Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Sắn (Manihot esculenta Crantz) là cây lương thực ăn củ thuộc họ Thầu dầu (Euphorbiaceae), có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới châu Mỹ La-tinh. Trên phạm vi toàn cầu, sắn là cây lương thực đứng thứ sáu thế giới, cung cấp nguồn tinh bột và lương thực chính cho hơn 500 triệu người, đồng thời nằm trong nhóm 15 cây trồng có diện tích sản xuất nông nghiệp lớn nhất. Ngoài vai trò lương thực và thức ăn chăn nuôi, sắn là nguyên liệu phục vụ công nghiệp chế biến bột ngọt, cồn sinh học (bio-ethanol), mì ăn liền, bánh kẹo, siro, bao bì sinh học, màng phủ nông nghiệp và phụ gia dược phẩm.
Tại Việt Nam, cây sắn giữ vị trí quan trọng sau lúa và ngô. Theo số liệu FAOSTAT (2019) được tác giả trích dẫn, năm 2017 diện tích gieo trồng sắn cả nước đạt 532.501 ha, năng suất trung bình 19,28 tấn/ha, sản lượng đạt 10.267,568 nghìn tấn; năm 2018 kim ngạch xuất khẩu sắn và các sản phẩm sắn đạt 2.426,9 nghìn tấn, trị giá khoảng 958 triệu USD. Sắn tại Việt Nam đang có sự chuyển dịch từ cây lương thực truyền thống sang cây công nghiệp thương phẩm phục vụ chế biến tinh bột và xuất khẩu.
Tại tỉnh Thái Nguyên, tổng diện tích đất tự nhiên là 356.282 ha (đất đã sử dụng là 246.513 ha). Giai đoạn 2013–2017, diện tích trồng sắn của tỉnh có xu hướng thu hẹp từ 3,70 nghìn ha xuống 2,90 nghìn ha, năng suất giảm từ 15,05 tấn/ha xuống 14,13 tấn/ha, sản lượng giảm từ 55,70 nghìn tấn xuống 41,00 nghìn tấn. Nguyên nhân chủ yếu do phương thức canh tác còn mang tính quảng canh, đất dốc bị xói mòn, rửa trôi bạc màu và thiếu các bộ giống mới có năng suất, hàm lượng tinh bột cao thích ứng với điều kiện lập địa địa phương.
Xuất phát từ thực trạng trên, đề tài khóa luận "Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của tập đoàn giống sắn năm 2018" được thực hiện nhằm mục tiêu đánh giá các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, đặc điểm hình thái thực vật học, năng suất và chất lượng của 16 mẫu giống sắn thu thập từ nhiều nguồn khác nhau tại Thái Nguyên. Đề tài nhằm cung cấp luận cứ khoa học cho việc bảo tồn nguồn gen, phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu và tuyển chọn giống sắn có năng suất củ tươi và hàm lượng tinh bột cao cho vùng Trung du và Miền núi phía Bắc.
Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể gồm 3 nội dung:
- Theo dõi khả năng sinh trưởng (tỷ lệ mọc mầm, tốc độ tăng trưởng chiều cao thân, tốc độ ra lá, tuổi thọ lá) của các giống sắn tham gia nghiên cứu.
- Theo dõi đặc điểm nông sinh học và đặc điểm thực vật học (chiều cao thân chính, chiều cao cây, khả năng phân cành, đường kính gốc, số lá/cây và màu sắc các bộ phận) của các giống sắn.
- Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất củ tươi, năng suất thân lá, năng suất sinh vật học và các chỉ tiêu chất lượng (tỷ lệ chất khô, tỷ lệ tinh bột, năng suất củ khô, năng suất tinh bột).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng: Tập đoàn gồm 16 giống sắn, bao gồm 10 giống địa phương thu thập tại các tỉnh Yên Bái (Sắn Cao sản, Sắn CSKC), Sơn La (Sắn Lá tre, Sắn Nghệ, Sắn Đỏ 1, Sắn Xanh 1), Phú Thọ (Sắn Tăng sản, Sắn Xanh 2, Sắn Trắng, Sắn Đỏ 2) và 06 giống sắn do Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Cây có củ cung cấp (Sắn Mỳ Kè, KM440, HB80, Sa06, KM95, KM419).
