2.5.1. Các loại diệp lục và cấu tạo
Đây là nhóm sắc tố đóng vai trò quan trọng nhất đối với quang hợp. Diệp lục có khả năng hấp thu năng lượng ánh sáng mặt trời và sử dụng nguồn năng lượng đó để tổng hợp chất hữu cơ cho cơ thể. Có bốn loại diệp lục khác nhau và bao gồm diệp lục a, diệp lục b, diệp lục c, diệp lục d. Trong đó, diệp lục a (xanh lục) và diệp lục b (xanh nhạt) là hai loại chủ yếu và được nghiên cứu kỹ hơn.
Winstater (1913) đã xác định được cấu tạo của diệp lục, về cơ bản cấu tạo phân tử diệp lục gần giống nhau và chỉ phân biệt bởi vài nhóm phụ. Cấu tạo phân tử diệp lục gồm 4 vòng Pyrol nối với nhau bằng cầu nối metyl (-CH=) tạo nên vòng Porphyrin khép kín có 10 nối đôi, 4 nguyên tử N của vòng Pyrol liên kết với nhân Mg bằng hai liên kết hóa trị bền và hai liên kết hóa trị linh động dễ thay thế. Bên cạnh 4 vòng Pyrol còn có vòng phụ thứ 5 ở cạnh vòng thứ 3 là vòng Cyclopentan. Từ nhân Porphyrin nối thêm 2 gốc rượu là metanol (CH3OH) và phytol (C20H39OH) ở vị trí cacbon thứ 7 và thứ 10. Qua công thức cấu tạo của diệp lục cho thấy trong phân tử có nhiều nối đơn và nối đôi xen kẽ nhau, giúp diệp lục có khả năng hấp thu năng lượng ánh sáng và chuyển sang trạng thái bị kích thích. Phân tử diệp lục cấu tạo hình xoắn ốc, phần đầu là acid chlorophylinic có nhóm ceto (=O) quyết định tính ưa nước, phần đuôi có gốc phytyl và metyl chứa nhóm -CH3 và H quyết định tính ưa mỡ. Ngoài những cấu trúc chung, mỗi
loại diệp lục được đặc trưng bởi những nhóm bên khác nhau. Diệp lục a có cấu trúc đặc trưng như sau:
Một số loại chlorophyll phổ biến
chlorophyll Công thức tổng quát Sai khác với Chl.a
chlorophyll a C55H72O5N4Mg
chlorophyll b C55H70O6N4Mg C3 có -CHO
chlorophyll c C55H70O5N4Mg C4 có -CH=CH2
chlorophyll d C54H70O6N4Mg C2 có -CHO
Pheophytin C55H74O5N4 Không có Mg
Về mặt cấu trúc, phân tử chlorophyll rất giống nhóm hemoglobin của máu, chỉ khác là nhân Mg được thay thế bởi nhân Fe. Sắt là chất cần thiết trong quá trình tổng hợp diệp lục, ví dụ, sắt được sử dụng trong hoạt động của enzyme glutamyl-tRNA reductase, một enzyme cần thiết cho sự hình thành axit 5-Aminolevulinic, là tiền thân của heme và chlorophyll. Vì vậy, Khi lá thiếu Mg, N thì sẽ không đủ thành phần cấu tạo nên diệp lục và khi thiếu sắt quá trình tổng hợp diệp lục sẽ không sảy ra. Dẫn đến tình trạng lá cây thiếu diệp lục gây ra vàng lá.
PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ VẬT LIỆU 3.1.1 Đối tượng 3.1.1 Đối tượng
Hiện tượng mất màu lá ở cây mùng tơi và cây cải trồng thủy canh.
3.1.2. Vật liệu 1- Cây trồng: 1- Cây trồng:
03 giống mùng tơi:
(1) Mùng tơi PD313 (Công ty TNHH Thương mại & Sản xuất Phú Điền) - Đặc tính: Kháng bệnh tốt, độ đồng đều cao, vị ngon ngọt mềm.
