Luận án tiến sĩ nghiên cứu xác định các thông số cơ bản về giá thể dinh dưỡng ph và quanh chu kỳ làm cơ sở cho việc tăng củ nhỏ khoai tây giống g0

Luận án tiến sĩ nghiên cứu xác định thông số cơ bản về giá thể dinh dưỡng pH, chu kỳ nhằm tăng củ nhỏ khoai tây giống G0 hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thế Nhuận
• Người hướng dẫn: Nguyễn Quang Thạch
• Trường học: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu xác định các thông số cơ bản về giá thể, dinh dưỡng, pH và quang chu kỳ làm cơ sở cho việc tăng củ nhỏ khoai tây giống thế hệ G0
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
• Mục tiêu chung
• Mục tiêu cụ thể
• Đối tượng nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• Ý nghĩa khoa học
• Ý nghĩa thực tiễn
• Những đóng góp mới của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu chung về cây khoai tây
• 1.1.1. Nguồn gốc và sự phát triển của cây khoai tây
• 1.1.2. Yêu cầu ngoại cảnh đối với cây khoai tây
• 1.1.2.1. Yêu cầu về nhiệt độ
• 1.1.2.2. Yêu cầu về ánh sáng
• 1.1.2.3. Yêu cầu về nước
• 1.2. Sản xuất giống khoai tây trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.2.1. Sản xuất giống khoai tây trên thế giới
• 1.2.2. Một số hệ thống sản xuất khoai tây giống tiêu biểu trên thế giới
• 1.2.2.1. Hệ thống sản xuất khoai tây giống ở vùng Andes, Nam Mỹ
• 1.2.2.2. Hệ thống sản xuất khoai tây giống ở Châu âu và Bắc Mỹ
• 1.2.2.3. Hệ thống sản xuất giống khoai tây ở một số nước châu Á
• 1.2.3. Sản xuất giống khoai tây tại Việt Nam
• 1.2.3.1. Hệ thống sản xuất khoai tây giống ở Đà Lạt (1500 m so với mặt biển)
• 1.2.3.2. Hệ thống sản xuất khoai tây giống ở Đồng bằng Bắc bộ
• 1.2.3.3. Hệ thống khoai tây giống dựa vào nguồn khoai tây giống nhập khẩu
• 1.2.3.4. Khoai tây ăn nhập từ Trung Quốc dùng làm củ giống trồng
• 1.3. Kỹ thuật sản xuất củ giống khoai tây mini thế hệ G0
• 1.3.1. Kỹ thuật sản xuất củ giống khoai tây mini tại một số nước trên Thế giới
• 1.3.2. Kỹ thuật sản xuất củ giống khoai tây mini tại Việt Nam
• 1.3.3. Ưu và nhược điểm của sản xuất củ giống khoai tây mini bằng công nghệ khí canh
• 1.3.3.2. Nhược điểm
• 1.4. Giá thể và những nghiên cứu giá thể sản xuất củ giống khoai tây mini
• 1.4.1. Giá thể và những yêu cầu cơ bản về giá thể
• 1.4.2. Những nghiên cứu về giá thể trong sản xuất củ giống khoai tây mini
• 1.5. Các nghiên cứu về dinh dưỡng cho sản xuất củ giống khoai tây mini
• 1.6. Các nghiên cứu về N (đạm) trong sản xuất củ giống khoai tây mini
• 1.7. Các nghiên cứu về P (lân) trong sản xuất củ giống khoai tây mini
• 1.8. Các nghiên cứu về K (kali) trong sản xuất củ giống khoai tây mini
• 1.9. Ảnh hưởng của pH đến sản xuất củ giống khoai tây mini
• 1.10. Ảnh hưởng của quang chu kỳ đến sản xuất củ giống khoai tây mini
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.1.4. Nước để pha dung dịch dinh dưỡng và nước tưới
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2.1. Nội dung 1: Nghiên cứu giá thể phù hợp để sản xuất cây giống khoai tây sau cấy mô và giá thể cho sản xuất củ giống khoai tây mini
• 2.2.2. Nội dung 2: Nghiên cứu xác định công thức dinh dưỡng và ảnh hưởng của một số yếu tố dinh dưỡng (N, P, K) đến sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống khoai tây sau cấy mô
• 2.2.3. Nội dung 3: Nghiên cứu ảnh hưởng pH dung dịch dinh dưỡng và quang chu kỳ đến số lượng củ giống khoai tây mini trồng trên giá thể
• 2.2.4. Nội dung 4: Ảnh hưởng của sốc dinh dưỡng và pH trong điều khiển tăng số củ khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Những vấn đề chung
• 2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 2.3.2.1. Thí nghiệm 1: Xác định giá thể tối ưu cho sản xuất cây giống khoai tây sau cấy mô
• 2.3.2.2. Thí nghiệm 2: So sánh lựa chọn giá thể phù hợp cho sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 2.3.2.3. Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của các nghiệm thức dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 2.3.2.4. Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ N trong dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 2.3.2.5. Thí nghiệm 5: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ P trong dung dịch dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 2.3.2.6. Thí nghiệm 6: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ K trong dung dịch dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 2.3.2.7. Thí nghiệm 7: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ N và P trong dung dịch dưỡng đến sinh trưởng và phát triển của khoai tây và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 2.3.2.8. Thí nghiệm 8: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ N và K trong dung dịch dưỡng đến sinh trưởng và phát triển của khoai tây và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 2.3.2.9. Thí nghiệm 9: Ảnh hưởng của pH dinh dưỡng khác nhau đến khả năng tạo củ khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 2.3.2.10. Thí nghiệm 10: Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng đến khả năng tạo củ khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 2.3.2.11. Thí nghiệm 11: Ảnh hưởng của việc sốc dinh dưỡng (giảm nồng độ N) đến khả năng tạo củ khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 2.3.2.12. Thí nghiệm 12: Ảnh hưởng thời điểm sốc dinh dưỡng (giảm nồng độ N) đến khả năng tạo củ khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 2.3.2.13. Thí nghiệm 13: Ảnh hưởng thời gian sốc dinh dưỡng (giảm nồng độ N) đến khả năng tạo củ khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 2.3.2.14. Thí nghiệm 14: Ảnh hưởng của quá trình sốc dinh dưỡng và pH đến khả năng tạo củ khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 2.3.3. Chỉ tiêu theo dõi
• 2.3.4. Phương pháp xử lý số liệu
• 2.3.5. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu
• 2.3.5.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.3.5.2. Thời gian nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu xác định giá thể phù hợp cho sản xuất cây giống khoai tây sau cấy mô và giá thể cho sản xuất củ giống khoai tây mini
• 3.1.1. Lựa chọn giá thể phù hợp cho sản xuất cây giống khoai tây sau cấy mô
• 3.1.1.1. Một số chỉ tiêu vật lý của các giá thể
• 3.1.1.2. Ảnh hưởng của giá thể đến sinh trưởng và bộ rễ của cây giống khoai tây sau cấy mô
• 3.1.2. Lựa chọn giá thể phù hợp cho sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 3.1.2.1. Một số chỉ tiêu vật lý của các giá thể
• 3.1.2.2. Ảnh hưởng của giá thể đến tỷ lệ cây sống, chiều cao cây trong sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống khoai tây sau cấy mô
• 3.1.2.3. Ảnh hưởng của các loại giá thể đến số lượng thân chính/cây
• 3.1.2.4. Ảnh hưởng của các loại giá thể đến sự hình thành tia củ
• 3.1.2.5. Ảnh hưởng của các loại giá thể đến số lượng các loại củ và năng suất trong sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 3.1.2.6. Mức độ nhiễm một số loại sâu, bệnh hại chính
• 3.2. Nghiên cứu xác định công thức dinh dưỡng và ảnh hưởng của một số yếu tố dinh dưỡng (N, P, K) đến sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 3.2.1. Ảnh hưởng của các công thức dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ N trong dung dịch dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ P trong dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ K trong dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ N và P trong dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng và phát triển của khoai tây và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 3.2.6. Ảnh hưởng của nồng độ N và K trong dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng và phát triển của khoai tây và năng suất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô
• 3.3. Ảnh hưởng pH dung dịch dinh dưỡng và quang chu kỳ đến khả năng tạo củ giống khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 3.3.1. Ảnh hưởng của pH dung dịch dinh dưỡng khác nhau đến khả năng tạo củ khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 3.3.2. Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng đến khả năng tạo củ khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 3.4. Ảnh hưởng của sốc dinh dưỡng và pH trong điều khiển tăng số củ khoai tây mini trồng từ cây giống khoai tây sau cấy mô trên giá thể
• 3.4.1. Ảnh hưởng của việc sốc dinh dưỡng (giảm nồng độ N) đến khả năng tạo củ giống khoai tây mini trồng từ cây giống khoai tây sau cấy mô trên giá thể
• 3.4.2. Ảnh hưởng thời điểm xử lý sốc dinh dưỡng đến khả năng tạo củ giống khoai tây mini trồng từ cây giống khoai tây sau cấy mô trên giá thể
• 3.4.3. Ảnh hưởng thời gian sốc dinh dưỡng đến số lượng củ giống khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 3.4.4. Ảnh hưởng của việc sốc dinh dưỡng và pH trong dung dịch dinh dưỡng đến khả năng tạo củ giống khoai tây mini trồng từ cây giống sau cấy mô trên giá thể
• 3.5. Kết quả kiểm tra bệnh héo xanh và một số loại virus bằng phương pháp Elisa kit
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giá thể dinh dưỡng và pH trong nghiên cứu khoai tây G0

