RA HOA, KẾT TRÁI CỦA CÂY NGÀY NGẮN VÀ CÂY NGÀY DÀI
Trong cây trồng, hai hệ sắc tố cảm quang tác động đến quang chu kỳ và quang hình thái của thực vật trong các tài liệu của nước ngoài thu thập được đều thống nhất gồm hai hệ chính sau đây:
- Hệ sắc tố Cryptochrome (nhóm dị sắc tố) hấp thụ ánh sáng xanh lam và tử ngoại gần. Nhóm này gồm các tế bào Cry 1, Cry 2, Phot 1, Phot 2 và Zeaxanthin, mà bản chất sinh hoá của các dị sắc tố này còn nhiều vấn đề chưa được nghiên cứu sáng tỏ.
- Hệ sắc tố Phytochrome hấp thụ ánh sáng đỏ và đỏ xa. Đây là loại sắc tố cảm quang thực vật được các nhà nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam nghiên cứu chuyên sâu nhất. Cơ chế điều khiển ra hoa của hệ sắc tố này đã được giải thích rõ ràng, được thống nhất thừa nhận.
- Học thuyết Phytochrome (PC) của Hendrick và Borthwick giải thích bản chất quang chu kỳ của sự ra hoa, PC có khả năng điều chỉnh quá trình ra hoa của thực vật dưới tác dụng của quang chu kỳ.
Ánh sáng đỏ có bước sóng 660nm kìm hãm sự ra hoa của cây ngày ngắn (SDP) và kích thích sự ra hoa của cây ngày dài (LDP). Ngược lại, ánh sáng đỏ xa có bước sóng 730nm lại kìm hãm sự ra hoa của cây ngày dài (LDP) và kích thích sự ra hoa của cây ngày ngắn (SDP). Điều đó chứng tỏ tồn tại trong cây một hệ thống sắc tố hấp thụ ánh sáng đỏ và đỏ xa. Các sắc tố này có khả năng điều chỉnh sự ra hoa của cây SDP và LDP. Sắc tố đó là PC, nó tồn tại dưới hai dạng có khả năng biến đổi thuận nghịch. Một dạng có cực đại hấp thụ ánh sáng có bước ssóng 660nm (P660), dạng khác hấp thụ ánh sáng 730nm(P730). Dạng P730 là dạng hoạt động sinh lý.
Hình 2.1. Điều khiển sự ra hoa của cây trồng bằng tác động của chiếu sáng nhân tạo (đỏ và đỏ xa) lên chất cảm quang Phytochrome
Quá trình nhân tố ngoại cảnh (ở đây là ánh sáng) tác động tới cây trồng cần ba bước: Nhận tín hiệu, dẫn truyền tín hiệu và phản ứng trả lời.
Trong trường hợp này chất nhận tín hiệu là PC, rất mẫn cảm với tín hiệu ngoại cảnh ngay ở mức độ yếu. Tín hiệu được khuyếch đại bởi chất truyền thứ cấp. Vì vậy tín hiệu ánh sáng chỉ yêu cầu có thông lượng cực thấp.
Đối với các loại cây SDP hoặc LDP, quan trọng là chu kỳ đêm so với độ dài của đêm tới hạn quyết định điều khiển ra hoa. Để thay đổi độ dài của đêm, người ta có 3 cách chiếu sáng:
- Chiếu sáng kéo dài ngày (Day-extension lighting). Có thể chiếu đèn lúc sáng sớm đến khi mặt trời mọc hoặc chiếu đèn khi trời tối đến đêm.
- Ngắt quãng đêm vào giữa đêm (Nigh-Interrupting lighting). - Hoặc tắt bật liên tục một số giờ (Cyclic lighting).
Tác động bằng ngắt quãng đêm chỉ trong vài phút, đã có thể có tác dụng cản trở một số cây SDP ra hoa, nhưng cần tác động với thời gian ngắt quãng dài hơn nếu muốn kích thích LDP ra hoa.
