Chương 1 TỎNG QUAN TÀI LIỆU 1. Giới thiệu về cây mía 1. Nguồn gốc, phân bồ và phân loại cây mia Mia là cây lay đường quan trọng nhất trên thế giới, cung cấp nguồn thực phẩm quan trọng và nguyên liệu cho công nghiệp chế biến. Theo Trần Văn Sỏi (2003), cây mía (Saccharum spp.) có tên tiếng Anh là sugarcane được trồng chủ yếu ở các vùng nhiệt đới va á nhiệt đới, phân bé từ 35° Vĩ Bắc đến 35° Vĩ Nam.
Cây mía xuất hiện trên trái đất từ thời rất xa xưa, khi lục địa châu Á và châu Úc còn dính liền. Một số tác giả cho rằng vùng Tân Guinea là quê hương của cây mía nguyên thủy và từ đây mía được đưa đến các vùng khác nhau trên thế giới. Theo Nguyễn Viết Hưng và cs (2012), mía thuộc ngành có hạt (Spermatophya), lớp một lá mầm (Monocotyledoneae), họ hòa thảo (Poaceae), chi Saccharum, tên khoa học là Saccharum officinarum L. Trên thế giới hiện nay có khoảng 30 loài mía, phần lớn phân bố ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới.
Trong các loài mía, có 5 loài mía có tầm quan trọng trong sản xuất và lai tạo giống bao gồm: Loài nhiệt đới (Saccharum officinarum L), loài Trung Quốc (Saccharum sinence Roxb Emend Jesw.), loài Ấn Độ (Saccharum barberi Jesw), loài mía dại thân nhỏ (Saccharum spontaneum L.), loài mia dại thân to (Saccharum robustum Bround and Jesw). Công nghệ chế biến đường từ cây mía cũng được phát minh và phat triển cùng với sự xuất hiện và phát triển của cây mía. An Độ là nước đầu tiên trên thé giới sử dung mia dé chế biến ra đường từ 3000 năm trước công nguyên. Đến thé ky thứ IV họ đã tạo được đường kết tỉnh từ mía, mở ra một thời kỳ mới trong công nghệ chế biến đường (Nguyễn Huy Ước, 1994).
Quốc gia có lịch sử trồng mía lâu đời nhất trên thế giới là An Độ và Trung Quốc, sau đó nghề trồng mía mở rộng ra các nước trên thế giới. Ngày nay cây mía được trồng ở hơn 100 nước trên thế giới (Nguyễn Viết Hưng và cs, 2012). Yêu cầu sinh thái của cây mía Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng đối với sinh trưởng của cây mia. Mia là cây trồng nhiệt đới nên đòi hỏi điều kiện nhiệt độ cao.
Nhiệt độ bình quân thích hợp cho sự sinh trưởng phát triển của cây mía là 25 — 26°C. Tuy vậy ở moi thời kỳ cây mia có yêu cầu nhiệt độ khác nhau, thích hợp cho mía mọc mầm nhiệt độ đất 23 - 28°C, nhiệt độ không khí 26 — 33°C, đẻ nhánh 20-30°C, vươn long nhiệt độ đất 23 — 29°C và nhiệt độ không khí 30 — 33°C (Nguyễn Viết Hưng và cs, 2012). Mia là cây quang hợp theo chu trình C4, nhạy cảm với ánh sáng. Số giờ chiếu sáng ít nhất 1.200 giờ/năm và tốt nhất là 2.
Mia là cây ưa sáng, quang hợp tỷ lệ thuận với cường độ và độ dài chiếc sáng trong ngày. Ánh sáng đầy đủ lượng sinh trưởng (sinh khối) tăng gấp 3 — 4 lần so với thiếu ánh sáng. Thiếu ánh sáng bộ rễ phát triển yếu làm giảm sự hút nước và chất dinh dưỡng của cây mía, cũng như sức chống chịu sâu bệnh. Thời gian chiếu sáng và cường độ ánh sáng là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sức đẻ nhánh của cây mía.
