Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2. VI THỦY CANH
1.2.3.2. Phương pháp vi thủy canh
Thuật ngữ vi thủy canh (microponic) lần đầu tiên được mô tả bởi Hahn và cs (1996) trên đối tượng cây hoa cúc để xem liệu nó có thể đơn giản hóa các giai đoạn
tăng trưởng thực vật, ra rễ, thích nghi với mơi trường và nhân giống với kết quả tốt hơn so với hệ thống in vitro thông thường. Kết quả cho thấy rằng, sự tăng trưởng của cây hoa cúc trong hệ thống vi thủy canh cao hơn nhiều so với cây cúc trong hệ thống in vitro [45]. Trong hệ thống này, cây có thể tăng trưởng nhanh hơn và khỏe mạnh hơn mà khơng có sự thối hóa, cũng khơng địi hỏi phải tiến hành những bước nuôi cấy phức tạp như trong ni cấy in vitro. Ngồi ra, nó cịn tiết kiệm thời gian và cơng lao động, vì các giai đoạn nuôi cấy sơ cấp, nhân số lượng, ra chồi và ra rễ được tiến hành liên tiếp [45].
Hệ thống này cũng được nghiên cứu trên đối tượng là cây hoa cúc (Chrysanthemum grandiflorum ‘Bongwhang’) nhằm mục đích làm giảm một số khó khăn trong ni cấy in vitro như hiện tượng thủy tinh thể, giúp đơn giản hóa q trình ni cấy và đã thu được một số kết quả khả quan. Hahn và cs (1998, 2000) đã báo cáo rằng, cây hoa cúc trong hệ thống vi thủy canh sinh trưởng mạnh hơn so với cây cúc trong hệ thống in vitro với thời gian ngắn hơn, thể hiện ở cả khối lượng tươi, khối lượng khơ, kích thước lá, số lượng lá, mật độ khí khẩu và tốc độ quang hợp [46 – 47].
Ra rễ thường là giai đoạn cuối của quá trình vi nhân giống trước khi đưa cây ra vườn ươm. Thơng thường việc ra rễ vẫn cịn được thực hiện trên môi trường vô trùng. Nhưng gần đây đã có những nghiên cứu mới thực hiện việc ra rễ trong điều kiện khơng cịn vơ trùng đã thu được một số kết quả khả quan trên đối tượng cây hoa cúc, đây là một bước tiến xa của việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh vào lĩnh vực nuôi cấy mô. Nhut và cs (2005b) đã chứng minh hiệu quả của phương pháp vi thủy canh so với phương pháp vi nhân giống trong sản xuất cây hoa cúc. Trong nghiên cứu này, các chồi cúc (3 cm) được tiền xử lý với NAA (α-Naphtaleneacetic acid) ở các nồng độ khác nhau (100, 500 và 1000 ppm) trong khoảng thời gian 10 – 30 phút. Kết quả thực nghiệm cho thấy có sự khác biệt rõ ràng giữa những chồi được tiền xử lý với NAA (500 ppm) trong thời gian 20 phút và những chồi cúc ở các nồng độ khác và không được tiền xử lý [87].
Đối với cây hoa chuông Nhựt và cs (2005) cũng đã chỉ ra rằng các cây trong hệ thống vi thủy canh có chiều cao, khối lượng tươi cao hơn và số lá nhiều hơn so với hệ thống bình thủy tinh sau 6 tuần ni cấy [9]. Ngồi ra, các cây vi thủy canh có bộ lá xanh tốt hơn, thân lớn hơn so với các cây trong hệ thống bình thủy tinh. Khả năng tạo rễ ở các cây vi thủy canh mạnh hơn, cụ thể ở tuần thứ 2 đã có sự xuất hiện rễ, sau 3 tuần bộ rễ phát triển mạnh so với cây trong hệ thống đối chứng phải sau 3 tuần mới bắt đầu xuất hiện rễ. Tất cả các cây được chuyển ra vườn ươm có tỷ lệ sống sót cao (khoảng 80% cây từ hệ thống bình thuỷ tinh, và 98% cây từ hệ thống vi thuỷ canh).