Nghiên cứu tập trung vào việc xác định giá thể dinh dưỡng và điều kiện pH tối ưu cho sự phát triển của khoai tây giống G0. Các thí nghiệm được thiết kế để đánh giá ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau, bao gồm mụn xơ dừa, trấu hun, và các hỗn hợp giá thể phối trộn, đến sinh trưởng và năng suất của cây. Kết quả cho thấy giá thể mụn xơ dừa có khả năng giữ nước tốt, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của bộ rễ và tăng tỷ lệ sống của cây. Đồng thời, pH của dung dịch dinh dưỡng cũng được nghiên cứu, với mức pH từ 5.5 đến 6.5 được xác định là tối ưu cho quá trình hấp thụ dinh dưỡng và tăng trưởng của cây.

1.1. Ảnh hưởng của giá thể đến sinh trưởng cây

Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng giá thể dinh dưỡng có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của cây khoai tây G0. Giá thể mụn xơ dừa giúp cây phát triển bộ rễ mạnh mẽ, tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng và nước. Điều này dẫn đến tỷ lệ sống của cây cao hơn so với các loại giá thể khác. Ngoài ra, giá thể này cũng giúp giảm thiểu sự xuất hiện của các bệnh hại liên quan đến rễ.

1.2. Tối ưu hóa pH trong dung dịch dinh dưỡng

Nghiên cứu về điều kiện pH cho thấy mức pH từ 5.5 đến 6.5 là lý tưởng cho sự phát triển của khoai tây G0. Ở mức pH này, các chất dinh dưỡng như N, P, K được hấp thụ hiệu quả nhất, giúp cây phát triển đồng đều và tăng năng suất củ. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết lập các quy trình canh tác khoai tây giống G0.

II. Chu kỳ tăng trưởng và quá trình tăng củ nhỏ

Nghiên cứu cũng tập trung vào việc xác định chu kỳ tăng trưởng và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tăng củ nhỏ của khoai tây G0. Các thí nghiệm được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của quang chu kỳ và sốc dinh dưỡng đến sự hình thành và phát triển của củ. Kết quả cho thấy việc điều chỉnh thời gian chiếu sáng và giảm nồng độ N trong giai đoạn cuối của chu kỳ tăng trưởng có thể kích thích sự hình thành củ nhỏ, tăng số lượng củ và năng suất tổng thể.

2.1. Ảnh hưởng của quang chu kỳ đến tăng củ

Nghiên cứu về quang chu kỳ cho thấy thời gian chiếu sáng từ 12 đến 14 giờ mỗi ngày là tối ưu cho sự hình thành củ nhỏ của khoai tây G0. Thời gian chiếu sáng dài hơn hoặc ngắn hơn đều làm giảm số lượng củ và năng suất. Điều này chứng tỏ rằng quang chu kỳ là yếu tố quan trọng trong việc điều khiển quá trình tăng củ.

2.2. Sốc dinh dưỡng và tăng củ nhỏ

Việc áp dụng sốc dinh dưỡng bằng cách giảm nồng độ N trong giai đoạn cuối của chu kỳ tăng trưởng đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc kích thích sự hình thành củ nhỏ. Kết quả thí nghiệm cho thấy số lượng củ tăng đáng kể khi áp dụng phương pháp này, đồng thời không ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng củ.

III. Kỹ thuật trồng và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã đề xuất các kỹ thuật trồng khoai tây hiệu quả dựa trên kết quả thí nghiệm. Các kỹ thuật này bao gồm việc sử dụng giá thể mụn xơ dừa, điều chỉnh pH dung dịch dinh dưỡng, và áp dụng quang chu kỳ phù hợp. Những kỹ thuật này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất và tác động tiêu cực đến môi trường. Nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, đặc biệt trong việc phát triển các giống khoai tây chất lượng cao và bền vững.

3.1. Ứng dụng kỹ thuật trồng khoai tây G0

Các kỹ thuật trồng khoai tây được đề xuất trong nghiên cứu đã được áp dụng thử nghiệm tại một số vùng trồng khoai tây ở Việt Nam. Kết quả cho thấy năng suất củ tăng từ 15% đến 20% so với phương pháp truyền thống. Điều này chứng tỏ tính khả thi và hiệu quả của các kỹ thuật này trong thực tiễn sản xuất.