Nếu ánh sáng đầy đủ cây mía đẻ sớm, đẻ nhiều, tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao, ngược lại nếu thiếu ảnh sáng mía đẻ ít hoặc không đẻ, tỷ lệ nhánh hữu hiệu thấp (Nguyễn Viết Hưng và cs, 2012). Mia là cây trồng cạn nhưng có khối lượng cây lớn, hàm lượng nước trong thân mía lớn đến 70% nên trong quá trình sinh trưởng phát triển cây mía cần rất nhiều nước. Lượng mưa cần trong năm cho mía là 1.500 mm tức là tổng lượng mưa phải đạt được từ 2. Độ am dat thích hợp cho mía ở thời kỳ mọc mam đẻ nhánh là khoảng 60%, ở thời kỳ vươn long 75-80% và thời kỳ chín là khoảng 70%.
Mia có thé trồng trên nhiều loại đất khác nhau. Tuy nhiên, thích hợp nhất là đất thịt nhẹ, cát pha, giữ nước tốt, pH đất 5,5 — 7,5. Chu kỳ sinh trưởng của cây mía Chu kỳ sinh trưởng của cây mía từ trồng bằng hom đến thu hoạch (mía tơ) hoặc từ để gốc đến thu hoạch (mía gốc) thường kéo dài 1 năm. Nhưng chu kỳ khai thác của cây mía có thê kéo dai từ 3 — 10 năm.
Theo Nguyễn Như Hà (2012) chu kỳ sinh trưởng của cây mía có thé chia thành 5 thời kỳ: - Thời kỳ nảy mầm: tính từ lúc đặt hom đến khi kết thúc nảy mầm (3 - 4 lá thật). Thời kỳ này cây mía sử dụng dinh dưỡng có sẵn trong hom do đó nhu cầu dinh dưỡng từ bên ngoài là chưa cần thiết. - Thời kỳ cây con: bắt đầu khi cây có 1 — 5 lá thật, lá thật chưa mang đặc điểm của giống. Lúc đầu cây con sống nhờ vào hom sau đó cây bắt đầu hút dinh dưỡng từ đất nhưng chưa nhiều và chủ yếu là lân.
- Thời kỳ đẻ nhánh (nhảy bụi hoặc đâm chồi): Khi cây con có 5 — 6 lá thật thì mía bắt đầu đẻ nhánh đến khi bắt đầu có lóng. Thời gian đẻ nhánh thường kéo dài 25 — 30 ngày. Thời kỳ này cần rất nhiều chất dinh dưỡng nhất là N, cần cung cấp N day đủ và sớm dé mía đẻ nhánh sớm tập trung thành cây hữu hiệu. Đây là thời kỳ có ý nghĩa quan trọng đối với năng suất mía vì nó quyết định số cây hữu hiệu khi thu hoạch và việc bón phân N sớm, hợp lý về lượng có ảnh hưởng quyết định.
- Thời kỳ vươn lóng: đây là thời kỳ kéo dài nhất và quan trọng nhất, là thời kỳ quyết định năng suất. Giai đoạn vươn lóng được tính từ lúc có hai phần ba số cây trong bụi có một đến hai long hoàn chỉnh ở gốc đến khi mia chín, thời kỳ kéo dai từ 7 — 9 tháng. Đây là thời kỳ quyết định đối với trọng lượng và năng suất cây mia. Cây mía cần được cung cấp đầy đủ ánh sáng, nước, dinh dưỡng để quang hợp và tổng hợp mạnh nhằm vừa tạo ra trọng lượng thân lớn vừa thực hiện giai đoạn 1 của việc hình thành và tích lũy đường đơn gluocse nên rất cần nhiều đinh dưỡng và việc cung cấp dinh dưỡng đầy đủ cho cây có ý nghĩa hết sức quan trọng.
- Thời kỳ chín (chín công nghiệp và chín sinh lý): tính từ lúc trong ruộng có khoảng 50% cây ngừng tăng trưởng và chín. Giai đoạn mía chín công nghiệp: Thân mía tăng trưởng chậm, khoảng cách giữa các lá ngắn dan lai, lá từ màu xanh đặc trưng của giống chuyên sang màu xanh hơi vàng. Đây là giai đoạn mía tích lũy đường mạnh cho đến khi hàm lượng đường thương phẩm trong cây mía đạt mức thích hợp dé ép đường. Thời kỳ này cây mia thực hiện giai đoạn 2 của việc hình thành và tích lũy đường trong cây - chuyên hóa đường đơn (đã có trong cây) thành đường sacarose nên cần nhiệt độ thấp và khô hạn, bón N muộn có thê ảnh hưởng xấu đến tỷ lệ đường và thời gian thu hoạch mía.
