4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
3.3.3. Khả năng chống chịu hạn
Mặc dù vừng là cây trồng chịu hạn, tuy nhiên nếu điều kiện khô hạn kéo dài thì sinh trưởng và năng suất sẽ bị suy giảm đáng kể tới mức có thể là một trong những yếu tố hạn chế năng suất hàng đầu ở vùng nhiệt đới. Để nghiên cứu một cách toàn diện về khả năng chịu hạn, các giống vừng cần được đánh giá trong các giai đoạn khác nhau, các điều kiện khác nhau. Trên cơ sở đó chúng tôi đã triển khai đánh giá khả năng chịu hạn ở 3 giai đoạn: nảy mầm, ra hoa và quả chắc.
3.3.3.1.Khả năng chịu hạn ở giai đoạn nảy mầm
Sự nảy mầm của hạt là một quá trình sinh lý, sinh hóa phức tạp, đánh dấu sự khởi đầu của quá trình sinh trưởng. Trong nhiều trường hợp nhiệt độ và độ ẩm là 2 yếu tố quyết định đến khả năng nảy mầm của hạt. Trong điều kiện nhiệt độ môi trường thuận lợi và ổn định, thì độ ẩm độ được coi là yếu tố quyết định đến sự nảy mầm. Trong điều kiện thiếu nước như nhau những giống có tỷ lệ nảy mầm cao, kích thước mầm và rễ lớn, khối lượng cây mầm cao được xem là có khả năng chịu hạn cao. Trong thực tế có nhiều cách để tạo ra sự thiếu nước hay còn gọi là phương pháp gây hạn nhân tạo, tuy nhiên phương pháp sử dụng polyethylene glycol (PEG-6000) được xem là thích hợp cho việc nghiên cứu tính chịu hạn ở cây vừng trong giai đoạn nảy mầm, đây là phương pháp đã và đang được ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới. Cơ chế của phương pháp này là: khi ngâm hạt giống trong dung dịch polyethylene glycol (PEG-6000) với nồng độ khác nhau (các thế khác nhau) sẽ tạo ra sự khác nhau của lớp màng ngoài vỏ hạt, từ đó làm hạn chế sự thẩm thấu của nước từ môi trường ngoài vào hạt. Trong cùng một điều kiện khó khăn về hấp thu nước, những giống nào có khả năng vượt qua và đạt tỷ lệ nảy mầm cao, khối lượng cây mầm lớn được coi là có tính chịu hạn cao hơn. Nghiên
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 75 cứu khả năng chịu hạn trong giai đoạn nảy mầm được thực hiện tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội với kết quả như sau:
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 76
+ Ảnh hưởng của các mức gây hạn đến tỷ lệ nảy mầm.
Bảng 16: Ảnh hưởng của các mức gây hạn đến tỷ lệ mọc mầm của các giống vừng triển vọng (%)
Thế thẩm thấu Giống Đối chứng (0 bars) -3 (bars) -6 (bars) -9 (bars) -12 (bars) -15 (bars) VĐ11 87,50 85,00 60,00 40,83 6,67 0 V6(ĐC) 92,50 70,83 26,66 4,17 1,67 0 V19 90,00 78,33 37,50 20,00 2,50 0 V16 94,17 87,50 46,67 18,30 0,83 0 V24 90,00 85,83 66,67 20,83 2,50 0
Nguồn: Phòng thí nghiệm Đại Học Nông nghiệp Hà Nội năm 2011
Khả năng mọc mầm trong điều kiện thiếu nước là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình tuyển chọn giống chịu hạn. Những giống có khả năng chịu hạn trước tiên phải nẩy mầm tốt trong điều kiện thiếu nước. Với mục đích đánh giá ảnh hưởng của điều kiện hạn nhân tạo đến giai đoạn mọc mầm của 5 giống vừng triển vọng, dung dịch polyethylene glycol (PEG-6000) được sử dụng giống như một màng bao phủ lấy hạt chống lại sự thẩm thấu của nước qua màng vào hạt. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thế thẩm thấu khác nhau được tạo ra bởi PEG-6000 đến tỷ lệ mọc mầm của 5 giống vừng triển vọng đã cho thấy: Ở các thế thẩm thấu khác nhau tỷ lệ mọc mầm của các giống là khác nhau. Tuy nhiên thế thẩm thấu càng nhỏ, hạt càng khó lấy nước từ môi trường và điều này cũng đồng nghĩa với tỷ lệ mọc mầm của các giống giảm sẽ giảm đi. Đánh giá chung chúng tôi thấy giống VĐ11 là giống có khả năng mọc tốt trong điều kiện thiếu nước. Ở mức gây hạn -3 bar tất cả các giống bị giảm về tỷ lệ
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 77 nảy mầm, tuy nhiên giống VĐ11 bị ảnh hưởng thấp nhất. Tại mức gây hạn -6bar hầu hết các giống đã bị giảm đáng kể về tỷ lệ nảy mầm, song VĐ11 và V24 vẫn cho tỷ lệ nảy mầm tương đối cao, tương ứng 60 và 66,67%, các giống còn lại có tỷ lệ nảy mầm < 40% kể cả đối chứng V6. Các mức gây hạn tăng lên đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến tỷ lệ nảy mầm của các giống và hoàn toàn mất khả năng nảy mầm ở mức gây hạn -15 bar. (bảng 16).