- Phạm vi không gian: Khu thí nghiệm cây trồng cạn, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên.
- Phạm vi thời gian: Vụ trồng từ ngày 03/04/2018 đến tháng 12/2018.
Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở khoa học
Khóa luận vận dụng các nguyên lý sinh lý học thực vật và di truyền - chọn giống cây trồng. Sắn là cây hai lá mầm, thụ phấn chéo nhờ hoa đơn tính cùng gốc với đặc điểm hoa đực nở trước hoa cái 1–2 tuần, giúp duy trì mức độ dị hợp tử cao và ưu thế lai. Cây sắn sinh trưởng thân lá đồng thời với quá trình tích lũy chất khô vào củ. Các tính trạng như năng suất củ tươi và chỉ số thu hoạch (CSTH) chịu ảnh hưởng lớn từ tương tác kiểu gen với môi trường canh tác (khí hậu, đất đai), trong khi tỷ lệ chất khô (TLCK) và tỷ lệ tinh bột (TLTB) có hệ số di truyền tương đối ổn định. Do đó, việc khảo nghiệm tập đoàn giống trong cùng điều kiện sinh thái là cơ sở xác định kiểu gen thích nghi.
Phương pháp bố trí thí nghiệm và quy trình kỹ thuật
- Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp tuần tự không nhắc lại, gồm 16 công thức thí nghiệm (tương ứng 16 giống sắn). Diện tích mỗi ô thí nghiệm là 15 m² (3m x 5m), tổng diện tích khu thí nghiệm là 240 m² (chứa 20 cây/ô).
- Mật độ trồng: 10.000 cây/ha (khoảng cách 1,0m x 1,0m).
- Phân bón và kỹ thuật chăm sóc:
- Mức phân bón cho 1 ha: 10 tấn phân chuồng + 90 kg N + 60 kg P₂O₅ + 90 kg K₂O.
- Bón lót: 100% phân chuồng + 100% phân lân (P₂O₅).
- Bón thúc lần 1: Sau trồng 45 ngày bón 1/2 lượng đạm (N) + 1/2 lượng kali (K₂O), kết hợp làm cỏ lần 1 và vun gốc.
- Bón thúc lần 2: Sau trồng 90 ngày bón 1/2 lượng đạm (N) + 1/2 lượng kali (K₂O), kết hợp làm cỏ lần 2 và vun cao gốc. Vị trí bón phân cách gốc 15–20 cm.
Quy chuẩn, chỉ tiêu và phương pháp theo dõi
Các chỉ tiêu theo dõi áp dụng theo QCVN 01-61: 2011/BNNPTNT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống sắn):
- Khả năng sinh trưởng: Theo dõi định kỳ 15 ngày/lần trên 5 cây cố định giữa hàng ở mỗi ô thí nghiệm để xác định:
- Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây (cm/ngày).
- Tốc độ ra lá (lá/ngày) bằng phương pháp buộc dây đánh dấu lá non.
- Tuổi thọ lá (ngày) tính từ khi lá non hình thành đầy đủ đến khi chuyển vàng.
- Đặc điểm nông sinh học và thực vật học: Đo chiều cao thân chính (từ mặt đất đến điểm phân cành đầu tiên), chiều dài cành cấp 1, cấp 2-3, chiều cao cây lúc thu hoạch, đường kính gốc (cách mặt đất 10 cm), tổng số lá/thân; quan sát màu sắc lá, ngọn lá, cuống lá, vỏ thân, vỏ ngoài củ, vỏ trong củ và thịt củ.
- Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất:
- Thu hoạch 5 cây giữa hàng/ô để đếm số củ/gốc (chỉ tính củ có chiều dài $\ge 12\text{ cm}$, đường kính $\ge 2\text{ cm}$), đo chiều dài củ, đường kính củ và cân khối lượng củ/gốc.