Lựa chọn đúng bước sóng điều khiển Phytochrome, cường độ và chu kỳ tắt bật hợp lý có thể mang lại hiệu quả điều khiển sự ra hoa tốt nhất với chi phí chiếu sáng thấp nhất, nâng cao hiệu quả cho nhà nông. Một số ví dụ về các loại
cây phản ứng quang chu kỳ: cây ngày ngắn (SDP) như cây hoa cúc, cây thuốc lá… cây ngày dài (LDP) như cây Thanh long, cây Chinese cabbage…
Thuốc lá là cây ngày ngắn và trong sản xuất nếu để cây ra hoa sớm sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng thuốc lá nguyên liệu. Người ta sử dụng quang chu kỳ và phytochrom để ức chế ra hoa sớm của cây thuốc lá. Nguyễn Văn Vân và Hoàng Minh Tấn (2013) đã xử lý quang chu kỳ ngày dài ảnh hưởng rõ đến sự ra hoa cây thuốc lá giống K.326, chiếu 18 giờ sáng/6 giờ tối ức chế ra hoa mạnh nhất: bắt đầu ra hoa (10%) chậm ra hoa 24 ngày, ra hoa 50% chậm 30,7 ngày và kết thúc ra hoa (90%) chậm hơn 34,4 ngày so với quang chu kỳ tự nhiên (12 giờ sáng/12 giờ tối). Thực hiện quang gián đoạn bằng chiếu ánh sáng ngắt quãng vào nửa đêm 1 giờ bằng ánh sáng trắng và ánh sáng đỏ cũng kìm hãm sự ra hoa của cây thuốc lá K.326: ánh sáng trắng làm chậm thời gian bắt đầu ra hoa 20 ngày, ánh sáng đỏ 22 ngày. Khi cây ra hoa 50% và 90% thì cả 2 loại ánh sáng trắng và đỏ làm chậm thời gian ra hoa tương ứng là 28 ngày và 29 -30 ngày.
Cây cúc là cây ngày ngắn điển hình nên khi trồng cây cúc vào vụ đông ở Việt Nam sẽ nhanh ra hoa (chuyển nhanh giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng sang giai đoạn sinh trưởng sinh sản nên chất lượng hoa kém). Để khống chế sự ra hoa (tăng thời gian sinh trưởng sinh dưỡng) người trồng hoa chiếu sáng bổ sung từ 18 giờ đến 22 giờ để chuyển ngày ngắn (đêm dài) sang ngày dài (đêm ngắn) hoặc để giảm chi phí ta chiếu sáng khoảng từ 25-30 phút vào ban đêm (12 giờ đến 1 giờ đêm) để biến đêm dài thành hai đêm ngắn thì cây cúc không ra hoa. Khi muốn cây ra hoa vào thời điểm thích hợp ta không chiếu sáng nữa.
Theo Nguyễn Quang Thạch và Đặng Văn Đông (2002); Đặng Văn Đông và Nguyễn Quang Thạch (2005) đã đề xuất biện phát chiếu sáng quang gián đoạn cho những giống cúc đông để ngăn cản sự ra hoa sớm. Biện pháp này có tác dụng rõ rệt trong việc kéo dài thời gian sinh trưởng sinh dưỡng, kìm hãm sự ra hoa sớm, nâng cao năng suất (tỷ lệ nở hoa), chất lượng hoa, đồng thời tiết kiệm năng lượng và an toàn thiết bị cho người dân.
Theo Nguyễn Thị Hân và cs. (2016) đã nghiên cứu thời lượng chiếu sáng khác nhau (10 giờ/đêm, 3 giờ/đêm, 2 giờ/đêm, 1 giờ/đêm) bằng đèn compact CFL-20W NN-R660 có tác động rõ rệt đến các chỉ số về sinh trưởng, phát triển của cây hoa cúc và tốt hơn so với đèn sợi đốt 40W (chiếu sáng 10 giờ/đêm). Sử
dụng đèn compact CFL-20W NN-R660 chiếu sáng 1 giờ/đêm thay cho đèn sợi đốt 40W 4 giờ/đêm tiết kiệm được 87,5% điện năng tiêu thụ.