Đồ thị 2: Ảnh hưởng của các thế thẩm thấu đến tỷ lệ mọc mầm của 5 giống vừng triển vọng (%)
+ Ảnh hưởng của các mức gây hạn đến sự phát triển của mầm - Ảnh hưởng đến chiều dài rễ và mầm
Môi trường hạn không chỉ ảnh hưởng đến tỷ lệ nảy mầm mà còn ảnh hưởng đến chất lượng của mầm. Rễ là bộ phận quan trọng của cây trồng, khả năng chịu hạn của cây được thể hiện ở sự phát triển của bộ rễ ăn sâu và rộng do đó chiều dài rễ, chiều dài mầm cũng là những chỉ tiêu để đánh giá khả năng chịu hạn của giống. Theo dõi chiều
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 78 dài của rễ và chiều dài của mầm kết quả thu được cho thấy: Thế thẩm thấu giảm dần cũng đồng nghĩa với chiều dài rễ và chiều dài mầm của giống cũng giảm dần. Các giống khác nhau thì chiều dài rễ, chiều dài mầm ở các thế thẩm thấu khác nhau là khác nhau nó phụ thuộc chính vào bản chất di truyền của giống nhưng cũng bị chi phối rất lớn vào điều kiện thiếu nước. Kết quả theo dõi 5 giống tại 2 mức gây hạn -3 và -6 bar chúng tôi thấy: VĐ11, V16 là 2 giống có chiều dài rễ phát triển khá nhất trong điều kiện thiếu nước tương ứng với 2,37 và 2,89 ở mức -3bar và 1,89 và 2,13 cm ở mức -6 bar, trong khi giống đối chứng V6 ở 2 mức tương ứng là 1,00 và 0,99 cm. Các mức gây hạn khác nhau cũng ảnh hưởng nghiêm trọng đến chiều dài mầm của các giống so với không gây hạn, tuy nhiên sự biến động giữa các giống không lớn ở mức -6 bar và nằm trong phạm vi 0,36-0,39 cm (bảng 17).
Bảng 17: Ảnh hưởng của các mức gây hạn đến chiều dài rễ, chiều dài mầm của 5 giống vừng triển vọng (cm)
Đối chứng (0bars) (-3) bars (-6) bars T. T.thấu Giống Chiều dài rễ Chiều dài mầm Chiều dài rễ Chiều dài mầm Chiều dài rễ Chiều dài mầm VĐ11 2,50 0,90 2,37 0,45 1,81 0,37 V6(ĐC) 2,07 0,67 1,00 0,23 0,99 0,36 V19 3,26 0,62 2,70 0,49 1,57 0,39 V16 2,66 1,02 2,89 0,69 2,13 0,38 V24 2,93 0,74 2,12 0,44 1,77 0,39
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 79
Đồ thị 3. Ảnh hưởng của các thế thẩm thấu đến chiều dài rễ, dài mầm của 5 giống vừng triển vọng
- Ảnh hưởng đến khối lượng cây mầm
Khối lượng cây mầm là một trong những yếu tố phụ thuộc vào bản chất di truyền của mỗi giống, ngoài ra còn chịu sự chi phối của điều kiện ngoại cảnh đặc biệt là trong điều kiện thiếu nước. Do vậy khối lượng cây mầm là một trong những chỉ tiêu để đánh giá khả năng chịu hạn của giống.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 80 Trong quá trình nghiên cứu chúng tôi nhận thấy khi giảm dần thế thẩm thấu từ 0 đến -6 bars khối lượng cây mầm cũng có xu hướng giảm dần. Khi thế thẩm thấu giảm xuống đến -9; -12 bars hạt giống chỉ có thể bật được rễ mầm ra khỏi hạt khoảng 2mm và dừng quá trình sinh trưởng và phát triển của rễ mầm và mầm. Tiếp tục giảm thế thấm thấu xuống -15 bars hạt giống không thể lấy được nước từ môi trường do đó không thể bật được mầm. Tuy nhiên bước đầu đánh giá sự phát triển của cây mầm chúng tôi thấy giống VĐ11 và giống V16 là 2 giống phát triển cây mầm nhanh và trội hơn cả về khối lượng tươi và khô của chúng ở cả 3 thế thẩm thấu: là 0 (nước cất); -3; - 6 bars (bảng 18).