3.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu không chỉ cung cấp các thông số kỹ thuật quan trọng cho việc sản xuất khoai tây G0 mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tối ưu hóa các yếu tố dinh dưỡng và môi trường cho cây trồng. Những kết quả này có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành nông nghiệp, góp phần nâng cao chất lượng và sản lượng khoai tây tại Việt Nam.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ nông nghiệp của tác giả Nguyễn Thế Nhuận với đề tài "Nghiên cứu xác định các thông số cơ bản về giá thể, dinh dưỡng, pH và quang chu kỳ làm cơ sở cho việc tăng củ nhỏ khoai tây giống thế hệ G0" được thực hiện tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, thuộc chuyên ngành Khoa học cây trồng (mã số: 96 20 110), dưới sự hướng dẫn khoa học của NGND.GS.TS. Nguyễn Quang Thạch và TS. Nguyễn Đăng Nghĩa. Công trình được hoàn thành và bảo vệ vào năm 2020.

Về tính cấp thiết, khoai tây (Solanum tuberosum L.) giữ vai trò là cây lương thực, thực phẩm quan trọng thứ tư trên thế giới sau lúa nước, lúa mì và ngô. Số liệu của Tổ chức Nông lương Thế giới (FAOSTAT, 2019) cho thấy diện tích khoai tây toàn cầu năm 2017 đạt 19,30 triệu ha, năng suất trung bình 20,11 tấn/ha, tổng sản lượng 388,2 triệu tấn; trong đó châu Á chiếm 51,9% diện tích và 48,8% sản lượng, châu Âu chiếm 29,1% diện tích và 31,9% sản lượng. Sản phẩm chế biến khoai tây chiên lát (chips) đạt doanh thu 29,0 tỷ USD năm 2018, chiếm 35,5% tổng doanh thu đồ ăn nhanh toàn cầu và ước tính đạt 35 tỷ USD vào năm 2024. Tại Việt Nam, diện tích khoai tây năm 2018 đạt 20.600 ha, năng suất trung bình 15,9 tấn/ha, sản lượng 313 nghìn tấn. Riêng vùng sản xuất trọng điểm Lâm Đồng đạt 2.500 ha/năm với năng suất trên 18 tấn/ha, nhu cầu củ giống hàng năm khoảng 4.000 tấn. Mặc dù tiềm năng vụ Đông tại các tỉnh phía Bắc luân canh 2 vụ lúa nước có thể mở rộng lên hàng trăm nghìn ha, trở ngại lớn nhất hiện nay là hệ thống sản xuất giống trong nước mới đáp ứng được khoảng 20% đến 25% nhu cầu. Nguồn củ giống nhập khẩu cấp cao (như củ giống G3 từ Úc, Hà Lan) có chi phí rất đắt (khoảng 1.200 USD/tấn tại cảng Cát Lái), mỗi năm cả nước chỉ nhập được từ 200 đến 300 tấn. Bên cạnh đó, mỗi năm có khoảng 100.000 tấn khoai tây thương phẩm nhập khẩu từ miền Nam Trung Quốc, trong đó có khoảng 30% bị người dân sử dụng làm củ giống (với giá khoảng 10.000 đồng/kg), gây nguy cơ lây lan dịch bệnh và thoái hóa giống nghiêm trọng.

Về khoảng trống nghiên cứu, củ giống khoai tây mini thế hệ G0 theo tiêu chuẩn QCVN 01-52:2011/BNNPTNT là cấp giống siêu nguyên chủng nhân trong nhà màng cách ly từ nguồn cây sạch bệnh in vitro, giữ vai trò mắt xích quyết định để nhân tiếp các cấp G1, G2 ngoài đồng ruộng. Tuy nhiên, phương pháp địa canh truyền thống trên đất khử trùng tại Đà Lạt cho năng suất rất thấp, chỉ đạt 1,5 - 2,0 củ/cây ở giống Atlantic và 2,0 - 3,0 củ/cây ở giống PO3; trồng trên giá thể mụn xơ dừa bón phân truyền thống chỉ đạt 1,0 - 1,5 củ/cây do cây thiên về phát triển thân lá. Ngược lại, công nghệ khí canh (aeroponics) dù cho năng suất 32,5 - 36,0 củ/cây (1268 - 1394 củ/m2) nhưng vốn đầu tư ban đầu quá lớn (hệ thống công suất 80.000 củ/năm có chi phí khoảng 24.000 USD), chi phí dịch vụ chiếm 30% và rủi ro cao khi nhiệt độ môi trường tăng hoặc mất điện. Do đó, việc nghiên cứu các thông số kỹ thuật về giá thể, công thức dinh dưỡng, pH và quang chu kỳ để sản xuất củ mini trên giá thể kết hợp tưới nhỏ giọt là yêu cầu khoa học cấp thiết.

Mục tiêu chung của luận án: Xác định được các thông số cơ bản về giá thể, dinh dưỡng, pH và quang chu kỳ làm cơ sở cho việc xây dựng các biện pháp làm tăng số củ nhỏ (khoai tây mini) khoai tây giống thế hệ G0.

Mục tiêu cụ thể của luận án gồm 4 nội dung đánh số theo văn bản:

1. Xác định được tỷ lệ phối trộn giá thể cho sinh trưởng của cây giống khoai tây giai đoạn sau cấy mô (root cutting) và giá thể thích hợp cho sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô.
2. Xác định được công thức dinh dưỡng và nồng độ N, P, K phù hợp cho sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô trên giá thể.
3. Xác định được ảnh hưởng của pH dung dịch dinh dưỡng và quang chu kỳ đến khả năng tạo củ khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô trên giá thể.
4. Xác định được một số thông số kỹ thuật tạo sốc dinh dưỡng, pH đến khả năng tạo củ khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô trên giá thể.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài gồm 2 giống khoai tây:

• Giống Atlantic: Thời gian sinh trưởng khoảng 90 ngày, thuộc nhóm chín sớm, bắt đầu tạo củ từ 30 ngày sau trồng, tiềm năng năng suất đạt 25 - 30 tấn/ha, chất lượng củ phù hợp cho chế biến chiên lát công nghiệp; được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận chính thức theo Quyết định số 305/QĐ-TT-CLT ngày 04/12/2008.
• Giống PO3: Thời gian sinh trưởng từ 95 - 100 ngày, bắt đầu tạo củ từ 35 ngày sau trồng, tiềm năng năng suất đạt 25 - 30 tấn/ha, kháng bệnh mốc sương (Phytophthora infestans) khá, phù hợp cho ăn tươi; được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận chính thức theo Quyết định số 402/QĐ-BNN-TT ngày 12/02/2007 (chiếm 30 - 40% diện tích khoai tây tại tỉnh Lâm Đồng).

