Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Tăng năng suất cây trồng là mục tiêu quan trọng nhất của mọi tiến bộ kỹ thuật về giống và canh tác. Dân số ngày càng tăng kéo theo nhu cầu lương thực không ngừng tăng lên, trong khi đất canh tác bị thu hẹp và để ứng phó với biến đổi khí hậu, chúng ta cần phải thường xuyên chọn tạo giống cây trồng phù hợp với điều kiện ngoại cảnh luôn thay đổi, đồng thời áp dụng các biện pháp kỹ thuật thâm canh tăng năng suất. Giống có vai trò rất quan trọng, góp phần nâng cao năng suất và sản lượng cây trồng.
Năng suất cây trồng có thể tăng lên một cách đáng kể nếu chọn được giống có tiềm năng năng suất cao và ổn định. Hiện nay các giống khoai tây đang phổ biến trong sản xuất tại Việt Nam nói chung và Thái Nguyên nói riêng chủ yếu là nhập nội. Do vậy trước khi đưa vào sản xuất ở một vùng nào đó cần đánh giá khả năng thích ứng của giống với các điều kiện sinh thái khác nhau, đồng thời áp dụng các biện pháp kỹ thuật phù hợp. Khi nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật cho khoai tây, nhiều tác giả đã kết luận khoai tây trồng an toàn trong thời tiết vụ đông ở miền Bắc nước ta (từ 15/10 trở đi) và có thể trồng thêm khoai tây vụ xuân.
Tuy nhiên, việc xác định thời vụ trồng khoai tây còn phụ thuộc vào yếu tố đất đai và khí hậu từng vùng (Trương Văn Hộ, 1992) [15]. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mật độ và khoảng cách trồng, số thân trên một đơn vị diện tích có ảnh hưởng rất rõ rệt đến năng suất và chất lượng khoai tây. Khoai tây được trồng bằng phương pháp làm đất tối thiểu, mật độ và khoảng cách trồng được khuyến cáo như sau: Trồng 2 hàng cách mép luống 30 - 35 cm, hàng cách hàng 35 - 40 cm; củ cách củ 30 cm, tương đương 5 - 6 vạn củ giống/ha (Trung tâm Khuyến nông Quốc gia, 2013) [147]. Khoai tây là một trong những loại cây trồng cho năng suất cao, do đó đòi hỏi nhiều chất dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng và phát triển.
Lượng phân bón cho khoai tây phụ thuộc vào loại đất, độ phì nhiêu của đất, tình trạng luân canh và canh tác, giống và thời gian sinh trưởng của khoai tây, độ ẩm và mật độ trồng (Smith, 6 1987) [123]. Khi trồng khoai tây giống mới theo hướng thâm canh để có năng suất, hiệu quả cao nhất thiết phải bón phân. Cần thực hiện tưới rãnh nhẹ để khoai tây nhanh mọc trong trường hợp đất bị khô. Thực hiện vun xới 2 lần kết hợp bón thúc.
Thường xuyên tưới nước giữ ẩm cho khoai tây, tốt nhất bằng biện pháp tưới rãnh (Trung tâm Khuyến nông Quốc gia, 2015) [148]. Như vậy, để trồng khoai tây đạt hiệu quả kinh tế cao thì mỗi vùng sinh thái cần nghiên cứu để tìm ra bộ giống tốt và biện pháp canh tác phù hợp. Một số nghiên cứu về yêu cầu ngoại cảnh đối với cây khoai tây 1. Yêu cầu về nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của cây và năng suất củ.
Nhiệt độ trong vụ trồng bình quân 16°C - 18°C là thích hợp và cho năng suất cao nhất. Khi nhiệt độ cao, cây khoai tây bị giảm sự đồng hóa, tăng dị hóa; nhiệt độ ban đêm cao sẽ làm giảm sản lượng chất khô của cây. Sự phát triển tối ưu của cây khoai tây khi nhiệt độ ban ngày 20°C, ban đêm 14°C. Nếu nhiệt độ ban ngày ở mức 21°C - 24°C, ban đêm 10°C hoặc thấp hơn một chút, khoai tây cũng có năng suất cao.
