Nghiên cứu về sự phát triển và phản ứng sinh lý của mía trong điều kiện ngập mặn

• Tác giả: Le Thuc Anh
• Người hướng dẫn: PhD. Dinh Thai Hoang
• Trường học: Vietnam National University of Agriculture
• Chuyên ngành: Agronomy
• Đề tài: Growth And Physiological Responses Of Sugarcane On Saline - Flooding Stress
• Loại tài liệu: Undergraduate Thesis
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• DECLARATION
• ACKNOWLEDGEMENT
• CONTENTS
• 3. CHAPTER 3: MATERIALS AND METHODS
• 3.1. Time and location
• 4. CHAPTER 4: RESULTS AND DISCUSSION
• 4.1. The effect of saline – flooding stress on growth and development of sugarcane
• 4.2. The effect of saline – flooding stress on the plant height of sugarcane
• 4.3. The effect of salinity flooding stress on the plant diameter of sugarcane
• 4.4. The effect of salinity flooding stress on number of leaves of sugarcane
• 4.5. The effect of salinity flooding stress on number of green leave of sugarcane
• 4.6. The effect of saline flooding stress on physiology of sugarcane
• 4.7. The effect of salinity flooding stress on SPAD index (SPAD Chlorophyll Meter Readings) of sugarcane
• 4.8. The effect of salinity flooding stress to chlorophyll fluorescence performance indices (Fv/Fm)
• 4.9. The effect of salinity flooding stress on ion leakage
• 4.10. The effect of salinity flooding stress on leaf area
• 4.11. The effect of salinity flooding stress on relative water content (RWC)
• 4.12. The effect of salinity flooding stress to dry matter accumulation of sugarcane
• 5. CHAPTER 5: CONCLUSIONS AND SUGGESTIONS

Tóm tắt

I. Giới Thiệu Nghiên Cứu Stress Ngập Mặn và Mía 50 60 Ký Tự

Nghiên cứu về tác động của stress ngập mặn lên cây mía là vô cùng quan trọng đối với ngành nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt là khu vực Đồng bằng sông Cửu Long. Mía là cây công nghiệp quan trọng, cung cấp nguyên liệu cho ngành sản xuất đường. Tuy nhiên, tình trạng xâm nhập mặn ngày càng gia tăng do biến đổi khí hậu đe dọa nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng mía. Việc tìm hiểu phản ứng của mía với ngập mặn sẽ giúp chúng ta đưa ra các giải pháp canh tác phù hợp, bảo vệ nguồn cung nguyên liệu mía đường. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các biến đổi sinh trưởng và sinh lý của cây mía khi bị tác động bởi stress ngập mặn, từ đó đề xuất các giống mía chịu mặn tốt và các biện pháp canh tác hiệu quả. Theo VSSA, diện tích trồng mía cả nước khoảng 300.000 ha, năng suất trung bình khoảng 65 tấn/ha. Tình trạng thiếu nguyên liệu từ năng suất thấp gây khó khăn cho các nhà máy đường và đời sống của nông dân địa phương.

1.1. Tổng Quan Về Tình Hình Sản Xuất Mía Tại Việt Nam

Sản xuất mía ở Việt Nam đối mặt nhiều thách thức, bao gồm diện tích canh tác manh mún và công nghệ chế biến lạc hậu. Các vùng trồng mía chính nằm ở Đồng bằng sông Cửu Long, khu vực ven biển miền Trung và Tây Nguyên. Tuy nhiên, Đồng bằng sông Cửu Long thường xuyên chịu ảnh hưởng của xâm nhập mặn, ảnh hưởng đến năng suất mía. Theo FPTS (2019), khu vực phía Nam chiếm 80% sản lượng mía của cả nước. Stress ngập mặn thường xảy ra từ giữa tháng 12 đến đầu tháng 2, gây thiệt hại lớn cho người trồng mía. Cần có giải pháp để giảm thiểu tác động của ngập mặn lên mía.

1.2. Vai Trò Quan Trọng Của Nghiên Cứu Stress Ngập Mặn Ở Mía

Nghiên cứu về stress ngập mặn ở mía đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ và phát triển ngành mía đường Việt Nam. Việc hiểu rõ cơ chế chịu mặn của mía sẽ giúp chọn tạo ra các giống mía chịu mặn tốt hơn. Nghiên cứu cũng cung cấp cơ sở khoa học cho việc xây dựng các quy trình canh tác thích ứng với điều kiện ngập mặn, góp phần ổn định sản lượng và chất lượng mía. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng diễn biến phức tạp, đe dọa trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp.