Lá tròn lớn, màu xanh đậm. Cây cao 25 – 30cm. - Thời vụ: Quanh năm, tránh vụ mưa (tháng 6 – 7). (2) Mùng tơi Lá to C.H 101 (Công ty TNHH C.H Việt Nam)
- Đặc tính: Sinh trưởng khỏe, phát triển đồng đều. Cây lớn; lá tròn, to, hơi dày, màu xanh; ăn ngon, mềm.
- Thời vụ: Quanh năm.
(3) Mùng tơi Nhật NP – 11 (Công ty TNHH Sản xuất thương mại Tân Nông Phát)
- Đặc tính: Kháng bệnh tốt, độ đồng đều cao. Vị ngon ngọt; lá tròn lớn dày, màu xanh đậm; cây cao 25 – 30cm.
- Thời vụ: Quanh năm.
03 giống rau cải.
(1) Cải xanh xanh mỡ (Công ty Hai mũi tên đỏ)
- Đặc tính: Cây sinh trưởng phát triển khỏe, năng suất cao. - Thời vụ: Quanh năm.
(2) Cải bẹ cao sản (Công ty C.H Việt Nam)
- Đặc tính: Cây sinh trưởng phát triển khỏe, năng suất cao. - Thời vụ: Quanh năm.
(3) Cải mơ - chân lùn cao sản (Công ty C.H Việt Nam)
- Đặc tính: Sinh trưởng khỏe, đồng đều, cây lùn, lá tròn, xanh vàng. Gieo xạ hoặc bỏ hố (5x5cm). Thời gian thu hoạch: 40-45 ngày.
2- Dung dịch dinh dưỡng
Dung dịch dinh dưỡng SH1 do Viện Sinh học Nông nghiệp pha chế có hàm lượng Fe-EDTA 40mg/l.
Bảng 3.1. Thành phần dung dịch gốc dung dịch thủy canh Thành phần nguyên tố Hàm lượng (g/l) Thành phần nguyên tố Hàm lượng (g/l) N(NO3-) 16.254 Fe 0.651 N(NH4+) 0.001 Zn 0.006 P 6.132 B 0.004 K 28.182 Mn 0.042 Mg 6.16 Cu 0.004 Ca 23.22 Mo 0.002 S 16.156 Na 0.064 3- Hệ thống thực hiện thí nghiệm Hệ thống thủy canh tĩnh:
Sử dụng hệ thống thủy canh tĩnhcủa Trung tâm Nghiên cứu phát triển rau châu Á (AVRDC)gồm các thùng xốp kích thước 16 × 35 × 45cm (V = 20 lít), trong lòng hộp được bọc nilonnylon đen, khoan lỗ trên nắp.
4- Thiết bị, dụng cụ và hóa chất Thiết bị và dụng cụ:
- Rọ nhựa: rọ nhựa được sản xuất từ chất liệu nhựa đường, rọ có hình cốc, miệng loe, chiều cao 5cm, xung quanh và đáy có lỗ để rễ đâm ra ngoài. - Thiết bị phân tích: cân phân tích, cân kỹ thuật, tủ sấy, máy nghiền, bộ cất
đạm Kendan, lò vi sóng phá mẫu MARS - 6/CEM, máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 280FS/280Z và các dụng cụ phòng thí nghiệm khác. - Máy đo EC (Hana), giấy đo pH, máy đo SPAD – 502 Plus.
Hóa chất: Hóa chất tinh khiết Meck, Trung Quốc.
3.1.3. Địa điểm nghiên cứu
Viện Sinh học Nông nghiệp- Học viện Nông nghiệp Việt Nam (bố trí thí nghiệm) và Phòng thí nghiệm - Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng - Bộ Khoa học và Công nghệ (phân tíchmẫu thí nghiệm).
3.1.4. Thời gian nghiên cứu
Từ tháng 8/2016 đến tháng 4/2017.
3.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Đề tài tiến hành 03 nội dung nghiên cứu:
Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch trồng SH1 đến sinh trưởng của các giống, thời vụ khác nhau và ảnh hưởng biện pháp canh tác đến sinh trưởng của rau mùng tơi, rau cải.