Phạm vi nghiên cứu:

• Không gian: Nghiên cứu được bố trí trong điều kiện nhà màng cách ly, trồng trong các bồn xi măng, cung cấp nước và dung dịch dinh dưỡng qua hệ thống tưới nhỏ giọt tại Trung tâm Nghiên cứu Khoai tây, Rau & Hoa (PVFC) – Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng.
• Thời gian: Đề tài được triển khai thực hiện liên tục trong thời gian 5 năm, từ năm 2014 đến năm 2019.
• Nội dung kỹ thuật: Giới hạn trong việc đánh giá 3 loại giá thể đơn lẻ và phối trộn (mụn xơ dừa, than bùn đất đen, đất đỏ bazan, trấu hun, cát); các mức dinh dưỡng đa lượng N, P, K; quang chu kỳ ngày ngắn từ 12 giờ giảm dần xuống 8 giờ/ngày; các chế độ tạo sốc giảm nồng độ đạm (N) và biến động pH dung dịch tưới.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Trong phần tổng quan tài liệu, tác giả điểm lại hệ thống công trình nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan trực tiếp đến sinh thái học, hệ thống chứng nhận giống và công nghệ sản xuất củ mini:

Về yêu cầu sinh thái của cây khoai tây, Ingram và McLoud chỉ ra khoảng nhiệt độ từ 22°C đến 24°C là tối ưu cho sinh trưởng của rễ và tán lá, trong khi nhiệt độ từ 14°C đến 16°C là tối ưu cho sự phát triển củ tiềm năng. Đường Hồng Dật (2005) xác định cường độ ánh sáng thích hợp cho khoai tây quang hợp là từ 40.000 đến 45.000 lux; giai đoạn sinh trưởng thân lá cây yêu cầu ngày dài, khi bước vào giai đoạn hình thành củ cây cần thời gian chiếu sáng ngắn, và khi củ phát triển lớn thì yêu cầu bóng tối hoàn toàn. Ngô Đức Thiện (1978) chứng minh độ ẩm đất thích hợp cho khoai tây từ khi trồng đến lúc ra nụ là 60% độ ẩm đồng ruộng, các giai đoạn sau cần duy trì 80% để đạt năng suất cao nhất.

Về tổ chức hệ thống sản xuất giống khoai tây, Pereira và Daniels (2003) nêu rõ tỷ lệ khoai tây lưu giữ làm giống trên thế giới chiếm trung bình khoảng 10% đến 15% tổng sản lượng. Hooker (1981) thống kê có tới 75 loại sinh vật tấn công khoai tây, trong đó virus là tác nhân hàng đầu gây thoái hóa giống vô tính. Các công trình của Struik và Wiersema (1999), Pautasso và cộng sự (2013), Arce và cộng sự (2018), Thomas-Sharma và cộng sự (2015), Bertschinger và cộng sự (2017) đều nhấn mạnh vai trò quyết định của hệ thống giống sạch bệnh được chứng nhận theo nguyên lý dòng dịch chuyển "flow through". Beukema và Vander Zaag (1990) chỉ ra yêu cầu sản xuất giống phải thực hiện tại các vùng núi cao có mật độ rệp truyền bệnh thấp (như vùng Vân Nam, Quý Châu ở Trung Quốc có độ cao từ 2000 đến 3000 m; vùng đồi núi Philippines từ 1600 đến 2500 m).

Về kỹ thuật sản xuất củ mini (minitubers), Lommen và Struik (1992) đưa ra 5 thông số điều khiển giai đoạn củ mini gồm số củ trên cây, số củ trên đơn vị diện tích, khối lượng củ, năng suất củ trên cây và năng suất củ trên diện tích. Bằng phương pháp cấy mô cắt đoạn ra rễ (root cutting), Altindal và Karadogan (2010), Struik (2007) ghi nhận khả năng nhân nhanh giống sạch bệnh. Trong canh tác đất mùn, Grigoriadou và Leventakis (1999) ghi nhận năng suất chỉ đạt từ 1,85 đến 2,52 củ/cây; nhưng Corrêa và cộng sự (2008) cho thấy có thể đạt 7,0 đến 8,31 củ/cây nếu tác động kỹ thuật đúng giai đoạn hình thành tia củ. Về thủy canh và khí canh, Chang và cộng sự (2008, 2011, 2012) khảo sát các dải pH từ 5,0 đến 7,2, ghi nhận năng suất thủy canh đạt 4,5 - 7,5 củ/cây. Công nghệ khí canh do Richard (1983) khởi xướng cho năng suất cao gấp nhiều lần địa canh; Imma Farran và Agen Mingo (2006) đạt 13,4 củ/cây (800 củ/m2); Mateus-Rodriguez và cộng sự (2013) đạt tới 45 củ/cây; Trung tâm Khoai tây Quốc tế (CIP) ở Peru đạt tới 100 củ/cây. Tuy vậy, Banadysev (2012), Mbiyu và cộng sự (2012), Mateus-Rodriguez và cộng sự (2013) chỉ rõ rào cản chi phí đầu tư thiết bị rất cao và tốn công chăm sóc thủ công.

Về nghiên cứu giá thể, các công trình của Grigoriadou và Leventakis (1999), Lommen (1999), Donnelly và cộng sự (2003), Postma và cộng sự (2001) đã đánh giá các chất nền như đá vermiculite, perlite, than bùn, cát, mùn cưa và mụn xơ dừa. Ở Việt Nam, hệ thống nhân giống tại Đà Lạt (Uyen và Vander Zaag, 1985; Trần Văn Ngọc và cộng sự, 1995; Phạm Xuân Tùng và cộng sự, 2010) và hệ thống khí canh tại Đồng bằng Bắc bộ (Nguyễn Quang Thạch và cộng sự, 1991, 2004, 2006; Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 1993; Nguyễn Thị Kim Thanh và cộng sự, 1996; Đặng Thị Vân và cộng sự, 1999) đã được xây dựng, nhưng chưa có quy trình chuẩn hóa về canh tác củ mini G0 trên giá thể mụn xơ dừa với chế độ tưới dinh dưỡng nhỏ giọt và điều khiển sốc sinh lý.

Khoảng trống luận án lựa chọn giải quyết: Giải quyết mâu thuẫn giữa phương pháp địa canh (chi phí thấp nhưng năng suất củ rất thấp, tốn công làm bầu lá chuối) và phương pháp khí canh (năng suất cao nhưng chi phí đầu tư và rủi ro quá lớn). Luận án xác định các thông số khoa học cụ thể về phối trộn giá thể làm bầu kết dính phục vụ cơ giới hóa dập bầu; xác định giá thể mụn xơ dừa, công thức dinh dưỡng khoáng cân đối, ngưỡng quang chu kỳ ngày ngắn và kỹ thuật sốc đạm kết hợp sốc pH để tăng số lượng củ mini G0/cây và năng suất củ/m2 trong điều kiện nhà màng tại Đà Lạt.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm:

• Cấp giống G0 (Generation Zero): Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-52:2011/BNNPTNT, cấp củ giống G0 là cấp giống siêu nguyên chủng được sản xuất trực tiếp từ cây giống nuôi cấy mô in vitro sạch bệnh trong môi trường nhà kính, nhà màng cách ly hoàn toàn với vector truyền bệnh, có vai trò cung cấp vật liệu khởi đầu cho các chu kỳ nhân giống ngoài đồng ruộng.
• Sinh lý học hình thành củ khoai tây: Quá trình hình thành củ bao gồm các giai đoạn phân hóa tia củ (stolon), phình to đỉnh tia củ (tuber induction) và tích lũy chất khô (tuber bulking). Hàm lượng đạm (N) cao kích thích sinh trưởng dinh dưỡng của thân lá và duy trì hàm lượng gibberellin nội sinh cao, gây ức chế quá trình hình thành củ. Do đó, việc can thiệp bằng biện pháp sốc dinh dưỡng (cắt giảm nồng độ N đột ngột) kết hợp sốc pH tạm thời sẽ làm giảm hoạt tính gibberellin, kích thích các chồi nách dưới đất đồng loạt phân hóa thành tia củ. Đồng thời, quang chu kỳ ngày ngắn (10 giờ chiếu sáng/ngày) đóng vai trò tín hiệu kích hoạt các cơ chế sinh hóa tạo củ.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

