Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây dưa leo (Cucumis sativus L.) là một trong những loại rau ăn quả ngắn ngày thuộc họ Bầu bí (Cucurbitaceae), có giá trị dinh dưỡng phong phú và giá trị thương phẩm cao. Tuy nhiên, phương thức canh tác truyền thống trên đất ngoài đồng ruộng hiện nay đang bộc lộ nhiều hạn chế nghiêm trọng: khó kiểm soát dịch bệnh truyền qua đất, sự tích tụ dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật, hiện tượng thoái hóa và nhiễm mặn đất canh tác. Bên cạnh đó, tình trạng biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường nước làm gia tăng áp lực khan hiếm nguồn nước tưới trong sản xuất nông nghiệp đô thị.

Xuất phát từ thực tế đó, kỹ thuật canh tác không đất trong nhà màng/nhà lưới sử dụng giá thể kết hợp hệ thống tưới nhỏ giọt bán tự động nổi lên như một giải pháp công nghệ cao nhằm tối ưu hóa môi trường vùng rễ, kiểm soát chính xác dinh dưỡng và tiết kiệm nguồn nước. Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đỗ Thị Thanh Thảo (ngành Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) đã tiến hành đề tài: "Ảnh hưởng của giá thể và lượng nước tưới đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của dưa leo (Cucumis sativus L.) trồng tại Thành phố Hồ Chí Minh".

Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu là xác định được tỷ lệ phối trộn giá thể và chế độ tưới nước tối ưu cho giống dưa leo Nhật lai F1 TOMODACHI, giúp cây sinh trưởng khỏe, hạn chế sâu bệnh, đạt năng suất thương phẩm và hiệu quả kinh tế cao nhất trong điều kiện nhà lưới.

Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể bao gồm:

  1. Bố trí và thực hiện thí nghiệm hai yếu tố trong chậu đặt tại nhà lưới che phủ màng nylon và lưới chắn côn trùng, cách ly hoàn toàn với nền đất tự nhiên.
  2. Theo dõi, đo đạc và ghi nhận các chỉ tiêu sinh trưởng phát dục, đặc tính sinh dưỡng (chiều cao thân, số lá, diện tích lá).
  3. Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất thực thu, năng suất thương phẩm và phẩm chất quả theo tiêu chuẩn ngành.
  4. Điều tra, ghi nhận tỷ lệ phát sinh sâu bệnh hại chính trong suốt chu kỳ sinh trưởng.
  5. Hạch toán sơ bộ chi phí sản xuất, doanh thu và xác định hiệu quả kinh tế (lợi nhuận, tỷ suất lợi nhuận) của từng tổ hợp nghiệm thức trên quy mô $1.000\text{ m}^2$.

Phạm vi và giới hạn đề tài:

  • Đối tượng nghiên cứu: Cây dưa leo giống Nhật F1 TOMODACHI (do Công ty Hạt giống Nông Phát phân phối).
  • Phạm vi không gian: Trại Thực nghiệm Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh (nhiệt độ trung bình $28,2 - 30,4^\circ\text{C}$, ẩm độ không khí $71 - 78%$).
  • Phạm vi thời gian: Từ tháng 02/2023 đến tháng 05/2023 (vụ Xuân Hè 2023).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Đặc điểm sinh lý - sinh thái học của dưa leo: Cây dưa leo có bộ nhiễm sắc thể $2n = 14$, hệ rễ ăn nông ($0 - 30\text{ cm}$), ưa ẩm ($85 - 95%$) nhưng chịu úng và chịu hạn kém. Quả chứa khoảng $95%$ nước; khi gặp điều kiện thiếu nước bất lợi, cây dễ tổng hợp và tích lũy hợp chất triterpene đắng (cucurbitacin), gây biến dạng quả và giảm phẩm chất.
  • Lý thuyết giá thể hữu cơ và vô cơ: Mụn dừa sau khi xử lý tanin và lignin (ngâm xả nước $7 - 10$ ngày, độ ẩm $70 - 80%$, chỉ số $\text{EC} < 0,5\text{ mS/cm}$) đóng vai trò là giá thể hữu cơ xốp, giữ ẩm tốt. Đá perlite (thủy tinh núi lửa nung ở $900^\circ\text{C}$, chứa $70 - 75%\text{ SiO}_2$, $12 - 15%\text{ Al}_2\text{O}_3$, hạt kích thước $3 - 6\text{ mm}$) đóng vai trò là vật liệu trơ vô cơ, tăng độ thoáng khí, chống nén chặt bầu rễ và thoát nước thừa.
  • Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật:
    • Tiêu chuẩn ngành 10TCN 780:2006 về phân loại quy cách dưa leo thương phẩm loại 1 và loại 2.
    • Thông tư số 19/2022/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về danh mục thuốc bảo vệ thực vật được phép sử dụng tại Việt Nam.

