Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây cà chua (Lycopersicon esculentum Mill., thuộc họ Cà Solanaceae) là loại rau ăn quả có giá trị dinh dưỡng cao, giàu glucid, acid hữu cơ, vitamin (A, B1, B2, C) và các khoáng chất thiết yếu (Ca, P, Fe), cùng hàm lượng chất chống oxy hóa lycopene. Tại Việt Nam, cà chua là cây trồng mang lại giá trị kinh tế cao, với mức lãi thuần có thể đạt từ 15 đến 25 triệu đồng/ha/vụ ở đồng bằng sông Hồng, thậm chí đạt 70 đến 100 triệu đồng/ha/vụ đối với mô hình thâm canh chất lượng cao. Tuy nhiên, sản xuất cà chua trong nước còn đối mặt với nhiều bất cập lớn: trên 70% sản lượng tập trung chủ yếu vào vụ đông xuân (từ tháng 12 đến tháng 4), dẫn đến tình trạng thiếu hụt nguồn cung trong hơn nửa thời gian còn lại của năm. Bên cạnh đó, việc nhập khẩu ồ ạt các giống cà chua nước ngoài tiềm ẩn rủi ro lây lan dịch bệnh (bệnh héo xanh vi khuẩn, bệnh xoăn vàng lá virus), thời gian sinh trưởng của giống nhập nội kéo dài gây khó khăn cho việc bố trí luân canh, và phần lớn giống nhập khẩu chỉ đạt phẩm cấp chất lượng trung bình.

Xuất phát từ thực tế đó, việc chọn tạo và đánh giá các tổ hợp lai cà chua có khả năng chịu nhiệt, sinh trưởng tốt, năng suất cao và phẩm chất tốt trong điều kiện trái vụ là yêu cầu cấp thiết của ngành chọn giống cây trồng. Khóa luận tốt nghiệp "Đánh giá sinh trưởng, năng suất và chất lượng các tổ hợp lai cà chua (Lycopersicon esculentum) vụ xuân hè cực muộn năm 2021" do sinh viên Trần Thị Giang thực hiện tại Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Tuấn Anh và PGS.TS. Nguyễn Hồng Minh.

Mục tiêu nghiên cứu: Chọn ra được các tổ hợp lai cà chua mới trồng trái vụ, có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt, cho năng suất cao, chất lượng tốt, hình thức quả đẹp, thích hợp trong vụ Xuân Hè cực muộn để giới thiệu vào sản xuất.

Nhiệm vụ nghiên cứu (theo văn bản):

  1. Đánh giá khả năng sinh trưởng và một số đặc điểm hình thái, cấu trúc cây của các tổ hợp lai cà chua trồng trong vụ Xuân Hè.
  2. Đánh giá khả năng ra hoa, đậu quả, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các tổ hợp lai cà chua trồng trong vụ Xuân Hè.
  3. Đánh giá mức độ nhiễm một số bệnh hại chính trên đồng ruộng theo các triệu chứng quan sát trên cây ở vụ Xuân Hè.
  4. Đánh giá đặc điểm hình thái và chất lượng quả của các tổ hợp lai cà chua.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: 46 tổ hợp lai cà chua (Lycopersicon esculentum Mill.) bao gồm các mã số: C11, C12, C9, C81, C22, C33, C34, W19, W75, W76, W77, H11, U11, G11, Z11, E81, E84, E40, L33, L34, L40, L81, L82, L84, L88, L92, L44, U33, U34, U40, U79, U81, U82, U92, F40, G40, M40, N40, P40, Z40, H40, Z84, Z91 (Z81), M88, O91, Q33.
  • Phạm vi không gian: Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển giống rau chất lượng cao - Học viện Nông nghiệp Việt Nam (Gia Lâm, Hà Nội), trên nền đất chuyên trồng màu có thành phần cơ giới nhẹ đến trung bình, pH = 6,5, chủ động tưới tiêu.
  • Phạm vi thời gian: Vụ Xuân Hè cực muộn năm 2021, kéo dài từ đầu tháng 3/2021 (gieo hạt) đến cuối tháng 6/2021 (thu hoạch kết thúc).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và tài liệu tham khảo

Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về nông sinh học, di truyền học và chọn giống cây cà chua:

  • Nguồn gốc và tiến hóa: Cây cà chua có nguồn gốc từ vùng Nam Mỹ (Peru, Ecuador, Bolivia), tiến hóa từ các loài cà chua dại (L. esculentum var. pimpinellifolium) hoặc cà chua anh đào (L. esculentum var. cerasiforme).
  • Đặc tính sinh lý và yêu cầu ngoại cảnh: Cà chua là cây ưa ấm, nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 22 đến 24°C, giới hạn tối cao là 35°C và tối thấp là 10°C. Nhiệt độ trên 30/25°C ngày/đêm cản trở thụ tinh, làm rụng hoa và ức chế tổng hợp lycopene (ở nhiệt độ trên 30°C sắc tố caroten chiếm ưu thế khiến quả có màu vàng thay vì đỏ).
  • Yêu cầu dinh dưỡng và phân bón: Nhu cầu khoáng chính gồm N, P, K và Ca; trong đó để tạo 1 tấn quả cần khoảng 2,9–3,8 kg N, 0,4–0,6 kg P2O5 và 0,45–7,9 kg K2O tùy điều kiện đất đai.
  • Tài liệu sản xuất: Sử dụng dữ liệu thống kê sản xuất nông nghiệp toàn cầu từ FAO (FAODatabaseStatic 2020) và số liệu thống kê diện tích, năng suất cà chua trong nước từ Tổng cục Thống kê (2019).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

  • Phương pháp bố trí thí nghiệm: Bố trí theo phương pháp khảo sát tập đoàn giống, tuần tự không nhắc lại. Diện tích mỗi ô thí nghiệm là 7,5 m² (kích thước 1,5 m x 5,0 m), trồng 14 cây/ô thành 2 hàng/luống. Mật độ trồng: khoảng cách cây cách cây 40 cm, hàng cách hàng 60 cm, rãnh luống rộng 30 cm.
  • Quy trình kỹ thuật và phân bón (tính cho 1 ha):
    • Khối lượng phân bón: 12 tấn phân chuồng hoai mục + 400 kg đạm Urê + 650 kg Supe Lân + 360 kg Kali clorua/sulfat.
    • Phân kỳ bón: Bón lót 100% phân chuồng + 60% Supe Lân. Bón thúc đợt 1 (sau trồng 7–8 ngày: 10% đạm + 10% lân); đợt 2 (khi ra hoa rộ: 30% đạm + 40% lân + 30% kali); đợt 3 (khi quả rộ: 30% đạm + 40% kali); đợt 4 (sau thu hoạch quả đợt 1: 30% đạm + 30% kali).
    • Chăm sóc: Duy trì độ ẩm đất 70–80%, cắm giàn sau trồng 35–40 ngày, tỉa cành giữ lại một nhánh cấp 1 dưới chùm hoa thứ nhất khi cành chưa hóa gỗ.
  • Các chỉ tiêu theo dõi:
    • Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn: Thời gian từ trồng đến ra hoa (50–70% cây nở hoa), trồng đến đậu quả (50–70% cây đậu quả), trồng đến quả chín (trên 30% cây có quả chín ở chùm 1).
    • Động thái sinh trưởng: Đo chiều cao thân chính (cm) và đếm số lá trên thân chính theo dõi định kỳ 6 lần (7 ngày/lần), bắt đầu từ 17 ngày sau trồng (khi cây hồi xanh) đến 52 ngày sau trồng.
    • Cấu trúc cây: Chiều cao cây cuối cùng, chiều cao từ gốc đến chùm hoa thứ nhất, số đốt dưới chùm hoa thứ nhất, màu sắc lá, dạng hình cây.
    • Đặc điểm ra hoa và đậu quả: Đặc điểm nở hoa (tập trung/rải rác), tỷ lệ đậu quả theo dõi trên 6 cây/ô (mỗi cây theo dõi 5 chùm hoa/quả từ dưới lên).
    • Năng suất và các yếu tố cấu thành: Số chùm/cây, tổng số quả/cây, phân loại nhóm quả lớn ($N_1$, đường kính > 3 cm, khối lượng $P_1$ từ 85–120 g) và nhóm quả nhỏ ($N_2$, đường kính $\le$ 2,5 cm, khối lượng $P_2$ từ 10–14 g). Năng suất cá thể tính theo công thức: $\text{NSCT} = N_1 \times P_1 + N_2 \times P_2$.
    • Hình thái và chất lượng quả: Chỉ số hình dạng quả ($I = H/D$, với $H$ là chiều cao quả, $D$ là đường kính quả; $I > 1$: quả dài, $I = 0,85–1$: quả tròn, $I < 0,85$: quả dẹt), độ dày thịt quả (mm), số ngăn hạt, số hạt/quả, màu sắc khi chín, độ cứng, độ nứt quả sau mưa, tỷ lệ chất khô hòa tan (đo độ Brix bằng khúc xạ kế).
    • Mức độ nhiễm sâu bệnh: Quan sát triệu chứng bệnh virus (chia mức độ nặng/nhẹ) và các bệnh hại trên đồng ruộng.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê mô tả và tính toán số liệu trên phần mềm Microsoft Excel và phần mềm chuyên dụng STAR.