• Bố trí thí nghiệm: Luận án áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm định lượng nông học trong nhà màng, thực hiện trồng cây trong bồn xi măng có hệ thống tưới nhỏ giọt. Các thí nghiệm được thiết kế theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD) hoặc hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với 3 đến 4 lần lặp lại tùy nội dung.
• Hệ thống 14 thí nghiệm gồm:
  • Thí nghiệm 1: Xác định giá thể tối ưu cho sản xuất cây giống khoai tây sau cấy mô.
  • Thí nghiệm 2: So sánh lựa chọn giá thể phù hợp cho sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô.
  • Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của các nghiệm thức dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất củ giống khoai tây mini.
  • Thí nghiệm 4, 5, 6: Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đơn yếu tố N, P, K trong dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng và năng suất củ mini.
  • Thí nghiệm 7, 8: Nghiên cứu tương tác giữa nồng độ N và P, nồng độ N và K trong dung dịch dinh dưỡng.
  • Thí nghiệm 9: Ảnh hưởng của pH dung dịch dinh dưỡng khác nhau đến khả năng tạo củ mini.
  • Thí nghiệm 10: Ảnh hưởng của thời gian chiếu sáng (quang chu kỳ) đến khả năng tạo củ mini.
  • Thí nghiệm 11, 12, 13: Ảnh hưởng của mức giảm nồng độ N (mức sốc), thời điểm sốc N và thời gian duy trì sốc N đến khả năng tạo củ mini.
  • Thí nghiệm 14: Ảnh hưởng kết hợp của việc sốc dinh dưỡng (giảm nồng độ N) và pH dung dịch đến khả năng tạo củ mini.
• Chỉ tiêu theo dõi:
  • Thuộc tính vật lý giá thể: Khối lượng thể tích (dung trọng), tỷ trọng, độ xốp tổng số (%), khả năng giữ nước KNGN (%).
  • Chỉ tiêu sinh trưởng: Tỷ lệ sống của cây sau trồng 7 ngày (%), chiều cao cây (cm) đo tại 20, 30, 50 ngày sau trồng, tốc độ tăng trưởng chiều cao cây (cm/tuần), tốc độ tăng trưởng số lá (lá/tuần), tốc độ tăng trưởng diện tích lá (cm2/tuần), số thân chính/cây, số tia củ/cây tại 30 và 40 ngày sau trồng.
  • Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: Số củ trung bình/cây, khối lượng trung bình củ (g/củ), năng suất củ (củ/m2), tỷ lệ củ tiêu chuẩn có đường kính < 30 mm (%).
  • Kiểm định sâu bệnh hại: Theo dõi mức độ nhiễm sâu bệnh hại trên thân lá và củ; xét nghiệm xác định vi khuẩn héo xanh (Ralstonia solanacearum) và các loại virus khoai tây (PVX, PVY, PVS, PLRV...) bằng kỹ thuật ELISA kit chuyên dụng trên các lô giống thu hoạch.
• Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được thu thập, tính toán và phân tích phương sai (ANOVA) bằng các phần mềm thống kê chuyên ngành nông học; kiểm định ý nghĩa sai khác F-test; đánh giá độ đồng đều qua hệ số biến động CV (%); so sánh sai khác giữa các giá trị trung bình nghiệm thức theo phương pháp LSD ở mức xác suất tin cậy P < 0,05; phân tích tương quan tuyến tính và đa thức giữa các thông số tác động với năng suất củ.

Nguồn tư liệu và dữ liệu: Số liệu sơ cấp được thu thập trực tiếp từ 14 thí nghiệm thực tế tại Trung tâm Nghiên cứu Khoai tây, Rau & Hoa (PVFC) tại Đà Lạt từ năm 2014 đến năm 2019. Dung dịch dinh dưỡng được pha chế từ các hóa chất tinh khiết chia thành hai thùng cô đặc A và B (Thùng A chứa Ca(NO3)2, Fe-EDTA; Thùng B chứa KNO3, KH2PO4, MgSO4, K2SO4 và các vi lượng Mn, Zn, B, Cu).

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan tài liệu

Chương I trình bày tổng quan hệ thống cơ sở lý thuyết và tư liệu công bố về cây khoai tây. Tác giả khái quát nguồn gốc xuất xứ của khoai tây từ vùng núi cao Andes (Nam Mỹ), quá trình di thực sang châu Âu vào thế kỷ 16 và du nhập vào Việt Nam từ năm 1890. Chương này phân tích chi tiết các yêu cầu ngoại cảnh gồm nhiệt độ, ánh sáng và chế độ nước; điểm luận hệ thống sản xuất giống của các nước phát triển và các nước đang phát triển theo nguyên lý "flow through"; phân tích thực trạng ngành giống khoai tây Việt Nam tại Đà Lạt và Đồng bằng sông Hồng. Chương I đi sâu so sánh các kỹ thuật sản xuất củ mini thế hệ G0, làm rõ ưu điểm và nhược điểm của công nghệ khí canh; đồng thời tổng thuật các kết quả nghiên cứu về vật liệu giá thể, nhu cầu đạm (N), lân (P), kali (K), độ chua (pH) và quang chu kỳ ngày ngắn đối với sinh lý hình thành củ khoai tây.

Chương II: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương II mô tả chi tiết nguồn vật liệu thí nghiệm gồm hai giống khoai tây Atlantic và PO3 bắt nguồn từ cây cấy mô in vitro cắt đoạn ra rễ (root cutting); bảng hóa chất và thành phần dinh dưỡng của thùng A, thùng B (Bảng 2.1, 2.2, 2.3); chế độ tưới nhỏ giọt cho cây trên giá thể mụn xơ dừa (Bảng 2.4). Chương này trình bày chi tiết nội dung, quy mô và phương pháp bố trí của 14 thí nghiệm thực nghiệm; định nghĩa phương pháp đo đếm các chỉ tiêu vật lý giá thể, sinh trưởng thân lá, số lượng tia củ, cấu thành năng suất củ mini; quy trình xét nghiệm bệnh héo xanh vi khuẩn và virus bằng phương pháp ELISA kit; và phương pháp phân tích phương sai, hồi quy thống kê sinh học.