Khi nghiên cứu bộ phận cảm ứng ánh sáng của một số giống cúc trong những năm gần đây đa số các tác giả trên thế giới cũng đều nhận thấy rằng các lá phía trên là cơ quan cảm thụ chủ yếu, còn các lá phía dưới ít cảm ứng hơn, thậm chí không có cảm ứng. Nếu xử lý che sáng (hoặc chiếu sáng quang gián đoạn) quá ít lá thì không đủ để cây thay đổi quy luật ra hoa.
Cây thanh long trồng ở miền Nam, bình thường ra hoa vào đầu năm và cho quả chín từ tháng 5 đến tháng 7. Khi phát hiện cây thanh long là cây ngày dài (cảm ứng hình thành hoa là đêm ngắn) thì chúng có thể ứng dụng quang chu kỳ để điều khiển ra hoa theo ý muốn bằng cách xử lý quang gián đoạn vào ban đêm (chiếu sáng vào nửa đêm 30 – 60 phút) để biến đêm dài thành 2 -3 đêm ngắn. Khi nhận được thời gian tối ngắn, cây thanh long cảm ứng hình thành hoa và ra hoa trái vụ. Song thực tế hiện nay người ta trồng thanh long giống ruột trắng ở miền Nam nước ta dung bóng đèn tròn 60W thắp sáng 10 giờ (từ 18 giờ đến 24 giờ) trong một đêm và kéo dài trong 20 ngày để cây ra hoa trái vụ (từ tháng 9 đến tháng 12). Tuy nhiên vào chính vụ - mùa thuận (từ tháng 3 đến tháng 8) cây thanh long ra hoa tự nhiên nhưng không tập trung nên người trồng thanh long vẫn phải thắp sáng từ 12-14 giờ đêm để cây ra hoa tập trung (Ngô Thanh Huy, 2007).
Kết quả nghiên cứu gần đây, Ngô Minh Dũng và cs. (2016) cũng đã xác định được đèn chuyên dụng compac CFL–20WNN R – 3 (R/FR =10) điều khiển sự ra hoa của cây thanh long và giảm được điện năng tiêu thụ để giảm giá thành sản xuất.
PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
Đề tài được tiến hành trong thời gian từ tháng 10/2016 đến tháng 08/2017. 3.2. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Đề tài được nghiên cứu tại Viện sinh học Nông nghiệp – Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
3.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 3.3.1. Đối tượng nghiên cứu 3.3.1. Đối tượng nghiên cứu
2 loại cây rau gia vị
Cây rau mè Hàn Quốc – Sesame (TN56) do Công ty TNHH –TM Trang Nông cung cấp.
Thời vụ trồng: Quanh năm
Thời gian bắt đầu thu hoạch: 35 – 40 ngày sau khi gieo.
Cây rau mùi tàu cao sản (VA.119) do Công Ty TNHH Phát Triển Nông Nghiệp Việt Á cung cấp.
Đặc tính giống: Kháng bệnh tốt, lá thơm dễ chịu, có nhiều răng cưa, bản lá cứng.
Thời vụ trồng: quanh năm
Thời gian thu hoạch: 60 – 70 ngày sau gieo. 3.3.2. Vật liệu nghiên cứu
Dung dịch dinh dưỡng
Dung dịch dinh dưỡng SH1, SH3, SH5 do Viện Sinh học Nông nghiệp pha chế.
Bảng 3.1 Thành phần dung dịch dinh dưỡng SH1 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
Nguồn: Viện sinh học Nông nghiệp
Bảng 3.2. Thành phần dung dịch dinh dưỡng SH3 Thành phần nguyên tố Hàm lượng (g/l) Thành phần nguyên tố Hàm lượng (g/l) Thành phần nguyên tố Hàm lượng (g/l) N(NO3-) 8,652 S 10,806 Mn 0,001 P 5,792 Fe 0,2 Cu 0,005 K 25,134 Zn 0,005 Mo 0,004 Mg 5,128 B 0,001 Cl 1,936 Ca 14,87
Nguồn: Viện sinh học Nông nghiệp
Bảng 3.3. Thành phần dung dịch dinh dưỡng SH5 Thành phần nguyên tố Hàm lượng (g/l) Thành phần nguyên tố Hàm lượng (g/l) N(NO3-) 6,452 Fe 0,45 N(NH4+) 1,041 Zn 0,002 P 5,45 B 0,003 K 23,25 Mn 0,025 Mg 5,085 Cu 0,001 Ca 15,05 Mo 0,003 S 7,125 Na
Nguồn: Viện sinh học Nông nghiệp
Hệ thống thí nghiệm
Sử dụng các thùng xốp kích thước 35 × 50 × 16 cm, trong lòng bọc nylon đen. Nắp thùng khoan các lỗ cách nhau 10 – 15 cm. Dung dịch pha vào thùng theo nồng độ và liều lượng xác định. Cây được trồng vào rọ nhựa sử dụng giá thể trấu hun.
