Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Cây chè (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) là cây công nghiệp lâu năm có nguồn gốc nhiệt đới và á nhiệt đới, giữ vị trí quan trọng trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp vùng trung du và miền núi Việt Nam. Cây chè không chỉ mang lại nguồn thu nhập ổn định, góp phần xóa đói giảm nghèo mà còn có vai trò phòng hộ, che phủ đất trống đồi núi trọc và bảo vệ môi trường sinh thái. Trong các vùng chuyên canh chè có trình độ thâm canh cao, nhu cầu dinh dưỡng khoáng hàng năm là rất lớn do sản phẩm thu hoạch chủ yếu là búp và lá non, làm thất thoát một lượng lớn chất dinh dưỡng trong đất. Việc lạm dụng phân bón vô cơ trong thời gian dài đã dẫn đến tình trạng mất cân đối dinh dưỡng đất, làm giảm chất lượng chè, gia tăng sâu bệnh hại và gây ô nhiễm nguồn nước, môi trường đất dốc do bị rửa trôi. Nhằm hướng tới nền nông nghiệp bền vững, việc sử dụng phân hữu cơ sinh học kết hợp nhằm giảm thiểu phân hóa học là yêu cầu cấp thiết trong canh tác chè, đặc biệt là ở giai đoạn kiến thiết cơ bản nhằm tạo lập bộ khung tán vững chắc.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xác định được lượng phân hữu cơ sinh học thích hợp bón cho cây chè Kim Tuyên thời kỳ kiến thiết cơ bản tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
Nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu của đề tài được xác định gồm:
- Đánh giá ảnh hưởng của phân bón đến đặc điểm hình thái cây chè.
- Đánh giá ảnh hưởng của phân bón đến đặc điểm sinh trưởng cây chè.
- Đánh giá tình hình sâu hại chính trên cây chè.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Giống chè Kim Tuyên tuổi 2 (thời kỳ kiến thiết cơ bản) và phân hữu cơ sinh học NTT do Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên sản xuất.
- Phạm vi không gian: Khu mô hình chè, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
- Phạm vi thời gian: Thực hiện từ tháng 01 năm 2015 đến tháng 05 năm 2015.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Cơ sở khoa học và lý thuyết dinh dưỡng cây chè
Cây chè có nhu cầu dinh dưỡng khoáng liên tục trong suốt chu kỳ phát dục hàng năm và cả vòng đời. Ngay cả trong mùa đông khi cây tạm ngừng sinh trưởng, cây vẫn cần một lượng dinh dưỡng tối thiểu. Theo Eden (1958), trong búp chè non có chứa 4,5% N, 1,5% $P_2O_5$ và 1,2 - 2,5% $K_2O$. Theo tài liệu IFA World fertilizer use manual (1992), để tạo ra 100 kg chè thương phẩm, cây chè lấy đi từ đất các thành phần dinh dưỡng gồm: 19,6 kg Đạm (N); 5,68 kg Lân ($P_2O_5$); 8,8 kg Kali ($K_2O$); 6,70 kg Canxi (CaO); 2,92 kg Magiê (MgO); 871 g Nhôm (Al); 479 g Mangan (Mn); 241 g Sắt (Fe); 74 g Natri (Na); 38 g Kẽm (Zn); 38 g Đồng (Cu); và 26 g Bo (B).
Phân hữu cơ sinh học có vai trò cung cấp dinh dưỡng trực tiếp, cải thiện lý tính của đất (làm đất tơi xốp, có kết cấu viên, tăng khả năng giữ nước), kích thích hệ vi sinh vật đất phát triển và hạn chế hiện tượng rửa trôi dinh dưỡng trên đất dốc. Phân hữu cơ sinh học NTT được sản xuất từ nguyên liệu địa phương gồm than bùn, phân trâu, bò, lợn, gà kết hợp với vi lượng đất hiếm và mật độ vi sinh vật hữu hiệu đạt $2 \times 10^6 \text{ CFU/g}$ (gồm các vi sinh vật phân giải xenlulo, phân giải lân khó tiêu, phân giải tinh bột).