Chương III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương III trình bày toàn bộ kết quả thực nghiệm và thảo luận khoa học qua 5 cụm nội dung chính:

1. Xác định giá thể cho giai đoạn giâm rễ cây in vitro và sản xuất củ mini:

• Ở giai đoạn cây giống sau cấy mô (root cutting), giá thể phối trộn theo tỷ lệ thể tích gồm 1 mụn xơ dừa + 1 đất đen (than bùn) + 1 đất đỏ bazan có các thuộc tính vật lý tối ưu về dung trọng, tỷ trọng, độ xốp và khả năng giữ nước (KNGN). Giá thể này giúp bộ rễ phát triển phân bố đều, tạo khối bánh bầu kết dính vững chắc, đáp ứng hoàn toàn yêu cầu ứng dụng máy dập bầu khoai tây cơ giới hóa, thay thế cho bầu lá chuối thủ công truyền thống.
• Ở giai đoạn sản xuất củ mini trong bồn xi màng, giá thể 100% mụn xơ dừa đạt tỷ lệ sống của cây cao nhất (sau 7 ngày), chiều cao cây phát triển cân đối, số lượng thân chính và số lượng tia củ vượt trội so với các nghiệm thức trấu hun, cát hoặc hỗn hợp xơ dừa + trấu hun. Đồng thời, giá thể 100% mụn xơ dừa hạn chế tối đa các loài sâu bệnh hại truyền qua đất.

2. Nghiên cứu công thức dinh dưỡng và các yếu tố N, P, K:

• Kết quả thí nghiệm khẳng định công thức dinh dưỡng tối ưu để sản xuất củ mini từ cây giống sau cấy mô trên giá thể mụn xơ dừa có thành phần: 202 ppm N; 66,5 ppm P; 313,5 ppm K; 160 ppm Ca; 36 ppm Mg; 48 ppm S; cùng các vi lượng 4,0 ppm Fe; 0,66 ppm Cu; 0,22 ppm Zn; 0,5 ppm Mn; 0,26 ppm B (ở độ dẫn điện EC = 1 dS m-1 và pH = 6,0).
• Thí nghiệm đơn yếu tố và tương tác đa yếu tố N-P, N-K chỉ ra rằng nồng độ N quyết định tốc độ tăng trưởng chiều cao cây, số lá và diện tích tán lá; nồng độ P thúc đẩy sự phát triển của hệ rễ và kích thích phân hóa tia củ; nồng độ K quyết định sự tích lũy chất khô và khối lượng trung bình của củ. Việc cân đối tỷ lệ N, P, K giúp tối ưu hóa số củ trung bình trên cây và tỷ lệ củ đạt tiêu chuẩn giống (< 30 mm).

3. Ảnh hưởng của pH dung dịch dinh dưỡng và quang chu kỳ:

• Thí nghiệm với các dải pH cho thấy mức pH dung dịch dinh dưỡng thích hợp nhất cho sinh trưởng bình thường là 5,5 - 6,0.
• Khảo sát quang chu kỳ chiếu sáng (giảm dần từ mức 12 giờ tự nhiên xuống 8 giờ/ngày) chứng minh chế độ ngày ngắn 10 giờ chiếu sáng/ngày cho kết quả tốt nhất ở cả hai giống Atlantic và PO3, kích thích cây chuyển nhanh từ sinh trưởng sinh dưỡng sang tạo củ, giúp tăng số củ/cây và năng suất củ/m2.

4. Kỹ thuật sốc dinh dưỡng và pH trong điều khiển tăng số lượng củ mini:

• Việc giảm 100% nồng độ đạm (N) trong dung dịch dinh dưỡng kết hợp hạ pH dung dịch xuống mức 4,0 trong thời gian 48 giờ tại thời điểm 30 ngày sau trồng đối với giống Atlantic và 35 ngày sau trồng đối với giống PO3 đã tạo xung lực sinh lý kích thích cây hình thành tia củ đồng loạt.
• Xử lý sốc N và pH làm tăng mạnh số củ trung bình/cây, đưa năng suất thu hoạch đạt 308 củ/m2 ở giống Atlantic và 369 củ/m2 ở giống PO3. Với biện pháp này, mật độ cây giống trồng ban đầu trên bồn giá thể chỉ cần bằng 1/3 so với biện pháp không xử lý sốc mà vẫn đạt năng suất củ thương phẩm thế hệ G0 vượt trội.

5. Kết quả kiểm định bệnh hại:

• Các mẫu củ giống mini thu hoạch từ các công thức thí nghiệm tối ưu đều cho kết quả âm tính đối với vi khuẩn héo xanh (Ralstonia solanacearum) và các loại virus khoai tây nguy hiểm khi kiểm tra bằng kỹ thuật ELISA kit, đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn cấp giống siêu nguyên chủng G0 theo quy định kiểm định quốc gia.

Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật tối ưu trong sản xuất củ giống khoai tây mini G0 từ kết quả nghiên cứu của luận án:

Thông số / Chỉ tiêu kỹ thuật	Quy cách / Giá trị tối ưu xác định	Căn cứ thực nghiệm trong luận án
Giá thể làm bầu cây cấy mô	Phối trộn tỷ lệ thể tích 1 mụn xơ dừa : 1 đất đen : 1 đất đỏ	Tạo bánh bầu kết dính, phù hợp máy dập bầu cơ giới hóa
Giá thể sản xuất củ mini	100% mụn xơ dừa (đã xử lý)	Tỷ lệ sống cao, sạch bệnh, số lượng củ và năng suất tối ưu
Công thức dung dịch dinh dưỡng	202 N; 66,5 P; 313,5 K; 160 Ca; 36 Mg; 48 S (ppm) 4,0 Fe; 0,66 Cu; 0,22 Zn; 0,5 Mn; 0,26 B (ppm)	EC = 1 dS m-1, pH = 6,0; tưới nhỏ giọt tự động
Chế độ quang chu kỳ	Chiếu sáng ngày ngắn 10 giờ/ngày	Kích thích tạo củ tối ưu cho cả giống Atlantic và PO3
Chế độ sốc N và pH	Giảm 100% nồng độ N và hạ pH về 4,0 trong vòng 48 giờ	Tạo tín hiệu stress kích thích phân hóa tia củ đồng loạt
Thời điểm xử lý sốc	30 ngày sau trồng (Atlantic) / 35 ngày sau trồng (PO3)	Trùng thời điểm bắt đầu cảm ứng tạo củ của từng giống
Năng suất củ mini đạt được	308 củ/m2 (giống Atlantic) / 369 củ/m2 (giống PO3)	Mật độ cây giống cấy mô trồng chỉ bằng 1/3 đối chứng
Kiểm định bệnh héo xanh & virus	100% lô giống âm tính qua xét nghiệm ELISA kit	Đạt tiêu chuẩn cấp giống siêu nguyên chủng (G0)

Chương IV: Kết luận và đề nghị

Chương IV tóm tắt toàn bộ các kết luận khoa học rút ra từ 14 thí nghiệm thực nghiệm, khẳng định việc ứng dụng giá thể mụn xơ dừa, công thức dinh dưỡng chuẩn hóa, quang chu kỳ 10 giờ/ngày và kỹ thuật sốc N kết hợp pH là giải pháp kỹ thuật hoàn chỉnh để nâng cao năng suất củ giống mini G0. Tác giả kiến nghị đưa quy trình kỹ thuật này vào ứng dụng đại trà tại các cơ sở nhân giống khoai tây ở Đà Lạt và mở rộng áp dụng cho các trung tâm giống cây trồng trong cả nước.