- Năng suất củ tươi (NSCT, tấn/ha) = Khối lượng trung bình củ/gốc $\times$ Mật độ cây/ha.
- Năng suất thân lá (NSTL, tấn/ha) = Khối lượng trung bình thân lá 1 cây $\times$ Mật độ cây/ha.
- Năng suất sinh vật học (NSSVH, tấn/ha) = NSCT + NSTL.
- Chỉ số thu hoạch: $\text{CSTH (%)} = (\text{NSCT} / \text{NSSVH}) \times 100$.
- Xác định phẩm chất củ: Sử dụng phương pháp khối lượng riêng của CIAT bằng cân Reinman:
$$\text{Tỷ lệ chất khô (TLCK, %)} = \left(\frac{A}{A - B}\right) \times 158{,}3 - 142{,}0$$
(Trong đó: $A$ là khối lượng 5 kg củ tươi cân trong không khí; $B$ là khối lượng củ tươi cân trong nước).
- Tỷ lệ tinh bột (TLTB, %) xác định bằng cân Reinman theo bảng tra tiêu chuẩn CIAT.
- Năng suất củ khô: $\text{NSCK (tấn/ha)} = \text{NSCT} \times (\text{TLCK} / 100)$.
- Năng suất tinh bột: $\text{NSTB (tấn/ha)} = \text{NSCT} \times (\text{TLTB} / 100)$.
- Xử lý số liệu: Tổng hợp, tính toán số liệu và vẽ biểu đồ bằng phần mềm Microsoft Excel 2010.
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Trình bày tính cấp thiết của nghiên cứu sắn trong bối cảnh tái cơ cấu cây trồng nông nghiệp; nêu rõ vị thế cây sắn tại Việt Nam và tỉnh Thái Nguyên; xác định mục đích, 3 yêu cầu cụ thể, ý nghĩa khoa học trong việc làm tài liệu phục vụ chọn giống và ý nghĩa thực tiễn nhằm tuyển chọn giống sắn năng suất, chất lượng cao đưa vào sản xuất tại Thái Nguyên và miền núi phía Bắc.
Phần 2: Tổng quan tài liệu
Tổng hợp có hệ thống các tài liệu trong nước và quốc tế:
- Cơ sở khoa học về đặc điểm nông sinh học, tính di truyền, ưu thế lai và tương tác kiểu gen - môi trường ở cây sắn.
- Thực trạng sản xuất sắn giai đoạn 2013–2017: Sản lượng toàn cầu đạt 291,99 triệu tấn (năm 2017); sản xuất tại Việt Nam đạt 10,26 triệu tấn với năng suất 19,28 tấn/ha; tình hình sụt giảm diện tích và sản lượng tại Thái Nguyên (từ 55,70 nghìn tấn năm 2013 xuống 41,00 nghìn tấn năm 2017).
- Lịch sử nghiên cứu và chọn tạo giống: Các thành tựu của CIAT (bảo tồn 5.782 mẫu giống), IITA (1.286 mẫu giống), Ấn Độ (giống Sree Prakash), Trung Quốc (SC201, SC205...); tiến trình chọn tạo giống sắn tại Việt Nam qua các mốc 1975–2000 (các giống địa phương H34, Xanh Vĩnh Phú), giai đoạn 1981–1990 (HL20, HL23, HL24), giai đoạn 1990–2007 hợp tác CIAT/VEDAN (KM60, KM94, SM937-26, KM98-1, KM140) và giai đoạn 2007–2016 (KM419, KM98-5, Sa06, KM21-12).
Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Mô tả chi tiết danh mục 16 giống sắn thí nghiệm và nguồn gốc thu thập; thiết lập địa điểm tại khu cây trồng cạn Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên từ tháng 4/2018 đến tháng 12/2018; quy định phương pháp bố trí tuần tự ô 15 m² không nhắc lại; mô tả quy trình bón phân (10 tấn PC + 90N + 60P₂O₅ + 90K₂O); phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh trưởng định kỳ 15 ngày/lần, chỉ tiêu cấu thành năng suất theo QCVN 01-61: 2011/BNNPTNT và công thức tính tỷ lệ chất khô, tỷ lệ tinh bột theo phương pháp cân trọng lượng riêng CIAT.
Phần 4: Kết quả nghiên cứu
Phân tích toàn diện số liệu thực nghiệm qua 9 bảng số liệu chính:
- Thời gian và tỷ lệ mọc mầm: Thời gian mọc 70% số mầm dao động từ 17 đến 20 ngày. Giống Xanh 1 và HB80 mọc nhanh nhất (17 ngày). Tỷ lệ mọc mầm đạt từ 75% đến 100%; có 6 giống đạt tỷ lệ mọc mầm 100% (Lá tre, Đỏ 1, Xanh 1, Tăng sản, KM95, KM419); giống CSKC có tỷ lệ mọc thấp nhất (75%).
- Động thái tăng trưởng chiều cao cây: Tốc độ tăng trưởng đạt cao nhất ở tháng thứ 5 sau trồng (dao động 1,51–3,34 cm/ngày, cao nhất là Mỳ Kè đạt 3,34 cm/ngày), sau đó giảm dần ở các tháng 6, 7 và đạt 0,24–0,64 cm/ngày ở tháng thứ 8. Giống sắn Nghệ bị đổ ngã do thời tiết ở tháng thứ 6 dẫn đến chết đỉnh sinh trưởng và ngừng tăng trưởng chiều cao ở tháng thứ 7 và 8.
- Tốc độ ra lá và tuổi thọ lá: Tốc độ ra lá cao nhất ở tháng 4 và tháng 5 (0,70–1,05 lá/ngày), tháng 5 cao nhất là Sa06 (1,05 lá/ngày), Mỳ Kè (1,04 lá/ngày), Đỏ 2 (1,01 lá/ngày), giảm mạnh ở tháng thứ 8 (0,04–0,34 lá/ngày). Tuổi thọ lá đạt cực đại ở tháng thứ 4 và 5 (51–82 ngày, cao nhất là Mỳ Kè đạt 82 ngày ở tháng 4, Sa06 đạt 77 ngày và Xanh 1 đạt 76 ngày ở tháng 5), sau đó giảm xuống 35–53 ngày ở tháng thứ 8.
- Đặc điểm nông sinh học và thực vật học: Chiều cao thân chính dao động 27,6–393,0 cm (ba giống không phân cành có thân chính cao nhất: CSKC đạt 393,0 cm, Tăng sản đạt 362,0 cm, Sa06 đạt 350,0 cm; thấp nhất là Mỳ Kè đạt 27,6 cm). Chiều cao cây lúc thu hoạch dao động 290,6–405,0 cm (cao nhất là KM440 đạt 405,0 cm và HB80 đạt 400,0 cm). Đường kính gốc dao động 2,6–4,8 cm (lớn nhất là KM440 đạt 4,8 cm, Trắng và KM95 đạt 4,7 cm). Tổng số lá trên cây dao động 113–196 lá/cây (cao nhất là Lá tre đạt 196 lá/cây, Nghệ đạt 180 lá/cây, Sa06 đạt 174 lá/cây). Bảng màu sắc ghi nhận sự đa dạng về vỏ củ ngoài (xám trắng, xám nâu), vỏ củ trong (trắng, hồng tía, ngà vàng, phớt hồng) và thịt củ (15 giống thịt củ trắng đục, riêng giống sắn Nghệ có thịt củ màu trắng vàng).