Nội dung chính theo từng chương

Phần II: Tổng quan tài liệu

Phần tổng quan hệ thống hóa các tư liệu khoa học về cây cà chua trên phạm vi thế giới và Việt Nam:

  • Nguồn gốc thực vật học, phân loại chi Solanum / danh pháp đồng nghĩa Lycopersicon esculentum Mill., cùng các dạng hình thương mại như Slicing/Globe, Beefsteak, Oxheart, Cà chua mận (Plum), Cà chua lê, Cà chua anh đào (Cherry), Cà chua nho (Grape) và Campari.
  • Thành phần dinh dưỡng trong 100g quả tươi (93,1g nước, 1,9g protein, 3,6g carbohydrate, 31mg vitamin C, 320 IU vitamin A, các khoáng vi lượng và đa lượng).
  • Yêu cầu sinh thái về nhiệt độ, ánh sáng, nước, độ ẩm và dinh dưỡng khoáng đa - trung - vi lượng.
  • Phân tích chuỗi số liệu sản xuất thế giới giai đoạn 2015–2019: diện tích toàn cầu tăng từ 4.823,35 nghìn ha lên 5.030,55 nghìn ha; sản lượng năm 2019 đạt 180.766,33 nghìn tấn; Trung Quốc dẫn đầu về diện tích (1.086,77 nghìn ha) và sản lượng (62.869,5 nghìn tấn), trong khi Mỹ đạt năng suất cao nhất (98,04 tấn/ha).
  • Tổng kết tình hình nghiên cứu chọn giống chịu nhiệt, kháng bệnh virus/héo xanh trên thế giới (AVRDC - Đài Loan, Thái Lan, Mỹ) và các thành tựu chọn tạo giống cà chua lai tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam (các giống MV1, HT7, HT21, HT42, HT160, HT109).

Phần III: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết danh mục 46 tổ hợp lai cà chua đưa vào khảo nghiệm; mô tả đặc điểm lý hóa của đất tại khu thí nghiệm Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển giống rau chất lượng cao; thiết kế sơ đồ bố trí ruộng thí nghiệm không lặp lại gồm 46 ô; quy chuẩn hóa định lượng phân bón và thời điểm chăm sóc kỹ thuật; xây dựng hệ thống thang đo đánh giá các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất, chất lượng và bệnh hại.