Phương pháp bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm hai yếu tố được thiết kế theo khối ô phụ (Split Plot Design) gồm 9 nghiệm thức, lặp lại 3 lần (tổng cộng 27 ô thí nghiệm, mỗi ô gồm 15 cây, tổng số 405 cây trên diện tích khu thí nghiệm $129,6\text{ m}^2$):

  • Yếu tố lô chính (3 mức lượng nước tưới - ký hiệu N):
    • $\text{N}1$: $100%\text{ ET}\text{c}$ (Đối chứng).
    • $\text{N}2$: $80%\text{ ET}\text{c}$.
    • $\text{N}3$: $60%\text{ ET}\text{c}$.
  • Yếu tố lô phụ (3 loại giá thể - ký hiệu G):
    • $\text{G}_1$: $100%$ Mụn dừa (Đối chứng).
    • $\text{G}_2$: $85%$ Mụn dừa + $15%$ Đá perlite (theo thể tích).
    • $\text{G}_3$: $70%$ Mụn dừa + $30%$ Đá perlite (theo thể tích).

Giá thể được bổ sung nấm đối kháng Trichoderma ($1\text{ kg/m}^3$) và ủ kín 10 ngày trước khi vô túi bầu PE kích thước $18 \times 36\text{ cm}$ (thể tích $8\text{ lít}$, trọng lượng khoảng $2,2\text{ kg}$).

Bảng: Định mức lượng nước tưới phân bổ theo giai đoạn sinh trưởng (mL/cây/ngày)
Giai đoạn sinh trưởng Khung thời gian Mức tưới N1 (100% ETc) Mức tưới N2 (80% ETc) Mức tưới N3 (60% ETc)
20 NST đến bắt đầu ra hoa 21/03 - 31/03 800 640 480
01/04 - 05/04 1.000 800 600
06/04 - 10/04 1.200 960 720
Ra hoa rộ đến hết vụ 11/04 - 15/04 1.400 1.120 840
16/04 - 20/04 1.600 1.280 960
21/04 - kết thúc 1.800 1.440 1.080

Quy trình dinh dưỡng và quản lý dịch hại

  • Dinh dưỡng khoáng được hòa tan và cung cấp trực tiếp theo hệ thống tưới nhỏ giọt dựa trên quy trình của Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao TP.HCM: Nồng độ giai đoạn cây con đến ra hoa gồm $\text{N } 150\text{ ppm}$, $\text{P } 44\text{ ppm}$, $\text{K } 180\text{ ppm}$, $\text{Ca } 120\text{ ppm}$, $\text{Mg } 40\text{ ppm}$; giai đoạn đậu quả đến thu hoạch tăng lên $\text{N } 200\text{ ppm}$, $\text{P } 50\text{ ppm}$, $\text{K } 300\text{ ppm}$, $\text{Ca } 170\text{ ppm}$, $\text{Mg } 52\text{ ppm}$ cùng các vi lượng $\text{Fe, Cu, Mn, Zn, B, Mo}$.
  • Phòng trừ sâu hại bằng thuốc Aceta plus (hoạt chất Acetamiprid liều lượng $0,3 - 0,4\text{ lít/ha}$); phòng trừ nấm bệnh bằng Romio 300WP (Copper Oxychloride) và Grandgold 80SC (Hexaconazole, Tricyclazole, Sulfur).