Thí nghiệm 1: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch SH1 đến sinh trưởng các giống rau cải, mùng tơi khác nhau trồng thủy canh tĩnh vụ đông.
Thí nghiệm 1.1: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch SH1 đến các giống rau mùng tơi khác nhau trồng thủy canh tĩnh vụ đông.
- CT1: Mùng tơi PD313
- CT2: Mùng tơi Lá to C.H 101 - CT3: Mùng tơi Nhật NP – 11
Thí nghiệm 1.2: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch SH1 đến các giống rau cải khác nhau trồng thủy canh tĩnh vụ đông.
- CT1: Cải xanh mỡ - CT2: Cải bẹ xanh mỡ cao - CT3: Cải mơ - chân lùn cao sản
Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch trồng SH1 đến sinh trưởng của rau mùng tơi C.H 101 và rau cải xanh mỡ ở các thời vụ khác nhau trồng thủy canh tĩnh.
- CT1: Vụ đông (tháng 11-12) - CT2: Vụ xuân (tháng 1-3) - CT3: Vụ hè (tháng 3-4)
Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp canh tác đến sinh trưởng của rau mùng tơi C.H 101 và rau cải xanh xanh mỡ trồng thủy canh tĩnh vụ hè.
- CT1: Trồng trên đất
Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Mg, Fe, N trong cây, trong dung dịch và trong đất trồng đến sự mất mầu xanh của lá rau mùng tơi và rau cải.
Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Mg, Fe, N trong cây, trong dung dịch và trong đất trồng đến sự mất mầu xanh của lá rau mùng tơi C.H 101 và rau cải xanh mỡ.
- Phân tích hàm lượng magiê, sắt, nitơ trong đất, trong dung dịch trồng và trong cây.
Nội dung 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung Fe-EDTA vào dung dịch trồng đến sinh trưởng, năng suất và hiện tượng mất màu xanh trên lá rau mùng tơi và rau cải xanh.
Thí nghiệm 5: Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung Fe-EDTA vào dung dịch trồng đến sinh trưởng, năng suất và hiện tượng mất màu xanh trên lá rau mùng tơi C.H101 và rau cải xanh xanh mỡ.
Bảng 3.2. Công thức bổ sung Fe-EDTA Công thức thí nghiệm Hàm lượng Fe-EDTA trong dung dịch trồng (mg/l) CT1 (ĐC) 40 CT2 50 CT3 60 CT4 70 CT5 80
(Để tạo hàm lượng FeEDTA trong dung dịch trồng từ 40mg/l đến 80mg/l, 20 l dung dịch trồng được bổ sung lượng dung dịch gốc Fe-EDTA có nồng độ 40g/l với lượng từ 0 đến 20ml).
3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.3.1. Bố trí thí nghiệm 3.3.1. Bố trí thí nghiệm
Toàn bộ thí nghiệm được bố trí trong nhà lưới trên hệ thống thủy canh tĩnh sử dụng dung dịch dinh dưỡng SH1.
Chuẩn bị cây con bố trí thí nghiệm:
+ Hạt giống được ngâm nước ấm (3 sôi : 2 lạnh ~ 540C) trong 1 giờ đối với rau cải; 5 giờ đối với mùng tơi sau đó để ráo.
+ Trấu hun rửa 3 lần.
+ Gieo hạt vào khay nhựa (2 hạt/lỗ) đã có trấu hun.
+ Khi cây con có 1 lá thật trồng vào rọ nhựa với giá thể mút xốp và chuyển vào hệ thống thí nghiệm.
Dung dịch trồng cây ở tuần đầu tiên giữ mức EC 1200µS/cm; từ tuần thứ 2 cho đến khi thu hoạch bổ sung dung dịch dinh dưỡng duy trì mức EC 1800µS/cm.
Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của giống đến hiện tượng mất màu xanh của lá rau mùng tơi và rau cải trồng thủy canh tĩnh vụ đông.
Thí nghiệm được bố trí trên 3 thùng xốp đối với từng loại rau, mỗi thùng xốp (có 9 vị trí trồng) là một lần nhắc lại của cả 3 công thức giống.
Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ đến hiện tượng mất màu xanh trên lá rau mùng tơi C.H 101 và rau cải xanh xanh mỡ trồng thủy canh tĩnh.
Đối với từng loại rau, bố trí mỗi công thức thời vụ 3 thùng xốp, mỗi thùng xốp (có 9 vị trí trồng) là một lần nhắc lại.
Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp canh tác đến hiện tượng mất màu xanh trên lá rau mùng tơi C.H 101 và rau cải xanh mỡ trồng thủy canh tĩnh vụ hè.
- Đối với rau trồng trên đất:
+ Đất trồng lấy tại Viện Sinh học Nông nghiệp vào 3 thùng xốp tương ứng với 3 lần nhắc lại, mỗi thùng.
+ Cách chăm sóc.
Cho khối lượng đất dày khoảng 8cm rồi giải hạt lên mặt đất với số lượng 10g/1 thùng. Sau khi dải đều trên mặt khay thì phủ lên trên hạt một lớp đất mỏng khoảng 0-5cm và thực hiện tưới nước bằng vòi phun nhẹ nhằm tạo đủ độ ẩm cho đất, tưới 2 lần/ngày. Sau 5-7 ngày chăm sóc hạt sẽ nảy mầm.
Sau khi trồng 12 – 15 ngày, cây đã hồi xanh và có nhu cầu phát triển thì bón thúc bằng phân vô cơ theo hàm lượng sau, tỉ lệ 2 lân : 0,5 đạm : 0,5 kali. Lấy
2 thìa cà phê super lân, 0,5 thì cà phê đạm và 0,5 thìa cà phê kali trộn lẫn với nhau rồi pha với bình 20 lít nước. Tưới cho 1 thùng xốp khoảng 300 – 500 ml/lần.
Tưới nước: Mỗi ngày tưới 1 lần vào chiều mát. -Đối với rau trồng thủy canh:
Đối với từng loại rau, bố trí 3 thùng xốp, mỗi thùng xốp (có 9 vị trí trồng). Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng Mg, Fe, N trong cây, trong dung dịch và trong đất trồng đến sự mất mầu xanh của lá rau mùng tơi C.H 101 và rau cải xanh xanh mỡ.
a. Lấy mẫu, bảo quản mẫu
Mẫu đất và mẫu dung dịch lấy trước khi trồng. Mẫu dung dịch dinh dưỡng lấy đầy chai nhựa PE 500ml. Bảo quản ở điều kiện thường. Mẫu đất lấy 500g cho vào túi polypropylene. Bảo quản ở điều kiện thường.
Mẫu rau lấy mỗi thùng một mẫu của từng giống. Mỗi giống lấy 3 vị trí/thùng tạo thành 1 mẫu. Mẫu sau khi được lấy sẽ được bảo quản trong túi nilon và đựng trong thùng xốp có chứa đá lạnh và vận chuyển về phòng thí nghiệm ngay trong ngày tối đa 24 giờ.
b. Xử lý mẫu
Mẫu rau được thu hoạch, loại bỏ bụi, đất, phần rễ, phần thân già và lá hỏng. Sấy khô mẫu ở 60oC đến khối lượng không đổi, để nguội rau đó mẫu được nghiền và rây qua rây 1mm. Bảo quản trong túi polypropylene ở 5oC.
Mẫu đất đất được dàn mỏng tất cả đất thành một lớp mỏng không dày quá 15mm trên khay không hút ẩm và không nhiễm bẩn. Làm khô ở nhiệt độ không cao quá 40oC. Trước khi nghiền đất cần loại bỏ toàn bộ đá, mảnh thủy tinh, rác …. Có kích thước lớn hơn 2mm. Nhặt bằng tay, hạn chế vật liệu mịn bám vào đá. Xác định và ghi lại tổng khối lượng mẫu khô và khối lượng vật liệu bị loại bỏ. Nghiền và rây đất qua rây 1mm.
Thí nghiệm 5: Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung Fe-EDTA vào dung dịch trồng đến sinh trưởng, năng suất và khả năng khắc phục hiện tượng mất màu xanh trên lá rau mùng tơi C.H101 và rau cải xanh xanh mỡ.
