Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY KHOAI TÂY 1. Một số nghiên cứu về nguồn gốc cây khoai tây Cây khoai tây (họ Solanaceae, loại Solanum L., loài Solanum tuberosum L.) có nguồn gốc ở vùng cao nguyên thuộc dãy núi Andes (nam châu Mỹ) ở độ cao 2000 – 5000 mét. Người Tây Ban Nha lần đầu tiên phát hiện ra cây khoai tây khi họ đặt chân lên thung lũng Magdalenna (Nam Mỹ) của người bản xứ chạy trốn, họ đã tìm thấy cây đậu, ngô và khoai tây.
Lúc đó người ta gọi khoai tây là Truffles vì hoa có màu sặc sỡ (Salaman, 1949)[130]. Các nhà khoa học đã phát hiện ra nhiều di tích lịch sử chứng minh cây khoai tây có từ khoảng 500 năm trước công nguyên. Thời kỳ người Tây Ban Nha chinh phục châu Mỹ thế kỷ 16, nông dân đã trồng hàng trăm giống khoai tây dọc miền núi, bây giờ là Bolivia, Chile, Colombia, Ecuador và Peru (Horton, 1987)[91]. Ngày nay người da đỏ ở vùng Titicaca (nam Peru, bắc Bolivia) vẫn còn trồng những giống khoai tây khởi thủy (Ducreux, 1989)[162].
Khoai tây được bán đầu tiên ở Seville năm 1573 do những thủy thủ người Tây Ban Nha mang chúng đến, từ đó khoai tây lan truyền khắp châu Âu. Nước Anh trồng khoai tây rất sớm, từ năm 1590 do thuyền trưởng người Anh trên tầu buôn Tây Ban Nha đem củ giống về. Khoảng năm 1600, diện tích trồng khoai tây mở rộng sang Italia rồi Đức, trong vòng một trăm năm sau khoai tây đã có mặt ở hầu hết các nước châu Âu và trồng rộng rãi vào những năm 1800. Vào thế kỷ 17, những nhà truyền giáo người Anh đã đưa khoai tây đến nhiều vùng thuộc châu Á.
Thế kỷ 19 những nhà truyền đạo người Bỉ cũng giới thiệu khoai tây tại Công Gô. Tuy nhiên, việc sử dụng khoai tây làm lương thực ở các nước nhiệt đới vẫn còn hạn chế vì những khó khăn cố hữu trong sản xuất và bảo quản khoai tây ở vùng thấp. n 19 Hiện nay cây khoai tây được trồng rất rộng rãi ở 130 nước trên thế giới, từ 600 vĩ Bắc đến 530 vĩ Nam. Một số nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng của cây khoai tây Khoai tây vừa là cây lương thực, vừa là cây thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, hàm lượng dinh dưỡng của khoai tây chỉ kém trứng (Leviel, 1986)[163].
Sử dụng 100g khoai tây có thể đảm bảo ít nhất 8% nhu cầu protein, 3% năng lượng, 10% sắt, 10% vitamin B1 và 20 – 50% nhu cầu vitamin C cho một người trong một ngày đêm (Beukema et al. Khi xem xét các cây trồng nhiệt đới và cận nhiệt đới (từ 300 vĩ Bắc đến 300 vĩ Nam) Vander Zaag, (1976)[148] cho rằng, cây khoai tây sinh lợi hơn bất cứ cây trồng nào khác vì nó cho năng suất năng lượng và năng suất protein cao nhất. Năng suất protein và năng lượng của một số cây lương thực Loại cây Kcal/100 g NS năng lượng Tỷ lệ protein NS protein trồng (kcal/ngày/ha) (%) (kg/ngày/ha) Khoai tây 90,82 48,64 2,0 1,1 Sắn 185,87 45,12 0,7 0,2 Khoai lang 138,30 48,93 1,5 0,5 Đậu đỗ 400,24 11,72 22,0 0,6 Lúa 420,90 35,10 7,0 0,6 Ngô 138,91 38,97 9,5 0,8 (Nguồn: Vander Zaag, 1976)[148] Ngoài việc dùng khoai tây làm lương thực và thực phẩm, các nước phát triển sử dụng khoai tây làm thức ăn cho gia súc, hàng năm ở Pháp sử dụng từ 1 đến 1,4 triệu tấn khoai tây cho chăn nuôi. Bên cạnh đó, khoai tây còn được dùng nhiều trong công nghiệp dệt, sợi, gỗ (ván ép), giấy, đặc biệt trong công nghiệp sản xuất axit hữu cơ như axit lactic, axit xitric; các dung môi hữu cơ như etanol, butanol, xeton.
