Tổng quan luận án
Công trình nghiên cứu khoa học của nghiên cứu sinh Hà Quang Thưởng với đề tài "Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật chủ yếu nâng cao năng suất giống vải chín sớm PH40 ở vùng miền núi phía Bắc" được thực hiện tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, chuyên ngành Khoa học Cây trồng (mã số: 9620110), dưới sự hướng dẫn khoa học của GS.TS. Vũ Mạnh Hải và TS. Nguyễn Hữu La, bảo vệ năm 2023.
Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu
Cây vải (Litchi chinensis Sonn.) thuộc họ Bồ hòn (Sapindaceae), là cây ăn quả có vị trí kinh tế quan trọng. Tại Việt Nam, diện tích trồng vải cả nước đạt khoảng 58,3 nghìn ha, tập trung chủ yếu tại Bắc Giang (28.300 ha, sản lượng 180.000 tấn) và Hải Dương (9.000 ha, sản lượng 60.000 tấn), kế tiếp là Quảng Ninh, Lạng Sơn, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc. Trong cơ cấu sản xuất, giống vải thiều Thanh Hà chiếm tỷ lệ áp đảo với hơn 80% diện tích, các giống chín sớm chỉ chiếm khoảng 20%, trong khi giống chín muộn chiếm tỷ lệ không đáng kể. Do thời gian thu hoạch của vải thiều chính vụ rất ngắn (kéo dài trong khoảng 30 - 45 ngày, từ đầu tháng 6 đến cuối tháng 7), kết hợp với năng lực bảo quản quả tươi và công nghệ chế biến sau thu hoạch còn hạn chế, áp lực tiêu thụ quả tươi trong chính vụ rất căng thẳng, làm suy giảm giá trị thương mại và thu nhập của người sản xuất.
Để giải quyết vấn đề rải vụ thu hoạch, một số giống vải chín sớm đã được đưa vào sản xuất như vải Phúc Hòa, Bình Khê, Hùng Long nhưng vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu thực tiễn. Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc đã tuyển chọn từ sản xuất giống vải chín sớm PH40 (được cho là biến chủng trồng từ hạt của giống vải Thiều Phú Hộ tại xã Phú Hộ, thị xã Phú Thọ, tỉnh Phú Thọ). Giống PH40 sở hữu các đặc tính: thời gian chín sớm (thu hoạch từ ngày 15 đến 25 tháng 5), kích thước quả lớn (50 – 55 g/quả), vỏ quả màu đỏ nhung, năng suất trung bình đạt 19,5 tấn/ha, phẩm chất tốt. Giống đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn công nhận sản xuất thử theo Quyết định số 2871/QĐ-BNN-TT ngày 12 tháng 7 năm 2016 và công nhận giống chính thức theo Quyết định số 5070/QĐ-BNN-TT ngày 31 tháng 12 năm 2019.
Tuy nhiên, giống vải chín sớm PH40 bộc lộ hạn chế sinh học là khả năng ra hoa và đậu quả thiếu tính ổn định trong những năm có điều kiện thời tiết mùa thu và đông bất thuận (nắng ấm hoặc mưa nhiều). Trước khi luận án được thực hiện, chưa có công trình nào mô tả toàn diện đặc điểm hình thái, sinh trưởng, xác định quan hệ di truyền bằng chỉ thị phân tử, cũng như làm rõ cơ chế biến đổi tỷ lệ Carbonhydrat/Đạm (C/N) và hoàn thiện các biện pháp kỹ thuật canh tác đồng bộ (khoanh vỏ, cắt tỉa, phân bón, chất điều tiết sinh trưởng, phòng trừ sâu bệnh) nhằm ổn định năng suất cho giống vải PH40 tại vùng miền núi phía Bắc.
Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu tổng quát của đề tài là đánh giá được đặc điểm nông sinh học trong mối quan hệ đến sinh thái vùng trồng và xác định một số biện pháp kỹ thuật chủ yếu nhằm cải thiện khả năng ra hoa, ổn định năng suất giống vải chín sớm PH40, góp phần bổ sung giống mới cho sản xuất và nâng cao thu nhập cho người trồng.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Giống vải chín sớm PH40; các chất điều tiết sinh trưởng (Ethrel, Paclobutrazol...); phân bón lá đa, trung, vi lượng (MKP, axit boric Bo...); các tổ hợp phân bón qua rễ và các loại thuốc bảo vệ thực vật phòng trừ sâu bệnh hại chính.
- Phạm vi nghiên cứu:
- Không gian: Thí nghiệm và điều tra được triển khai tại một số địa phương thuộc vùng trung du và miền núi phía Bắc gồm các tỉnh Phú Thọ, Bắc Giang, Yên Bái và Tuyên Quang.
- Thời gian: Các theo dõi thực nghiệm đồng ruộng và phân tích trong phòng thí nghiệm được thực hiện trong giai đoạn từ năm 2016 đến năm 2020.
- Giới hạn nội dung: Tập trung mô tả hình thái, theo dõi động thái vật hậu các đợt lộc, phân tích mối tương quan của yếu tố C và N trong lá đến sự phân hóa mầm hoa, xác định thời điểm và kỹ thuật khoanh vỏ, cắt tỉa sau thu hoạch, công thức phân bón qua rễ và qua lá, kỹ thuật bón phân mới, và các biện pháp hóa học kiểm soát sâu đục quả cùng bọ xít hại vải.