Hệ thống thủy canh tuần hoàn
Sử dụng giàn thủy canh tuần hoàn 4 tầng, mỗi tầng 5 ống trồng cây. Dung dịch chảy tuần hoàn qua các ống có khoan lỗ khoảng cách 15cm để đặt rọ trồng cây.
Một số vật liệu, thiết bị khác
Rọ nhựa: rọ nhựa được sản xuất từ chất liệu nhựa đường, rọ có hình cốc, miệng loe, chiều cao 5 - 10 cm tùy loại, rọ trồng có khe hở ở xung quanh và đáy để rễ cây đâm ra ngoài.
Ống đong 50ml, 1000ml, ca chia độ, xô nhựa, chậu.
Thiết bị: máy đo EC, máy đo SPAD, máy đo diện tích lá, cân kỹ thuật, giấy đo pH.
3.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3.4.1. Nội dung 1 3.4.1. Nội dung 1
Nghiên cứu xác định dung dịch dinh dưỡng thích hợp trồng rau mè Hàn Quốc và rau mùi tàu cao sản thủy canh.
3.4.2. Nội dung 2
Nghiên cứu xác định mức EC thích hợp trồng rau mè Hàn Quốc và rau mùi tàu cao sản thủy canh.
3.4.3. Nội dung 3
Nghiên cứu xác định mật độ thích hợp trồng rau mè Hàn Quốc và rau mùi tàu cao sản thủy canh.
3.4.4. Nội dung 4
Nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED đến sinh trưởng phát triển và năng suất của rau mè Hàn Quốc trồng trong nhà bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn.
3.4.5. Nội dung 5
Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ ánh sáng đèn LED R660/B450 = 80/20 đến sinh trưởng phát triển và năng suất của rau mè Hàn Quốc trồng trong nhà bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn.
3.4.6. Nội dung 6
Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của thời vụ trồng đến sự ra hoa của cây rau mè Hàn Quốc trồng thủy canh trong điều kiện tự nhiên vùng Gia Lâm Hà Nội.
3.4.7. Nội dung 7
Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng bằng đèn LED đến sự sinh trưởng và ra hoa của cây rau mè Hàn Quốc trồng thủy canh trong nhà.
3.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.5.1. Bố trí thí nghiệm 3.5.1. Bố trí thí nghiệm
- Hạt giống được ngâm nước ấm pha với tỷ lệ 3 sôi : 2 lạnh (~ 54oC). Gieo hạt vào khay nhựa có trấu hun ẩm và chọn các cây đồng đều về kích thước đã ra lá thật sau đó đưa cây vào hệ thống thủy canh.
- Thí nghiệm được thực hiện trên hệ thống thủy canh tĩnh và thủy canh tuần hoàn đặt trong nhà màng.
- Thí nghiệm được thực hiện trên các giàn thủy canh tuần hoàn đặt trong phòng. Nhiệt độ phòng duy trì ở mức 26O C ± 0,2O C và độ ẩm ổn định 65-75%.
- Toàn bộ nghiên cứu gồm 07 thí nghiệm, việc bố trí cụ thể các công thức của từng thí nghiệm như dưới đây:
Thí nghiệm 1: Nghiên cứu xác định dung dịch dinh dưỡng thích hợp trồng
rau mè Hàn Quốc và rau mùi tàu cao sản thủy canh.
Thí nghiệm được bố trí trên hệ thống thủy canh tĩnh trong nhà màng.
* Với rau mè Hàn Quốc: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối ngẫu
nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc lại, mỗi lần nhắc lại trên 3 thùng xốp, mỗi thùng xốp 4 cây. Thí nghiệm được tiến hành vào vụ thu đông (tháng 9/2016 - tháng 11/2016).
