Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Khoa học cây trồng với đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp kỹ thuật đến sinh trưởng, phát triển Hoài Sơn tại Thái Nguyên” được thực hiện bởi sinh viên Trần Thị Ly (Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, khóa học 2016–2020), dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Thị Mai Thảo và TS. Hà Minh Tuân.

Cây Hoài Sơn (còn gọi là củ mài, tên khoa học: Dioscorea persimilis Prain et Burk, thuộc họ Củ nâu – Dioscoreaceae) là loài thực vật thân leo vừa giữ vai trò cung cấp lương thực truyền thống, vừa là vị thuốc quý nằm trong Dược điển Việt Nam. Rễ củ Hoài Sơn chứa hàm lượng dinh dưỡng cao với 63,25% gluxit, 6,75% protit, 0,45% lipit, 2,0–2,8% chất nhầy cùng nhiều hoạt chất sinh học như dioscin, allantoin, dioscorin, cholin, arginin và saponin có nhân sterol. Trong y học cổ truyền, Hoài Sơn là thành phần quan trọng trong các phương thuốc bổ tỳ, dưỡng vị, ích phế, bổ thận, hỗ trợ điều trị đái tháo đường và suy nhược cơ thể.

Tại tỉnh Thái Nguyên – địa phương trung du miền núi phía Bắc có nhu cầu sử dụng dược liệu rất lớn (hơn 240 vị thuốc y học cổ truyền tại các cơ sở khám chữa bệnh công lập) – nguồn Hoài Sơn chủ yếu vẫn dựa vào việc khai thác tự nhiên trên các vùng núi cao. Việc khai thác này gặp nhiều khó khăn do củ mài ăn sâu từ 1,5 đến 2,0 m vào lòng đất, tốn nhiều công đào bới. Đồng thời, nguồn cung nội địa thiếu ổn định dẫn đến tình trạng thị trường xuất hiện hàng trôi nổi, kém chất lượng hoặc nhập không rõ nguồn gốc từ Trung Quốc, trong khi các giống bản địa có nguy cơ thoái hóa do chưa có quy trình thâm canh chuẩn mực.

Nhằm giải quyết các bất cập trên, đề tài xác định mục tiêu tổng quát là: Xác định được một số biện pháp kỹ thuật trồng trọt nhằm nâng cao năng suất, chất lượng dược liệu Hoài Sơn tại Thái Nguyên.

Để đạt được mục tiêu, tác giả đặt ra ba nhiệm vụ/yêu cầu nghiên cứu cụ thể:

  1. Xác định được kỹ thuật xử lý hom thích hợp trong nhân giống Hoài Sơn bằng củ.
  2. Xác định được ảnh hưởng của liều lượng phân bón đến năng suất và hiệu quả kinh tế của cây Hoài Sơn tại Thái Nguyên.
  3. Xác định được ảnh hưởng của kỹ thuật cố định độ sâu củ tới năng suất và hiệu quả kinh tế của cây Hoài Sơn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Giống cây Hoài Sơn nhập từ Lào Cai; kết hợp các loại vật liệu nông nghiệp gồm phân hữu cơ vi sinh Quế Lâm, phân chuồng hoai mục, phân NPK 13:13:13 Đầu Trâu, chế phẩm kích thích ra rễ (DANA 11, N3M), vôi bột, tro bếp và bạt dứa lót rãnh.
  • Địa điểm nghiên cứu: Xã Tức Tranh, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên.
  • Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 3/2019 đến tháng 3/2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng dựa trên cơ sở khoa học về phân loại học thực vật (hệ thống phân loại của Võ Thị Chi, 2007), đặc điểm giải phẫu hình thái học chi Dioscorea (Burkill, 1960; Ayensu, 1972; Đỗ Thị Lan Hương, 2008), và cơ chế sinh lý – sinh thái cây có củ (Nguyễn Thị Ngọc Huệ và Đinh Thế Lộc, 2005). Chu kỳ sinh trưởng của Hoài Sơn trải qua ba giai đoạn: (1) Phát triển bộ rễ và kéo dài thân chính nhờ dinh dưỡng dự trữ; (2) Phát triển diện tích bộ lá và phân cành mạnh (từ tuần thứ 7 đến tuần thứ 15); (3) Tích lũy hydrat cacbon và phình to rễ củ. Loài cây này ưa điều kiện nhiệt đới ẩm (nhiệt độ tối thích 25–30°C, lượng mưa 1.400–1.600 mm/năm), quang chu kỳ ngày ngắn thúc đẩy tạo củ, đất tơi xốp, giàu mùn và thoát nước tốt.

