) Bảng 3.16 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng khác đến cấu trúc giải phẫu rau cải bó xơi trồng thủy canh kết hợp đèn LED màu đỏ - xanh lam (21 NST) Cường độ ánh sáng Chiều dày mơ dậu (µm) I1 (90 µmol/m2/s) I2 (140 µmol/m2/s) I3 (190 µmol/m2/s) I4 (240 µmol/m2/s) CV% LSD5% 51,68d 60,02c 72,25a 65,23b 2,55 1,44 Chiều dày mơ xốp (µm) 175,71d 196,85c 220,79a 210,04b 1,84 3,35 Độ dày (µm) 259,10d 298,45c 356,60a 324,33b 1,59 4,57 CD mô dậu/CD mô xốp 0,294c 0,305b 0,327a 0,311b 3,36 0,009 Độ chặt 0,199a 0,201a 0,203a 0,201a 3,04 0,005 Cải bó xơi sinh trưởng mạnh cường độ cao dẫn đến độ dày tăng gấp 1,4 lần; độ dày từ 259,10 µm cơng thức xử lý cường độ I1 đến 356,60 µm cơng thức xử lý I3 (Hình 3.6, Bảng 3.16) Điều gia tăng gấp 1,3 - 1,4 lần độ dày trung bình lớp tế bào mơ xốp lớp tế bào mô dậu Hơn nữa, khác biệt độ dày lá, chiều dày mô dậu chiều dày mô xốp lát cắt ngang cải bó xơi có ý nghĩa thống kê cách xử lý cường độ ánh sáng khác Trong đó, tỷ lệ độ dày lớp tế bào mơ dậu/ độ dày lớp tế bào mô xốp khác I3 so với I2, I4 I1, khác biệt đáng kể có ý nghĩa thống kê công thức xử lý ánh sáng cường độ I2 I4 Theo đó, độ chặt không khác biệt công thức xử lý cường độ ánh sáng khác (Bảng 3.16, Hình 3.6) Chúng không nhận thấy cấu trúc đặc trưng rõ ràng số lượng lớp tế bào cách xử lý cường độ khác nhau, nhiên xếp tế bào mô dậu gọn chặt với cường độ cao Các tế bào mô xốp phân phối cách có trật tự gọn cường độ tăng Rõ có thể thấy khoảng 2-3 lớp tế bào mô dậu cơng thức xử lý cường độ ánh sáng I3 Vì thế, rau cải bó xơi cơng thức xử lý cường độ ánh sáng I3 có độ dày chiều dài mơ dậu, độ chặt cao (Hình 3.6), giá trị Pn cao cơng thức xử lý ánh sáng khác 18 Hình 3.6 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng đến cấu trúc giải phẫu cải bó xơi trồng thủy canh (21NST) A-D: 90 µmol/m2/s, 140 µmol/m2/s, 190 µmol/m2/s, 240 µmol/m2/s Thước đo: 50 µm 3.3.4 Đặc điểm khí khổng Khi cường độ ánh sáng tăng, diện tích tế bào biểu bì, chiều dài vi khẩu, chiều rộng vi tăng Trong bề mặt bề mặt lá, diện tích tế bào biểu bì cao cơng thức xử lý ánh sáng với cường độ I3 Nhưng hai bề mặt lá, chiều rộng khí khổng cao công thức xử lý ánh sáng với cường độ I4 Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê, ngoại trừ: diện tích tế bào biểu bì chiều rộng khí khổng bề mặt công thức xử lý ánh sáng cường độ I1 I2; chiều rộng vi bề mặt công thức xử lý ánh sáng cường độ I2 I3 khơng có khác biệt đáng kể (Bảng 3.17, Hình 3.7) Có thể thấy cường độ ánh sáng cao, tế bào bảo vệ khổng có diện tích rộng Tuy nhiên, tỷ lệ chiều dài/chiều rộng khí khổng cao cơng thức I3 Mật độ khí khổng khác có ý nghĩa thống kê 