* Với rau mùi tàu cao sản: Bố trí tương tự, nhưng mỗi thùng 40 cây. Thí
nghiệm được tiến hành vào vụ thu đông (tháng 10/2016 – tháng 1/2017). Công thức thí nghiệm:
CT1: Dung dịch dinh dưỡng SH1 CT2: Dung dịch dinh dưỡng SH3 CT3: Dung dịch dinh dưỡng SH5
Dung dịch dinh dưỡng thích hợp nhất sẽ được sử dụng để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
Thí nghiệm 2: Nghiên cứu xác định mức EC thích hợp trồng rau mè Hàn
Quốc và rau mùi tàu cao sản thủy canh.
Thí nghiệm được bố trí trên hệ thống thủy canh tĩnh trong nhà màng.
* Với rau mè Hàn Quốc: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối ngẫu
nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc lại, mỗi lần nhắc lại trên 3 thùng xốp, mỗi thùng xốp 4 cây. Sử dụng nền môi trường dung dịch dinh dưỡng thích hợp nhất của thí nghiệm 1. Thí nghiệm được tiến hành vào vụ đông xuân (tháng 11/2016 – tháng 1/2017).
* Với rau mùi tàu cao sản: Bố trí tương tự, nhưng mỗi thùng 40 cây. Thí
nghiệm được tiến hành vào vụ đông xuân (tháng 12/2017 – tháng 3/2017). Công thức thí nghiệm:
CT1: EC 1000 µS/cm CT2: EC 1500 µS/cm CT3: EC 2000 µS/cm
Mức EC thích hợp nhất được chọn để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
Thí nghiệm 3: Nghiên cứu xác định mật độ thích hợp trồng rau mè Hàn
Quốc và rau mùi tàu cao sản thủy canh.
Thí nghiệm được bố trí trên hệ thống thủy canh tĩnh trong nhà lưới.
* Với rau mè Hàn Quốc: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ với 3 lần nhắc lại. Sử dụng nền môi trường dung dịch dinh dưỡng và mức EC thích hợp ở thí nghiệm 1 và 2. Thí nghiệm được tiến hành vào vụ xuân hè (tháng 3/2017 – tháng 5/2017).
Công thức thí nghiệm:
- CT1: Mật độ 3 cây/thùng (tương đương với 18 cây/m2) - CT2: Mật độ 4 cây/thùng (tương đương với 24 cây/m2) - CT3: Mật độ 5 cây/thùng (tương đương với 30 cây/m2) * Với rau mùi tàu cao sản:
Bố trí tương tự, nhưng với mật độ từng công thức như sau: CT1: Mật độ 40 cây/thùng (tương đương với 240 cây/m2)
CT2: Mật độ 45 cây/thùng (tương đương với 270 cây/m2) CT3: Mật độ 50 cây/thùng (tương đương với 300 cây/m2)
Thí nghiệm được tiến hành vào vụ xuân hè (tháng 3/2017 – tháng 6/2017)
Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đèn LED
đến sinh trưởng phát triển và năng suất của rau mè Hàn Quốc trồng trong nhà bằng phương pháp thủy canh tuần hoàn.
Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCB) với 3 lần nhắc lại, trên hệ thống giàn thủy canh tuần hoàn đặt trong phòng, có các giàn ánh sáng đèn LED khác nhau có cùng cường độ chiếu sáng 165 µM/m2/s, quang chu kỳ chiếu sáng là 12giờ sáng/12 giờ tối. Thí nghiệm được tiến hành vào vụ hè (tháng 4/2017 – tháng 6/2017 ).
Công thức thí nghiệm:
- CT1: Tổ hợp ánh sáng đỏ (Red 660nm), xanh lam (Blue 450nm) với tỉ lệ R660/B450 = 80/20)
- CT2: Tổ hợp ánh sáng vàng: đỏ 660nm (R660), xanh lam 450nm (B450), xanh lá cây 550nm (G550) với tỉ lệ R660/B450/G550= 57/17/26
- CT3: Tổ hợp ánh sáng trắng với tỉ lệ R660/B450/G550 = 32/35/33