Giai đoạn chín sinh lý (trổ cờ): đây là giai đoạn sinh trưởng sinh thực có ý nghĩa lớn trong van đề lai tao, di truyền và tiến hóa. Lá ở ngọn ngắn và đứng, lá trên cùng xoáy và cuốn, cờ mía tung ra ngoài. Giai đoạn này cây mía cũng ảnh hưởng không tốt đến tỷ lệ đường trong thân nên cần hạn chế. Trong đó tình trạng dinh dưỡng của cây mía có tác dụng lớn đến việc trổ cờ của cây.
Dinh dưỡng cho cây mía 1. Nhu cầu dinh dưỡng của cây mía Bảng 1. Lượng dinh dưỡng cây mía hap thu trên 1 tan mía cây Loại chất dinh dưỡng Sô lượng N (kg) 0,45-1,58 PO: (kg) 0,35-0,50 K,0 (kg) 0,80-2,92 CaO (kg) 0,15-0,56 MgO (kg) 0,20-0,60 S (kg) 0,15-0,35 SiO, (kg) 0,25-2,00 Fe 03 (g) 0,02-0,10 Zn (g) <0,01 Cu (g) <0,01 B (g) <0,01 Mo (g) <0,01 (Nguôn: Nguyễn Văn Bộ, 2003) Cây mía đòi hỏi 16 khoáng chất sinh trưởng và phát triển. Carbon, hydro và oxy được cung cấp từ nước và không khí, các thành phần còn lại được cung cấp từ đất và phân bón.
Đạm (N), lân (P), kali (K), canxi (Ca), magie (Mg) và lưu huỳnh (S) được gọi là chất dinh dưỡng đa lượng và được cây mía hấp thu với số lượng lớn. Silic (Si) cũng được cây mía hấp thu với số lượng lớn, và được coi là một yếu tố có lợi. Các khoáng chất cần với một lượng nhỏ hơn, gọi là chất dinh dưỡng vi lượng, bao gồm đồng (Cu), kẽm (Zn), sắt (Fe), mangan (Mn), molypden (Mo), Bo (B) và Clo (Cl). Sự hòa tan của khoáng chat trong đất phụ thuộc rất lớn vào pH dat.
Đối với thực vật bậc cao, vai trò chung của các chất dinh dưỡng thiết yếu trong sinh trưởng là tương tự nhau. Nhưng với cây mía, vai trò đó còn có một số khác biệt, đặc biệt là hiệu quả của sự tích lũy đường trong quá trình sinh trưởng và thu hồi đường trong quá trình chế biến. Mia là cây trồng có khả năng tạo ra lượng sinh khối rất lớn, thời gian sinh trưởng kéo đài từ 10 — 15 tháng, nên nhu cầu về dinh dưỡng là rất là cao. Các khoáng chất thường chiếm 3 — 5% tổng lượng chất khô của cây mía.
Cây mía có năng suất chất khô trung bình đạt từ 25 — 40 tan/ha, trong đó 60 — 70% là phần thân cây được thu hoạch. Do vậy, có một lượng dang kể các chất dinh dưỡng đã bị lấy đi cùng các bộ phận của cây mía (chủ yếu là thân cây) sau mỗi vụ thu hoạch và cần phải được trả lại thông qua phân bón dé đảm bảo sự cân bằng dinh đưỡng (Cao Anh Đương, 2018). Trong suốt quá trình sinh trưởng, cây mía hấp thu kali nhiều nhất thứ đến là N và sau là lân, rồi đến các chất trung vi lượng như: Ca, S, Mg, Si, Cl, Fe, Zn, Mn, Cu, B, Mo (Malavolta, 1994). Bon phân cân đối và hop ly là biện pháp cung cấp đủ chất dinh dưỡng cho cây mía sinh trưởng và phát triển tốt nhất.
Trong quá trình sinh trưởng, điều kiện dinh dưỡng ảnh hưởng quyết định đến các yếu tố cấu thành năng suất như: mật độ cây hữu hiệu, chiều cao cây, đường kính thân, trọng lượng cây, từ đó ảnh hưởng đến năng suất (Cao Anh Đương, 2018). Trong cùng điều kiện tự nhiên như nhau, giữa các thời kỳ sinh trưởng mía có yêu cầu về chất dinh dưỡng khác nhau. Trong thời kỳ cây con (1 — 5 lá thật) mia yêu cầu nhiều nhất là N rồi đến kali và lân.