Về phân loại thực vật, cây chè thuộc loài Camellia sinensis (L.) O. Kuntze, họ Theaceae, bộ Theales. Theo hệ thống phân loại của Cohen Stuart (1919), chè được chia thành 4 thứ chính:
- Chè Trung Quốc lá nhỏ (Camellia sinensis var. Bohea)
- Chè Trung Quốc lá to (Camellia sinensis var. macrophylla)
- Chè Shan (Camellia sinensis var. Shan)
- Chè Ấn Độ (Camellia sinensis var. atxamica)
Giống chè Kim Tuyên (mang mã số 12 của Đài Loan) là giống lai hữu tính giữa dòng mẹ Ô long lá to địa phương và dòng bố là giống Raiburi của Ấn Độ, được nhập nội vào Việt Nam năm 1994, có đặc tính sinh trưởng khỏe, mật độ búp dày, thích hợp cho chế biến chè xanh và chè Ô long chất lượng cao.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
Thí nghiệm đồng ruộng được bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) gồm 4 công thức và 3 lần nhắc lại (NL I, NL II, NL III). Diện tích mỗi ô thí nghiệm là $10\text{ m}^2$.
Các công thức thí nghiệm bao gồm:
- Công thức 1 (CT1): Bón 10 g/$\text{m}^2$ phân hữu cơ sinh học NTT.
- Công thức 2 (CT2 - Đối chứng): Bón 20 g/$\text{m}^2$ phân hữu cơ sinh học NTT.
- Công thức 3 (CT3): Bón 30 g/$\text{m}^2$ phân hữu cơ sinh học NTT.
- Công thức 4 (CT4): Bón 40 g/$\text{m}^2$ phân hữu cơ sinh học NTT.
Nền phân bón chung cho tất cả các công thức:
- Phân chuồng: 10 tấn/ha (bón lót toàn bộ làm nền).
- Phân khoáng bón bổ sung: Tỷ lệ N:P:K = 12:10:12 (NPK 12% N, Super lân Lâm Thao 10% $P_2O_5$, Kaliclorua 12% $K_2O$) với mức bón 10% quy trình, tương đương 1,2 kg N + 1,0 kg $P_2O_5$ + 1,2 kg $K_2O$.
- Phương pháp bón: Bón vào tháng 1, rạch hàng sâu 10 - 15 cm giữa 2 hàng chè, tra phân hữu cơ NTT cùng NPK và lấp kín đất.
Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi:
- Chọn 5 cây cố định trên mỗi ô thí nghiệm (đầu, giữa, cuối ô) để theo dõi.
- Chiều cao cây (cm): Đo từ sát mặt đất đến đỉnh sinh trưởng cao nhất tại 3 thời điểm sau bón phân (cách nhau 10 ngày: 01/02/2015, 10/02/2015, 20/02/2015).
- Độ rộng tán (cm): Đo vị trí rộng nhất của tán trước và sau thí nghiệm (sau 30 ngày).
- Đường kính gốc (cm): Đo chu vi thân cây cách mặt đất 3 - 5 cm rồi quy ra đường kính.
- Độ cao phân cành (cm): Đo từ cổ rễ đến điểm phân cành đầu tiên.
- Số cành cấp 1: Đếm tổng số cành cấp 1 trên thân chính.
- Diện tích lá ($\text{cm}^2$): Tính theo công thức nhanh $S = \text{Dài} \times \text{Rộng} \times 0,7$.
- Động thái sinh trưởng búp: Xác định khối lượng 1 búp qua mẫu 100 g búp tươi theo công thức $\text{Khối lượng 1 búp (g)} = 100 / \text{Số búp}$; đếm tổng số búp, số búp có tôm, số búp mù xòe trên cây qua từng lứa; theo dõi thời gian sinh trưởng búp (ngày) và số lứa hái.
- Điều tra sâu hại chính: Mật độ rầy xanh (con/khay), bọ cánh tơ (con/búp), nhện đỏ (con/lá).
- Xử lý số liệu: Tính toán giá trị trung bình bằng phần mềm Microsoft Excel và phân tích phương sai, so sánh sai số ở mức ý nghĩa 95% ($LSD_{0.05}$, $CV%$) bằng phần mềm chuyên ngành IRRISTAT 5.0.
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Trình bày cơ sở thực tiễn của ngành chè tại vùng trung du miền núi phía Bắc và tính cấp thiết của việc áp dụng phân hữu cơ vi sinh, phân hữu cơ sinh học trong canh tác chè. Xác định rõ mục đích nghiên cứu là tìm ra liều lượng phân bón hữu cơ sinh học NTT tối ưu cho giống chè Kim Tuyên 2 tuổi giai đoạn kiến thiết cơ bản tại Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, cùng ba yêu cầu đánh giá cụ thể về hình thái, sinh trưởng búp và tình hình sâu bệnh.
Phần 2: Tổng quan tài liệu
Tổng hợp toàn diện các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về:
- Cơ sở khoa học về nhu cầu dinh dưỡng chè, vai trò của các nguyên tố đa lượng (N, P, K), trung lượng, vi lượng và phân hữu cơ đối với năng suất, phẩm chất búp chè.