Như những bằng chứng rõ ràng trong thí nghiệm này, hệ thống vi thủy canh có nhiều ưu điểm so với vi nhân giống truyền thống ở nhiều khía cạnh khác nhau. Khơng giống với vi nhân giống, quá trình tăng trưởng chồi, ra rễ in vitro trong hệ thống vi thủy canh có thể xảy ra khi điều kiện mơi trường tối ưu. Hầu hết, cây vi thủy canh không cần thời gian nhất định để ra rễ và thích nghi (q trình này được xem là quan trọng nhưng phức tạp và tốn thời gian trong hệ thống vi nhân giống truyền thống). Một khi chồi cúc in vitro được chuyển sang hệ thống vi thủy canh, quá trình tăng trưởng chồi, ra rễ và thích nghi xảy ra cùng lúc, khơng có sự biến dạng và biến đổi chức năng.
1.2.4. Những hạn chế của nghiên cứu trước đây
Những nghiên cứu trước đây của Hahn và cs (1996, 1998, 2000) thực hiện trên đối tượng cây hoa cúc đã chỉ ra rằng cây hoa cúc trong hệ thống vi thủy canh tăng trưởng mạnh hơn so với hệ thống nuôi cấy in vitro [45 – 47]. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã sử dụng kỹ thuật lớp mỏng dinh dưỡng cho hệ thống vi thủy canh trên giá thể trơ là rockwool, dung dịch dinh dưỡng được hồn lưu nhờ vào một máy bơm nhỏ. Điều kiện mơi trường (nhiệt độ, nồng độ CO2 và độ ẩm của khơng khí, pH, EC và nhiệt độ mơi trường) được kiểm sốt. Chính vì vậy, sự tăng trưởng của cây vẫn cần yếu tố vô trùng và điều khiển tự động của máy bơm.
Trong nghiên cứu của Nhut và cs (2005b) đưa ra mơ hình vi thủy canh với giá thể film nylon cho thấy, cây tăng trưởng tốt hơn so với hệ thống nhân giống in vitro [83]. Việc tiền xử lý ra rễ với NAA trong thời gian 20 phút cho số rễ cũng như các chỉ tiêu tăng trưởng khác tối ưu hơn so với các auxin khác [87]. Tuy nhiên, những nghiên cứu này chỉ đưa ra mơ hình ở phịng thí nghiệm chưa được ứng dụng vào thực tiễn, đơn giản hóa quy trình nhân giống phục vụ sản xuất với số lượng cây giống lớn cụ thể, dễ thực hiện bởi người dân và dễ dàng vận chuyển.
Vi thủy canh là một phương pháp chưa có nhiều nghiên cứu trên nhiều đối tượng với các hệ thống khác nhau. Theo xu hướng hiện nay, hệ thống này được nghiên cứu cải tiến theo hai xu hướng: một là hiện đại hóa với các thiết bị nhằm tối ưu hóa được mơi trường và đưa ra điều kiện tối ưu cho sự phát triển của cây; hai là các nghiên cứu nhằm đơn giản hóa cách thực hiện với các thiết bị, vật liệu đơn giản, rẻ tiền nhưng vẫn đảm bảo được sự phát triển tốt của cây và nâng cao chất lượng cây giống, dễ dàng áp dụng trên quy mơ lớn.
Vì vậy, để đơn giản quy trình sản xuất cũng như dễ ứng dụng nên xu hướng thứ hai được chúng tôi tiến hành nghiên cứu. Luận án này được thực hiện nhằm khảo sát tác động của một số yếu tố lên sự tăng trưởng của cây hoa cúc trong hệ thống vi thủy canh và qua đó đưa ra mơ hình sản xuất cây giống với số lượng lớn, sạch bệnh và có chất lượng tốt phục vụ sản xuất, giúp người dân dễ thực hiện, đơn giản trong q trình đóng gói, vận chuyển hướng tới phân phối cây giống đến người dân và xa hơn là xuất khẩu.