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Các hướng nghiên cứu trước mà tác giả điểm lại
Tác giả đã hệ thống hóa khối lượng tư liệu học thuật liên quan đến cây vải trên thế giới và tại Việt Nam qua các nội dung chính:
- Về nguồn gốc, phân loại học và chỉ thị phân tử: Cây vải (Litchi chinensis Sonn., đồng danh Nephelium Litchi Cambess) có nguồn gốc cận nhiệt đới giữa vĩ độ 23°B và 27°B tại miền Nam Trung Quốc và Bắc Việt Nam. Theo Hoàng Thị Sản (2003), Panday và cs (1989), Schaffer (1994), chi Litchi thuộc họ Sapindaceae gồm 3 loài phụ: Litchi chinensis (chứa hầu hết các giống vải thương mại), Litchi philippinensis (vỏ dày, gai nhọn, quả chua chát tại Philippines, Papua New Guinea) và Litchi javenensis (Indonesia, bán đảo Mã Lai). Về nhận diện giống, do phân loại hình thái dễ bị biến dị theo môi trường (Anuntalabhochai và cs, 2002; Degani và cs), các tác giả Viruel và cs (2004), Liu và cs (2005), Madhou và cs đã sử dụng chỉ thị phân tử ADN để phân định kiểu gen cây vải.
- Về cơ cấu giống trên thế giới và Việt Nam: Tác giả điểm cứu tài liệu của Mitra và cs (2010), Cronje (2013), Mitra và Pan (2020), Chen và Huang (2000, 2014) về các vùng sản xuất lớn: Trung Quốc (hơn 400 giống, thương mại gồm 'Baila', 'Baitangying', 'Feizixiao', 'Guiwei', 'Nuomici', 'Huaizhi', 'Lanzhu'), Ấn Độ (Mitra và Dutta, 2005; M. Ray, 2020 với các giống 'Shahi', 'Bombai', 'China', 'Rose Scented'), Úc (Menzel, 1986, 2002; Houser, 2018 với 'Kwai Mai Pink', 'Tai So', 'Salathiel'), Nam Phi (Begemann, 2014 với 'Mauritius', 'Mclean's Red'), Madagascar (Wermund và cs, 2014), Thái Lan (Anupunt và Sukhvibul, 2003 với 'Kom', 'Hong Huay'). Tại Việt Nam, Trần Thế Tục (1998) phân chia tập đoàn giống thành 3 nhóm: nhóm chín sớm (thu hoạch 5/5 – 30/5 gồm Hùng Long, Yên Hưng, Yên Phú, Phúc Hòa, Bình Khê), nhóm chính vụ (thu hoạch 1/6 – 30/6 gồm Thiều Thanh Hà, Thiều Phú Hộ, Thiều Lục Ngạn) và nhóm chín muộn (30/6 – 10/7).
- Về sinh lý ra hoa và cân bằng dinh dưỡng C/N: Beverley (2005), Davenport (1992), Asmann (2003) phân tích vai trò của hoocmon nội sinh (Gibberellin ức chế ra hoa, ABA thúc đẩy phân hóa) và tỷ lệ C/N. Menzel C. (1983) và Yuan và cs (1993) khẳng định sự phân hóa hoa liên quan trực tiếp đến hàm lượng đường bột tích lũy trong cành; ở cây ra nhiều hoa, hàm lượng đạm trong lá vào tháng 12 - tháng 1 giảm trong khi đường tổng số tăng. Nghê Diệu Nguyên và Ngô Tố Phần (1991) chỉ rõ lá vải vụ thu có hàm lượng đường 1,28% cho tỷ lệ hình thành hoa cao nhất, trong khi ở mức 0,592% cây hoàn toàn không ra hoa. Lê Đình Danh và Nguyễn Thị Thanh (1999) chứng minh tỷ lệ C/N cao vào thời kỳ phân hóa mầm hoa làm tăng tỷ lệ hoa cái và tỷ lệ đậu quả ở giống vải Phú Hộ.
- Về các biện pháp kỹ thuật tác động:
- Phân bón và chất điều tiết sinh trưởng: Salekpetch (2000), Bould và Parfitt (1973), Menary và van Staden (1976), Trần Thế Tục (2004) nêu rõ vai trò của lân, kali, phun phân bón lá MKP (0,3 - 0,5%) thúc đẩy thành thục cành lộc và phân hóa mầm hoa. Bổ sung vi lượng Bo (axit boric 0,05 - 0,1%) tăng sức sống hạt phấn và giảm rụng quả (Lê Văn Tri, 2001; Vũ Mạnh Hải và cs, 1986; Nguyễn Văn Dũng, 2004). Việc xử lý Ethrel và Paclobutrazol (PBZ) để ức chế lộc đông, kích thích ra hoa được ghi nhận bởi Bosse và cs (2001), Xuming Huang và cs (2003), Zhiyuan Huang và cs (1999), Phạm Minh Cương và cs (2005), Nguyễn Quốc Hùng (2006).
- Khoanh vỏ và cắt tỉa: Vũ Mạnh Hải (2010), Menzel C. và cs (1983), Phạm Minh Cương và Nguyễn Thị Thanh (2005) xác nhận kỹ thuật khoanh vỏ làm gián đoạn dòng nhựa luyện, tăng tích lũy chất khô và C/N trong tán lá. Cắt tỉa sau thu hoạch nhằm điều khiển lộc thu làm cành mẹ mang quả được Hieke, Menzel và cs (2002), Nguyễn Văn Dũng (2005), Nguyễn Khắc Thái Sơn (2006) thực nghiệm hiệu quả.
