Tìm hiểu đặc điểm tích lũy chất khô của cây lạc ( arachis hypogaea l ) ở thời kỳ trước ra hoa và sau ra hoa, ý nghĩa của nó trong sự tạo thành năng suất luận văn thạc sỹ nông lâm ngư

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH -------------- PHAN THỊ NGỌC BÉ TÌM HIỂU ĐẶC ĐIỂM TÍCH LŨY CHẤT KHÔ CỦA CÂY LẠC (Arachis hypogaea L.) Ở THỜI KỲ TRƯỚC RA HOA VÀ SAU RA HOA, Ý NGHĨA CỦA NÓ TRONG SỰ TẠO THÀNH NĂNG SUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT Mã số: 60 – 62 - 01 Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Quang Phổ VINH – 2011 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cây Lạc (Arachis hypogaea L.) là cây công nghiệp ngắn ngày, cây thực phẩm, cây lấy dầu có giá trị kinh tế cao.Trong các cây lấy dầu trồng hàng năm trên thế giới lạc đứng thứ 2 sau đậu tương cả về diện tích và sản lượng [11]. Trên thế giới hiện có 100 nước trồng lạc với tổng diện tích đạt 21.630.000 ha (năm 2000). Diện tích trồng lạc tập trung chủ yếu ở các nước Châu Á (63,17%) và Châu phi (31,81%). Trong đó Ấn Độ, Trung Quốc Nigiêria là những nước có diện tích lớn nhất. Lưu lượng xuất khẩu hàng năm trên thế giới đạt 1,3 – 1,7 triệu tấn lạc quả, 350.000 - 400.000 tấn dầu lạc (theo FAO,2000). Yêu cầu nhập khẩu về lạc và các sản phẩm từ lạc cũng tăng lên nhiều ở Châu Âu (chiếm 57,56% khối lượng nhập khẩu thế giới), người ta thích dùng dầu lạc và dầu thực vật nói chung để thay thế cho mỡ động vật. Dầu lạc cũng là sản phẩm chính trong hơn 600 sản phẩm được chế biến từ lạc và cây lạc[11] Trong nền kinh tế của nhiều nước đang phát triển lạc giữ vai trò khá quan trọng. Ở Xênêgan, lạc chiếm tới ¾ thu nhập của nông dân và chiếm 80% giá trị xuất khẩu. Ở Nigiêria lạc và các sản phẩm chế biến từ lạc thường chiếm trên 80% giá trị xuất khẩu, mặc dù nước này chỉ mới đem bán 15% sản lượng hàng năm. Nhiều nước đang phát triển mạnh cây lạc như: Braxin, Thái lan, Nam phi, Xu Đăng chủ yếu để làm nguồn nông sản xuất khẩu[18]. Ở Việt nam, lạc được xem là một trong những cây trồng có vai trò chủ đạo và chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Trước yêu cầu to lớn của công cuộc đổi mới đất nước, việc đẩy mạnh công tác nghiên cứu và ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất, nhằm nâng cao năng suất và sản lượng kinh tế của cây trồng trên một đơn vị diện tích đất là rất cần thiết. Đối với 2 cây lạc được Bộ NN & PTNT xác định là một trong những cây trồng trọng điểm của chương trình phát triển nông nghiệp và nông thôn ở nước ta. Cho đến nay lạc được trồng phổ biến khắp mọi vùng, chủ yếu là những chân đất xám bạc màu trên phù sa cổ, đất phù sa có thành phần cơ giới nhẹ, số ít được trồng trên đất đỏ bazan, nên diện tích và sản lượng lạc đã tăng lên đáng kể. Tính đến năm 2007 diện tích trồng lạc của nước ta là 254,5 nghìn ha, năng suất bình quân đạt 20 tạ/ha với tổng sản lượng 510 nghìn tấn. Trong đó Nghệ An có diện tích trồng lạc lớn nhất so với các tỉnh Bắc Trung Bộ và Duyên hải Miền Trung với diện tích là 24,4 nghìn ha với sản lượng 53 nghìn tấn, trong đó Nghi Lộc đứng thứ 2 trong toàn tỉnh với diện tích là 2531 ha, năng suất 25,31 tạ/ha và sản lượng 14968 tấn [Theo Niên Giám thống kê, 2009]. Cây lạc nước ta trồng rải rác khắp nơi, tuy nhiên tập trung chủ yếu ở 4 vùng chính: Miền núi và Trung du Bắc Bộ, Khu bốn