1.3. SƠ LƯỢC VỀ CÂY HOA CÚC
Cây hoa cúc (Chrysanthemum morifolium) thuộc chi Chrysanthemum, họ Asteraceae, là một trong những loại cây trồng làm cảnh lâu đời và quan trọng trên thế giới, có nguồn gốc từ Trung Quốc, Nhật Bản,.... Nó là loại hoa thương phẩm rất được ưa chuộng ở phương Đông và phương Tây, khơng chỉ vì sự đa dạng về màu sắc và hình dáng mà cịn vì dễ nhân giống, dễ điều khiển sự ra hoa theo ý muốn và giữ được tươi lâu. Chính vì vậy, cây cúc trở thành loại hoa cắt cành thương phẩm
phổ biến trên thế giới, đứng thứ hai sau cây hoa hồng [125]. Giá trị thương mại của cây hoa cúc vào khoảng 145 triệu USD tại Mỹ năm 2009 [130]. Cúc là cây có giá trị kinh tế cao, do đó nó được trồng hầu hết ở các vùng trên thế giới.
1.3.1. Phân loạiGiới: Plantae Giới: Plantae Ngành: Angiospermatophyta Lớp: Dicotyledoneae Bộ: Asterales Họ: Asteraceae Chi: Chrysanthemum
Loài: Chrysanthemum morifolium
1.3.2. Giá trị kinh tế
Với sự đa dạng, phong phú về màu sắc và hình dạng hoa, cúc rất thích hợp và thực sự đang được ưa chuộng như một loại cây cảnh có giá trị về vật chất lẫn tinh thần.
Cúc khơng cần phải chăm sóc nhiều, thậm chí có thể chịu được một vài điều kiện khắc nghiệt và mang đến cảnh quan đẹp mắt, dễ chịu. Cúc có thể được trồng trong chậu nhỏ, to hay được trồng thành cụm lớn ngồi vườn rồi lấy hoa để trang trí. Do vậy, ngày càng nhiều những thí nghiệm nhằm cải tiến chất lượng của cây hoa cúc được tiến hành, làm cho nó ngày một đa dạng về màu sắc và hình dạng, cũng như tăng khả năng chống chịu nấm bệnh và thích nghi tốt với mơi trường.
Có thể nói, cúc đã và đang mang lại nguồn lợi rất lớn cho các nhà kinh doanh. Ngồi giá trị như một cây cảnh, cúc cịn là một loại dược liệu rất tốt. Ở Việt Nam, từ xa xưa, người dân đã biết dùng cánh hoa cúc tươi hoặc phơi khô để pha trà hay đơn giản là nấu nước uống. Một số bài thuốc đơng y cịn sử dụng cúc như một vị thuốc có tác dụng sơ phong tiết nhiệt, làm nhẹ đầu mắt, cảm cúm, hiệu quả kháng
viêm và cải thiện hệ miễn dịch của hoa cúc có thể rút ngắn thời gian bệnh và làm giảm các triệu chứng ho, sốt, nhức đầu, nghẹt mũi... [18].
1.3.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cây hoa cúc tại Đà Lạt – Lâm Đồng
Năm 2010, Lâm Đồng mới có 5.127 ha trồng hoa, sản lượng trên 1,1 tỷ cành, nhưng đến năm 2015 đã tăng lên 7.594 ha và đạt hơn 2,334 tỷ cành. Thị trường tiêu thụ hoa Lâm Đồng chủ yếu nội tiêu (89,3%), cung cấp cho Nha Trang, Đà Nẵng, các tỉnh miền Đông Nam Bộ, Hà Nội và lớn nhất là Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM). Hoa cúc đã xuất sang Nhật (59,28%), Úc (3,29%), Trung Quốc (1,62%). Xuất sang Hàn Quốc, Bỉ, Thái Lan, Philippin, Singapore, Pakistan, Nga, Campuchia,… chỉ với lượng nhỏ. Hoạt động xuất khẩu chủ yếu tập trung ở các doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngồi và các cơng ty trong nước có khả năng khai thác thị trường tốt như Đà Lạt Hasfarm, Bonnie Farm, Apolo, Innova,… Đà Lạt Hasfarm xuất khẩu chiếm tới 90% tổng lượng hoa xuất khẩu của tỉnh. Năm 2010, Lâm Đồng xuất khẩu 180,1 triệu cành, giá trị 21,974 triệu USD; năm 2014, xuất 215 triệu cành đạt giá trị 28,670 triệu USD; năm 2015, xuất 250 triệu cành (10,7% tổng sản lượng), giá trị 26 triệu USD [15].