4-công thức xử lý ánh sáng khác nhiên, mật độ tăng cường độ tăng, điều khơng bình thường Ở cần lưu ý mật độ khí khổng cao mặt với công thức xử lý I3 mặt mật độ cao cơng thức xử lý I4 Nhưng tính tổng số khí khổng hai mặt lá, thu kết hoàn toàn theo thứ tự tăng dần cường độ ánh sáng tăng (theo thứ tự 218,84 µm; 243,52 µm; 328,97 µm; 358,95 µm tương ứng với cường độ I1, I2, I3, I4 ) (Bảng 3.17) Bảng 3.17 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng khác đến tế bào biểu bì rau cải bó xơi trồng thủy canh kết hợp ánh sáng đèn LED đỏ - xanh (21 NST) Vị trí Cường Diện tích tế Chiều dài Chiều 19 Tỉ lệ chiều Mật độ khí Biểu bì độ ánh sáng bào biểu bì (µm2) vi (µm) rộng vi (µm) dài/chiều rộng vi khổng (tế bào/mm2) I1 18,26d 19,44d 15,76c 1,23c 140,30c I2 26,55c 26,14c 20,51b 1,21c 153,90b I3 46,64a 37,59a 21,61b 1,74a 207,17a I4 34,55b 35,24b 25,72a 1,37b 155,80b 12,29 3,51 6,35 1,70 6,70 1,27 8,43 0,106 3,32 5,7 I1 18,29c 21,73d 17,54c 1,240c 78,54d I2 19,84c 24,78c 18,18c 1,365b 89,62c I3 31,74a 36,61a 19,91b 1,838a 121,80b I4 24,47b 27,66b 25,34a 1,095d 203,15a CV% LSD5% Biểu bì CV% 12,13 5,56 6,28 7,95 LSD5% 2,36 1,41 1,22 0,101 I1: 90 µmol/m2/s, I2: 140 µmol/m2/s , I3: 190 µmol/m2/s, I4: 240 µmol/m2/s 4,47 5,0 3.3.5 Đặc điểm cấu trúc rễ Ở tất thơng số đặc điểm rễ: diện tích, tổng diện tích bề mặt, đường kính trung bình thể tích trung bình cao cường độ ánh sáng I3, thấp công thức cường độ I1, trừ chiều dài rễ cao công thức với cường độ I4 Xét tổng thể công thức cường độ I2, I3, I4 khác thơng số chiều dài rễ, diện tích theo mặt phẳng, tổng diện tích bề mặt khơng có ý nghĩa mặt thống kê Thể tích rễ cơng thức I1, I2, I3 khác có ý nghĩa thống kê mức độ tin cậy 95%, khơng có sai khác I3 I4 Bên cạnh đó, cơng thức xử lý cường độ I3 I4 sai khác đường kính trung bình Như thấy kích thước rễ tăng cường độ ánh sáng tăng thể rõ thể tích rễ Mặc dù vậy, tăng đến cường độ I4 kích thước rễ hầu khơng tăng khơng tìm thấy khác biệt I3 I4, trừ đường kính trung bình nói (Bảng 3.18) Bảng 3.18 Ảnh hưởng các cường độ ánh sáng khác đến cấu trúc rễ rau cải bó xôi trồng thủy canh nhà (21 NST) Công thức Tổng chiều dài rễ (cm) Diện tích theo mặt phẳng(cm2) I1 (90µmol/m2/s) I2(140µmol/m2/s) I3 (190 µmol/m2/s) I4 (240 µmol/m2/s) CV% 1514,5b 2029,2ab 2071,4ab 2202,9a 13,9 30,4b 50,2a 52,5a 52,0a 13,8 20 Tổng diện tích bề mặt(cm2) 95,6b 132,2ab 175,0a 166,7a 11,6 Đường kính trung bình (mm) 0,201c 0,248ab 0,289a 0,235bc 9,4 Thể tích (cm3) 0,971c 1,849b 2,385a 1,970ab 12,87 LSD5% 586,4 17,2 44,4 0,043 0,434 3.3.6 Các yếu tố cấu thành suất suất Bảng 3.19 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng khác