Nhưng khi nhiệt độ bình quân dưới 10°C sẽ làm giảm sự sinh trưởng của cây, dưới 5°C cây ngừng sinh trưởng. Cây khoai tây có ba giai đoạn: Giai đoạn phát triển thân lá, giai đoạn hình thành củ và giai đoạn phình to củ. Mỗi giai đoạn có yêu cầu nhiệt độ khác nhau. Từ mọc đến phát triển thân lá, cây khoai tây cần nhiệt độ tương đối cao, thay đổi từ 16°C - 24°C, ở giai đoạn này thân lá phát triển đầy đủ thì năng suất củ mới cao.
Giai đoạn hình thành củ cần nhiệt độ thấp hơn. Rashid năm 1974 có nhận xét, củ khoai tây hình thành nhanh nhất ở nhiệt độ ban ngày 20°C - 21°C và ban đêm 14°C. Giai đoạn phình củ cần nhiệt độ thấp hơn kết hợp với ngày dài và cường độ ánh sáng cao (Trương Văn Hộ, 2010) [17]. Nhiệt độ không khí thích hợp nhất cho củ khoai tây phát triển từ 18-19 0C và nhiệt độ đất 16- 170C.
nếu nhiệt độ từ 200C trở lên quá trình hình thành củ của khoai tây bắt đầu bị kìm hãm. Nhiệt độ lên cao quá 25 0C sẽ trở ngại cho quá trình hình thành và phát triển củ. Trong thời kỳ hình thành củ, nhiệt độ cao kéo dài gây ra hiện tượng củ không được tích lũy chất khô một cách đầy đủ, dẫn đến năng suất và chất lượng giống giảm rõ rệt ở các đời sau. 7 Như vậy, cây khoai tây sinh trưởng, phát triển và cho năng suất cao trong điều kiện nhiệt độ thấp.
Nhiệt độ thích hợp cho thân lá phát triển là 18 - 20 0C, thân củ phát triển là 18 - 190C. Tuy nhiên, nhiệt độ quá thấp làm cây bị chết rét, còn nhiệt độ cao thì củ hình thành kém, nhanh thoái hóa và bệnh virút phát triển mạnh. Để nâng cao năng suất và chất lượng củ khoai tây cần nghiên cứu để có thời vụ thích hợp với từng vùng. Yêu cầu về ánh sáng Khoai tây là cây ưa sáng, năng suất khoai tây phụ thuộc vào khả năng hấp thu và hiệu quả của việc sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp nên chất khô của củ và chỉ số thu hoạch.
Cường độ ánh sáng thích hợp cho sự hình thành củ và năng suất khoai tây là 20.000 lux (Allen and Scott. Trong điều kiện khí hậu giống nhau, không thiếu nước hoặc dinh dưỡng và không xuất hiện sâu bệnh hại thì sự khác nhau về sinh trưởng, phát triển và năng suất là do khả năng hấp thu ánh sáng khác nhau giữa các giống (Spitter, 1987; Van der Zaag and Doombos JH, 1987) [124], [132]. Độ dài ngày ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng phát triển của cây khoai tây. Ở điều kiện ngày dài trên 14 giờ chiếu sáng/ngày của mùa xuân và mùa hè ở các nước ôn đới, thời gian sinh trưởng của cây khoai tây dài tới hơn 4 tháng gần 5 tháng, có thời gian phát triển thân lá dài, sau đó mới đến giai đoạn hình thành củ và phình to củ.
Người ta thấy rằng cây khoai tây trong điều kiện dài ngày có hàm lượng hoomon gibberellin cao, nên đã làm chậm sự hình thành củ. Do thời gian sinh trưởng dài nên năng suất khoai tây ở vùng ôn đới khá cao, về tiềm năng nhiều nơi tới 100 - 120 tấn củ/ha, nhiều nước đạt năng suất bình quân 35 - 40 tấn/ha. Những nước vùng nhiệt đới trồng khoai tây trong điều kiện ngày ngắn, dưới 12 giờ/ngày nên hình thành củ sớm ngay khi thân lá còn trong giai đoạn đang phát triển. Vì vậy, thời gian sinh trưởng ngắn, chỉ trên dưới 3 tháng, nên năng suất củ thấp, tiềm năng năng suất không cao.