Kết quả và những đóng góp mới

Các đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học:

• Luận án đã cung cấp hệ thống dẫn liệu khoa học thực nghiệm có tính hệ thống về ảnh hưởng của thành phần giá thể hữu cơ, cân đối dinh dưỡng đa lượng N-P-K, pH dung dịch và quang chu kỳ đến quá trình phân hóa tia củ và hình thành củ khoai tây mini thế hệ G0 từ cây giống sau cấy mô.
• Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên tại Việt Nam chứng minh và xác lập cơ chế tác động của phương pháp sốc dinh dưỡng (cắt giảm 100% nồng độ N) kết hợp sốc pH dung dịch tưới (hạ về mức 4,0) trong khoảng thời gian xác định (48 giờ) trên giá thể mụn xơ dừa để điều khiển quá trình tăng số lượng tia củ và củ giống mini trên cây.
• Chứng minh được ảnh hưởng rõ rệt của quang chu kỳ ngày ngắn 10 giờ chiếu sáng/ngày trong việc thúc đẩy tạo củ khoai tây mini từ cây giống cấy mô canh tác trên giá thể.

Các đóng góp mới về mặt thực tiễn và giải pháp kỹ thuật:

• Tìm ra công thức phối trộn giá thể làm bầu kết dính gồm 1 mụn xơ dừa + 1 đất đen + 1 đất đỏ (theo thể tích) thay thế hoàn toàn bầu lá chuối thủ công, giúp giảm chi phí nhân công, cho phép ứng dụng máy dập bầu khoai tây cơ giới hóa để sản xuất cây giống quy mô công nghiệp với độ đồng đều cao.
• Xác lập phương pháp sản xuất củ giống khoai tây mini trên giá thể 100% mụn xơ dừa kết hợp hệ thống tưới nhỏ giọt dinh dưỡng, cung cấp giải pháp kỹ thuật có chi phí đầu tư thấp để thay thế công nghệ khí canh vốn đòi hỏi vốn đầu tư và chi phí vận hành quá cao.
• Đề xuất công thức dinh dưỡng tiêu chuẩn (202 ppm N, 66,5 ppm P, 313,5 ppm K, 160 ppm Ca, 36 ppm Mg, 48 ppm S và các vi lượng, EC = 1 dS m-1, pH = 6,0) phù hợp cho nuôi củ mini trên giá thể mụn xơ dừa.
• Xây dựng thành công kỹ thuật sốc dinh dưỡng và sốc pH ở thời điểm 30 ngày (giống Atlantic) và 35 ngày (giống PO3), giúp nâng cao năng suất thu hoạch đạt 308 củ/m2 ở giống Atlantic và 369 củ/m2 ở giống PO3, trong khi mật độ cây giống cấy mô sử dụng ban đầu giảm xuống chỉ bằng 1/3 so với phương pháp không xử lý sốc.

Kiến nghị của luận án:

• Áp dụng hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất củ giống khoai tây mini G0 trên giá thể mụn xơ dừa vào sản xuất thực tế tại Trung tâm Nghiên cứu Khoai tây, Rau & Hoa và chuyển giao cho các cơ sở sản xuất giống tại Lâm Đồng và các tỉnh phụ cận.
• Tiếp tục mở rộng nghiên cứu thử nghiệm quy trình này trên các giống khoai tây mới khác nhằm hoàn thiện hệ thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, các nội dung thực nghiệm của luận án mới chỉ tập trung triển khai trên hai đối tượng giống khoai tây cụ thể là Atlantic (chuyên chế biến) và PO3 (chuyên ăn tươi) trong điều kiện tiểu khí hậu nhà màng tại thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng. Luận án chưa tiến hành đánh giá phản ứng của các giống khoai tây nhập nội hoặc giống thuần khác đối với chế độ sốc dinh dưỡng và pH này. Ngoài ra, văn bản luận án chưa khảo sát sâu về sự biến động sinh lý nội tiết tố (hàm lượng hormone nội sinh gibberellin, cytokinin, auxin) trong mô cây tại thời điểm xử lý sốc để giải thích chi tiết hơn cơ chế ở cấp độ phân tử.

Về hướng nghiên cứu tiếp, luận án định hướng việc tiếp tục thử nghiệm các thông số kỹ thuật về giá thể, công thức dinh dưỡng và phương pháp sốc N, pH trên các giống khoai tây triển vọng khác trong tập đoàn giống quốc gia. Đồng thời, cần tiếp tục theo dõi, đánh giá sức sống, năng suất và khả năng chống chịu sâu bệnh của các lô củ giống mini G0 thu được khi đưa ra nhân giống ở các thế hệ tiếp theo (cấp G1 nguyên chủng, cấp G2 xác nhận) trên đồng ruộng cách ly tại các vùng sinh thái khác nhau, đặc biệt là vùng Đồng bằng sông Hồng trong vụ Đông.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên và giảng viên thuộc các ngành Khoa học cây trồng, Nông học, Trồng trọt, Công nghệ sinh học nông nghiệp tại các trường đại học và viện nghiên cứu chuyên ngành nông nghiệp.
• Các cán bộ kỹ thuật, kỹ sư nông học và nhà quản lý tại các trung tâm giống cây trồng, viện nghiên cứu chuyên ngành (như Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Cây có củ) và các doanh nghiệp sản xuất nông nghiệp công nghệ cao đang xây dựng hệ thống nhân giống khoai tây sạch bệnh.

Các phần có giá trị tham khảo cao nhất trong luận án gồm:

• Toàn bộ Chương II với quy trình bố trí 14 thí nghiệm đa yếu tố có sự kiểm soát chặt chẽ các chỉ tiêu ngoại cảnh và công thức pha chế dung dịch dinh dưỡng chi tiết từ hai thùng mẹ A và B.
• Phần kết quả Chương III về kỹ thuật phối trộn giá thể làm bánh bầu phục vụ cơ giới hóa máy dập bầu cây giống sau cấy mô, cùng các thông số định lượng chính xác về nồng độ N, P, K và quy trình kỹ thuật sốc N kết hợp sốc pH để tăng số lượng củ mini/cây.

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ lệ phối trộn giá thể nào cho kết quả tốt nhất ở giai đoạn vườn ươm sản xuất cây giống sau cấy mô? Giá thể phối trộn theo tỷ lệ thể tích gồm 1 phần mụn xơ dừa + 1 phần đất đen (than bùn) + 1 phần đất đỏ bazan được xác định là tối ưu nhất. Tỷ lệ này đảm bảo độ xốp và khả năng giữ nước tốt cho bộ rễ phát triển, đồng thời tạo độ kết dính thích hợp cho bánh bầu, cho phép ứng dụng cơ giới hóa bằng máy dập bầu khoai tây thay thế hoàn toàn bầu lá chuối thủ công.