Nghiên cứu áp dụng các phương pháp thực nghiệm đồng ruộng chuẩn hóa trong nông học:

  • Phương pháp bố trí thí nghiệm: Áp dụng theo giáo trình phương pháp thí nghiệm đồng ruộng của Đỗ Thị Ngọc Oanh (2004). Cả ba thí nghiệm đều được thiết kế theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) với 3 lần nhắc lại (NL I, NL II, NL III) và có dải bảo vệ cách ly:
    • Thí nghiệm 1 (Nhân giống): 4 công thức xử lý hom củ dài 5 cm (CT1: Đối chứng không xử lý; CT2: Xử lý vôi + tro theo tỷ lệ 70:30; CT3: DANA 11; CT4: N3M). Quy mô 30 hom/công thức (10 hom/lần nhắc lại), nền phân bón 5 tấn phân hữu cơ vi sinh/ha.
    • Thí nghiệm 2 (Phân bón): 5 công thức liều lượng phân chuồng hoai mục trên nền 1,3 tấn NPK 13:13:13/ha (CT1: Đối chứng không bón; CT2: 10 tấn/ha; CT3: 15 tấn/ha; CT4: 25 tấn/ha; CT5: 30 tấn/ha). Mật độ 50.000 cây/ha (khoảng cách 80 cm × 25 cm), 30 cây/công thức.
    • Thí nghiệm 3 (Cố định độ sâu củ): 3 công thức (CT1: Đối chứng trồng tự nhiên, không lên luống; CT2: Đào rãnh rộng 30 cm, sâu 30 cm lót bạt dứa đáy rãnh; CT3: Đào rãnh rộng 30 cm, sâu 50 cm lót bạt dứa đáy rãnh). Nền phân gồm 10 tấn phân hữu cơ vi sinh Quế Lâm/ha bón lót và 1,3 tấn NPK 13:13:13/ha bón thúc.
  • Phương pháp điều tra sâu bệnh: Thực hiện theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Phương pháp điều tra phát hiện dịch hại cây trồng (QCVN 01-38:2010/BNNPTNT) của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
  • Phương pháp xử lý số liệu: Toàn bộ dữ liệu thực nghiệm được xử lý thống kê sinh học trên phần mềm SAS 9.1 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA), tính toán các giá trị trung bình, hệ số biến động ($CV%$) và sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở độ tin cậy 95% ($LSD_{0,05}$).

Nội dung chính theo từng chương

Phần I. Tính cấp thiết của đề tài

Tác giả trình bày tổng quan về giá trị kinh tế, dược liệu của cây Hoài Sơn trong y học cổ truyền và công nghiệp thực phẩm. Phân tích thực trạng canh tác manh mún, phụ thuộc vào khai thác tự nhiên tại Thái Nguyên, sự thiếu hụt quy trình thâm canh chuẩn và tình trạng dược liệu giả. Từ đó, xác định rõ mục đích, 3 yêu cầu cụ thể, cùng ý nghĩa khoa học (bổ sung dẫn liệu kỹ thuật nông học) và ý nghĩa thực tiễn (nâng cao năng suất, hạ giá thành thu hoạch).

Phần II. Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các tài liệu khoa học trong và ngoài nước:

  • Nguồn gốc và phân loại: Chi Dioscorea có hơn 600 loài, xuất hiện cách đây khoảng 10.000 năm; phân bố tự nhiên ở Đông Nam Á, Trung Quốc, Lào và Việt Nam.
  • Giá trị dinh dưỡng và dược học: Trích dẫn các nghiên cứu phân tích của Viện Dược liệu (2011), nghiên cứu ứng dụng tinh bột củ mài hỗ trợ điều trị đái tháo đường type 2 của Trần Hữu Dũng (2011–2012), và các tài liệu Đông y của Đỗ Tất Lợi (2003), Đỗ Huy Bích (2004).
  • Đặc tính sinh vật học: Thân thảo dây leo dài 5–10 m, góc cạnh màu nâu đỏ, củ đơn độc dạng dùi cui ăn sâu 1,5–2 m; khả năng tạo củ khí sinh (thiên hoài) tại nách lá; chu kỳ sinh trưởng 3 giai đoạn và nhu cầu sinh thái đối với nhiệt độ, ánh sáng, ẩm độ đất (70–80%).
  • Tình hình nghiên cứu: Tổng kết các chương trình hợp tác quốc tế (dự án JICA của GS. Michio Onjo tại Tây Bắc, dự án GreenPlan của Traphaco) và chỉ ra khoảng trống nghiên cứu về kỹ thuật xử lý củ giống, liều lượng phân bón và giải pháp hạn chế độ sâu củ.