Những giống khoai tây ở vùng ôn đới đem trồng ở Việt Nam sẽ rút ngắn khoảng 30% thời gian trồng ở vùng ôn đới (Trương Văn Hộ, 2010) [17]. Trong điều kiện ngày dài, cây khoai tây ra hoa, kết quả nhiều hơn ngày ngắn. Nếu ở nhiệt độ thấp trong điều kiện ngày dài hoặc ngắn, khoai tây đều ra củ sớm. Về cường độ ánh sáng với khoai tây, ánh sáng có cường độ mạnh sẽ làm 8 cho quá trình quang hợp tăng lên, cây phát triển thuận lợi.
Nếu cường độ ánh sáng yếu, trời nhiều mây âm u kéo dài, cây quang hợp kém, năng suất khoai tây thấp. Mặt khác cường độ ánh sáng quá cao cũng gây ra tạo củ sớm, ra hoa nhanh dẫn đến thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất củ thấp. Yêu cầu về nước Nước là một trong những yếu tố quyết định đến sự sinh trưởng, phát triển của cây khoai tây, đến năng suất và chất lượng của củ khoai tây. Muốn cây khoai tây có hiệu suất quang hợp cao, đất phải đủ ẩm để cho bộ rễ hút đủ lượng nước cần thiết và chất khoáng để điều tiết nhiệt độ của cây.
Nếu đất khô hạn, lá khô sẽ bị héo, khí khổng khép lại, hiệu suất quang hợp của cây sẽ giảm sút. Nếu thiếu nước kéo dài trầm trọng thì cây sẽ chết. Nếu quá nhiều nước sẽ gây nên yếm khí, trong đất thiếu O2 sẽ làm cho bộ rễ bị chết, đồng thời những khí khổng trên vỏ củ bị trương nước sẽ là nơi để vi khuẩn và nấm xâm nhập làm thối củ (Trương Văn Hộ, 2010) [17]. Trong suốt thời gian sinh trưởng, phát triển cây khoai tây cần rất nhiều nước.
Theo một số nghiên cứu, một héc ta khoai tây cho năng suất củ từ 19-33 tấn/ha thì cần từ 2. Để tạo ra 100 kg củ khoai tây cần 12 - 15 m 3 nước (Ngô Đức Thiệu và Nguyễn Văn Thắng, 1978) [41]. Nghiên cứu của Deblonde et al., (1999) [70] chỉ rõ, năng suất và yếu tố cấu thành năng suất bị tác động mạnh bởi tổng lượng nước tưới. Tuy nhiên tác động của hạn đến cây trồng phụ thuộc vào thời gian, giai đoạn và mức độ nghiêm trọng của khô hạn (Jefferies, 1995) [96].
Hạn thường tác động mạnh ở 3 giai đoạn: sinh trưởng, phình to củ và chín. Thiếu nước ở giai đoạn cuối của thời gian sinh trưởng sinh dưỡng làm cho khoai tây có năng suất thấp nhất, thiếu nước ở giai đoạn chín thì củ khoai tây lại to nhất (Fabeiro et al. Nghiên cứu của Iqbal et al., (1999) [94] cũng cho kết quả là, hạn xuất hiện vào giai đoạn chín làm giảm năng suất ít nhất, xuất hiện sớm sẽ ảnh hưởng mạnh nhất đến năng suất, tiếp theo là giai đoạn hình thành củ. Điều đó được Kashyap et al., (2003) [99] giải thích rằng, hầu hết các giai đoạn nhạy cảm với sự thiếu nước là ở thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng nên thiếu nước ở giai đoạn này ảnh hưởng đến năng suất mạnh nhất.
9 Như vậy, nước rất cần thiết cho sinh trưởng, phát triển và tạo năng suất của cây khoai tây. Thiếu nước ở giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng ảnh hưởng nhiều nhất đến năng suất. Vì vậy trong điều kiện ở miền Bắc Việt Nam, vụ đông thường có lượng mưa thấp và biến động giữa các vùng khá lớn nên cần nghiên cứu chế độ tưới nước hợp lý cho khoai tây trong từng điều kiện cụ thể.