Đối với từng loại rau, bố trí mỗi công thức bổ sung Fe – EDTA trên 3 thùng xốp, mỗi thùng xốp (có 9 vị trí trồng) là một lần nhắc lại.
3.3.2. Các chỉ tiêu theo dõi
- Chỉ tiêu về sinh trưởng:
+ Số lá/cây (lá): cứ 7 ngày đếm một lần. Số lá được tính từ lá thật đầu tiên. + Chiều cao cây (cm): cứ 7 ngày đo một lần, dùng thước đo từ gốc (sát mặt giá thể) đến vót lá cao nhất.
+ Chỉ số SPAD: cứ 7 ngày đo một lần. Đánh giá hàm lượng chlorophyll trong lá cây.
+ Khối lượng cây (gram): Cân các cây theo dõi sau khi thu hoạch.
+ Năng suất lý thuyết (g/m2) = Khối lượng trung bình của số cây theo dõi x Số cây/m2.
+ Năng suất thực thu (g/m2): Cân khối lượng thực tế của ô thí nghiệm sau khi thu hoạch, rồi quy đổi ra m2.
- Chỉ tiêu phân tích:
+ Hàm lượng các nguyên tố (Mg, N, Fe) có trong cây, trong dung dịch trồng và trong đất.
+ Hàm lượng kim loại nặng (As, Hg, Cd, Pb) trong rau cải, rau mùng tơi trồng thủy canh.
3.3.3. Phương pháp thu mẫu và phân tích mẫu a- Phương pháp thu mẫu
- Thu mẫu rau theo TCVN 9017:2011.
- Thu mẫu dịch trồng theo TCVN 5993:1995. - Thu mẫu đất theo TCVN 7538-2:2005.
b- Phương pháp phân tích
- Hàm lượng Fe, Mg dạng tổng số trong rau mùng tơi, rau cải sau 30 ngày trồng được phá mẫu vi sóng và xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa.
- Hàm lượng Fe di động trong đất được chiết rút theo TCVN 4618 : 1988 và Mg trao đổi trong đất theo TCVN 8569 : 2010.
Hàm lượng Fe di động, Mg trao đổi trong đất, Fe và Mg trong dung dịch trồng được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa theo TCVN 8246 : 2009.
- Hàm lượng Nitơ (NO3-, NH4+) trong đất được xác định theo TCVN 5255:2009, trong dung dịch trồng theo TCVN 6638 : 2000. Hàm lượng nitơ tổng số trong cây theo TCVN 10385:2014.
- Phá mẫu rau cải và rau mùng tơi bằng vi sóng, sau đó : As: xác định theo TCVN 7770 : 2007
Hg: xác định theo TCVN 7604 : 2007 Cd: xác định theo TCVN 7768 -1- 2007 Pb: xác địng theo TCVN 7929 : 2008
Các chỉ tiêu được phân tích tại Phòng phân tích môi trường – Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng – Bộ Khoa học và Công nghệ.
3.3.4. Các chỉ tiêu theo dõi
- Các chỉ tiêu về sinh trưởng:
Số lá/cây (lá): cứ 7 ngày đếm một lần. Số lá được tính từ lá thật đầu tiên. Số lá/cây được tính bằng số liệu trung bình của các cây theo dõi.
Chiều cao cây (cm): cứ 7 ngày đo một lần, dùng thước đo từ gốc (sát mặt giá thể) đến vót lá cao nhất. Chiều cao cây được tính bằng số liệu trung bình của các cây theo dõi.
Chỉ số SPAD: cứ 7 ngày đo một lần. Đánh giá hàm lượng chlorophyll trong lá cây.
Khối lượng cây (gram): Cân các cây theo dõi sau khi thu hoạch. Khối lượng được tính bằng số liệu trung bình của các cây theo dõi.
Năng suất lý thuyết (kg/m2) = Khối lượng trung bình của cây theo dõi x Số cây/m2.
Năng suất thực thu (kg/m2): Cân khối lượng thực tế của ô thí nghiệm