- Yếu tố cấu thành năng suất: Chiều dài củ dao động 16,9–26,4 cm (Lá tre, KM440 và Sa06 đạt dài nhất 26,4 cm). Đường kính củ dao động 3,4–4,5 cm (Xanh 1 và KM419 đạt 4,5 cm). Số củ/gốc dao động 3,6–14,0 củ/gốc (cao nhất là KM419 đạt 14,0 củ/gốc, KM95 đạt 13,8 củ/gốc, Đỏ 1 và KM440 đạt 13,2 củ/gốc; thấp nhất là sắn Nghệ đạt 3,6 củ/gốc). Khối lượng củ/gốc dao động 1,0–5,0 kg/gốc (Xanh 1 đạt cao nhất 5,0 kg/gốc; Đỏ 2 và KM419 đạt 2,6 kg/gốc; KM440 đạt 2,5 kg/gốc; thấp nhất là Mỳ Kè đạt 1,0 kg/gốc).
- Năng suất và phẩm chất: Năng suất củ tươi dao động 10,0–50,0 tấn/ha; năng suất thân lá 10,4–54,0 tấn/ha; năng suất sinh vật học 29,4–80,0 tấn/ha; hệ số thu hoạch 24,4–65,7%. Tỷ lệ tinh bột dao động 15,0–26,0%; tỷ lệ chất khô 25,3–37,4%; năng suất tinh bột 2,3–6,6 tấn/ha; năng suất củ khô 3,2–10,3 tấn/ha.
Phần 5: Kết luận và đề nghị
Đánh giá tổng hợp 16 giống sắn thí nghiệm tại Thái Nguyên; khẳng định các giống có tiềm năng năng suất củ tươi, hàm lượng tinh bột và chất khô vượt trội; đề xuất hướng tiếp tục khảo nghiệm diện rộng để phục vụ cơ cấu giống cho địa phương.
Kết quả và đóng góp
Bảng tổng hợp các chỉ tiêu nông học và năng suất của 16 giống sắn
| STT |
Tên giống sắn |
Nguồn gốc thu thập |
Tỷ lệ mọc mầm (%) |
Chiều cao cây (cm) |
Số củ/gốc (củ) |
NS củ tươi (tấn/ha) |
NSSVH (tấn/ha) |
CSTH (%) |
TLTB (%) |
TLCK (%) |
NSTB (tấn/ha) |
NSCK (tấn/ha) |
| 1 |
Sắn Cao sản |
Yên Bái |
95 |
341,8 |
10,8 |
12,4 |
50,8 |
24,4 |
20,3 |
33,1 |
2,5 |
4,1 |
| 2 |
Sắn CSKC |
Yên Bái |
75 |
393,0 |
10,2 |
19,0 |
56,0 |
33,9 |
23,5 |
35,4 |
4,4 |
6,7 |
| 3 |
Sắn Lá tre |
Sơn La |
100 |
327,2 |
6,8 |
18,0 |
46,0 |
39,1 |
20,5 |
33,4 |
3,6 |
6,0 |
| 4 |
Sắn Nghệ |
Sơn La |
95 |
290,6 |
3,6 |
19,0 |
29,4 |
64,6 |
25,5 |
37,0 |
4,8 |
7,0 |
| 5 |
Sắn Đỏ 1 |
Sơn La |
100 |
390,8 |
13,2 |
19,6 |
41,6 |
47,1 |
18,3 |
31,5 |
3,5 |
6,1 |
| 6 |
Sắn Xanh 1 |
Sơn La |
100 |
382,4 |
10,6 |
50,0 |
65,6 |
65,7 |
22,0 |
34,4 |
6,6 |
10,3 |
| 7 |
Sắn Tăng sản |
Phú Thọ |
100 |
362,0 |
9,0 |
14,0 |
36,0 |
38,8 |
22,4 |
34,6 |
3,1 |
4,8 |
| 8 |
Sắn Xanh 2 |
Phú Thọ |
95 |
327,8 |
9,6 |
18,0 |
43,0 |
41,8 |
24,8 |
36,6 |
4,4 |
6,5 |
| 9 |
Sắn Trắng |
Phú Thọ |
95 |
309,6 |
10,0 |
18,8 |
62,8 |
29,9 |
20,9 |
33,4 |
3,9 |
6,2 |
