MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, thực hiện đề án “Tái cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng giá trị gia tăng và phát triển bền vững” của Thủ tướng chính phủ [45], nền nông nghiệp truyền thống của Việt Nam đã dần chuyển sang nền nông nghiệp sản xuất hàng hóa xuất khẩu. Đặc biệt trong lĩnh vực trồng trọt có sự thay đổi mang tính then chốt giữa sản xuất, xuất khẩu lúa gạo và rau quả. Mặt hàng có giá trị cao như rau, quả đã có bước nhảy vọt trong đóng góp về giá trị xuất khẩu, từ 0,62 tỷ USD năm 2011 lên 3,51 tỷ USD năm 2017 tăng hơn 560% [8], [47].
Trong các loại quả tham gia xuất khẩu của Việt Nam, thanh long đang là loại trái cây chủ lực. Theo số liệu của Cục Hải quan, tổng kim ngạch xuất khẩu 12 loại quả của Việt Nam trong năm 2017 là 2,6 tỷ USD, trong đó thanh long chiếm đến 1,15 tỷ USD (tương đương 44,23%) [47]. Thanh long là cây ra hoa trong điều kiện ngày dài. Trong thời gian từ tháng 3 đến tháng 9 ở Việt Nam, thời gian chiếu sáng trong ngày dài hơn thời gian đêm, cây ra hoa thuận lợi, vụ này được gọi là chính vụ.
Từ tháng 9 cho đến tháng 3 năm sau, thời gian chiếu sáng trong ngày ngắn hơn thời gian đêm, cây không ra hoa được. Muốn cây có hoa phải điều khiển hay kích thích ra hoa, vụ này gọi là mùa trái vụ. Một số nghiên cứu điều khiển thanh long ra hoa trái vụ đã được tiến hành ở Đài Loan [121], [132], [129], Việt Nam [86] và Thái Lan [114], đều cho rằng: có thể kích thích ra hoa trái vụ bằng chiếu sáng bổ sung vào ban đêm hoặc xử lý hóa chất điều hòa sinh trưởng. Xử lý bằng cách chiếu sáng cho kết quả tốt hơn so với xử lý bằng hóa chất điều hòa sinh trưởng [130], [91], [114].
Đài Loan cũng đã đưa ra quy trình xử lý ánh sáng cho thanh long bằng cách chiếu sáng 4 giờ với bóng đèn sợi đốt 75W đến 100W từ 22:00 tối đến 2:00 sáng hôm sau là tối ưu nhất [129], [130], [131]. Các kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học tại Việt Nam đã được tổng kết trong tiêu chuẩn ngành của Bộ Nông nghiệp và PTNT về quy trình kỹ thuật luan an 2 trồng, chăm sóc, thu hoạch thanh long phục vụ xuất khẩu [3]. Trong đó quy trình điều khiển ra hoa trái vụ là: sử dụng loại bóng đèn sợi đốt 75W đến 100W, thời gian chiếu đèn từ 6 đến 10 giờ/đêm, sau 15 đến 20 đêm thì thanh long có thể ra hoa. Quy trình này đã được vận dụng rất phổ biến ở các vùng trồng thanh long.
Với mỗi hecta cần trung bình 1.200 bóng đèn để điều khiển ra hoa trái vụ, như vậy cần khoảng 25,2 triệu bóng đèn cho khoảng 40.000 ha thanh long đang cho thu hoạch (ước tính tổng lượng điện cần là khoảng 650.000 MWh một năm tương đương một nhà máy điện nhỏ) [38]. Có thể nói để sản xuất thanh long trái vụ đòi hỏi một lượng điện để điều khiển ra hoa trái vụ rất lớn. Nhiều tỉnh có diện tích trồng thanh long lớn như Bình Thuận, Long An, Tiền Giang gặp rất nhiều khó khăn trong việc cung cấp điện cho sản xuất thanh long trái vụ. Một thách thức rất lớn khác là theo Quyết định số 51/2011/QĐ-TTg, Thủ tướng Chính phủ đã ký ban hành Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong đó có nêu rõ, từ ngày 1/1/2013, cấm nhập khẩu, sản xuất và lưu thông loại đèn tròn (đèn sợi đốt) có công suất lớn hơn 60W [44].
Đây có thể xem như vấn đề thời sự hết sức cấp bách cho các nhà nghiên cứu sử dụng ánh sáng trong điều khiển ra hoa trái vụ, bắt buộc phải sản xuất ra loại đèn khác có công suất thấp để thay thế đèn sợi đốt công suất cao. Trong bối cảnh ấy, việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu xác định đèn compact chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long (Hylocereus undatus (Haw.)” nhằm đề xuất chế tạo, sử dụng bóng đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng công suất thấp dùng cho điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long và đồng thời xây dựng được quy trình sử dụng đèn có hiệu quả, tiết kiệm năng lượng là hết sức có ý nghĩa, đáp ứng được nhu cầu bức xúc của thực tiễn sản xuất thanh long tại các tỉnh phía Nam. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu xác định được đèn huỳnh quang compact (CFL) có phổ ánh sáng chuyên dụng, có công suất thấp 20W, thay thế đèn sợi đốt 60W để điều khiển thanh long ra hoa trái vụ, góp phần giảm điện năng tiêu thụ, tăng hiệu quả sản xuất trong canh tác cây thanh long.2 Mục tiêu cụ thể Xác định được đèn CFL có phổ ánh sáng chuyên dụng, công suất thấp 20W dùng điều khiển ra hoa trái vụ hiệu quả cao cho cây thanh long; Xây dựng được quy trình sử dụng đèn CFL chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột trắng và ruột đỏ; Làm rõ được vai trò của ánh sáng và nhiệt độ trong quá trình điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long; Đánh giá được hiệu quả kinh tế của việc áp dụng đèn CFL chuyên dụng và quy trình mới nghiên cứu được. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học a) Nghiên cứu khẳng định ánh sáng có phổ phát xạ ở vùng hấp phụ của phytochrome (660nm và 730nm ứng với vùng đỏ và đỏ xa) có vai trò quyết định sự ra hoa cho cây thanh long trong điều kiện trái vụ.