II. Thách Thức Ảnh Hưởng Ngập Mặn Đến Sinh Trưởng Mía 50 60 Ký Tự

Stress ngập mặn gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh trưởng mía. Cây mía bị ngập mặn thường có biểu hiện chậm phát triển, giảm chiều cao, đường kính thân và số lượng lá. Ảnh hưởng của ngập mặn đến mía thể hiện qua sự suy giảm khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng, rối loạn quá trình trao đổi chất và tích lũy các chất độc hại trong cây. Tình trạng ngập mặn và năng suất mía có mối quan hệ nghịch biến rõ ràng, làm giảm đáng kể năng suất thu hoạch và chất lượng đường. Hơn nữa, ngập mặn còn làm tăng nguy cơ mắc bệnh cho cây mía, gây thiệt hại kép cho người trồng.

2.1. Tác Động Của Ngập Mặn Đến Chiều Cao và Đường Kính Thân Mía

Chiều cao và đường kính thân là hai chỉ số quan trọng phản ánh sinh trưởng mía. Stress ngập mặn làm giảm đáng kể cả hai chỉ số này. Nồng độ muối cao trong đất ức chế sự phát triển của tế bào, làm chậm quá trình phân chia và kéo dài tế bào, dẫn đến cây mía thấp bé hơn. Ngập mặn cũng ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển nước và dinh dưỡng đến các bộ phận của cây, làm giảm đường kính thân. Sự thay đổi biến đổi sinh trưởng của mía dưới tác động ngập mặn làm giảm khả năng cạnh tranh ánh sáng và dinh dưỡng của cây.

2.2. Ảnh Hưởng Của Ngập Mặn Đến Số Lượng Lá và Diện Tích Lá Mía

Stress ngập mặn làm giảm số lượng lá và diện tích lá của cây mía. Số lượng lá giảm do ngập mặn làm tăng quá trình rụng lá và ức chế sự hình thành lá mới. Diện tích lá giảm do ngập mặn làm giảm kích thước tế bào lá và ảnh hưởng đến quá trình quang hợp. Lá mía bị ngập mặn thường có biểu hiện vàng úa, khô héo do tích lũy muối. Sự suy giảm diện tích lá làm giảm khả năng quang hợp của cây, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng đường.

2.3. Ngập mặn và hệ rễ của mía

Stress ngập mặn gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ rễ của cây mía, làm suy yếu khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng. Nồng độ muối cao trong đất gây độc cho tế bào rễ, làm giảm sự phát triển và phân nhánh của rễ. Ngập mặn còn làm giảm lượng oxy trong đất, gây khó khăn cho quá trình hô hấp của rễ. Rễ mía bị ngập mặn thường có biểu hiện thối rữa, giảm khả năng cố định đạm và cung cấp dinh dưỡng cho cây. Do đó làm giảm khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng của cây mía.

III. Phương Pháp Đánh Giá Phản Ứng Sinh Lý Mía Khi Ngập Mặn 50 60 Ký Tự

Để đánh giá phản ứng sinh lý của mía với ngập mặn, cần tiến hành các thí nghiệm đo đạc các chỉ số sinh lý quan trọng. Các chỉ số này bao gồm: hàm lượng chlorophyll (SPAD), hiệu suất quang hợp (Fv/Fm), sự rò rỉ ion, diện tích lá và hàm lượng nước tương đối (RWC). Phân tích các chỉ số này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ chế chịu mặn của mía và sự thay đổi sinh lý của mía khi bị ngập mặn. Dữ liệu thu thập được sẽ được xử lý thống kê để so sánh sự khác biệt giữa các giống mía khác nhau và các mức độ stress ngập mặn khác nhau.

3.1. Đo Đạc Hàm Lượng Chlorophyll SPAD Dưới Tác Động Ngập Mặn

Hàm lượng chlorophyll là chỉ số quan trọng phản ánh khả năng quang hợp của cây. Stress ngập mặn thường làm giảm hàm lượng chlorophyll trong lá mía. Máy đo SPAD (Soil Plant Analysis Development) được sử dụng để đo nhanh chóng và không phá hủy hàm lượng chlorophyll trong lá. Kết quả đo SPAD sẽ giúp đánh giá mức độ ảnh hưởng của ngập mặn đến quá trình quang hợp của mía và so sánh khả năng chịu mặn của các giống mía.