Là trung tâm trồng hoa lớn nhất tỉnh; diện tích trồng hoa của Đà Lạt tăng từ 85 ha (1995) lên 4.799 ha (2015), chiếm 63,2% diện tích và 67% lượng hoa Lâm Đồng với những vùng trồng hoa chuyên canh của Đà Lạt như khu vực Thái Phiên (phường 12), An Sơn (phường 4), Vạn Thành - Cam Ly (phường 5), Hà Đông (phường 8) xã Xuân Thọ, Xuân Trường và phát triển mạnh ra các vùng phụ cận với huyện Đức Trọng, Đơn Dương, Lạc Dương, Di Linh. Hiện nay, hoa Đà Lạt có trên 400 lồi hoa với hàng ngàn giống hoa bản địa từ lâu đời hay xuất xứ từ châu Á (Trung Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Thái Lan,…), châu Âu (Pháp, Hà Lan), châu Mỹ, châu Phi, châu Úc. Năm 2011, sản phẩm hoa Đà Lạt được Cục sở hữu trí tuệ cấp nhãn hiệu chứng nhận độc quyền “Hoa Đà Lạt”.
Đà Lạt là nơi lý tưởng cho sinh trưởng và phát triển của các giống hoa cúc nên một số cơng ty nước ngồi đã lập công ty hoặc liên doanh sản xuất ở đây như
Chánh Đài Lâm, Hasfarm, chỉ riêng công ty Hasfarm (100% vốn đầu tư nước ngoài) chuyên sản xuất hoa cúc cắt cành cũng như các loại cúc giống, đặc biệt là hoa cúc chùm đã cung cấp 60% sản lượng hoa cho TP.HCM và một số tỉnh phía Bắc.
Nếu xét về cơ cấu chủng loại tất cả các loại hoa thì trước những năm 1997 diện tích hoa hồng nhiều nhất chiếm 31% nhưng đến nay diện tích trồng hoa cúc đã vượt lên chiếm khoảng 35% (với diện tích khoảng 2.500 ha), trong đó hoa hồng chỉ cịn 29,4% [15]. Theo điều tra của Công ty cổ phần Hoa Đại Việt (Lâm Đồng), việc canh tác hoa và sản xuất cây giống cúc tại Đà Lạt trong những năm qua vẫn chưa đáp ứng về công nghệ. Cụ thể, nhà kính với khung tre (90%), nơng dân tự trao đổi kinh nghiệm sản xuất với nhau (60%) và nguồn giống tự gieo ươm và mua tại các cơ sở nhỏ lẻ (hơn 70%). Chính vì vậy, chất lượng cây giống khơng đảm bảo, dễ bị sâu bệnh, cây mẹ được sử dụng nhiều lần cho giâm ngọn dẫn đến thối hóa giống.
Với diện tích canh tác ngày càng một gia tăng cũng như đáp ứng các nhu cầu khắt khe về xuất khẩu thì chất lượng cây giống ban đầu và có thể sản xuất cây giống với quy mô lớn, sạch bệnh dễ vận chuyển, thương mại hóa và nâng cao giá thành của cây giống là vấn đề rất đáng được quan tâm.
1.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NHÂN GIỐNG CÂY HOA CÚC 1.4.1. Các phương pháp nhân giống truyền thống
1.4.1.1. Phương pháp gieo hạt
Gieo hạt là phương pháp dễ thực hiện, có thể mua hạt bên ngồi thị trường sau đó tiến hành lên luống, làm đất rồi gieo hạt. Tuy nhiên, đa số hoa cúc đều rất ít hoặc khơng có hạt, cây con hầu hết khơng có bơng đẹp như cây mẹ, thời gian sinh trưởng chậm và thường lâu có hoa. Phương pháp này hiện nay rất ít người thực hiện, chỉ áp dụng quy mơ hộ gia đình trồng làm cảnh quan xung quanh nhà [140].