Sự khẳng định này, đã làm cơ sở cho việc chế tạo và sử dụng đèn chuyên dụng dùng trong điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long. b) Nghiên cứu đã khẳng định ánh sáng có vai trò quyết định trong việc điều khiển cây thanh long ra hoa trái vụ. Nhiệt độ có ảnh hưởng tích cực, nâng cao hiệu luan an 4 quả quá trình điều khiển ra hoa trái vụ bằng chiếu sáng nhưng không thể thay thế ánh sáng. c) Kết quả nghiên cứu của đề tài là minh chứng rõ rệt cho học thuyết phytochrome trong sự ra hoa của thực vật theo quang chu kỳ.
Các kết quả này là những dữ liệu quý có thể sử dụng phục vụ giảng dạy, nghiên cứu trong các lĩnh vực sinh lý thực vật, nghề làm vườn, nông nghiệp công nghệ cao.2 Ý nghĩa thực tiễn a) Kết quả nghiên cứu của đề tài đã góp phần định hướng việc chế tạo đèn chuyên dụng có phổ phát xạ đặc hiệu ở vùng đỏ (red) và đỏ xa (far red) dùng điều khiển cho cây thanh long ra hoa trái vụ, cụ thể là đèn huỳnh quang compact chuyên dụng CFL-20W NN R. Kết quả đã được Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông vận dụng đưa vào sản xuất hàng triệu bóng đèn huỳnh quang compact chuyên dụng phục vụ sản xuất thanh long trái vụ. b) Đã xây dựng thành công quy trình sử dụng đèn chuyên dụng. Quy trình sử dụng bóng đèn chuyên dụng CFL-20W NN R của đề tài đã được Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn công nhận là tiến bộ kỹ thuật “Đèn huỳnh quang compact chuyên dụng và quy trình lắp đặt, sử dụng trong điều khiển ra hoa cho cây thanh long (Hylocereus undatus (Haw.
and Rose)” và đã áp dụng rộng rãi ngoài sản xuất. Sử dụng đèn CFL chuyên dụng đã tiết kiệm được 66% điện năng so với đèn sợi đốt 60W đang sử dụng phổ biến, trong khi không thay đổi năng suất thanh long. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu Các giống thanh long đang trồng phổ biến tại các tỉnh Bình Thuận, Tiền Giang và Tây Ninh, là giống thanh long ruột trắng (Hylocereus undatus), giống này chiếm khoảng 95% diện tích. Giống thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus), chiếm 4% đến 5% diện tích trồng hiện nay.2 Phạm vi nghiên cứu Trong giai đoạn thực hiện đề tài (từ năm 2013 đến 2019), công nghệ đèn LED (có phổ chiếu sáng đơn sắc) ở Việt Nam còn chưa được phát triển.
Việc lựa chọn đèn huỳnh quang compact (đa phổ) được cải tiến phổ chiếu sáng tập trung trong vùng phát ánh sáng đỏ và đỏ xa là giải pháp tình thế bắt buộc nhưng mang tính sáng tạo và có khả năng triển khai rộng do giá thành hạ. Chính vì thế, đèn sử dụng cho chiếu sáng thanh long trong nghiên cứu này tập trung vào đèn huỳnh quang compact. Đó cũng là giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án. Những đóng góp mới của luận án a) Luận án là công trình đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu sử dụng đèn chiếu sáng xử lý thanh long ra hoa trái vụ dựa trên cơ sở lý thuyết của hiện tượng quang gián đoạn là do tác động của chất nhận ánh sáng phytochrome.
Chất này hấp thụ ánh sáng vùng đỏ (660nm) và đỏ xa (730nm) để gây tác động ra hoa. Điều này trước nay chưa được đề cập, nghiên cứu làm rõ và cùng với việc sử dụng bóng đèn chiếu sáng điều khiển ra hoa thanh long rất tùy tiện làm giảm hiệu quả và lãng phí điện năng rất lớn. b) Luận án đã nghiên cứu một cách hệ thống về tác dụng của các loại đèn huỳnh quang compact (CFL) khác nhau và xác định được đèn huỳnh quang compact CFL-20W NN R có phổ phát xạ tập trung vùng đỏ (660nm) và đỏ xa (730nm) có mật độ dòng photon (PFD) vùng đỏ và đỏ xa cao, là đèn chuyên dụng tối ưu để điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long tại Việt Nam. Kết quả này đã được thử nghiệm thành công và lặp lại có hệ thống trên hai giống thanh long ruột trắng (Hylocereus undatus) và ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) trồng phổ biến ở nhiều vùng sản xuất thanh long ở các tỉnh phía Nam.
c) Lần đầu tiên, bằng cách sử dụng đèn hồng ngoại chỉ phát tia hồng ngoại gây nhiệt, không phát ra ánh sáng nhìn thấy, luận án đã bố trí được thí nghiệm làm rõ ảnh hưởng của ánh sáng và nhiệt độ trong quá trình điều khiển ra hoa bằng chiếu luan an 6 sáng quang gián đoạn cho cây thanh long. Thí nghiệm đã khẳng định ánh sáng có vai trò quyết định và duy nhất trong việc điều khiển cây thanh long ra hoa trái vụ, nhiệt độ có ảnh hưởng tích cực, nâng cao hiệu quả quá trình điều khiển ra hoa nhưng không thể thay thế ánh sáng trong điều khiển ra hoa trái vụ.