Phần III. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Mô tả chi tiết vật liệu nghiên cứu (nguồn gốc giống Hoài Sơn Lào Cai, quy cách phân Quế Lâm chứa vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân, phân giải xenlulozo $\ge 1 \times 10^6\text{ CFU/g}$, kích rễ DANA 11, phân chuồng, NPK). Trình bày sơ đồ bố trí 3 thí nghiệm ngoài đồng ruộng tại xã Tức Tranh (Phú Lương), quy trình bón lót – bón thúc (3 tháng và 6 tháng sau trồng), hệ thống chỉ tiêu theo dõi từ tỷ lệ nảy mầm, động thái tăng trưởng thân lá (đo định kỳ 15 ngày/lần), các chỉ tiêu cấu thành năng suất củ, phương pháp điều tra sâu bệnh hại và công thức tính toán hiệu quả kinh tế (Lãi thuần = Tổng thu - Tổng chi).

Phần IV. Kết quả và thảo luận

1. Khả năng nhân giống Hoài Sơn theo các hình thức xử lý củ

Các hình thức xử lý hom củ không làm biến động thời gian nảy mầm (dao động từ 35,00 đến 36,00 ngày), nhưng ảnh hưởng rõ rệt đến tỷ lệ nảy mầm và tỷ lệ sống sau 60 ngày ($P < 0,05$). Công thức xử lý bằng hỗn hợp vôi + tro (CT2) cho kết quả ưu việt nhất nhờ khả năng sát trùng vết cắt và tạo lớp màng ngăn nấm khuẩn xâm nhiễm.

Công thức xử lý hom củ Thời gian nảy mầm (ngày) Tỷ lệ nảy mầm (%) Tỷ lệ cây sống 60 ngày (%) Tỷ lệ xuất vườn (%) Chiều cao cây (cm) Đường kính thân (cm) Số lá/cây (lá)
CT1 (Đối chứng) 35,67 86,67 86,67 100 24,06 0,16 7,26
CT2 (Vôi + Tro 70:30) 35,00 100,00 93,33 100 25,93 0,17 7,20
CT3 (DANA 11) 36,00 86,67 73,33 100 25,30 0,16 8,13
CT4 (N3M) 36,00 60,00 73,33 100 25,13 0,16 8,26
$LSD_{0,05}$ 1,99 (ns) 17,62 11,53 - 2,04 (ns) 0,01 (ns) 1,10 (ns)
$CV (%)$ 2,80 10,58 7,06 - 4,08 4,12 7,16

Sâu hại xuất hiện trong giai đoạn vườn ươm chủ yếu là sâu róm (Arna pseudoconspersa) ăn lá non với tỷ lệ hại thấp (1,11%–2,22%), mức độ gây hại rất ít phổ biến (-).

2. Ảnh hưởng của liều lượng phân bón đến sinh trưởng, năng suất và hiệu quả kinh tế

Liều lượng phân chuồng bón lót không làm thay đổi thời gian nảy mầm (35,00–35,67 ngày), kích thước lá (dài 15,14–16,12 cm, rộng 6,76–7,11 cm) và số cành cấp 1 ở giai đoạn 90 ngày (8,87–10,80 cành). Tuy nhiên, phân bón tác động mạnh đến tốc độ tăng trưởng đường kính thân, chiều cao thân chính từ sau 60 ngày trồng và quyết định các yếu tố cấu thành năng suất củ ($P < 0,05$).

Chỉ tiêu theo dõi CT1 (Đ/C: 0 tấn) CT2 (10 tấn/ha) CT3 (15 tấn/ha) CT4 (25 tấn/ha) CT5 (30 tấn/ha) $LSD_{0,05}$
Đường kính thân 90 ngày (cm) 0,19 0,19 0,21 0,22 0,23 0,02
Chiều cao thân 90 ngày (cm) 119,08 120,96 122,64 124,80 126,57 1,02
Số củ thu hoạch/cây (củ) 3,27 2,93 3,07 3,00 3,13 0,35 (ns)
Khối lượng củ chính (kg/củ) 0,18 0,19 0,19 0,21 0,22 0,02
Chiều dài củ chính (cm) 72,68 73,42 75,37 78,50 84,76 7,72
Đường kính củ chính (cm) 1,49 1,52 1,72 2,07 2,22 0,13
Khối lượng củ/cây (kg/cây) 0,32 0,34 0,42 0,50 0,58 0,09
Năng suất lý thuyết (tấn/ha) 16,41 22,12 22,76 25,70 29,78 1,74
Năng suất thực thu (tấn/ha) 9,63 15,91 16,12 19,66 21,64 1,97
Lãi thuần (triệu đồng/ha) - (Lỗ) - (Lỗ) - (Lỗ) 54,40 88,53 -

Điều tra dịch hại ghi nhận 2 loài sâu chính: Sâu róm (Arna pseudoconspersa) xuất hiện sau 45–60 ngày với tỷ lệ hại 11,11%–15,56%; Sâu xanh (Diaphania indica) xuất hiện sau 40–50 ngày với tỷ lệ hại 8,15%–17,78% (đều ở mức độ ít phổ biến +).