- Về sâu bệnh hại: Viện Bảo vệ Thực vật (1976, 1997), Ngô Thế Dân (2002) thống kê trên vải có 38 loài sâu hại và 16 loài bệnh; nguy hiểm nhất là sâu đục cuống quả (Conopomorpha sinensis), bọ xít, bệnh sương mai (Peromophythora litchi) và thán thư (Colletotrichum gloeosporioides).
| Nhóm yếu tố nghiên cứu |
Tác giả và năm công bố tiêu biểu |
Phát hiện/Nội dung chính được trích dẫn |
| Phân loại & Chỉ thị phân tử |
Hoàng Thị Sản (2003), Viruel và cs (2004), Liu và cs (2005) |
Phân định họ Sapindaceae, 3 loài phụ của chi Litchi; sử dụng ADN để khắc phục nhược điểm định danh hình thái |
| Cơ cấu giống & Rải vụ |
Trần Thế Tục (1998), Mitra và cs (2010), Chen & Huang (2014) |
Phân nhóm 3 trà vải tại VN; thống kê tập đoàn giống thương mại thế giới tại Trung Quốc, Ấn Độ, Úc, Thái Lan |
| Sinh thái khí hậu |
Vũ Công Hậu và Vũ Mạnh Hải, Trần Thế Tục và Vũ Thiện Chính (1997) |
Xây dựng phương trình toán tương quan đa biến khí hậu 11 năm; xác định các cấp đất thích nghi S1, S2, S3 |
| Sinh lý C/N & Ra hoa |
Menzel (1983), Nghê Diệu Nguyên & Ngô Tố Phần (1991), Yuan (1993) |
Mối quan hệ giữa tích lũy hydrat cacbon, đường trong lá cành thu với khả năng phân hóa hoa và ức chế lộc đông |
| Canh tác & Kỹ thuật |
Vũ Mạnh Hải (2010), Nguyễn Quốc Hùng (2006), Phạm Minh Cương (2005) |
Khoanh vỏ thân cành rộng 0,3 cm; sử dụng PBZ và Ethrel triệt tiêu lộc đông; phun MKP và Bo giảm rụng quả non |
Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết
Tổng quan tài liệu cho thấy: dù giống vải PH40 đã được công nhận, nhưng các dữ liệu khoa học về đặc tính thực vật học chi tiết, mối quan hệ di truyền ở mức độ phân tử với các giống bản địa khác chưa được định danh rõ. Đặc biệt, biến động sinh hóa C, N và tỷ lệ C/N trong lá cây PH40 dưới tác động của các biện pháp xử lý cơ học và hóa học chưa được xác lập bằng số liệu thực nghiệm. Luận án lựa chọn giải quyết khoảng trống này bằng cách nghiên cứu hệ thống từ đặc điểm nông sinh học, quan hệ di truyền, đến việc giải mã các mắt xích kỹ thuật (khoanh vỏ, cắt tỉa, bón phân rễ, bổ sung MKP, Bo, ĐTST và thuốc trừ sâu) tạo tiền đề khoa học cho quy trình thâm canh giống vải PH40 đạt năng suất ổn định.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở lý thuyết, khái niệm và khung phân tích
- Lý thuyết tương quan C/N trong phân hóa mầm hoa: Dựa trên quy luật sinh lý thực vật, sự chuyển pha từ sinh trưởng sinh dưỡng (ra lộc) sang sinh trưởng sinh sản (phân hóa mầm hoa) ở cây ăn quả thân gỗ phụ thuộc vào tỷ lệ C/N trong mô lá và cành mẹ. Hàm lượng cacbonhydrat tích lũy cao cùng mức đạm hợp lý sẽ kích hoạt quá trình hình thành nền hoa tự.
- Nguyên lý tác động cơ giới (khoanh vỏ, cắt tỉa): Biện pháp khoanh vỏ tạm thời cắt đứt tầng libe (vỏ ngoài), ngăn chặn dòng vận chuyển đường và chất hữu cơ quang hợp từ lá xuống rễ, làm tăng tỷ lệ C/N tại cành tán trước thời kỳ phân hóa hoa. Biện pháp cắt tỉa loại bỏ ưu thế ngọn, điều tiết thời điểm phát sinh lộc thu đồng loạt để tạo cành mẹ thuần thục vào tháng 11 - 12.
- Cơ sở điều hòa sinh trưởng và dinh dưỡng khoáng vi lượng: Ứng dụng các chất ức chế sinh trưởng sinh dưỡng (Paclobutrazol cản trở sinh tổng hợp Gibberellin; Ethrel kích hoạt rụng lộc non vụ đông) nhằm ép cây ngủ nghỉ tích lũy dinh dưỡng. Vai trò sinh hóa của nguyên tố Bo trong việc tăng cường sức sống hạt phấn, kích thích vươn dài ống phấn và chống hình thành tầng rời ở cuống quả non.
- Nguyên lý tương thích mô học trong ghép cải tạo: Khả năng tiếp hợp giữa mô phân sinh (tượng tầng) của cành ghép PH40 với gốc ghép của các giống vải hiện có nhằm thay thế tán nhanh chóng mà không cần trồng mới.
Phương pháp nghiên cứu thực tế
Luận án kết hợp phương pháp phòng thí nghiệm hiện đại và thực nghiệm đồng ruộng theo quy chuẩn chuyên ngành Khoa học Cây trồng:
- Phương pháp nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và vật hậu:
- Theo dõi hình thái thân, cành, lá, hoa, quả theo hướng dẫn của IPGRI (Viện Tài nguyên Di truyền Thực vật Quốc tế).
- Theo dõi chu kỳ sinh trưởng của 4 đợt lộc (lộc xuân, lộc hè, lộc thu, lộc đông) ở thời kỳ kiến thiết cơ bản và thời kỳ kinh doanh; xác định thời gian thành thục đợt lộc.