Bảng 18: Ảnh hưởng của các mức gây hạn đến khối lượng cây mầm của các giống vừng triển vọng (g)
Đối chứng (0 bars) (-3) bars (-6) bars T.T.thấu
Giống KL tươi KL khô
KL
tươi KL khô KL tươi KL khô
VĐ11 0,0272 0,0044 0,0113 0,0031 0,0100 0,0041
V6(ĐC) 0,0202 0,0026 0,0065 0,0028 0,0102 0,0034
V19 0,0203 0,0039 0,0083 0,0028 0,0088 0,0034
V16 0,0211 0,0037 0,0115 0,0029 0,0111 0,0031
V24 0,0215 0,0038 0,0077 0,0024 0,0074 0,0025
Nguồn: Phòng thí nghiệm Đại Học Nông nghiệp Hà Nội năm2011 CV%= 6.1 (Khối lượng cây mầm tươi)
LSD5% = 0.1925 E-01 (Khối lượng cây mầm tươi; Mức gây hạn) LSD5% = 0.1636 E-01 (Khối lượng cây mầm tươi; Giống)
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 81
Nguồn: Phòng thí nghiệm Đại Học Nông nghiệp Hà Nội năm2011 Đồ thị 4: Ảnh hưởng của các thế thẩm thấu đến khối lượng cây mầm
của 5 giống vừng triển vọng (g)
- Ảnh hưởng đến khối lượng rễ mầm
Trong tự nhiên rễ của cây trồng là bộ phận chủ yếu tham gia vào quá trình hấp thu nước từ môi trường. Những giống có bộ rễ phát triển mà đặc trưng của nó là sự tăng tiến về khối lượng và kích thức được coi là những giống có có sức sống cao và thích ứng trong trong điều kiện môi trường khô hạn. Theo dõi chỉ tiêu khối lượng rễ mầm của các giống tham gia thí nghiệm ở các thế thẩm thấu khác nhau cho thấy: Khi tăng mức độ gây hạn cũng đồng nghĩa với quá trình hấp thu nước giảm đi kéo theo tốc độ sinh trưởng và phát triển của rễ mầm giảm theo. Khối lượng rễ mầm giảm dần khi giảm thế thẩm thấu và các giống khác nhau thì khối lượng của rễ mầm là khác nhau. Tuy nhiên qua theo dõi chúng tôi thấy giống vừng đen VĐ11 là giống có khối lượng rễ
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 82 mầm tươi và khô trội hơn trong cả 2 điều kiện đủ nước và thiếu nước. Tiếp theo là giống V16 cũng có khối lượng rễ mầm khá trong các thời kỳ gây hạn.Giống vừng đối chứng V6 hầu như luôn đạt giá trị thấp hơn so với VĐ11 và V16 về khối lượng rễ mầm. Điều này cũng được xem là khá trùng hợp với những kết quả ngoài sản xuất tại Nghệ An khi gieo trồng trên đồng ruộng gặp thời tiết khô hạn trong nhiều ngày đã phải gieo trồng lại do tỷ lệ mọc mầm dưới mức cho phép. (bảng 19)
Bảng 19: Ảnh hưởng của các mức gây hạn đến khối lượng rễ mầm của các giống vừng triển vọng (g)
Đối chứng (0bars) (-3) bars (-6) bars T.T.thấu
Giống
KL tươi KL khô KL tươi KL khô KL tươi KL khô
VĐ11 0,0119 0,0018 0,005 0,001 0,0026 0,0008
V6(ĐC) 0,0109 0,0011 0,0015 0,0007 0,0016 0,0008
V19 0,0095 0,0019 0.0032 0,0009 0,0019 0,0007
V16 0,0084 0,0016 0,0056 0,0011 0,0019 0,0009
V24 0,0106 0,0016 0,0026 0,0009 0,0019 0,0006
Nguồn: Phòng thí nghiệm Đại Học Nông nghiệp Hà Nội năm 2011 CV%= 10.7 (Khối lượng rễ tươi)
LSD5% = 0.2596 E-02 (Khối lượng rễ tươi; Mức gây hạn)
LSD5% = 0.3351 E-02 (Khối lượng rễ tươi; Giống)
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 83
Đồ thị 5: Ảnh hưởng của các thế thẩm thấu đến khối lượng rễ mầm của 5 giống vừng triển vọng (g)
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……….. 84