Phần IV: Kết quả và thảo luận

Chương kết quả tập trung phân tích số liệu thực nghiệm thu thập từ 46 tổ hợp lai trong điều kiện nhiệt độ cao của vụ Xuân Hè cực muộn:

  • Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng:
    • Thời gian từ trồng đến ra hoa dao động từ 22 đến 35 ngày. Nhóm ra hoa sớm (24–26 ngày) gồm: L88, E84, C11, C12, C9, C81, C22, C33, W19. Nhóm ra hoa muộn (34–35 ngày) gồm: U82, U92, L82, W75.
    • Thời gian từ trồng đến đậu quả dao động từ 35 đến 44 ngày. Các tổ hợp lai đậu quả sớm nhất (35 ngày) là C11, C12, C22, C33, E84; đậu quả muộn nhất (44 ngày) là L82 và E81.
    • Thời gian từ trồng đến quả bắt đầu chín dao động từ 65 đến 82 ngày. Chín sớm nhất (65 ngày) gồm C33, E40, L84, L88, U33, U34, F40, G40, M40; chín muộn nhất là E81 (80 ngày) và L82 (82 ngày).
Nhóm chỉ tiêu sinh trưởng Biên độ dao động (ngày) Tổ hợp lai sớm nhất Tổ hợp lai muộn nhất
Trồng – Ra hoa 22 – 35 L88, E84, C11, C22, C33 (24–26 ngày) U82, U92, L82, W75 (34–35 ngày)
Trồng – Đậu quả 35 – 44 C11, C12, C22, C33, E84 (35 ngày) L82, E81 (44 ngày)
Trồng – Quả chín 65 – 82 C33, E40, L84, L88, U33, U34, F40 (65 ngày) E81 (80 ngày), L82 (82 ngày)
  • Động thái tăng trưởng chiều cao thân chính:
    • Sau 17 ngày: chiều cao cao nhất là E81 (27,8 cm), thấp nhất là C11 (18,25 cm).
    • Sau 24 ngày: cao nhất là Z84 (39,17 cm), thấp nhất là C9 và C81 (25,33 cm).
    • Sau 31 ngày: cao nhất là W77 (61,43 cm), thấp nhất là M40 (44,67 cm).
    • Sau 38 ngày: tổ hợp lai L81 tăng nhanh đạt 78,83 cm, thấp nhất là O91 (54,83 cm).
    • Sau 45 ngày: cao nhất là W75 (96,67 cm), thấp nhất là M40 (73,92 cm).
    • Sau 52 ngày: W75 đạt chiều cao lớn nhất quần thể (116,12 cm), thấp nhất là C33 (85,83 cm).
Mốc thời gian theo dõi Chiều cao thấp nhất (THL / cm) Chiều cao lớn nhất (THL / cm)
17 ngày sau trồng C11 (18,25 cm) E81 (27,80 cm)
24 ngày sau trồng C9, C81 (25,33 cm) Z84 (39,17 cm)
31 ngày sau trồng M40 (44,67 cm) W77 (61,43 cm)
38 ngày sau trồng O91 (54,83 cm) L81 (78,83 cm)
45 ngày sau trồng M40 (73,92 cm) W75 (96,67 cm)
52 ngày sau trồng C33 (85,83 cm) W75 (116,12 cm)
  • Động thái tăng trưởng số lá trên thân chính: Số lá tăng trưởng ổn định từ 2 đến 6 lá qua từng tuần theo dõi. Sau 17 ngày, C81 có số lá cao nhất (8,8 lá), N40 thấp nhất (5,67 lá). Sau 31 ngày, Z81 đạt 12,67 lá, E84 đạt 9,87 lá. Sau 38 ngày, L81 đạt 15,57 lá, N40 đạt 9,83 lá. Sau 52 ngày trồng, W75 đạt số lá cao nhất (19,33 lá), thấp nhất là C33 (9,67 lá).
  • Cấu trúc cây, tỷ lệ đậu quả và chất lượng quả:
    • Tỷ lệ đậu quả của các tổ hợp lai đạt trên 70% trong điều kiện bất thuận vụ Xuân Hè.
    • Hình thái quả: Đa số mang dạng quả tròn, đường kính quả trung bình dao động từ 45,16 đến 54,16 mm; độ dày thịt quả trung bình khoảng 5,6 mm (cùi tương đối dày).
    • Màu sắc khi chín: Phần lớn các tổ hợp lai có màu đỏ cờ; một số tổ hợp lai có màu đỏ đậm gồm F40 và U82.
    • Hàm lượng chất khô hòa tan (độ Brix): Dao động từ 4,59% đến 5,67%, phần lớn các tổ hợp lai đạt tiêu chuẩn chất lượng phục vụ chế biến công nghiệp (độ Brix > 4,5%).