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

  • Chọn cố định ngẫu nhiên 5 cây/ô để đo đạc định kỳ 7 ngày/lần.
  • Số liệu được tổng hợp trên phần mềm Microsoft Excel và phân tích phương sai (ANOVA), so sánh phân hạng trung bình bằng kiểm định Duncan/Tukey trên phần mềm thống kê R ở mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$ và $\alpha = 0,01$.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Tác giả nêu bật sự cần thiết của việc ứng dụng công nghệ giá thể và tưới nước chính xác cho dưa leo trong điều kiện nhà lưới đô thị. Phần mở đầu thiết lập đầy đủ mục tiêu nghiên cứu, 4 yêu cầu kỹ thuật và giới hạn đề tài tại Trại thực nghiệm Khoa Nông học trong vụ Xuân Hè 2023.

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Tác giả hệ thống hóa các tài liệu khoa học trong và ngoài nước thành 4 nhóm nội dung chính:

  • Sinh học dưa leo: Nguồn gốc Nam Á/Ấn Độ, phân loại thực vật gồm 6 phân loài phụ, giá trị dinh dưỡng trên $100\text{ g}$ quả tươi (cung cấp $65\text{ kJ}$ năng lượng, $147\text{ mg Kali}$, $16\text{ mg Canxi}$, $2,8\text{ mg Vitamin C}$); các giai đoạn phát triển và triệu chứng thiếu hụt dinh dưỡng khoáng ($\text{N, P, K, Ca, Mg, B}$).
  • Tổng quan sâu bệnh: Đặc điểm hình thái và biện pháp phòng trừ bọ trĩ (Thrips palmi), nhện đỏ (Tetranychus urticae), bọ phấn (Bemisia tabaci), sâu xanh ăn lá (Diaphania indica); bệnh lở cổ rễ (Rhizoctonia solani), héo rũ vi khuẩn (Pseudomonas solanacearum), nứt thân xì mủ (Mycosphaerella melonis) và virus khảm (CMV).
  • Đặc tính các loại giá thể: Phân tích cấu trúc vật lý, khả năng trao đổi ion ($\text{CEC}$), độ rỗng khí ($10 - 20%$) và khả năng giữ nước ($50 - 65%$) của mụn dừa, đá perlite, sét nung và cát san lấp.
  • Tổng quan nghiên cứu: Điểm lại các công trình thực nghiệm liên quan của Trần Thị Huyền (2020), Phạm Hữu Nguyên và ctv (2016), Ngô Thị Thanh Vân (2021), Trần Thị Hường (2018), Võ Nhất Sinh (2018) và Imran Arshad (2017).

Chương 2: Vật liệu và phương pháp

Chương này mô tả chi tiết nguồn gốc vật liệu thực nghiệm (giống TOMODACHI, đá perlite Namix), công thức phân bón đa lượng đơn $\text{Ca(NO}_3\text{)}_2$, $\text{MgSO}_4$, $\text{Mg(NO}_3\text{)}_2$, $\text{MKP}$, $\text{KNO}_3$, $\text{K}_2\text{SO}_4$, thiết kế thí nghiệm kiểu lô phụ 2 yếu tố, bảng định mức cấp nước qua từng chu kỳ, quy trình ngâm ủ giá thể với nấm Trichoderma, kỹ thuật quấn ngọn tỉa cành (tỉa sạch nhánh cấp 1 từ nách lá 1 đến 12) và các công thức toán học tính toán năng suất, doanh thu, lợi nhuận.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm đạt được:

  • Thời gian sinh trưởng phát dục: Lượng nước và giá thể ảnh hưởng độc lập có ý nghĩa thống kê đến các mốc phát dục. Thời gian ra hoa cái dao động từ $21,2 - 21,9$ ngày sau trồng (NST); ngày bắt đầu thu hoạch đạt $27,8 - 28,7\text{ NST}$; ngày kết thúc thu hoạch kéo dài nhất ở nghiệm thức $100%\text{ ET}_\text{c}$ ($58,6\text{ NST}$) và giá thể $85%\text{ MD} : 15%\text{ PL}$ ($58,2\text{ NST}$). Tương tác giữa hai yếu tố không có ý nghĩa thống kê ($p > 0,05$).
  • Sinh trưởng sinh dưỡng (Chiều cao cây và số lá):
    • Tại thời điểm $31\text{ NST}$, nghiệm thức tưới $100%\text{ ET}\text{c}$ giúp cây đạt chiều cao cao nhất ($184,6\text{ cm}$), vượt trội so với mức tưới $60%\text{ ET}\text{c}$ ($177,3\text{ cm}$). Về giá thể, nền $85%\text{ MD} + 15%\text{ PL}$ cho chiều cao vượt trội ($186,0\text{ cm}$) so với $100%\text{ MD}$ ($177,6\text{ cm}$) và $70%\text{ MD} + 30%\text{ PL}$ ($180,2\text{ cm}$).
    • Số lá tại thời điểm $31\text{ NST}$ đạt cao nhất ở nghiệm thức $100%\text{ ET}_\text{c}$ ($23,8\text{ lá/cây}$) và giá thể $85%\text{ MD} + 15%\text{ PL}$ ($23,8\text{ lá/cây}$).
    • Chiều dài lá ($19,9 - 20,2\text{ cm}$), chiều rộng lá ($15,2 - 15,5\text{ cm}$) và diện tích lá ($3,0 - 3,1\text{ dm}^2$) tại thời điểm $35\text{ NST}$ không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê giữa các mức nước và giá thể.
Bảng: Tổng hợp các chỉ tiêu sinh trưởng và phát dục chính của dưa leo
Yếu tố thí nghiệm Nghiệm thức Ngày ra hoa cái (NST) Ngày kết thúc thu hoạch (NST) Chiều cao cây 31 NST (cm) Số lá trên cây 31 NST (lá)
Lượng nước (N) $100%\text{ ET}_\text{c}$ (ĐC) 21,9 58,6 184,6 23,8
$80%\text{ ET}_\text{c}$ 21,2 57,8 181,9 23,3
$60%\text{ ET}_\text{c}$ 21,2 57,0 177,3 22,8
Giá thể (G) $100%\text{ MD}$ (ĐC) 22,1 57,5 177,6 22,8
$85%\text{ MD} + 15%\text{ PL}$ 21,1 58,2 186,0 23,8
$70%\text{ MD} + 30%\text{ PL}$ 21,1 57,7 180,2 23,3

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  1. Về các yếu tố năng suất:
    • Khi xét riêng yếu tố lượng nước, mức tưới $100%\text{ ET}_\text{c}$ cho năng suất thực thu đạt $6,4\text{ tấn/}1.000\text{ m}^2$ và năng suất thương phẩm đạt $6,3\text{ tấn/}1.000\text{ m}^2$.
    • Khi xét riêng yếu tố giá thể, công thức phối trộn $85%\text{ mụn dừa} + 15%\text{ đá perlite}$ cho năng suất thực thu đạt $5,6\text{ tấn/}1.000\text{ m}^2$ và năng suất thương phẩm đạt $5,4\text{ tấn/}1.000\text{ m}^2$.
  2. Về tổ hợp nghiệm thức tối ưu và hiệu quả kinh tế:
    • Nghiệm thức kết hợp giữa lượng nước tưới $100%\text{ ET}_\text{c}$ và giá thể $85%$ mụn dừa $+ 15%$ đá perlite mang lại kết quả toàn diện nhất: năng suất thực thu đạt $6,6\text{ tấn/}1.000\text{ m}^2$, năng suất thương phẩm đạt $6,5\text{ tấn/}1.000\text{ m}^2$.
    • Lợi nhuận thuần đạt $71,2\text{ triệu đồng/}1.000\text{ m}^2\text{/vụ}$, với tỷ số lợi nhuận cao nhất đạt $1,6\text{ lần}$ (tương đương tỷ suất doanh thu/chi phí cao nhất).
Bảng: Hiệu quả kinh tế và năng suất thương phẩm của các tổ hợp tiêu biểu
Tổ hợp nghiệm thức NSTT (tấn/1.000 m²) NSTP (tấn/1.000 m²) Tổng chi phí (triệu đồng) Lợi nhuận (triệu đồng/1.000 m²) Tỷ số lợi nhuận (lần)
100% ETc + 85% MD:15% PL 6,6 6,5 44,5 71,2 1,6
100% ETc (Trung bình) 6,4 6,3 - - -
85% MD:15% PL (Trung bình) 5,6 5,4 - - -