| 10 |
Sắn Đỏ 2 |
Phú Thọ |
85 |
376,6 |
11,6 |
26,0 |
80,0 |
32,5 |
19,5 |
32,3 |
1,9 |
3,2 |
| 11 |
Sắn Mỳ Kè |
TT Cây có củ |
80 |
365,6 |
4,8 |
10,0 |
33,0 |
30,3 |
24,5 |
36,2 |
6,3 |
9,4 |
| 12 |
Sắn KM440 |
TT Cây có củ |
95 |
405,0 |
13,2 |
25,6 |
78,4 |
32,6 |
26,0 |
37,4 |
6,6 |
9,5 |
| 13 |
Sắn HB80 |
TT Cây có củ |
85 |
400,0 |
8,0 |
15,6 |
43,6 |
35,7 |
15,0 |
25,3 |
2,3 |
3,9 |
| 14 |
Sắn Sa06 |
TT Cây có củ |
85 |
350,0 |
9,2 |
16,4 |
46,4 |
35,3 |
25,5 |
37,0 |
4,1 |
6,0 |
| 15 |
Sắn KM95 |
TT Cây có củ |
100 |
386,0 |
13,8 |
19,2 |
53,2 |
36,0 |
25,0 |
33,1 |
4,8 |
6,3 |
| 16 |
Sắn KM419 |
TT Cây có củ |
100 |
346,0 |
14,0 |
26,0 |
64,0 |
40,6 |
20,7 |
33,4 |
2,3 |
8,6 |
Kết quả nổi bật
- Nhóm giống có năng suất củ tươi và năng suất chất khô cao:
- Giống Sắn Xanh 1 (thu thập từ Sơn La) đạt năng suất củ tươi cao nhất tập đoàn với 50,0 tấn/ha (khối lượng củ/gốc đạt 5,0 kg/gốc), năng suất chất khô đạt 10,3 tấn/ha, năng suất tinh bột đạt 6,6 tấn/ha và hệ số thu hoạch đạt 65,7%.
- Giống KM419 đạt năng suất củ tươi 26,0 tấn/ha, số củ/gốc cao nhất tập đoàn (14,0 củ/gốc), năng suất củ khô đạt 8,6 tấn/ha.
- Giống Sắn Đỏ 2 đạt năng suất củ tươi 26,0 tấn/ha, năng suất sinh vật học cao nhất tập đoàn (80,0 tấn/ha, trong đó năng suất thân lá đạt 54,0 tấn/ha).
- Giống KM440 đạt năng suất củ tươi 25,6 tấn/ha, chiều cao cây 405,0 cm, số củ/gốc đạt 13,2 củ.
- Nhóm giống có chất lượng củ và hàm lượng tinh bột vượt trội:
- Giống KM440 có tỷ lệ tinh bột cao nhất tập đoàn đạt 26,0%, tỷ lệ chất khô đạt 37,4%, năng suất tinh bột đạt 6,6 tấn/ha và năng suất củ khô đạt 9,5 tấn/ha.
- Giống Sắn Sa06 và Sắn Nghệ cùng đạt tỷ lệ tinh bột 25,5% và tỷ lệ chất khô 37,0%.
- Giống KM95 đạt tỷ lệ tinh bột 25,0%, tỷ lệ chất khô 33,1% và năng suất tinh bột 4,8 tấn/ha.
- Giống Sắn Mỳ Kè đạt tỷ lệ tinh bột 24,5%, tỷ lệ chất khô 36,2%, năng suất tinh bột 6,3 tấn/ha và năng suất củ khô 9,4 tấn/ha.
Đóng góp của đề tài
- Khóa luận đã hệ thống hóa và cung cấp bộ dẫn liệu thực nghiệm chi tiết về 16 giống sắn tại vùng đất đồi Thái Nguyên, so sánh trực tiếp giữa các giống bản địa thu thập từ Yên Bái, Sơn La, Phú Thọ với các giống lai công nghiệp mới từ Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Cây có củ.
- Xác