đến suất rau cải bó xơi trồng thủy canh nhà kết hợp đèn LED ánh sáng đỏ - xanh (21 NST) Cường độ ánh sáng I1 (90 µmol/m2/s) I2 (140 µmol/m2/s) I3 (190 µmol/m2/s) I4(240 µmol/m2/s) CV% LSD5% Khối lượng tươi thân (g/cây) 16,35d 21,19c 43,74a 34,79b 2,70 1,49 Khối lượng khô Năng suất lý thân (g/cây) thuyết (kg/m2) 0,92d 1,20c 1,64a 1,36b 5,85 0,14 1,37 1,78 3,67 2,92 - Năng suất thực thu (kg/m2) 1,28d 1,62c 3,46a 2,73b 3,10 0,13 Mặc dù cường độ ánh sáng tăng khối lượng tươi khối lượng khô thân lá, suất lý thuyết, suất thực thu hoạch cuối cùng không cao công thức xử lý ánh sáng với cường độ I4, mà cao lại công thức I3 Sự khác biệt ý nghĩa thống kê cách xử lý ánh sáng khác Trong công thức xử lý cường độ ánh sáng I3 khối lượng tươi thân lá, suất thực thu cuối cùng cao gấp 2,7, khối lượng khô thân cao 1,8 lần so với công thức I Tương tự khối lượng tươi thân lá, suất thực thu cuối cùng công thức xử lý I4 cao 2,1 lần so với I1, khối lượng khô thân cao 1,5 lần (Bảng 3.19) Trong nghiên cứu này, rau cải bó xơi phù hợp với cường độ ánh sáng nhỏ 240 µmol/m2/s, cường độ 190 µmol/m2/s cho suất cao cường độ ánh sáng nghiên cứu 3.3.7 Chất lượng dinh dưỡng 3.3.7.1 Hàm lượng nguyên tố khoáng Bảng 3.20 Ảnh hưởng cường độ ánh sáng đèn LED khác đến hàm lượng ngun tố khống có cải bó xơi thủy canh (21 NST) Cường độ ánh sáng I1 (90 µmol/m2/s) I2 (140 µmol/m2/s) I3 (190 µmol/m2/s) I4(240 µmol/m2/s) CV% LSD5% Ca (mg/100g KLT) 3,16d 42,37c 109,87b 171,15a 8,95 13,8 K (mg/100g KLT) 683,83a 773,49a 605,32b 520,42c 5,45 64,68 Fe (mg/100g KLT) 1,47b 1,38b 5,39a 1,60b 13,10 0,60 Hàm lượng yếu tố khoáng khác cường độ ánh sáng khác khác phụ thuộc vào nguyên tố đánh giá Hàm lượng Ca 2+ có xu hướng tăng cường độ ánh sáng tăng, cao cơng thức có cường độ I4 thấp cơng thức có cường độ I1 Sự khác biệt công thức có ý nghĩa thống kê mức độ tin cậy 95% Sự biến 21 đổi lớn, cụ thể: cường độ I4 hàm lượng Ca 2+ gấp đến 50 lần cường độ I1, gấp lần I2 1,6 lần I3 Trái ngược với hàm lượng Ca 2+, hàm lượng K+ cao I2 sai khác khơng có ý nghĩa thống kê I1 I2 Khi cường độ ánh sáng tăng hàm lượng K + lại có xu hướng giảm, thấp cơng thức I4 Trong đó, hàm lượng nguyên tố Fe 2+ lại cao cơng thức I3 khác biệt có nghĩa thống kê so với cơng thức cịn lại Nhưng cơng thức cịn lại lại khơng có sai khác có ý nghĩa Hơn nữa, kết cho thấy I3 có thay đổi hàm lượng Fe2+ cao hẳn cơng thức cịn lại, gấp từ 3,3 đến 3,9 lần (Bảng 3.20) 3.3.7.2 Hàm lượng chất dinh dưỡng Hàm lượng chất xơ độ Brix: Hàm lượng carbohydrate tỉ lệ thành phần định hương vị chất lượng rau Tỉ lệ đường hòa tan cao tỉ lệ chất xơ thấp tổng số thành phần carbohydrate dẫn đến hương vị rau tốt