Giải pháp và khuyến nghị kỹ thuật

  • Khuyến cáo các cơ sở sản xuất và nông hộ trồng dưa leo nhà màng tại khu vực TP. Hồ Chí Minh áp dụng tỷ lệ giá thể phối trộn $85%$ mụn dừa đã xử lý kết hợp $15%$ đá perlite để đảm bảo độ tơi xốp, giữ ẩm và độ thông khí lý tưởng cho rễ.
  • Áp dụng nghiêm ngặt chế độ tưới đủ $100%\text{ ET}_\text{c}$ (tăng dần từ $800\text{ mL/cây/ngày}$ ở giai đoạn $20\text{ NST}$ lên $1.800\text{ mL/cây/ngày}$ ở giai đoạn nuôi quả rộ) để duy trì thời gian thu hoạch kéo dài ($58,6\text{ ngày}$) và ngăn ngừa hiện tượng quả bị teo thắt hoặc đắng do thiếu nước.

Đóng góp học thuật và thực tiễn

Khóa luận đã bổ sung dẫn liệu thực nghiệm chính xác về phản ứng sinh lý và hiệu quả kinh tế của giống dưa leo Nhật F1 TOMODACHI trong điều kiện nhà lưới tại miền Nam Việt Nam. Kết quả đã xác định được ngưỡng đá perlite hợp lý ($15%$) giúp giảm chi phí mua vật liệu khoáng đắt tiền so với tỷ lệ cao ($30%$) mà vẫn vượt trội so với nền $100%$ mụn dừa truyền thống.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thí nghiệm mới được tiến hành trong phạm vi 1 vụ (vụ Xuân Hè, từ tháng 2 đến tháng 5/2023), trên một loại giống duy nhất (TOMODACHI) và giới hạn trong 3 công thức giá thể phối trộn giữa mụn dừa với đá perlite.
  • Hướng mở rộng:
    • Cần tiếp tục theo dõi, đánh giá ảnh hưởng của các công thức giá thể và chế độ tưới trên qua các mùa vụ khác nhau trong năm (vụ Mưa, vụ Đông Xuân) để kiểm chứng tính ổn định của quy trình.
    • Thử nghiệm phối trộn thêm các nguồn phụ phẩm nông nghiệp vô trùng khác (như trấu hun, phân trùn quế, than bùn) nhằm hạ giá thành đầu tư giá thể.
    • Nghiên cứu tích hợp cảm biến độ ẩm đất tự động nhằm kiểm soát chế độ tưới theo thời gian thực thay cho phương pháp tính toán lý thuyết.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tư liệu chuyên khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên cao học ngành Nông học, Khoa học Cây trồng, Nông nghiệp Công nghệ cao: Tham khảo phương pháp bố trí thí nghiệm khối ô phụ (Split Plot), các công thức theo dõi chỉ tiêu dưa leo và quy trình thống kê nông học trên phần mềm R.
  • Kỹ thuật viên, trang trại nông nghiệp đô thị: Tham khảo trực tiếp công thức phối trộn phân bón hòa tan đa - trung - vi lượng theo ppm cho từng giai đoạn sinh trưởng và biểu đồ định mức cấp nước chi tiết từ khi trồng đến thu hoạch.