cũ, Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long. Có thể nói cây lạc đã góp phần to lớn trong việc đáp ứng nhu cầu vật chất cũng như tăng thu nhập, cải thiện đời sống nhân dân. Tiềm năng cây lạc còn rất lớn như tăng diện tích với các ứng dụng tiến bộ kỹ thuật về giống, phòng trừ sâu bệnh, kỹ thuật canh tác .Nhưng trên thực tế năng suất cây lạc nước ta còn rất thấp vì năng suất cây trồng nói chung và cây lạc nói riêng phụ thuộc rất lớn vào các chỉ tiêu sinh lý, sinh trưởng. Bên cạnh các đặc tính di truyền cây còn chịu ảnh hướng rất lớn của các điều kiện ngoại cảnh như sinh thái, môi trường và thời vụ canh tác. Nghiên cứu mối liên quan giữa các chỉ tiêu sinh lý, sinh trưởng ảnh hưởng đến khả năng tích lũy chất khô và sự tạo thành năng suất cây lạc sẽ giúp người sản xuất chọn được những giống có năng suất cao, chất lượng tốt. Hơn nữa có thể áp dụng một số biện pháp kỹ thuật để điều khiển ruộng cây trồng theo hướng đạt được những chỉ tiêu sinh 3 lý, sinh trưởng có tương quan chặt với năng suất cây trồng, tăng sản lượng sau thu hoạch trên cùng một giống và diện tích đất canh tác. Từ các lý do trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tìm hiểu đặc điểm tích lũy chất khô của cây lạc (Arachis hypogaea L.) ở thời kỳ trước và sau ra hoa, ý nghĩa của nó trong sự tạo thành năng suất” 2. Mục đích và yêu cầu nghiên cứu 2.1. Mục đích: Xác định được mối tương quan giữa các chỉ tiêu sinh lý, sinh trưởng ảnh hưởng đến quá trình tích luỹ chất khô tạo năng suất cây lạc, trên cơ sở đó có thể định hướng cho việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật để điều khiển ruộng lạc theo hướng đạt năng suất cao. 2.2. Yêu cầu: - Thu thập một số số liệu về chỉ tiêu sinh lý, sinh trưởng ảnh hưởng đến quá trình tích luỹ chất khô và năng suất của cây lạc. - Xác định được các chỉ tiêu sinh lý, sinh trưởng quyết định đến năng suất cây lạc. 3. Cơ sở khoa học chung cho các phương pháp nghiên cứu Cơ sở khoa học chung cho các phương pháp nghiên cứu để đạt được mục đích và yêu cầu của đề tài là: Năng suất cây trồng nói chung và cây lạc nói riêng phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau: * Nguồn (Source): Là lượng chất đồng hoá do quang hợp tạo ra. Nó phụ thuộc vào quá trình tạo bộ máy quang hợp (hàm lượng diệp lục. diện tích lá…) hợp lý để tăng khả năng quang hợp tạo chất khô của cây. * Vận chuyển và tích luỹ (Distribution): Là quá trình vận chuyển vật chất từ nguồn về vật chứa. Cây lạc khi thu hoạch thường chỉ đạt khoảng 50% qủa già/cây, 50% còn lại là quả non, không đủ điều kiện để trở thành quả chắc, già vì vậy tỷ lệ quả hữu hiệu không cao[11]. 4 * Vật chứa (Sink): Là số lượng và độ lớn của các cơ quan có khả năng chứa các chất đồng hoá để tạo năng suất. Ở cây lạc vật chứa là số quả/ cây, số quả chắc/cây và khả năng tích luỹ chất hữu cơ của chúng. * Tiếp cận với đặc điểm cây lạc Đa số cây trồng hàng năm thời gian sinh trưởng phát triển của chúng thường nằm trong khoảng thời gian từ 85 ngày cho đến 150 ngày. Cây lạc, tùy theo giống (chín sớm, chín trung bình hay chín muộn) có thời gian sinh trưởng từ 85 – 150 ngày hoặc dài hơn Cây lạc là loài cây trồng đặc biệt có thời gian sinh trưởng sinh thực bắt đầu rất sớm, sau một tháng đã bắt đầu ra hoa. Sau đó, thời gian còn lại kéo dài khoảng 2-3 tháng là giai đoạn vừa sinh trưởng sinh dưỡng, vừa sinh