Phần V: Kết luận và đề nghị

Đưa ra kết luận tổng kết về mức độ thích nghi của 46 tổ hợp lai tại Gia Lâm, Hà Nội và đề xuất hướng nghiên cứu khảo nghiệm tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Khả năng thích ứng: Toàn bộ 46 tổ hợp lai khảo nghiệm có cấu trúc thân lá phát triển tốt, thích nghi được với điều kiện khí hậu nóng ẩm vụ Xuân Hè cực muộn tại Gia Lâm, Hà Nội.
  • Khả năng sinh sản: Tỷ lệ đậu quả tự nhiên đạt mức cao (trên 70%), chứng minh tiềm năng chịu nhiệt và khả năng thụ tinh tốt của các tổ hợp lai trong điều kiện nhiệt độ cao.
  • Chất lượng thương phẩm và chế biến: Quả có kích cỡ trung bình (đường kính 45,16–54,16 mm), vỏ cùi dày (~5,6 mm) tạo độ chắc, màu sắc đỏ cờ đến đỏ đậm (F40, U82), độ Brix đạt từ 4,59% đến 5,67% (vượt ngưỡng tiêu chuẩn chế biến 4,5%).
  • Xác định các tổ hợp lai ưu tú: Nghiên cứu đã tuyển chọn được 7 tổ hợp lai có năng suất cá thể và năng suất thực thu cao nhất gồm: L84, C22, L34, U92, C11, C81, G40.

Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm toàn diện về nông sinh học, động thái sinh trưởng thân lá, khả năng đậu quả và chất lượng quả của 46 tổ hợp lai cà chua mới trong điều kiện canh tác vụ Xuân Hè cực muộn tại miền Bắc.
  • Bổ sung các dòng/tổ hợp lai triển vọng có khả năng chịu nhiệt vào nguồn vật liệu di truyền phục vụ chương trình chọn tạo giống cà chua trái vụ của Học viện Nông nghiệp Việt Nam, góp phần giải quyết bài toán thiếu hụt cà chua trong cơ cấu mùa vụ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thí nghiệm mới được tiến hành trong phạm vi 01 vụ canh tác (vụ Xuân Hè cực muộn năm 2021) và áp dụng phương pháp khảo sát tập đoàn tuần tự không nhắc lại, do đó chưa đánh giá được đầy đủ mức độ tương tác giữa kiểu gen và môi trường qua nhiều vụ/vùng sinh thái khác nhau.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo: Tác giả đề nghị tiếp tục đưa các tổ hợp lai triển vọng đã được tuyển chọn (L84, C22, L34, U92, C11, C81, G40) vào khảo nghiệm so sánh giống có lặp lại trong các vụ mùa tiếp theo nhằm đánh giá chính xác độ ổn định di truyền, tiềm năng năng suất và khả năng chống chịu sâu bệnh trước khi đưa vào sản xuất đại trà.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo:
    • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh ngành Nông học, Khoa học cây trồng, Di truyền và Chọn giống cây trồng.
    • Cán bộ kỹ thuật và nghiên cứu viên tại các viện nghiên cứu rau quả, trung tâm giống cây trồng nghiên cứu về cây rau ăn quả trái vụ.
  • Nội dung giá trị:
    • Quy trình canh tác và chế độ bón phân chi tiết 4 đợt cho cà chua vụ Xuân Hè cực muộn (tỷ lệ phân chuồng, N, P, K).
    • Hệ thống tiêu chí và phương pháp theo dõi hình thái, phân loại kích cỡ quả ($N_1, N_2$), chỉ số hình dạng ($I = H/D$) và phương pháp đo độ Brix đánh giá phẩm chất quả.
    • Bộ số liệu động thái sinh trưởng thân lá của 46 tổ hợp lai phục vụ công tác đối chứng và chọn lọc dòng bố mẹ.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận khảo nghiệm bao nhiêu tổ hợp lai cà chua và thực hiện tại địa điểm nào?