Câu hỏi thường gặp

1. Giống dưa leo nào được sử dụng trong nghiên cứu và có những đặc tính nổi bật gì?

Nghiên cứu sử dụng giống dưa leo lai F1 thương mại TOMODACHI nhập nội từ Nhật Bản do Công ty Hạt giống Nông Phát phân phối. Giống có tỷ lệ hoa cái đạt $90 - 100%$ trên nhánh chính, quả dài $15 - 18\text{ cm}$, vỏ xanh sẫm có gai mềm nhẹ, thịt quả giòn ngọt đặc trưng, tiềm năng năng suất đạt $7.000\text{ kg/}1.000\text{ m}^2$, kháng phấn trắng, sương mai và virus ZYMV.

2. Mụn dừa được xử lý tanin và chuẩn bị trước khi phối trộn như thế nào?

Mụn dừa được ngâm và xả nhiều lần bằng nước sạch trong thời gian $7 - 10$ ngày cho đến khi nước xả hoàn toàn trong để loại bỏ tanin và lignin (các chất làm cản trở hút dinh dưỡng và gây độc rễ), sau đó phơi khô giảm ẩm ($\text{EC} < 0,5\text{ mS/cm}$). Sau khi trộn với đá perlite theo tỷ lệ quy định, giá thể được bổ sung $1\text{ kg}$ nấm đối kháng Trichoderma cho mỗi $1\text{ m}^3$ và ủ kín bằng bạt trong 10 ngày trước khi cho vào túi bầu PE.

3. Định mức cấp nước tưới cho mức 100% ETc biến thiên như thế nào theo các giai đoạn sinh trưởng?

Ở mức tưới $100%\text{ ET}_\text{c}$, lượng nước được điều chỉnh tăng dần theo nhu cầu sinh lý của cây:

  • Giai đoạn $20\text{ NST}$ đến bắt đầu ra hoa: $800\text{ mL/cây/ngày}$ (21/3 - 31/3), tăng lên $1.000\text{ mL}$ (1/4 - 5/4) và $1.200\text{ mL}$ (6/4 - 10/4).
  • Giai đoạn ra hoa rộ đến nuôi quả và kết thúc thu hoạch: $1.400\text{ mL}$ (11/4 - 15/4), tăng lên $1.600\text{ mL}$ (16/4 - 20/4) và đạt cực đại $1.800\text{ mL/cây/ngày}$ từ ngày 21/4 đến cuối vụ.

4. Nghiệm thức nào đem lại hiệu quả sinh trưởng, năng suất và kinh tế cao nhất?

Tổ hợp nghiệm thức kết hợp giữa mức nước tưới $100%\text{ ET}_\text{c}$ và nền giá thể $85%$ mụn dừa $+ 15%$ đá perlite đem lại kết quả tối ưu nhất: cây đạt chiều cao $186,0\text{ cm}$, số lá $23,8\text{ lá/cây}$, ngày kết thúc thu hoạch $58,2\text{ NST}$, năng suất thực thu đạt $6,6\text{ tấn/}1.000\text{ m}^2$, năng suất thương phẩm $6,5\text{ tấn/}1.000\text{ m}^2$, lợi nhuận đạt $71,2\text{ triệu đồng/}1.000\text{ m}^2$ và tỷ số lợi nhuận đạt $1,6\text{ lần}$.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Đỗ Thị Thanh Thảo đã giải quyết trọn vẹn bài toán xác định chế độ tưới nước và nền giá thể phù hợp cho dưa leo Nhật TOMODACHI trồng trong nhà lưới tại Thành phố Hồ Chí Minh. Việc cung cấp đủ $100%\text{ ET}_\text{c}$ kết hợp với tỷ lệ giá thể $85%$ mụn dừa và $15%$ đá perlite đã tối ưu hóa sức sinh trưởng, hạn chế sâu bệnh, kéo dài thời gian thu hoạch và nâng cao phẩm chất quả. Đề tài cung cấp cơ sở khoa học và quy trình thực nghiệm chuẩn xác, có tính ứng dụng thực tiễn cao cho mô hình nông nghiệp công nghệ cao tại các vùng đô thị.