3.2. Đánh Giá Hiệu Suất Quang Hợp Fv Fm Dưới Ngập Mặn

Hiệu suất quang hợp (Fv/Fm) là chỉ số phản ánh hiệu quả của hệ thống quang hợp trong lá. Stress ngập mặn có thể làm giảm hiệu suất quang hợp do gây tổn thương cho các trung tâm phản ứng quang hóa. Fluorometer được sử dụng để đo Fv/Fm. Kết quả đo Fv/Fm sẽ giúp đánh giá mức độ tác động của ngập mặn đến quá trình quang hợp của mía và so sánh khả năng chịu mặn của các giống mía. Giá trị Fv/Fm giảm cho thấy hệ thống quang hợp bị tổn thương do ngập mặn.

3.3. Xác Định Sự Rò Rỉ Ion và Hàm Lượng Nước Tương Đối RWC

Sự rò rỉ ion là chỉ số phản ánh tính ổn định của màng tế bào. Stress ngập mặn có thể làm tăng sự rò rỉ ion do gây tổn thương cho màng tế bào. Hàm lượng nước tương đối (RWC) là chỉ số phản ánh khả năng duy trì lượng nước trong lá. Stress ngập mặn có thể làm giảm RWC do làm giảm khả năng hấp thụ nước của cây. Xác định sự rò rỉ ion và RWC sẽ giúp đánh giá khả năng chịu mặn của các giống mía.

IV. Kết Quả Phản Ứng Sinh Trưởng Sinh Lý Của Mía 50 60 Ký Tự

Nghiên cứu cho thấy stress ngập mặn ảnh hưởng đáng kể đến sinh trưởng và sinh lý của các giống mía Hoa Bình (G1), K84 (G2), M5514 (G3) và KK3 (G4). Phản ứng của mía với ngập mặn thể hiện rõ qua sự giảm chiều cao, đường kính thân, số lượng lá, hàm lượng chlorophyll và hiệu suất quang hợp. Một số giống mía có khả năng chịu mặn tốt hơn các giống khác, thể hiện qua sự giảm thiểu các tác động tiêu cực của ngập mặn. Kết quả nghiên cứu cung cấp thông tin quan trọng cho việc chọn tạo các giống mía chịu mặn và xây dựng các biện pháp canh tác thích ứng.

4.1. So Sánh Ảnh Hưởng Ngập Mặn Lên Các Giống Mía Khác Nhau

Các giống mía Hoa Bình (G1), K84 (G2), M5514 (G3) và KK3 (G4) có phản ứng khác nhau với ngập mặn. Giống mía K84 và KK3 có xu hướng chịu mặn tốt hơn so với giống Hoa Bình, thể hiện qua sự giảm thiểu các tác động tiêu cực đến sinh trưởng và sinh lý. Sự khác biệt này có thể do sự khác biệt về cơ chế chịu mặn giữa các giống. Cần tiếp tục nghiên cứu để xác định các gen liên quan đến khả năng chịu mặn của mía.

4.2. Mức Độ Ngập Mặn và Ảnh Hưởng Đến Sinh Trưởng Mía

Mức độ stress ngập mặn có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng mía. Nồng độ muối cao hơn và thời gian ngập mặn kéo dài hơn gây ra những tác động tiêu cực mạnh mẽ hơn. Nghiên cứu cho thấy, mía chịu mặn tốt hơn khi tiếp xúc với ngập mặn ở giai đoạn đầu của chu kỳ sinh trưởng so với giai đoạn sau. Cần xác định ngưỡng chịu mặn của các giống mía khác nhau để đưa ra các khuyến cáo canh tác phù hợp.

4.3. Ảnh hưởng của ngập mặn đến quá trình quang hợp của mía

Stress ngập mặn gây ảnh hưởng đáng kể đến quá trình quang hợp của cây mía, làm giảm khả năng tạo ra năng lượng và chất dinh dưỡng cho cây. Nồng độ muối cao trong lá ức chế hoạt động của các enzyme quang hợp, làm giảm hiệu suất của quá trình cố định CO2. Ngập mặn cũng làm giảm sự vận chuyển điện tử trong hệ thống quang hợp, gây ra sự tích tụ năng lượng dư thừa và gây tổn thương cho các trung tâm phản ứng quang hóa. Lá mía bị ngập mặn thường có biểu hiện giảm diện tích, giảm hàm lượng chlorophyll, và tăng hàm lượng các sắc tố bảo vệ như carotenoid.