Hàm lượng chất xơ độ Brix cao cường độ I3 thấp công thức với cường I1 Hàm lượng chất xơ khơng sai khác có ý nghĩa cơng thức I2 I4, chúng có sai khác có ý thống kê với cơng thức cịn lại I1 I3 Độ Brix khơng có sai khác có nghĩa I2 I3, I1 I4, sai khác có ý nghĩa thống kê mức độ tin cậy 95% nhóm cường độ (Hình 3.8) Hàm lượng axit hữu cơ: Mặc dù, công thức xử lý cường độ I3 cao hai tiêu kể lại có hàm lượng axit hữu thấp Mức độ thấp có ý nghĩa thơng kê so với cơng thức cường độ cịn lại, cơng thức cịn lại lại sai khác khơng có ý nghĩa thống kê (Hình 3.8) 22 Hình 3.7 Hàm lượng axit oxalic nitrat: Trái ngược với hàm lượng chất xơ độ Brix, hàm lượng axit oxalic nitrat tìm thấy cao cơng thức cơng thức cường độ I1 thấp công thức I4 Sự khác biệt công thức có ý nghĩa thống kê mức độ tin cậy 95% Tuy nhiên hàm lượng axit oxalic lại sai khác khơng có ý nghĩa cơng thức có cường độ lần lượt I1 I2; I3 I4 Công thức với cường độ I3 I4 đồng thời cho kết không sai khác hàm lượng nitrat, mà sai khác có ý nghĩa thơng kê so với I1 I2 (Hình 3.7) Trong thí nghiệm này, đảm bảo đủ cường độ ánh sáng, tạo điều kiện thuận lợi cho sinh trưởng, không chịu tác động yếu tố stress ánh sáng, đồng nghĩa với việc tăng cường độ ánh sáng, giúp giảm hàm lượng axit oxalic, nitrat cải bó xôi 3.3.7.3 Hàm lượng chất chống oxi hóa Trong kết này, hàm lượng polyphenol vitamin C cao công thức xử lý I3, công thức I4, I2 I1 Tuy nhiên, hàm lượng polyphenol công thức cường độ I2 I4, hàm lượng vitamin C I1 I2 sai khác ý nghĩa thống kê (Hình 3.24) Mặc dù việc tăng cường độ ánh sáng không làm tăng nồng độ chất chống oxy hóa cường độ cao 190 µmol/m2/s Trong số 23 cường độ nghiên cứu đây, cường độ ánh sáng 190 µmol/m2/s tỏ có hiệu tốt cho việc hình thành suất rau cải bó xơi thủy canh KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ A KẾT LUẬN Trong giống cải bó xơi thí nghiệm, giống cải bó xơi PD512 thích hợp trồng phương pháp thủy canh hồi lưu Trồng giống cải bó xơi với khoảng cách 15 cm x 12 cm (190 cây/m2) sử dụng dung dịch dinh dưỡng SH3 với mức EC = 1.200 µS/cm, pH từ 6,5 phù hợp suốt thời gian sinh trưởng Thu hoạch rau cải bó xơi sau ngày ngừng cung cấp dinh dưỡng đảm bảo rau an toàn hàm lượng NO 3- hàm lượng kim loại nặng Chất lượng cường độ ánh sáng có ảnh hưởng lên tiêu sinh trưởng (chiều cao cây, số lá, diện tích lá, khả tích lũy chất khơ, suất), quang hợp (hàm lượng sắc tố quang hợp, số huỳnh quang hữu hiệu diệp lục), cấu tạo giải phẫu (độ dày lá, chiều dày mô giậu, mơ khuyết, mật độ, kích thước khí khổng) tiêu chất lượng (hàm lượng chất chống oxi hóa vitamin C, polyphenol; hàm lượng dinh dưỡng: chất xơ, đường, axit hữu ) cải bó