trưởng sinh thực tức là vừa tăng trưởng về thân lá vừa tạo thành năng suất kinh tế (như quả, củ…). Như vậy sự tạo thành năng suất của cây lạc là một quá trình kéo dài, gồm 3 quá trình chính sau đây: + Quá trình tạo nguồn (chất khô) + Quá trình tạo vật chứa (sink - giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng là lá, thân, rễ; giai đoạn sinh trưởng sinh thực là quả, hạt). + Huy động nguồn từ thân lá vận chuyển về quả và hạt để tích lũy, tạo năng suất kinh tế. Cây lạc có đặc điểm, thời gian sinh trưởng sinh dưỡng ngắn, thời gian sinh trưởng sinh thực dài, ra hoa lại sớm, cơ quan quang hợp (lá) giai đoạn sau còn ít thì làm sao để nuôi được hạt ở thời gian đầu và những quả sinh ra sau, để đạt tỷ lệ quả chắc cao ở giai đoạn sau khi mà lá đã sắp tàn. Vì vậy vấn đề đặt ra là: Khi nắm được đặc điểm sinh trưởng phát triển, đặc điểm tích lũy chất khô tạo năng suất của cây lạc ở giai đoạn trước và sau ra hoa, chúng ta có thể 5 sử dụng các biện pháp kỹ thuật để điều khiển các quá trình trên để đạt năng suất cao. Vì vậy đề tài nghiên cứu chúng tôi đặt ra là cần tìm hiểu đặc điểm tích lũy chất khô của cây lạc ở 2 thời kỳ trước ra hoa và sau ra hoa. Thí nghiệm 1: Để tiếp cận với đặc điểm tích lũy chất khô chung của cây lạc ở giai đoạn trước ra hoa và sau ra hoa đến thu hoạch: Vì vậy, phương pháp đặt ra là phải khách quan đó là phải nhiều giống lạc, cùng trồng trong một thí nghiệm, chung một mức phân bón. Thí nghiệm 2: Chọn ngẫu nhiên 2 giống được trồng phổ biến trong sản xuất, trồng trên 4 mức phân bón khác nhau. Thí nghiệm này: Khảo sát tìm hiểu biểu hiện của 2 giống nhưng trên 4 mức phân bón. Ở 2 thí nghiệm trên, chúng tôi đã có: 6 giống x 3 lần nhắc lại (trên cùng một công thức phân bón) = 18 lần nhắc lại 2 giống x 4 mức phân bón x 3 lần nhắc lại = 24 lần nhắc lại 2 thí nghiệm chúng tôi đã có 42 hệ sinh thái khác nhau cho 8 giống. Như vậy, toàn bộ 2 thí nghiệm chung cho cây lạc, chúng đã thể hiện chung về quy luật tích lũy chất khô của cây lạc, đại diện là 8 nguồn gen và 42 môi trường sinh thái ngẫu nhiên. Các chỉ tiêu về sinh trưởng, sinh lý dẫn đến kết quả là tích lũy chất khô ở 2 giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực đã ảnh hưởng đến sự tạo thành năng suất của chúng thể hiện qua các cặp x và y. Hệ số tương quan thuận nghịch hoặc không tương quan đã nói lên rằng ở thời gian nào thì áp dụng biện pháp kỹ thuật gì để xúc tiến tăng cường các chỉ tiêu có lợi hoặc giảm bớt những chỉ tiêu không có lợi cho năng suất. 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm hình thái và giá trị kinh tế của cây lạc Cây lạc còn được gọi là cây đậu phộng hay đậu phụng (có tên khoa học là Arachis hypogaea L.). Trong danh pháp khoa học của loài cây này thì phần tên chỉ tính chất loài có hypogaea nghĩa là “dưới đất” để chỉ đặc điểm quả được dấu dưới đất. Trong cách gọi tên tiếng Việt, từ lạc có nguồn gốc từ chữ Hán “lạc hoa sinh” mà có người cho rằng người Hán đã phiên âm từ “Arachis” Lạc là giống cây trồng cổ, lâu đời của nhân loại. Những bằng chứng khảo cổ cho biết cây lạc đã được trồng khoảng 2000 – 1500 năm trước công nguyên. Nguồn gốc phát sinh được các nhà khoa học khẳng định: Nam Mỹ là cái nôi của cây lạc. Lạc phân bố rộng rãi ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và cùng với thời gian khám phá ra Châu Mỹ Lạc thuộc họ đậu (Fabaceae), chi Arachis. Hiện nay, có 22 loài được mô tả, phân chia theo nhóm dựa trên cấu trúc hình thái, khả năng tổ hợp và mức hữu dục của con lai (theo Gregory. 