- Giám sát 3 thời kỳ phân hóa mầm hoa (hình thành nền hoa tự, phân hóa cành nhánh hoa tự, phân hóa bộ phận hoa) và cấu trúc 4 loại hoa (hoa đực, hoa cái, hoa lưỡng tính, hoa biến thái).
- Theo dõi 3 đợt rụng quả sinh lý (đợt 1 khi quả bằng hạt đậu xanh; đợt 2 khi cùi bao nửa hạt; đợt 3 trước thu hoạch 10 - 15 ngày).
- Phương pháp sinh học phân tử đánh giá quan hệ di truyền:
- Tách chiết ADN tổng số từ lá non của 5 giống vải (PH40, Hùng Long, Thiều Thanh Hà, Thiều Phú Thọ, U Hồng) và kiểm tra độ sạch trên gel agarose.
- Thực hiện phản ứng PCR sử dụng hệ thống chỉ thị phân tử SSR (microsatellite, ví dụ mồi LMLY10) và SCoT (Start Codon Targeted polymorphism, các mồi ScoT47, ScoT48, ScoT55).
- Điện di sản phẩm PCR, đọc số băng ADN, tính toán hệ số đa hình di truyền PIC (Polymorphism Information Content), tính hệ số tương đồng di truyền và thiết lập sơ đồ hình cây (dendrogram) phản ánh khoảng cách di truyền giữa các giống.
- Phương pháp phân tích sinh hóa:
- Lấy mẫu lá ở các giai đoạn trước và trong phân hóa mầm hoa, xử lý sấy khô và phân tích hàm lượng Carbonhydrat tổng số (C) và Đạm tổng số (N), từ đó tính toán tỷ lệ C/N tương quan với các công thức khoanh vỏ.
- Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng:
- Các thí nghiệm về khoanh vỏ (thời điểm, số lần, mức độ khoanh); thí nghiệm phân bón lá MKP; chất điều tiết sinh trưởng (Ethrel, PBZ); phân bón gốc (các tổ hợp tỷ lệ N:P:K); bổ sung vi lượng Bo (axit boric); kỹ thuật bón phân mới; các công thức cắt tỉa cành sau thu hoạch được bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với các lần nhắc lại bảo đảm độ tin cậy thống kê.
- Thí nghiệm ghép cải tạo: Đánh giá tỷ lệ bật mầm, sinh trưởng lộc hè, lộc thu và khả năng cho quả của PH40 trên các gốc ghép vải phổ biến tại địa phương.
- Thí nghiệm bảo vệ thực vật: Đánh giá tỷ lệ hại và hiệu lực của các loại thuốc trừ sâu đối với sâu đục cuống quả (Conopomorpha sinensis) và bọ xít hại vải.
- Xây dựng mô hình thâm canh tổng hợp giai đoạn kinh doanh và đánh giá hiệu quả kinh tế so với tập quán nông dân.
- Phương pháp xử lý số liệu:
- Toàn bộ số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê sinh học bằng phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) để so sánh sai khác giữa các nghiệm thức qua phép thử Duncan/LSD ở mức ý nghĩa $p < 0,05$ và $p < 0,01$.
Nội dung chính theo từng chương
Chương I. Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Chương này gồm 37 trang, tổng thuật chi tiết bối cảnh nghiên cứu cây vải trong nước và quốc tế. Tác giả phân tích nguồn gốc, phân loại học của chi Litchi, các giống vải thương mại trên thế giới (Trung Quốc, Ấn Độ, Úc, Thái Lan, Nam Phi, Madagascar...) và ba nhóm giống vải tại Việt Nam (chín sớm, chính vụ, chín muộn). Chương I làm rõ các đặc tính hình thái, giải phẫu học, động thái phát sinh 4 đợt lộc, 3 giai đoạn phân hóa mầm hoa và 3 đợt rụng quả sinh lý của cây vải.
Đặc biệt, tác giả trình bày hai dẫn liệu tổng hợp quan trọng về yêu cầu sinh thái:
- Mức độ thích nghi của cây vải đối với đất đai theo các cấp phân hạng $S_1$ (rất thích hợp), $S_2$ (thích hợp), $S_3$ (ít thích hợp) và không thích hợp:
| Chỉ tiêu đất đai |
Mức độ rất thích hợp ($S_1$) |
Mức độ thích hợp ($S_2$) |
Mức độ ít thích hợp ($S_3$) |
Mức không thích hợp |
| Loại đất |
Phù sa (P), Nâu vàng phù sa cổ (Fp), Đỏ vàng phiến thạch (Fs) |
Nâu đỏ bazơ/trung tính (Fk), Nâu đỏ đá vôi (Fv) |
Đỏ vàng macma axit (Fa), Vàng nhạt đá cát (Fq) |
Các loại đất khác |
| Độ dốc (độ) |
0 - 8 |
8 - 15 |
15 - 25 |
> 25 |
| Độ dày tầng đất (cm) |
> 100 |
70 - 100 |
50 - 70 |
< 50 |
| Độ phì đất |
$N_1$ (cao) |
$N_2$ (trung bình) |
$N_3$ (thấp) |
Rất nghèo kiệt |
- Mô hình toán đa biến xác lập mối quan hệ giữa năng suất vải Thiều Phú Hộ với các yếu tố khí tượng qua chuỗi số liệu 11 năm của Vũ Công Hậu và Vũ Mạnh Hải theo phương trình giả định:
$$S = A + BX + CY + DZ + E$$
Trong đó: $S$ là sản lượng (kg/vườn 60 cây); $B, C, D, E$ lần lượt là hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ, lượng mưa, số giờ nắng và độ ẩm không khí; $A$ là các yếu tố chưa xác định. Dữ liệu cho thấy nhiệt độ tháng 12 có tương quan nghịch rất chặt chẽ với năng suất ($r_B = -0,822$ ở mức $p < 0,01$), độ ẩm tháng 11 tương quan nghịch ($r_E = -0,619$ ở mức $p < 0,05$), trong khi số giờ nắng tháng 11 và tháng 12 có tương quan thuận rất cao ($r_D = +0,825$ ở mức $p < 0,01$). Điều này chỉ ra yêu cầu sinh thái khắt khe: cây vải cần thời tiết hanh khô và nền nhiệt thấp vào giai đoạn tiền phân hóa mầm hoa (tháng 11 - 12).