xơi PD512 Trong đó, tiêu nêu với cải bó xơi đạt giá trị cao phổ ánh sáng đèn LED đỏ-xanh (4R:1B) cường độ 190 µmol/m2/s so với ánh sáng trắng (1R:1B:1G) vàng (5R:2B:3G) cường độ ánh sáng khác (90, 140, 240 µmol/m2/s) tương ứng B ĐỀ NGHỊ Khuyến cáo việc ứng dụng quy trình kỹ thuật tối ưu trồng cải bó xơi hệ thống thủy canh hổi lưu (giống cải bó xơi PD512, trồng với khoảng cách 15 cm x 12 cm (190 cây/m2) dung dịch dinh dưỡng SH3 với mức EC = 1.200 µS/cm, pH từ - 6,5 thu hoạch sau ngày ngừng cung cấp dinh dưỡng) Nên sử dụng đèn LED ánh sáng đỏ xanh (R 660:B450 = 4:1), cường độ chiếu sáng 190 µmol/m2/s cho việc sản xuất cải bó xơi trồng hệ thống thủy canh hồi lưu có chiếu sáng ánh sáng đèn LED DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 24 Nguyễn Thị Phương Dung, Trần Thị Thanh Huyền, Nguyễn Thị Thủy, Lê Thị Thủy, Nguyễn Quang Thạch (2019) Xác định thông số kỹ thuật tối ưu trồng cải bó xơi (Spinacia oleracea L.) phương pháp thủy canh hồi lưu Tạp Chí Khoa Học Cơng Nghệ Nơng Nghiệp Việt Nam, Số (98): 69-78 Nguyen, T P D., Tran, T T H., & Nguyen, Q T (2019) Effects of light intensity on the growth, photosynthesis and leaf microstructure of hydroponic cultivated spinach (Spinacia oleracea L.) under a combination of red and blue LEDs in house International Journal of Agricultural Technology, 15(1): 75-90 Dung, N T P., Huyen, T T T., Jang, D C., Kim, I S., & Thach, N Q (2020) Effects of supplemental green leds to red and blue light on the growth, yield and quality of hydroponic cultivated spinach (Spinacia oleracea L.) in Plant Factory Proctected Horticulture and Plant Factory (시시시시· 시시시시), 29(2): 171-180 Nguyễn Thị Phương Dung, Trần Thị Thanh Huyền, Nguyễn Thị Thủy, Nguyễn Quang Thạch (2020) Ảnh hưởng cường độ ánh sáng chiếu đèn LED đến sinh trưởng cải bó xơi (Spinacia oleracea L.) trồng thủy canh Báo Cáo Khoa Học Về Nghiên Cứu Và Giảng Dạy Sinh Học Ở Việt Nam - Hội Nghị Khoa Học Quốc Gia Lần Thứ 4, 4/7/2020, DOI: 10.15625/vap.2020.00068, tr 554-563 25 ... 1.000µS /c m 1.200µS /c m CV ( %) LSD0,05 CCC SL LA SPAD KLC KLTL KLR NSLT NSTT 2 (cm) (l? ? /c? ?y) (cm /c? ?y) (gam) (gam) (gam /c? ?y) (kg/m ) (kg/m 2) 35,45b 8,63b 252,0 8c 31,51b 26,9 5c 21,9 3c 5,02 2,77 1,8 3c. .. * Chỉ tiêu sinh trưởng: Chiều cao (cm); Số l? ? /c? ?y (l? ?); Diện tích (cm2 /c? ?y) ; Chỉ số diện tích (LAI); T? ?c độ sinh trưởng tương đối; T? ?c độ đồng hóa chất khơ; Khối l? ?ợng tươi (g /c? ?y) ; Khối l? ?ợng... hóa nhóm carotenoid polyphenol Rau c? ??i bó xơi chứa hầu hết sulfoquinovosyl diacylglycerol (SQDG) monogalactosyl diacylglycerol (MGDG) thành phần glycoglycerolipid Glycoglycerolipid rau c? ??i bó