Một số nghiên cứu về yêu cầu ngoại cảnh của khoai tây 1. Yêu cầu về nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố đặc biệt quan trọng quyết định khả năng phân bố, thời vụ gieo trồng, quá trình sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây khoai tây. Tổng nhu cầu nhiệt độ cho khoai tây sinh trưởng và phát triển dao động từ 16000C đến 18000C. Yếu tố chính để khoai tây có thể phát triển rộng khắp thế giới là lựa chọn được nhiều vùng có nhiệt độ gieo trồng thích hợp (Beukema et al.
Ở thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng, khoai tây có thể thích ứng được với biên độ nhiệt độ từ 10 đến 250C, rộng hơn giai đoạn sinh trưởng sinh thực. Nhiều kết quả nghiên cứu đã xác định, nhiệt độ không khí thích hợp cho phát triển thân lá khoai tây là 180C đến 200C. Nhiệt độ cao quá 250C thân lá dài ra, lá nhỏ đi, khả năng quang hợp giảm rõ rệt (Horton, 1987)[91]. Ở thời kỳ sinh trưởng sinh thực cây khoai tây chịu nóng kém.
Khi thân củ bắt đầu hình thành và phát triển thì yêu cầu nhiệt độ thấp, nhiệt độ không khí thích hợp nhất cho thân củ phát triển là 180C đến 190C (nhiệt độ đất là 160C - 170C). Nhiệt độ từ 200C trở lên thì quá trình làm củ khoai tây bắt đầu bị kìm hãm, nhiệt độ lớn hơn 250C hạn chế sự hình thành củ. Khi nhiệt độ vượt quá 250C thì hiệu suất quang hợp giảm, nhiệt độ lên tới 290C – 300C hô hấp tăng, dẫn tới tiêu hao chất hữu cơ trong củ, làm giảm năng suất khoai tây và chỉ số thu hoạch (Horton, 1987)[91]. Nhiệt độ cao kéo dài sẽ gây hiện tượng “thoái hóa do khí hậu” dẫn đến năng suất và chất lượng giống giảm rõ rệt ở các đời sau (Van Dam et al.
Thí nghiệm của Kunkel et al., (1987)[103] về ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thoái hóa giống khoai tây cho biết: Ở nhiệt độ 20 – 210C có 20% củ bị thoái hóa, nhiệt độ 240C có 50% củ bị thoái hóa và trên 250C có 75% củ bị thoái hóa. Nhiệt độ cao không chỉ ảnh hưởng đến sự thoái hóa giống sinh lý, mà còn thuận lợi cho sự phát triển của nhiều loại rệp truyền bệnh virus cho khoai tây. Đây là nguyên nhân quan trọng dẫn đến thoái hóa giống bệnh lý và giảm năng suất. n 21 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 – 200C, thân củ phát triển là 18 – 190C. Tuy nhiên, khi nhiệt độ quá thấp làm cây bị chết rét, còn nhiệt độ cao thì củ hình thành kém, nhanh thoái hóa và bệnh virus 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, đặc biệt là vụ Xuân ở miền bắc Việt Nam. 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 từ 20.000 lux (Allen et al. 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 et al. Độ dài chiếu sáng trong ngày cũng ảnh hưởng rõ rệt đến sự phát dục của cây khoai tây (ra hoa, đậu quả và kết hạt). Thời kỳ từ cây con đến hình thành củ, đòi hỏi ánh sáng ngày dài để tiến hành quang hợp và tích lũy chất hữu cơ, khi củ bắt đầu hình thành cần thời gian chiếu sáng ngày ngắn.