1.4.1.2. Phương pháp tách mầm giá
Cúc là loại cây lưu niên, sống từ năm này qua năm khác, các cành trên tàn lụi thì các mầm dưới lại mọc lên nhưng cành bé, hoa nhỏ dần. Thông thường, sau mỗi
vụ thu hoạch, các mầm giá phát sinh rất nhiều. Ta chọn và tỉa những mầm mập, khỏe, có rễ đem trồng sang vườn ươm hoặc vườn sản xuất. Cách làm này rất đơn giản, trước kia người dân hay áp dụng.
Mầm giá thường to khỏe nên khả năng sinh trưởng phát triển mạnh, cho hoa tốt nhưng thời gian từ trồng đến cho hoa lâu hơn so với giâm cành (vì tuổi sinh trưởng của mầm giá trẻ hơn so với cành nhánh đem giâm). Cịn một nhược điểm nữa là hình dáng tự nhiên của cúc ở ruộng sản xuất không đều. Trong thực tế sản xuất với quy mơ nhỏ, ta có thể tăng số lượng cây mà vẫn đảm bảo chất lượng. Khi đem trồng ở ngoài vườn sản xuất, từ những cây cúc có nhiều mầm chồi phát sinh xung quanh gốc, tách những mầm này đem trồng để cho thu hoa [4].
Mầm giá phát sinh xung quanh gốc nhiều hay ít tùy giống, tùy đất tốt, xấu và điều kiện chăm sóc. Nếu ta khơng có ý định tận dụng mầm giá, thì tốt nhất khi mầm vừa nhú lên, ta vặt bỏ để tập trung dinh dưỡng ni cây chính.
1.4.1.3. Phương pháp giâm cành
Đây là biện pháp kỹ thuật đơn giản đang được sử dụng phổ biến bởi các cơ sở sản xuất cũng như người nơng dân tại Đà Lạt. Muốn có cành giâm tốt phải chuẩn bị vườn cây nguyên liệu (cây mẹ). Với phương pháp này, chỉ cần 1 ha cây mẹ, sau 4 tháng có thể thu được 4.000.000 cây giống đạt chất lượng. Số lượng cây giống này có thể đủ cho 10 ha cây thương phẩm [4].
Việc lựa chọn bố trí vườn cây mẹ, cần phải đạt tiêu chuẩn của vườn sản xuất hoa. Ngồi ra, cần phải có một số u cầu khác, đó là cao ráo, kín gió, thuận tiện cho việc vận chuyển, bảo quản mầm cây con và có điều kiện làm nhà che nylon đơn giản để tránh mưa to, gió lớn, bão lụt, nắng nóng cao. Những mầm cây mẹ được chọn để đem trồng là những cây ra rễ nhiều, khoẻ mạnh, khơng sâu bệnh. Cần lên luống cao, thốt nước, trồng với khoảng cách 15 × 15 cm (mật độ 400.000 cây/ha) [2]. Cây mẹ sau khi trồng ở vườn ươm khoảng 10 – 15 ngày, ta có thể tiến hành bấm ngọn lần 1 và bấm ngọn lần 2 sau 20 ngày nữa vì lúc này cây sẽ xuất hiện nhiều nhánh (Hình 1.2).
Vườn ươm 10 – 15 ngày Bấm ngọn lần 1 20 ngày Bấm ngọn lần 2 10 – 15 cm Cắt cành lần 1 25 ngày Cắt cành lần 2 25 ngày Cắt cành lần 3 25 ngày Cắt cành lần 4 20 ngày Trẻ hóa cây mẹ 25 ngày Bón thúc lần 1 Giữ lại 3 cành Cắt 3 – 4 cành Cắt 3 – 4 cành Cắt 3 – 4 cành Cắt 3 – 4 cành Bón thúc lần 2 Kết thúc
Hình 1.2. Quy trình nhân giống cây hoa cúc bằng phương pháp giâm cành [4].
Khi những nhánh này đạt chiều cao từ 12 – 15 cm, lấy 3 nhánh tốt nhất, số còn lại loại bỏ hết. Sau 25 ngày kể từ ngày bấm ngọn lần 2, tiến hành cắt cành lần 1