3. Ảnh hưởng của biện pháp cố định độ sâu củ

Việc đào rãnh lót bạt nhằm hạn chế độ ăn sâu của củ không ảnh hưởng đến số củ/cây (2,40–2,60 củ), nhưng làm giảm đáng kể chiều dài củ, khối lượng củ và năng suất thực thu do củ bị cản trở cơ học khi chạm đáy bạt dẫn đến biến dạng, uốn cong ($P < 0,05$).

Công thức thí nghiệm Chiều dài củ (cm) Đường kính củ (cm) Khối lượng củ chính (kg) NSTT (tấn/ha) Lãi thuần (triệu đồng/ha)
CT1 (Trồng tự nhiên) 85,90 1,83 0,22 20,37 +41,47
CT2 (Đào rãnh sâu 30 cm lót bạt) 76,50 1,83 0,18 16,80 - (Lỗ do chi phí & củ cong)
CT3 (Đào rãnh sâu 50 cm lót bạt) 79,80 1,99 0,19 17,70 - (Lỗ do chi phí & củ cong)
$LSD_{0,05}$ 1,18 0,07 0,02 2,24 -

Phần V. Kết luận và đề nghị

Khái quát các kết luận cốt lõi từ 3 nội dung nghiên cứu và đưa ra đề nghị tiếp tục mở rộng quy mô thử nghiệm trước khi chuyển giao vào sản xuất đại trà.


Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Kỹ thuật nhân giống: Xử lý đoạn hom củ 5 cm bằng hỗn hợp vôi + tro (tỷ lệ 70:30) đạt tỷ lệ nảy mầm 100% và tỷ lệ cây sống 93,33% sau 60 ngày, vượt trội hơn so với đối chứng và các chất điều hòa sinh trưởng thương phẩm (DANA 11, N3M).
  • Chế độ phân bón: Bón lót 30 tấn phân chuồng hoai mục/ha (0,6 kg/hốc) kết hợp 1,3 tấn NPK 13:13:13 Đầu Trâu/ha cho sinh trưởng thân lá tốt nhất, năng suất thực thu đạt cao nhất 21,64 tấn/ha và hiệu quả kinh tế đạt mức lãi thuần 88,53 triệu đồng/ha.
  • Phương thức canh tác củ: Canh tác theo phương thức tự nhiên (không lót bạt đáy) cho năng suất thực thu cao nhất (20,37 tấn/ha), củ thẳng, mẫu mã đẹp, mang lại lãi thuần 41,47 triệu đồng/ha; trong khi biện pháp lót bạt rãnh 30 cm và 50 cm phát sinh chi phí nhân công, vật tư và làm củ bị cong queo, giảm phẩm cấp thương phẩm dẫn đến thua lỗ.

Giải pháp và khuyến nghị kỹ thuật của tác giả

  1. Ứng dụng công thức xử lý hom giống bằng vôi bột phối trộn tro bếp tỷ lệ 70:30 trong khâu giâm ươm để khử trùng và bảo vệ hom củ.
  2. Áp dụng mức phân bón lót 30 tấn phân chuồng hoai mục/ha kết hợp quy trình bón thúc 1,3 tấn NPK 13:13:13 chia làm 2 đợt (sau trồng 3 tháng và 6 tháng).
  3. Duy trì tập quán trồng để củ phát triển tự nhiên trong đất tơi xốp, không áp dụng biện pháp đào rãnh lót bạt nhựa/dứa nhân tạo.

Đóng góp thực tiễn

Đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về nông học cho cây Hoài Sơn tại vùng trung du miền núi phía Bắc; chứng minh tính khả thi của việc trồng thuần loài Hoài Sơn quy mô nông hộ thay cho việc khai thác tự nhiên cạn kiệt, góp phần chuyển dịch cơ cấu cây trồng dược liệu tại Thái Nguyên.


Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các thí nghiệm mới chỉ được thực hiện trong phạm vi một vụ gieo trồng (tháng 3/2019 – tháng 3/2020) tại một địa điểm duy nhất (xã Tức Tranh, huyện Phú Lương, Thái Nguyên) với quy mô diện tích ô thí nghiệm hẹp; chưa đánh giá sâu biến động dược chất (hàm lượng dioscin, mucin) theo các chế độ phân bón khác nhau.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu thử nghiệm quy trình kỹ thuật trên các loại đất và vùng sinh thái khác nhau của tỉnh Thái Nguyên với quy mô diện tích lớn hơn để có cơ sở vững chắc đưa giống dược liệu Hoài Sơn vào sản xuất đại trà.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng tham khảo: Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Khoa học cây trồng, Nông học, Dược liệu học, Nông lâm kết hợp; các kỹ sư nông nghiệp phụ trách khuyến nông tại các tỉnh trung du miền núi phía Bắc.
  • Nội dung giá trị nhất: Quy trình xử lý vết cắt hom giống bằng hỗn hợp vôi – tro rẻ tiền, dễ kiếm; hệ thống số liệu chi tiết về động thái sinh trưởng thân cành (45, 60, 75, 90 ngày sau trồng); các bảng hạch toán chi phí – doanh thu chi tiết chứng minh hiệu quả kinh tế giữa các công thức canh tác.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp xử lý hom củ Hoài Sơn nào cho tỷ lệ nảy mầm và tỷ lệ sống cao nhất?
Công thức xử lý hom bằng hỗn hợp vôi bột và tro bếp theo tỷ lệ 70:30 (CT2) cho tỷ lệ nảy mầm đạt 100% và tỷ lệ sống sau 60 ngày đạt 93,33%, cao hơn hẳn so với việc sử dụng chất kích thích DANA 11 hay N3M.

2. Liều lượng phân bón tối ưu cho cây Hoài Sơn tại Thái Nguyên được xác định là bao nhiêu?
Liều lượng tối ưu là bón lót 30 tấn phân chuồng hoai mục/ha (0,6 kg/hốc) kết hợp với 1,3 tấn NPK 13:13:13 Đầu Trâu/ha (bón thúc 1/2 sau 3 tháng và 1/2 sau 6 tháng), cho năng suất thực thu đạt 21,64 tấn/ha và lãi thuần 88,53 triệu đồng/ha.

3. Vì sao biện pháp đào rãnh lót bạt để hạn chế độ sâu củ lại không mang lại hiệu quả kinh tế?
Biện pháp lót bạt rãnh ở độ sâu 30 cm và 50 cm làm tăng chi phí đào rãnh và mua bạt dứa, đồng thời khi đầu củ phát triển chạm vào lớp bạt sẽ bị cản trở cơ học dẫn đến bị cong queo, dị dạng, làm giảm chiều dài củ (76,5–79,8 cm so với 85,9 cm ở đối chứng) và giảm giá bán thương phẩm, khiến người trồng bị thua lỗ.

4. Những loài sâu hại nào xuất hiện chủ yếu trên cây Hoài Sơn trong thí nghiệm và mức độ gây hại ra sao?
Có hai loài sâu hại chính xuất hiện gồm sâu róm (Arna pseudoconspersa) xuất hiện sau 45–60 ngày (tỷ lệ hại 11,11%–15,56%) và sâu xanh (Diaphania indica) xuất hiện sau 40–50 ngày (tỷ lệ hại 8,15%–17,78%). Cả hai loài đều ở mức độ ít phổ biến (+).

5. Hoài Sơn có thời gian từ khi giâm hom củ đến khi nảy mầm là bao lâu?
Thời gian nảy mầm của củ Hoài Sơn trong các công thức thí nghiệm dao động ổn định từ 35,00 đến 36,00 ngày sau khi trồng.


Kết luận

Khóa luận của tác giả Trần Thị Ly đã giải quyết trọn vẹn ba vấn đề kỹ thuật cơ bản trong canh tác cây Hoài Sơn (Dioscorea persimilis) tại Thái Nguyên thông qua hệ thống thực nghiệm đồng ruộng nghiêm ngặt. Kết quả nghiên cứu khẳng định việc xử lý hom củ bằng vôi phối hợp tro bếp (70:30), bón lót 30 tấn phân chuồng hoai mục/ha kết hợp NPK và duy trì phương thức trồng củ tự nhiên là gói kỹ thuật đồng bộ mang lại năng suất thực thu cao nhất (21,64 tấn/ha) cùng hiệu quả kinh tế vượt trội. Đây là tài liệu thực nghiệm có giá trị thực tiễn cao, đóng góp thiết thực cho định hướng phát triển vùng trồng dược liệu bền vững tại địa phương.