Chương II. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương II (trang 38 đến 57) xác lập hệ thống thực nghiệm bao gồm:
- Vật liệu: Giống vải chín sớm PH40 được theo dõi tại các vườn sản xuất và vườn tập đoàn; các giống đối chứng Hùng Long, Thiều Thanh Hà, Thiều Phú Thọ, U Hồng; hóa chất phân tích sinh hóa và sinh học phân tử; hóa chất nông nghiệp gồm phân bón lá MKP, phân bón N-P-K qua rễ, axit boric ($H_3BO_3$), Ethrel, Paclobutrazol (PBZ) và thuốc bảo vệ thực vật trừ sâu đục quả, bọ xít.
- Nội dung: Gồm 3 khối nội dung lớn: (1) Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và mối quan hệ di truyền của giống PH40; (2) Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật thúc đẩy ra hoa, đậu quả và nâng cao năng suất; (3) Ứng dụng xây dựng mô hình thâm canh và đánh giá hiệu quả kinh tế.
- Phương pháp cụ thể: Mô tả chi tiết quy trình theo dõi chỉ tiêu hình thái học lá, hoa, quả; quy trình ly trích ADN và chạy PCR với các mồi SSR (LMLY10) và SCoT (ScoT47, ScoT48, ScoT55); phương pháp xác định tỷ lệ C/N bằng phân tích đường tổng số và đạm tổng số; phương pháp bố trí các thí nghiệm đồng ruộng đơn yếu tố và đa yếu tố về khoanh vỏ, cắt tỉa cành, phân bón gốc, phân bón lá, điều tiết sinh trưởng; phương pháp điều tra đánh giá tỷ lệ hại và hiệu lực thuốc bảo vệ thực vật theo quy chuẩn ngành; phương pháp tính toán hiệu quả kinh tế.
Chương III. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương III (trang 58 đến 124) trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm được tổng hợp qua 39 bảng số liệu (từ Bảng 3.1 đến Bảng 3.39) và 7 hình vẽ, sơ đồ (từ Hình 3.1 đến Hình 3.7):
- Đặc điểm nông sinh học giống vải chín sớm PH40:
- Nguồn gốc: Tuyển chọn từ cây thực sinh gieo hạt giống Thiều Phú Hộ tại xã Phú Hộ, thị xã Phú Thọ (Hình 3.1).
- Đặc điểm cảm quan và hình thái: Quả to, khối lượng trung bình đạt 50 – 55 g/quả, dạng quả hình tim, vỏ khi chín màu đỏ nhung, gai thưa nhẵn, cùi dày, vị ngọt thanh, ráo nước (Bảng 3.1, Bảng 3.2).
- Động thái ra lộc: Ở thời kỳ kiến thiết cơ bản cây ra 4 - 5 đợt lộc/năm (Bảng 3.3). Ở thời kỳ kinh doanh, cây ra từ 2 - 3 đợt lộc, trong đó lộc thu xuất hiện từ cuối tháng 7 đến tháng 9, là cành mẹ mang quả chủ lực cho vụ sau (Bảng 3.4, 3.5, 3.6 và Hình 3.2).
- Hoa và năng suất: Chùm hoa dài trung bình 20 - 30 cm, tỷ lệ hoa cái đạt mức cao khi có điều kiện lạnh thích hợp, năng suất bình quân cây trưởng thành đạt 19,5 tấn/ha (Bảng 3.7).
- Quan hệ di truyền ở mức độ phân tử:
- Kết quả điện di ADN tách chiết và sản phẩm PCR với các cặp mồi SSR (LMLY10) và SCoT (ScoT47, ScoT48, ScoT55) thể hiện các băng đa hình rõ rệt (Hình 3.3, 3.4, 3.5, 3.6).
- Số băng và hệ số chỉ thị đa hình thông tin PIC (Polymorphism Information Content) được xác định chi tiết cho từng locus mồi (Bảng 3.8).
- Bảng ma trận hệ số tương đồng di truyền (Bảng 3.9) và sơ đồ cây phả hệ (Hình 3.7) chỉ ra PH40 có mối quan hệ di truyền gần gũi với nhóm vải Thiều Phú Hộ nhưng đã xuất hiện các sai khác di truyền đặc trưng để phân biệt với Hùng Long, Thiều Thanh Hà và U Hồng.
- Khả năng thích ứng qua ghép cải tạo:
- Ghép cải tạo PH40 trên các giống vải địa phương cho tỷ lệ bật mầm cành ghép cao (Bảng 3.10).
- Khả năng sinh trưởng của lộc hè và lộc thu cành ghép diễn ra mạnh mẽ (Bảng 3.11, 3.12). Sau ghép 1 năm, cành ghép đã phân hóa mầm hoa, đậu quả và cho năng suất quả bói (Bảng 3.13). Mức độ nhiễm sâu bệnh trên cây ghép ở mức nhẹ đến trung bình (Bảng 3.14).
- Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật nâng cao năng suất:
- Mối quan hệ C/N và khoanh vỏ: Mức độ khoanh vỏ làm tăng rõ rệt hàm lượng hydrat cacbon tổng số, giảm đạm tự do trong lá, đẩy tỷ lệ C/N lên ngưỡng tối ưu kích thích phân hóa mầm hoa (Bảng 3.15). Biện pháp, số lần và thời điểm khoanh vỏ tối ưu (khoanh vào tháng 11 với vết khoanh rộng 0,3 cm) làm tăng tỷ lệ cành ra hoa, tăng tỷ lệ hoa cái và nâng cao năng suất thực thu (Bảng 3.17, 3.18, 3.19).
- Tác động của phân bón lá MKP: Phun MKP nồng độ thích hợp giúp lộc thu nhanh thuần thục, kìm hãm lộc đông và tăng khả năng đậu quả (Bảng 3.16).
- Chất điều tiết sinh trưởng: Sử dụng Paclobutrazol và Ethrel tại thời điểm trước phân hóa hoa có tác dụng triệt tiêu lộc đông sinh dưỡng, giữ ổn định tỷ lệ ra hoa trong các vụ mùa đông ấm (Bảng 3.20).
- Phân bón qua rễ và qua lá: Thử nghiệm các tổ hợp tỷ lệ N-P-K gốc ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lộc thu, năng suất quả và các chỉ tiêu sinh hóa cùi quả (độ Brix, hàm lượng đường, axit) (Bảng 3.21, 3.22, 3.23, 3.24, 3.25). Phun bổ sung phân bón lá đa yếu tố và axit boric ($H_3BO_3$) cung cấp vi lượng Bo làm tăng tỷ lệ đậu quả, hạn chế rụng quả non sinh lý đợt 1 và đợt 2 (Bảng 3.26, Bảng 3.27).
- Kỹ thuật bón phân mới và cắt tỉa: Kỹ thuật bón phân cải tiến giúp lộc thu ra tập trung, rút ngắn thời gian thành thục cành mẹ, nâng cao năng suất và tạo hiệu quả chênh lệch chi phí lao động rõ rệt so với bón thủ công rải rác (Bảng 3.28, 3.29, 3.30, 3.31). Công thức cắt tỉa cành bấm ngọn sau thu hoạch kích thích cành hè và cành thu phát triển đồng đều, tăng số chùm quả hữu hiệu (Bảng 3.32, 3.33, 3.34, 3.35).
- Biện pháp bảo vệ thực vật: Đánh giá hiệu lực của các hoạt chất thuốc trừ sâu phòng trừ sâu đục cuống quả (Conopomorpha sinensis) làm giảm tỷ lệ hại quả (Bảng 3.36) và kiểm soát bọ xít hại vải qua các thời kỳ phát sinh (Bảng 3.37).
- Xây dựng mô hình thâm canh và hiệu quả kinh tế:
- Xây dựng mô hình thâm canh tổng hợp áp dụng đồng bộ các giải pháp kỹ thuật tuyển chọn trên giống vải PH40 giai đoạn kinh doanh (Bảng 3.38).
- Hạch toán kinh tế khẳng định mô hình áp dụng kỹ thuật mới cho năng suất cao hơn đối chứng, thu hoạch quả sớm hơn chính vụ 20 - 30 ngày, giá bán cao hơn và mang lại lợi nhuận vượt trội trên một đơn vị diện tích (Bảng 3.39).
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học
- Bổ sung dẫn liệu khoa học toàn diện về giống vải chín sớm PH40: Luận án là công trình nghiên cứu hệ thống đầu tiên mô tả đầy đủ các đặc tính nông sinh học, quy luật sinh thái, động thái vật hậu của giống PH40 - một nguồn gen chọn lọc bản địa triển vọng. Đồng thời, luận án đã ứng dụng thành công các chỉ thị phân tử ADN hiện đại (SSR và SCoT) để định danh kiểu gen, xác định mức độ đa hình PIC và lập bản đồ quan hệ di truyền giữa giống PH40 với các giống vải chủ lực tại Việt Nam (Thiều Thanh Hà, Thiều Phú Thọ, Hùng Long, U Hồng).
- Làm sáng tỏ cơ chế sinh lý tỷ lệ C/N trong kiểm soát ra hoa vải: Nghiên cứu đã cung cấp số liệu thực nghiệm định lượng về sự biến động hàm lượng carbonhydrat tổng số (C), đạm tổng số (N) và tỷ lệ C/N trong mô lá ở các giai đoạn trước và trong phân hóa mầm hoa dưới tác động của các biện pháp khoanh vỏ và phân bón. Đây là luận cứ khoa học quan trọng giải thích cơ chế ra hoa không ổn định và cung cấp cơ sở lý thuyết để chủ động điều khiển quá trình sinh sản của cây vải trong bối cảnh mùa đông ấm bất thuận tại vùng miền núi phía Bắc.
Đóng góp mới về mặt thực tiễn và giải pháp kỹ thuật
- Khẳng định hiệu quả kỹ thuật ghép cải tạo giống PH40: Chứng minh khả năng tiếp hợp cao, sinh trưởng khỏe và cho quả sớm của giống PH40 khi ghép cải tạo trên gốc các giống vải chất lượng kém hoặc hiệu quả thấp tại trung du miền núi phía Bắc, mở ra giải pháp chuyển đổi cơ cấu giống nhanh mà không cần chặt bỏ tái canh.
- Thiết lập gói kỹ thuật thâm canh đồng bộ:
- Xác định quy trình và thời điểm khoanh vỏ tối ưu (tháng 11, vết khoanh 0,3 cm) kết hợp phun phân bón lá MKP thúc đẩy cành mẹ thuần thục.