1976). Gần đây, có nhiều loài mới được phát hiện thêm và có nhiều tác giả cho rằng chi Arachis có thể có 70 loài khác nhau. Cây lạc chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân không chỉ do gieo trồng trên diện tích lớn mà còn vì hạt lạc được sử dụng rất rộng rãi để làm thực phẩm và nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp. Hạt lạc chứa trung bình 44-56% lipit, 20-25% protein, các loại Vitamin và khoáng chất khác. Do có hàm lượng dầu cao nên năng lượng cung cấp rất lớn. người ta ước tính trong 100g hạt lạc cung cấp 590 calo trong khi đó trị số này ở hạt cây đâu tương là 411calo, gạo tẻ là 356calo. Vì thế từ lâu lạc đã được loài người sử dụng như một nguồn thực phẩm quan trọng. 7 Ngoài ra cây lạc còn có giá trị trong chăn nuôi như: Thân lá non làm thức ăn cho gia súc, quả lạc non tận dụng làm thức ăn cho trâu bò làm tăng tỉ lệ sữa, khô dầu lạc là phụ phẩm quan trọng làm thức ăn cho gia súc rất tốt. Ngoài ra lạc là cây có tác dụng cải tạo đất, là cây trồng lý tưởng trong các hệ thống luân canh cây trồng. Ở nước ta thời điểm trồng lạc chưa được xác minh rõ ràng. Trong sách “Vân đài loại ngữ” của Lê Quý Đôn cũng chưa đề cập đến cây lạc. Nhưng căn cứ vào tên gọi mà xét đoán thì danh từ “Lạc” có thể do từ Hán “Lạc hoa sinh” mà người Trung Quốc gọi cây lạc. Vì vậy lạc có thể du nhập vào nước ta từ Trung Quốc khoảng thế kỷ XVII – XVIII [2] 1.2. Cơ sở khoa học của đề tài 1.2.1. Các yếu tố của quần thể ruộng cây trồng Trong điều kiện quần thể trên đồng ruộng, cây lạc sinh trưởng trong những thời vụ điều kiện thời tiết bất lợi như hạn hán trong vụ hè và khô rét của vụ đông. Cây lạc sinh trưởng cằn cỗi, năng suất chất khô sinh vật thấp dẫn đến sản lượng hạt thấp thậm chí không được thu hoạch. Ngược lại cây lạc được trồng trong những vụ như vụ xuân điều kiện sinh trưởng thuận lợi khối lượng chất khô đạt được trên một đơn vị diện tích lớn, nhất là trong điều kiện mật độ trồng dày hoặc độ phì của đất cao, sinh trưởng của cây dễ dẫn đến sự lốp đổ làm giảm sản lượng hạt nghiêm trọng. Cho nên việc nghiên cứu điều kiện để ruộng lạc đạt năng suất cao gắn liền với sự nghiên cứu sự sinh trưởng và phát triển của quần thể. Sự sinh trưởng và phát triển của ruộng cây trồng rõ ràng là phải chịu sự chi phối của 2 yếu tố cơ bản đó là yếu tố sinh thái môi trường của chính ruộng đó và đặc điểm thứ 2 là đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cá thể tức là loại cây trồng được cấy trồng trên đất đó. 1.2.2. Quang hợp của quần thể cây trồng Khi nghiên cứu về khả năng tạo sản lượng của quần thể chúng ta không thể tách rời sự nghiên cứu về những quy luật khách quan chi phối quá trình quang hợp của chúng. Một quần thể tốt cho năng suất cao phải là quần thể có 8 cấu trúc không gian thích hợp có độ thấu quang tốt, có thể tận dụng năng lượng bức xạ ánh sáng tối đa cho quang hợp. Theo nghiên cứu của nhiều tác giả cũng thống nhất rằng 90% ánh sáng tới là phân bố ở tầng lá trên cùng chỉ có khoảng 10% ánh sáng được xâm nhập vào các tầng dưới. Vì thế cho nên sản phẩm quang hợp tạo ra giảm nhanh chóng theo hướng về phía gốc. Theo nghiên cứu của Jonston và J.X.Pendleton[25] và