- Nguồn gốc phát sinh cây chè, các nghiên cứu sinh hóa về phức catechin của Djemukhatele (1961 - 1976), lịch sử phân loại thực vật học và đặc điểm 4 thứ chè chính theo Cohen Stuart.
- Lịch sử phát triển sản xuất chè Việt Nam qua 4 giai đoạn (1890 - 1945, 1945 - 1954, 1954 - 1990, 1990 đến 2015).
- Số liệu thống kê của FAO (2015) giai đoạn 2009 - 2013 về diện tích (thế giới đạt 3.572.000 ha năm 2013, Việt Nam đạt 121.649 ha), năng suất (Kenya dẫn đầu với 21.772 tạ/ha, Việt Nam đạt 17,616 tạ chè khô/ha) và sản lượng chè toàn cầu.
Phần 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chi tiết hóa nguồn gốc, đặc tính nông học của giống chè Kim Tuyên tuổi 2; thành phần phân bón hữu cơ sinh học NTT; thiết kế sơ đồ thực nghiệm 4 công thức x 3 lần nhắc lại theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh; quy trình kỹ thuật bón phân và hệ thống các phương pháp đo đếm chỉ tiêu hình thái, năng suất búp, sâu hại và phương pháp xử lý thống kê bằng IRRISTAT 5.0.
Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Trình bày và phân tích các số liệu thực nghiệm thu được:
- Diễn biến thời tiết Thái Nguyên từ tháng 1 đến tháng 5/2015 (nhiệt độ trung bình 17,2 - 28,9°C; lượng mưa 25,4 - 111,5 mm; độ ẩm không khí 79 - 90%; số giờ nắng 22 - 122 giờ) và mối liên hệ với sinh trưởng chè.
- Ảnh hưởng của các mức phân bón NTT đến các chỉ tiêu hình thái: chiều cao cây qua 3 lần đo, độ rộng tán sau 30 ngày, đường kính gốc, độ cao phân cành, số cành cấp 1 và diện tích phiến lá.
- Động thái sinh trưởng búp: thời gian sinh trưởng búp (85 - 98 ngày), số lứa hái (2,5 - 3,0 lứa), tổng số búp (11,3 - 19,0 búp/cây/lứa), phân loại búp có tôm và búp mù xòe.
- Tình hình phát sinh 3 loại sâu hại chính gồm rầy xanh, bọ cánh tơ và nhện đỏ trên các công thức phân bón.
Phần 5: Kết luận và đề nghị
Đánh giá tổng hợp kết quả thí nghiệm, khẳng định mức bón 40 g/$\text{m}^2$ phân hữu cơ sinh học NTT (CT4) cho hiệu quả cao nhất về các chỉ tiêu sinh trưởng thân lá và chất lượng búp. Đề xuất áp dụng mức bón này vào sản xuất và kiến nghị các hướng nghiên cứu mở rộng trong những năm tiếp theo.
Kết quả và đóng góp
Kết quả thực nghiệm chính
1. Ảnh hưởng của phân bón đến các chỉ tiêu hình thái cây chè:
| Công thức |
Liều lượng phân NTT |
Chiều cao lần 1 (cm) |
Chiều cao lần 2 (cm) |
Chiều cao lần 3 (cm) |
Tăng trưởng tán (cm) |
Đường kính gốc (cm) |
Độ cao phân cành (cm) |
Số cành cấp 1 (cành) |
Diện tích lá ($\text{cm}^2$) |
| CT1 |
10 g/$\text{m}^2$ |
40,6 |
55,4 |
56,5 |
14,5 |
0,65 |
6,5 |
4,5 |
21,01 |
| CT2 (Đ/c) |
20 g/$\text{m}^2$ |
47,5 |
58,6 |
63,3 |
18,8 |
0,64 |
6,2 |
5,4 |
21,46 |
| CT3 |
30 g/$\text{m}^2$ |
48,5 |
60,2 |
74,6 |
20,6 |
0,59 |
6,5 |
6,3 |
21,70 |
| CT4 |
40 g/$\text{m}^2$ |
52,4 |
63,4 |
77,27 |
25,4 |
0,67 |
6,6 |
5,5 |
22,18 |
| $CV%$ |
- |
1,6 |
3,7 |
1,2 |
- |
- |
- |
- |
- |
| $LSD_{0.05}$ |
- |
1,4 |
4,3 |
1,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- Chiều cao cây ở lần đo 3 đạt cao nhất ở CT4 (77,27 cm), vượt trội so với đối chứng CT2 (63,3 cm) có ý nghĩa thống kê ở mức độ tin cậy 95% ($LSD_{0.05} = 1,5$).