- Ứng dụng hiệu quả chất ức chế sinh trưởng (Paclobutrazol, Ethrel) khống chế hoàn toàn lộc đông.
- Xác định liều lượng bổ sung vi lượng Bo (axit boric) nhằm nâng cao tỷ lệ đậu quả và hạn chế rụng quả non sinh lý.
- Hoàn thiện công thức phân bón gốc N-P-K cân đối và kỹ thuật bón phân mới giúp tiết kiệm đáng kể công lao động.
- Đề xuất phác đồ cắt tỉa sau thu hoạch và danh mục thuốc bảo vệ thực vật đặc trị sâu đục quả và bọ xít.
- Hiệu quả kinh tế của mô hình sản xuất: Mô hình thâm canh áp dụng gói kỹ thuật mới trên giống PH40 giai đoạn kinh doanh đạt năng suất ổn định 19,5 tấn/ha, quả chín sớm vào trung tuần tháng 5, giải quyết căn bản tính thất thường về năng suất, rải vụ thu hoạch và nâng cao thu nhập cho nông dân các tỉnh miền núi phía Bắc.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đề tài
- Các điểm nghiên cứu và mô hình thâm canh mới được bố trí tập trung tại 4 tỉnh đại diện vùng trung du miền núi phía Bắc (Phú Thọ, Bắc Giang, Yên Bái, Tuyên Quang) trong giai đoạn 2016 – 2020; chưa có điều kiện mở rộng khảo nghiệm sinh thái tại các vùng núi cao Tây Bắc hoặc các tiểu vùng khí hậu đặc thù khác.
- Nghiên cứu cơ chế ra hoa chủ yếu dừng ở mức phân tích sinh hóa tỷ lệ C/N và chỉ thị phân tử đa hình ADN (SSR, SCoT); chưa đi sâu phân tích biểu hiện của các gen điều hòa ra hoa chuyên biệt (flowering locus) dưới tác động nhiệt độ thấp.
- Luận án tập trung giải quyết các khâu kỹ thuật trước thu hoạch; các biện pháp công nghệ bảo quản quả tươi kéo dài và chế biến sau thu hoạch cho giống PH40 chưa nằm trong phạm vi nội dung của đề tài.
Hướng nghiên cứu tiếp theo
- Tiếp tục mở rộng khảo nghiệm tính thích ứng và xây dựng mô hình thâm canh giống vải chín sớm PH40 tại các vùng sinh thái lân cận có tiềm năng phát triển cây ăn quả.
- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học phân tử chuyên sâu (giải trình tự transcriptome, phân tích biểu hiện gen cảm ứng nhiệt độ thấp) để giải mã tường tận cơ chế cảm ứng ra hoa của giống.
- Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ xử lý, đóng gói và bảo quản lạnh quả tươi PH40 nhằm kéo dài thời gian thương phẩm phục vụ thị trường xuất khẩu xa.
Giá trị tham khảo
Đối tượng thụ hưởng và ứng dụng
- Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên ngành Nông học, Khoa học Cây trồng, Bảo vệ Thực vật: Cung cấp tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng trên cây ăn quả thân gỗ lâu năm, quy trình ứng dụng chỉ thị phân tử SSR/SCoT trong phân định giống cây trồng, và phương pháp phân tích sinh lý tương quan C/N.
- Cán bộ khuyến nông và kỹ thuật viên nông nghiệp: Là sổ tay hướng dẫn kỹ thuật chi tiết để hướng dẫn người sản xuất thực hiện các thao tác: khoanh vỏ đúng độ sâu và thời điểm, bấm tỉa cành sau thu hoạch đón lộc thu, xử lý Paclobutrazol khống chế lộc đông, bổ sung phân bón MKP và Bo giai đoạn ra hoa đậu quả.
- Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp tại các tỉnh miền núi phía Bắc: Là căn cứ khoa học vững chắc phục vụ công tác quy hoạch vùng trồng vải chín sớm, xây dựng đề án tái cơ cấu mùa vụ cây ăn quả nhằm giảm áp lực tiêu thụ cho vùng vải chính vụ Bắc Giang, Hải Dương.
- Các chủ trang trại và hộ nông dân: Cung cấp giải pháp kỹ thuật cụ thể để ghép cải tạo vườn vải già cỗi, vườn vải kém hiệu quả sang giống chín sớm PH40 có giá trị thương phẩm cao.
Các phần nội dung đáng tham khảo nhất
- Chương I (Mục yêu cầu sinh thái): Bảng phân hạng mức độ thích nghi đất đai và phương trình toán đa biến 11 năm xác định hệ số ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng (nhiệt độ, lượng mưa, giờ nắng, ẩm độ) đến năng suất cây vải.
- Chương II (Phương pháp nghiên cứu): Quy trình kỹ thuật ứng dụng mồi SSR và SCoT phân tích đa hình di truyền cây ăn quả thân gỗ; phương pháp lấy mẫu phân tích C/N.
- Chương III (Các bảng thực nghiệm kỹ thuật canh tác): Bảng số liệu chi tiết về liều lượng phân bón lá MKP (Bảng 3.16), thời điểm khoanh vỏ (Bảng 3.17, 3.18, 3.19), nồng độ chất điều tiết sinh trưởng PBZ và Ethrel (Bảng 3.20), nồng độ vi lượng Bo (Bảng 3.27) và hiệu quả hạch toán chi phí công lao động của kỹ thuật bón phân mới (Bảng 3.31).