một số tác giả khác cho thấy rằng cường độ quang hợp của tầng lá dưới chỉ bằng 13% so với tầng lá phía trên. Trong khi đó tầng lá trên lượng bức xạ ánh sáng quá thừa và có hại cho quang hợp. Do tính chất quan trọng của kết cấu tán lá đối với quang hợp và năng suất cây lạc cho nên nhiều tác giả đã có nhiều thời gian để nghiên cứu về cấu trúc quần thể, có tài liệu cho thấy rằng lượng ánh sáng sẽ phân bố đều trong tán lá nếu giống có lá nằm theo hướng thẳng đứng. Như vậy mật độ tán cây sẽ thấp tăng độ thấu quang đến tầng lá dưới, đồng thời tăng sự lưu thông khí CO2, một số giống đã đạt được những tiêu chuẩn đó và có ưu thế về năng suất. Ánh sáng mà mặt trời bức xạ trên mặt đất, cây trồng có thể hấp thu ánh sáng có bước sóng trong khoảng 380 – 720 micromet để quang hợp, nhưng không phải cây sử dụng toàn bộ năng lượng bức xạ của ánh sáng cho quang hợp mà chỉ có một bộ phận năng lượng đó gọi là bức xạ quang hợp. Toàn bộ năng lượng ánh sáng mặt trời bức xạ trên mặt đất gọi là bức xạ tổng số. Để tận dụng lượng ánh sáng chiếu xuống trên một đơn vị diện tích đất canh tác, một số nhà nghiên cứu đã trồng lẫn và xen lạc với một số cây trồng khác như: Ngô .để sử dụng tối đa lượng ánh sáng và tăng hiệu quả kinh tế của cây trồng trên một đơn vị diện tích đất canh tác. 1.2.3. Diện tích lá và quang hợp Cây trồng muốn tạo được nhiều chất khô thì trước hết phải có diện tích lá lớn. Tuy nhiên diện tích lá cao nhất cũng chỉ đạt trong một khoảng thời 9 gian sinh trưởng nhất định. Các loại cây trồng có thời gian sinh trưởng 100 – 150 ngày chỉ số diện tích lá cao nhất thường đạt khoảng từ 3-5. Nói chung khi diện tích lá quá cao đến mức nào đó thì cường độ quang hợp và hiệu suất thuần quang hợp có xu hướng giảm xuống do hiện tượng che lấp ánh sáng lẫn nhau, trong lúc đó thì cường độ hô hấp tăng lên. Đối với cây trồng, nhất là với những cây hô hấp sáng thì diện tích lá cũng chỉ được phép tăng lên đến một trị số thích hợp mà thôi. Còn muốn xúc tiến khả năng tích lũy chất khô lên nữa thì cần kéo dài thời gian tồn tại và khả năng làm việc của bộ lá, tức là tăng thời gian diện tích lá, đơn vị là m 2 x ngày. Thời gian diện tích lá phụ thuộc rất lớn vào thời gian sinh trưởng của bộ lá. Cây trồng nào có thời gian sinh trưởng dài thì thường có thời gian diện tích lá cao. Nói chung cùng một loại cây trồng, nhưng giống nào có thời gian sinh trưởng cao hơn thì những giống đó có thời gian diện tích lá lớn và năng suất kinh tế cao hơn (Tuy nhiên còn phụ thuộc vào khả năng tạo năng suất kinh tế của chúng). Phương hướng tăng thời gian diện tích lá bằng 2 cách: Thứ nhất là tăng mật độ trồng hợp lý, đồng thời bảo đảm đủ nước và phân bón nhất là đạm. Thứ hai là xúc tiến tăng diện tích lá nhanh ở thời kỳ đầu để sớm đạt được chỉ số diện tích lá cao nhất sau đó là duy trì tuổi thọ của bộ lá thông qua biện pháp bón phân và tưới nước hợp lý. Tuy nhiên chỉ số diện tích lá cao nhất thường làm giảm hiệu suất thuần quang hợp và hệ số kinh tế. Cho nên trong sản xuất chúng ta cần chú ý tăng chỉ số diện tích lá cao nhất ở mức hợp lý. Tức là ở trị số đó của chỉ số diện tích lá chưa làm giảm hiệu suất thuần quang hợp và cũng không làm giảm hệ số kinh tế. Vì vậy biện pháp kéo dài tuổi thọ của lá là rất quan trọng. Hướng này có tác dụng duy trì được khả năng quang hợp của bộ lá ở thời kỳ sau ra hoa. 10