- Độ rộng tán sau thí nghiệm tăng mạnh nhất ở CT4 (tăng 25,4 cm, đạt độ rộng 73,0 cm), trong khi đối chứng chỉ tăng 18,8 cm (đạt 61,9 cm).
- CT4 đạt đường kính gốc lớn nhất (0,67 cm), độ cao phân cành 6,6 cm và diện tích lá lớn nhất ($22,18\text{ cm}^2$).
2. Động thái sinh trưởng và phẩm cấp búp chè:
| Công thức |
Liều lượng phân NTT |
Thời gian sinh trưởng búp (ngày) |
Số lứa hái (lứa) |
Tổng số búp (búp/cây/lứa) |
Búp có tôm (búp/cây/lứa) |
Búp mù xòe (búp/cây/lứa) |
| CT1 |
10 g/$\text{m}^2$ |
85 |
2,5 |
11,3 |
8,5 |
2,8 |
| CT2 (Đ/c) |
20 g/$\text{m}^2$ |
90 |
2,5 |
12,3 |
9,8 |
2,5 |
| CT3 |
30 g/$\text{m}^2$ |
95 |
3,0 |
16,3 |
12,8 |
3,5 |
| CT4 |
40 g/$\text{m}^2$ |
98 |
3,0 |
19,0 |
14,3 |
4,7 |
| $CV%$ |
- |
- |
- |
3,9 |
3,9 |
- |
| $LSD_{0.05}$ |
- |
- |
- |
0,99 |
0,75 |
- |
- Tổng số búp và số búp có tôm tăng tỷ lệ thuận với lượng phân bón hữu cơ sinh học. CT4 đạt 19,0 búp/cây/lứa và 14,3 búp có tôm/cây/lứa, sai khác có ý nghĩa so với đối chứng CT2 (12,3 tổng búp và 9,8 búp có tôm) ở mức tin cậy 95%.
- Thời gian sinh trưởng búp kéo dài từ 85 ngày (CT1) đến 98 ngày (CT4), số lứa hái đạt 3,0 lứa ở CT3 và CT4.
3. Tình hình sâu hại chính trên cây chè:
| Công thức |
Rầy xanh (con/khay) |
Bọ cánh tơ (con/búp) |
Nhện đỏ (con/lá) |
| CT1 |
4,2 |
2,2 |
1,3 |
| CT2 (Đ/c) |
2,0 |
1,8 |
1,7 |
| CT3 |
2,8 |
1,7 |
2,1 |
| CT4 |
2,6 |
2,3 |
2,3 |
Cả 3 loài sâu hại đều xuất hiện trên các công thức thí nghiệm: mật độ rầy xanh dao động từ 2,0 đến 4,2 con/khay; bọ cánh tơ từ 1,7 đến 2,3 con/búp; nhện đỏ từ 1,3 đến 2,3 con/lá.
Giải pháp và kiến nghị của tác giả
- Tác giả kiến nghị sử dụng mức bón 40 g/$\text{m}^2$ phân hữu cơ sinh học NTT (kết hợp nền 10 tấn phân chuồng/ha và 10% NPK) cho giống chè Kim Tuyên thời kỳ kiến thiết cơ bản để cây đạt sinh trưởng thân cành tối ưu và tạo tán nhanh.
Đóng góp của đề tài
Đề tài cung cấp các dẫn liệu thực nghiệm chính xác về phản ứng sinh trưởng hình thái và khả năng ra búp của giống chè Kim Tuyên tuổi 2 đối với phân hữu cơ sinh học NTT tại Thái Nguyên; bước đầu xác lập cơ sở khoa học cho việc ứng dụng phân hữu cơ sinh học nguồn gốc địa phương vào quy trình thâm canh chè thời kỳ kiến thiết cơ bản.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Thí nghiệm được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn (từ tháng 01/2015 đến tháng 05/2015) trên chè tuổi 2 tại một địa điểm duy nhất (Khu mô hình Đại học Nông Lâm Thái Nguyên), chưa theo dõi liên tục qua các mùa trong năm và các năm tiếp theo của chu kỳ kiến thiết cơ bản.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Tiếp tục theo dõi, nghiên cứu trong các năm tiếp theo nhằm đánh giá đầy đủ ảnh hưởng tích lũy lâu dài của phân hữu cơ sinh học NTT đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng chè thương phẩm khi bước vào thời kỳ kinh doanh.
- Mở rộng thử nghiệm trên nhiều giống chè khác nhau và tại các vùng sinh thái trồng chè khác nhau ở miền Bắc.
Giá trị tham khảo
Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ kỹ thuật thuộc chuyên ngành Khoa học cây trồng, Nông học, Trồng trọt và Nông nghiệp bền vững.
Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu gồm:
- Thiết kế thí nghiệm đồng ruộng khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) và phương pháp theo dõi các chỉ tiêu nông học trên cây chè kiến thiết cơ bản.
- Phương pháp tính toán diện tích lá nhanh ($S = D \times R \times 0,7$) và công thức quy đổi khối lượng búp tươi.
- Cơ sở dữ liệu khí tượng và tổng quan hệ thống phân loại chè theo Cohen Stuart (1919) cùng nhu cầu dinh dưỡng khoáng chi tiết của cây chè.
Câu hỏi thường gặp
Giống chè Kim Tuyên sử dụng trong nghiên cứu có nguồn gốc và đặc điểm sinh học như thế nào?
Chè Kim Tuyên (mã số 12 của Đài Loan) được tạo ra năm 1975 bằng phương pháp lai hữu tính giữa dòng mẹ Ô long lá to địa phương và dòng bố Raiburi (Ấn Độ), nhập nội vào Việt Nam năm 1994, được công nhận giống tạm thời năm 2003 và công nhận giống mới năm 2008. Cây có dạng thân bụi, mật độ cành dày, lá hình bầu dục màu xanh vàng bóng, thế ngang, răng cưa rõ và đều, sinh trưởng khỏe, mật độ búp dày, nhân giống bằng giâm hom đạt tỷ lệ sống cao, thích hợp chế biến chè xanh và chè Ô long.
Phân hữu cơ sinh học NTT có thành phần và đặc tính kỹ thuật gì?
Phân hữu cơ sinh học NTT do Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên sản xuất từ các nguồn nguyên liệu địa phương gồm than bùn, phân trâu, bò, lợn, gà từ trang trại chăn nuôi kết hợp với vi lượng đất hiếm. Phân chứa mật độ vi sinh vật hữu hiệu đạt $2 \times 10^6 \text{ CFU/g}$ (bao gồm các nhóm vi sinh vật phân giải xenlulo, phân giải lân khó tiêu, phân giải tinh bột), cùng hàm lượng dinh dưỡng hữu cơ và khoáng N-$P_2O_5$ hữu hiệu.
Công thức bón phân nào cho kết quả sinh trưởng và chất lượng búp tốt nhất trong thí nghiệm?
Công thức 4 (bón 40 g/$\text{m}^2$ phân hữu cơ sinh học NTT kết hợp nền phân chuồng và NPK) cho kết quả tốt nhất trên tất cả các chỉ tiêu: chiều cao cây đạt 77,27 cm (cao nhất và sai khác có ý nghĩa thống kê so với đối chứng ở mức tin cậy 95%), độ rộng tán tăng 25,4 cm, diện tích lá đạt $22,18\text{ cm}^2$, tổng số búp đạt 19,0 búp/cây/lứa và số búp có tôm đạt 14,3 búp/cây/lứa.
Tình hình sâu hại chính trên các công thức bón phân được ghi nhận như thế nào?
Nghiên cứu ghi nhận 3 loài sâu hại chính xuất hiện trên tất cả các công thức: rầy xanh (mật độ biến động từ 2,0 - 4,2 con/khay, gây hại mép lá và búp non), bọ cánh tơ (1,7 - 2,3 con/búp, làm lá và búp non dày cứng lại) và nhện đỏ (1,3 - 2,3 con/lá, gây hại mặt lá trưởng thành làm giảm khả năng quang hợp).
Số liệu trong khóa luận được xử lý bằng những phương pháp và công cụ nào?
Số liệu thô thu thập từ thí nghiệm được tính toán giá trị trung bình số học bằng Microsoft Excel và phân tích phương sai, so sánh sai số ở mức ý nghĩa 95% ($LSD_{0.05}$, hệ số biến động $CV%$) thông qua phần mềm thống kê nông học IRRISTAT 5.0.
Kết luận
Khóa luận đã khảo nghiệm và đánh giá chi tiết ảnh hưởng của các liều lượng phân hữu cơ sinh học NTT đến sinh trưởng của giống chè Kim Tuyên 2 tuổi thời kỳ kiến thiết cơ bản tại Thái Nguyên. Kết quả khẳng định mức bón 40 g/$\text{m}^2$ phân NTT (CT4) vượt trội rõ rệt về chiều cao thân cây, độ phát triển tán lá, diện tích quang hợp và phẩm cấp búp có tôm so với đối chứng. Nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm quan trọng phục vụ hoàn thiện quy trình bón phân hữu cơ sinh học, giảm thiểu phân khoáng và thúc đẩy thâm canh chè bền vững.