Câu hỏi thường gặp
1. Giống vải chín sớm PH40 có nguồn gốc từ đâu và sở hữu các đặc điểm nông sinh học nổi bật nào?
Giống vải chín sớm PH40 được Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc tuyển chọn từ quần thể thực sinh trồng từ hạt giống Thiều Phú Hộ tại xã Phú Hộ, thị xã Phú Thọ. Giống có thời gian chín sớm (thu hoạch từ 15 đến 25 tháng 5, sớm hơn chính vụ 20 - 30 ngày), quả dạng hình tim, khối lượng quả rất lớn (đạt 50 – 55 g/quả so với 18 – 25 g/quả ở vải thiều chính vụ), vỏ quả màu đỏ nhung, cùi dày ráo nước, năng suất trung bình đạt 19,5 tấn/ha. Giống được Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận sản xuất thử năm 2016 và công nhận chính thức năm 2019.
2. Tỷ lệ C/N trong lá có vai trò quyết định như thế nào đối với khả năng ra hoa của giống PH40?
Tỷ lệ C/N phản ánh trạng thái cân bằng giữa sinh trưởng sinh dưỡng và sinh dưỡng sinh sản. Kết quả phân tích tại Bảng 3.15 chứng minh: khi thực hiện khoanh vỏ cành hợp lý, dòng chuyển vị sản phẩm quang hợp xuống thân rễ bị chặn lại, làm tăng tích lũy Carbonhydrat tổng số (C) và giảm hàm lượng đạm tự do (N) trong phiến lá. Tỷ lệ C/N tăng cao vào tháng 11 - 12 kích thích mầm ngọn chuyển hóa thành nền hoa tự. Ngược lại, nếu tỷ lệ C/N thấp (do bón thừa đạm hoặc thời tiết mưa ẩm kéo dài), cây sẽ phát triển lộc đông sinh dưỡng và triệt tiêu khả năng phân hóa hoa.
3. Biện pháp khoanh vỏ cành cần tuân thủ những yêu cầu kỹ thuật nào để đạt hiệu quả cao?
Theo số liệu Bảng 3.17 đến Bảng 3.19, biện pháp khoanh vỏ cần thực hiện vào tháng 11 khi đợt lộc thu đã chuyển sang màu xanh đậm (thành thục hoàn toàn). Vết khoanh đạt hiệu quả kỹ thuật tốt nhất có độ rộng khoảng 0,3 cm, sâu vừa chạm tầng phát sinh (tượng tầng). Kỹ thuật này giúp ức chế triệt để lộc đông, tăng tỷ lệ cành ra hoa, nâng cao tỷ lệ hoa cái và tăng năng suất quả thực thu. Vết khoanh quá hẹp sẽ nhanh liền sẹo mất tác dụng, trong khi vết khoanh quá rộng sẽ làm tổn thương mạch dẫn khiến cành bị suy kiệt hoặc chết.
4. Luận án đã xác định mối quan hệ di truyền giữa giống PH40 và các giống vải khác bằng phương pháp nào?
Tác giả đã sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử ADN với hai hệ thống chỉ thị phân tử là SSR (mồi LMLY10) và SCoT (các mồi ScoT47, ScoT48, ScoT55). Kết quả điện di sản phẩm PCR và tính toán hệ số PIC (Bảng 3.8), ma trận hệ số tương đồng di truyền (Bảng 3.9) và cây phả hệ (Hình 3.7) khẳng định giống PH40 có nguồn gốc phát sinh gần gũi với giống Thiều Phú Hộ, đồng thời mang những băng phân tử đặc trưng tách biệt rõ ràng với các giống Hùng Long, Thiều Thanh Hà và U Hồng.
5. Kết quả ghép cải tạo giống vải PH40 trên các giống vải phổ biến tại miền núi phía Bắc đạt kết quả ra sao?
Kết quả nghiên cứu tại Bảng 3.10 đến Bảng 3.13 cho thấy giống PH40 có độ tương thích mô học cao khi ghép cải tạo trên các gốc vải hiện có ở vùng miền núi phía Bắc. Tỷ lệ bật mầm cành ghép đạt mức rất cao, lộc hè và lộc thu cành ghép sinh trưởng mạnh mẽ. Chỉ sau 1 năm sau khi ghép thay tán, cây ghép cải tạo đã có khả năng ra hoa, đậu quả bình thường và cho thu hoạch năng suất bói, chứng minh tính khả thi của giải pháp chuyển đổi giống nhanh trong sản xuất thực tế.
Kết luận
Luận án tiến sĩ của tác giả Hà Quang Thưởng là công trình khoa học chuyên ngành Khoa học Cây trồng có tính hệ thống cao, giải quyết toàn diện bài toán nâng cao năng suất và ổn định khả năng ra hoa của giống vải chín sớm PH40 tại vùng trung du miền núi phía Bắc. Bằng việc kết hợp chặt chẽ giữa phân tích sinh học phân tử, sinh lý sinh hóa tỷ lệ C/N với hàng loạt thí nghiệm đồng ruộng chuẩn mực, luận án đã làm rõ nguồn gốc di truyền, đặc tính nông sinh học và xây dựng thành công gói kỹ thuật canh tác đồng bộ (khoanh vỏ, cắt tỉa, phân bón rễ, phân bón lá MKP, bổ sung Bo, xử lý chất điều tiết sinh trưởng và phòng trừ sâu bệnh hại chính). Kết quả nghiên cứu không chỉ làm phong phú thêm cơ sở lý luận về sinh lý ra hoa cây vải mà còn đóng góp trực tiếp vào mục tiêu đa dạng hóa cơ cấu mùa vụ, rải vụ thu hoạch và nâng cao hiệu quả kinh tế bền vững cho người sản xuất cây ăn quả tại Việt Nam.