Nghiên cứu khảo nghiệm tổng cộng 46 tổ hợp lai cà chua (Lycopersicon esculentum Mill.), được bố trí thực nghiệm tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển giống rau chất lượng cao thuộc Học viện Nông nghiệp Việt Nam (Gia Lâm, Hà Nội) trong vụ Xuân Hè cực muộn năm 2021 (tháng 3 đến tháng 6/2021).

2. Công thức phân bón áp dụng cho 1 ha trong thí nghiệm gồm những loại nào và được bón như thế nào?

Tổng lượng phân bón cho 1 ha gồm: 12 tấn phân chuồng hoai mục + 400 kg đạm Urê + 650 kg Supe Lân + 360 kg Kali. Quy trình bón chia làm 5 lần: bón lót toàn bộ phân chuồng + 60% lân; bón thúc lần 1 (sau trồng 7–8 ngày: 10% đạm + 10% lân); bón thúc lần 2 khi ra hoa rộ (30% đạm + 40% lân + 30% kali); bón thúc lần 3 khi quả rộ (30% đạm + 40% kali); bón thúc lần 4 sau thu hoạch đợt 1 (30% đạm + 30% kali).

3. Những tổ hợp lai nào có thời gian sinh trưởng ngắn nhất ở các giai đoạn ra hoa, đậu quả và chín?

Tổ hợp lai ra hoa sớm nhất là L88, E84, C11, C12, C9, C81, C22, C33, W19 (24–26 ngày sau trồng); tổ hợp lai đậu quả sớm nhất là C11, C12, C22, C33, E84 (35 ngày sau trồng); và các tổ hợp lai có quả bắt đầu chín sớm nhất là C33, E40, L84, L88, U33, U34, F40, G40, M40 (65 ngày sau trồng).

4. Độ Brix và kích thước quả của các tổ hợp lai trong nghiên cứu đạt mức bao nhiêu?

Độ Brix của các tổ hợp lai dao động từ 4,59% đến 5,67% (hầu hết đều đạt tiêu chuẩn chế biến trên 4,5%). Quả có kích thước trung bình với đường kính dao động từ 45,16 đến 54,16 mm và độ dày thịt quả trung bình đạt khoảng 5,6 mm.

5. Những tổ hợp lai nào được tác giả kết luận có năng suất cao và triển vọng nhất?

Qua đánh giá tổng hợp về khả năng sinh trưởng, năng suất cá thể và năng suất thực thu, tác giả đã tuyển chọn được 7 tổ hợp lai triển vọng nhất bao gồm: L84, C22, L34, U92, C11, C81 và G40.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Trần Thị Giang đã hoàn thành việc đánh giá toàn diện 46 tổ hợp lai cà chua trong điều kiện thời tiết bất thuận của vụ Xuân Hè cực muộn năm 2021 tại Gia Lâm, Hà Nội. Kết quả nghiên cứu xác định các tổ hợp lai đều có tỷ lệ đậu quả tốt (trên 70%), độ Brix đạt chuẩn chế biến (4,59–5,67%) và thịt quả dày (~5,6 mm). Trên cơ sở đó, đề tài đã lựa chọn được 7 tổ hợp lai ưu tú (L84, C22, L34, U92, C11, C81, G40) đạt năng suất cao để tiếp tục thử nghiệm và định hướng đưa vào sản xuất cà chua trái vụ.