Điều kiện chiếu sáng ngày ngắn ở giai đoạn mọc mầm và nhiệt độ cao trong suốt thời gian sinh trưởng sẽ rút ngắn thời gian sinh trưởng của khoai tây (Kooman, P. Quang chu kỳ thích hợp cho sự hình thành năng suất khoai tây phụ thuộc vào nhiệt độ và giống. Các giống thuộc loài ssp.andigena chỉ hình thành củ trong điều kiện chiếu sáng ngày ngắn. Trong điều kiện nhiệt độ thấp cần thời gian chiếu sáng 12 – 14 giờ, còn trong điều kiện nhiệt độ cao thì thời gian chiếu sáng trong ngày cần ngắn hơn.
Các giống thuộc loài ssp.tuberosum có khả năng tạo củ dưới điều kiện quang chu kỳ dài hơn. n 22 Các giống thuộc loài ssp.tuberosum, đặc biệt là giống chín sớm có thể phát triển kém ở điều kiện nhiệt đới có ánh sáng ngày ngắn vì chúng hình thành củ sớm hơn, thân lá phát triển kém, quang hợp kém nên năng suất thấp (Manrique, 1993)[109]. Kết quả nhiều thí nghiệm cho thấy: Tỷ lệ củ to tương quan thuận với số giờ chiếu sáng trong ngày, vì củ lớn nhanh trong điều kiện ngày dài. Ở vùng nhiệt đới có độ dài chiếu sáng trong ngày ngắn nên năng suất của tất cả các giống khoai tây đều giảm so với khi chúng được trồng ở các nước ôn đới (Horton, 1987)[91].
Như vậy, chọn giống khoai tây cho vùng nhiệt đới có quang chu kỳ ngắn là phụ thuộc vào nhiệt độ của vùng. Ở vĩ độ cao, giống thuộc ssp.andigena có thể phù hợp, vì dưới điều kiện ngày ngắn và nhiệt độ thấp các giống thuộc loài này vẫn hình thành củ. Ở vùng nhiệt đới ấm và vĩ độ thấp hơn, các giống thuộc loài ssp.andigena sẽ hình thành củ kém mặc dù trong điều kiện ngày ngắn, các giống thuộc loài ssp.tuberosum khả quan hơn. Tuy nhiên ánh sáng ngày ngắn vẫn là yếu tố hạn chế năng suất khoai tây ở vùng này.
Yêu cầu về nước Trong quá trình sinh trưởng khoai tây cần rất nhiều nước (Salter et al. Để tạo ra 100 kg củ khoai tây cần 12 -15 m3 nước, để đạt được năng suất củ từ 19 - 33 tấn/ha, mỗi hecta khoai tây cần 2800 đến 2900 m3 nước (Ngô Đức Thiệu và cs, 1978)[42]. Giai đoạn trước khi hình thành củ đòi hỏi ẩm độ đất khoảng 60%, giai đoạn hình thành củ là 80%. Nếu thiếu nước ở giai đoạn hình thành củ thì năng suất giảm rõ rệt cụ thể: Ẩm độ đất là 60% thì năng suất giảm 4,3%; ẩm độ đất còn 40%, năng suất giảm 33,9%; không tưới năng suất giảm 63% (Tạ Thị Thu Cúc, 1979)[4].
Khoai tây được trồng bằng củ nên khi phát triển không hình thành rễ chính mà chỉ có các rễ phụ thưa thớt. Phần lớn rễ tập trung ở tầng đất mặt nên khả năng hút nước của cây không lớn. Gặp điều kiện khô hạn khoai tây rất dễ bị thiếu nước và phát triển kém (Đường Hồng Dật, 2005)[7]. Khô hạn làm giảm diện tích lá, n 23 nếu hạn dài thì chiều cao cây, độ che phủ đất cũng thấp hơn (Ojala et al.