V. Giải Pháp Quản Lý Ngập Mặn và Chọn Giống Mía Chịu Mặn 50 60 Ký Tự

Để giảm thiểu tác động của ngập mặn lên mía, cần áp dụng các biện pháp quản lý ngập mặn trong trồng mía hiệu quả. Các biện pháp này bao gồm: cải tạo đất, tưới tiêu hợp lý, bón phân cân đối và sử dụng các chế phẩm sinh học. Quan trọng hơn, cần tập trung vào việc chọn tạo và sử dụng các giống mía chịu mặn tốt. Các giống mía chịu mặn sẽ có khả năng sinh trưởng và sinh lý tốt hơn trong điều kiện ngập mặn, giúp ổn định năng suất và chất lượng đường.

5.1. Biện Pháp Cải Tạo Đất và Tưới Tiêu Để Giảm Ngập Mặn

Cải tạo đất là biện pháp quan trọng để giảm tác động của ngập mặn. Các biện pháp cải tạo đất bao gồm: rửa mặn, bón vôi, bón phân hữu cơ và trồng cây cải tạo đất. Tưới tiêu hợp lý cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm ngập mặn. Cần đảm bảo cung cấp đủ nước cho cây mía nhưng tránh tưới quá nhiều gây tích tụ muối trong đất. Sử dụng các hệ thống tưới tiết kiệm nước như tưới nhỏ giọt hoặc tưới phun mưa có thể giúp giảm thiểu ngập mặn.

5.2. Bón Phân Cân Đối và Sử Dụng Chế Phẩm Sinh Học

Bón phân cân đối giúp cây mía khỏe mạnh và tăng khả năng chịu mặn. Cần cung cấp đủ các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng (N, P, K) và vi lượng (Fe, Mn, Zn, Cu). Sử dụng các chế phẩm sinh học như vi sinh vật cố định đạm, vi sinh vật hòa tan lân và vi sinh vật kích thích sinh trưởng có thể giúp tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng của cây và cải thiện khả năng chịu mặn. Bón phân qua lá cũng là một biện pháp hiệu quả để cung cấp dinh dưỡng trực tiếp cho cây.

5.3. Ưu Tiên Chọn Giống Mía Có Khả Năng Chịu Mặn Cao

Việc sử dụng các giống mía chịu mặn là giải pháp bền vững để đối phó với stress ngập mặn. Cần tiến hành các chương trình chọn tạo giống mía tập trung vào khả năng chịu mặn. Các giống mía có khả năng duy trì sinh trưởng và sinh lý tốt trong điều kiện ngập mặn nên được ưu tiên sử dụng. Việc lai tạo giữa các giống mía khác nhau có thể tạo ra các giống mới có khả năng chịu mặn cao hơn.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Mía Chịu Mặn 50 60 Ký Tự

Nghiên cứu về phản ứng của mía với ngập mặn đã cung cấp những thông tin quan trọng về cơ chế chịu mặn của cây và ảnh hưởng của stress ngập mặn đến sinh trưởng và sinh lý. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để hiểu rõ hơn về cơ chế phân tử và di truyền liên quan đến khả năng chịu mặn của mía. Các nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc xác định các gen liên quan đến khả năng chịu mặn và sử dụng các công nghệ sinh học để tạo ra các giống mía chịu mặn vượt trội.

6.1. Nghiên Cứu Về Cơ Chế Phân Tử và Di Truyền Của Mía Chịu Mặn

Việc hiểu rõ cơ chế phân tử và di truyền liên quan đến khả năng chịu mặn là chìa khóa để tạo ra các giống mía chịu mặn vượt trội. Cần xác định các gen và protein liên quan đến quá trình điều hòa áp suất thẩm thấu, bảo vệ tế bào và điều hòa trao đổi chất trong điều kiện ngập mặn. Các kỹ thuật genomics, transcriptomics và proteomics có thể được sử dụng để phân tích sự biểu hiện gen và protein trong các giống mía chịu mặn và không chịu mặn.

6.2. Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học Trong Tạo Giống Mía Chịu Mặn

Các công nghệ sinh học như chuyển gen, chỉnh sửa gen và chọn giống có sự hỗ trợ của marker phân tử có thể được sử dụng để tạo ra các giống mía chịu mặn có năng suất cao và chất lượng tốt. Chuyển gen có thể được sử dụng để đưa các gen chịu mặn từ các loài thực vật khác vào cây mía. Chỉnh sửa gen có thể được sử dụng để cải thiện khả năng chịu mặn của các giống mía hiện có. Chọn giống có sự hỗ trợ của marker phân tử có thể giúp chọn lọc các cá thể có khả năng chịu mặn cao trong quá trình lai tạo giống.