2. Thành phần và nồng độ các chất trong công thức dung dịch dinh dưỡng chuẩn cho nuôi củ mini trên giá thể mụn xơ dừa là bao nhiêu? Công thức dung dịch dinh dưỡng tiêu chuẩn gồm: 202 ppm N; 66,5 ppm P; 313,5 ppm K; 160 ppm Ca; 36 ppm Mg; 48 ppm S; cùng các vi lượng 4,0 ppm Fe; 0,66 ppm Cu; 0,22 ppm Zn; 0,5 ppm Mn; 0,26 ppm B. Dung dịch được duy trì ở độ dẫn điện EC = 1 dS m-1 và pH = 6,0, cung cấp cho cây qua hệ thống tưới nhỏ giọt tự động.

3. Chế độ quang chu kỳ nào thích hợp nhất cho quá trình tạo củ mini ở hai giống Atlantic và PO3? Chế độ quang chu kỳ ngày ngắn với thời gian chiếu sáng 10 giờ/ngày đem lại kết quả tạo củ tốt nhất trên giá thể mụn xơ dừa đối với cả hai giống Atlantic và PO3. Chế độ này thúc đẩy cây chuyển hướng quang hợp để tích lũy dinh dưỡng vào tia củ, làm tăng số lượng củ trung bình/cây và nâng cao năng suất củ trên một đơn vị diện tích so với thời gian chiếu sáng tự nhiên 12 giờ/ngày.

4. Kỹ thuật sốc dinh dưỡng và sốc pH được tiến hành cụ thể như thế nào để làm tăng số củ mini trên cây? Kỹ thuật được thực hiện bằng cách cắt giảm hoàn toàn (100%) nồng độ đạm (N) trong dung dịch dinh dưỡng kết hợp điều chỉnh độ chua của dung dịch về mức pH = 4,0 trong thời gian liên tục 48 giờ. Thời điểm tác động là 30 ngày sau trồng đối với giống Atlantic và 35 ngày sau trồng đối với giống PO3. Biện pháp này kích thích tạo tia củ đồng loạt, giúp đạt năng suất 308 củ/m2 (Atlantic) và 369 củ/m2 (PO3), đồng thời giảm mật độ cây giống cấy mô ban đầu xuống chỉ còn 1/3 so với quy trình không xử lý sốc.

5. Kết quả kiểm tra sâu bệnh hại và xác nhận độ sạch bệnh trên củ giống mini G0 được thực hiện bằng phương pháp nào? Tất cả các lô củ giống khoai tây mini thu hoạch từ các thí nghiệm được kiểm tra vi khuẩn héo xanh (Ralstonia solanacearum) và các loại virus khoai tây nguy hiểm (PVX, PVY, PVS, PLRV) bằng phương pháp xét nghiệm huyết thanh học ELISA kit. Kết quả 100% mẫu phân tích đều âm tính với các mầm bệnh này, đáp ứng đúng tiêu chuẩn kỹ thuật cấp giống siêu nguyên chủng G0 theo quy định tại QCVN 01-52:2011/BNNPTNT.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Thế Nhuận đã giải quyết thành công các vấn đề kỹ thuật then chốt trong chuỗi công nghệ sản xuất củ giống khoai tây mini thế hệ G0 tại Việt Nam thông qua hệ thống 14 thí nghiệm thực nghiệm được thiết kế chặt chẽ. Công trình đã xác định được công thức phối trộn giá thể làm bánh bầu kết dính (1 mụn xơ dừa : 1 đất đen : 1 đất đỏ) phục vụ cơ giới hóa máy dập bầu, giá thể 100% mụn xơ dừa cho nuôi củ, công thức dinh dưỡng tưới nhỏ giọt chuẩn hóa và chế độ quang chu kỳ ngày ngắn 10 giờ/ngày. Đóng góp nổi bật của luận án là việc xây dựng thành công quy trình tạo sốc giảm 100% đạm kết hợp sốc pH 4,0 trong 48 giờ, giúp nâng cao năng suất đạt 308 - 369 củ/m2 sạch bệnh và tiết kiệm 2/3 lượng cây giống cấy mô ban đầu. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp thực tiễn có tính ứng dụng cao, góp phần hoàn thiện hệ thống sản xuất giống khoai tây sạch bệnh chất lượng cao tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trên thế giới, khoai tây được xếp là cây lương thực thực phẩm quan trọng hàng thứ 4 sau lúa nước, lúa mì và ngô. Theo thống kê của Tổ chức Nông lương Thế giới (FAOSTAT, 2019)[49], diện tích khoai tây trên thế giới năm 2017 đạt 19,30 triệu ha, năng suất trung bình đạt 20,11 tấn/ha, với tổng sản lượng 388,2 triệu tấn. Trong đó, diện tích khoai tây châu Âu chiếm 29,1% và sản lượng chiếm 31,9%, diện tích châu Á chiếm 51,9% và sản lượng chiếm 48,8% (FAOSTAT, 2016)[48].

Khoai tây chiên lát (chips) là sản phẩm chế biến rất phổ biến, mỗi năm đem lại doanh thu 29,0 tỷ đô–la Mỹ (2018), chiếm 35,5 % tổng doanh thu của các loại thực phẩm ăn nhanh (snacks) toàn cầu (Wikipedia, 2018)[131], dự kiến sẽ đạt 35 tỷ đô-la Mỹ vào năm 2024. Ở Việt Nam, những năm 1970-1980, cùng với việc mở ra cơ cấu vụ Đông ở đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và để góp phần giải quyết vấn đề thiếu lương thực, cây khoai tây được chú trọng đưa thành cây lương thực quan trọng của vụ Đông. Năm 1979, diện tích khoai tây cả nước tăng đột biến từ chỉ vài ngàn hecta lên trăm ngàn hecta. Tuy nhiên, diện tích khoai tây giảm nhanh chóng trong những năm sau đó.

Năm 2018, tổng diện tích khoai tây ở Việt Nam đạt 20.600 ha với năng suất trung bình đạt 15,9 tấn/ha và sản lượng đạt 313. Chất lượng khoai tây giống là yếu tố quan trọng, quyết định đến năng suất. Việc sử dụng lâu dài củ giống được sản xuất trên đồng ruộng góp phần tích tụ mầm bệnh đặc biệt là virus, dẫn đến thoái hóa giống và làm giảm năng suất, chất lượng khoai tây (Beata Wasilewska-Nascimento và cộng sự, 2020)[128]. Trong những năm qua, việc sử dụng củ nhỏ khoai tây giống (khoai tây mini) vào sản xuất giống đã cách mạng hóa ngành hàng sản xuất khoai tây do rút ngắn chu kỳ sản xuất giống trên đồng ruộng, đồng thời tạo ra số lượng lớn khoai tây giống sạch bệnh cung cấp cho sản xuất (Wróbel, 2014)[132].

Củ giống khoai tây mini là sản phẩm thu được từ việc sản xuất giống trên nguồn cây giống có nguồn gốc in vitro bằng phương thức canh tác trên giá thể khác nhau (Gildemacher và 2 cộng sự, 2009)[58]. Hầu hết các nước sản xuất khoai tây trên thế giới hiện nay đều có hệ thống sản xuất giống được tổ chức một cách bài bản và đây cũng là vấn đề tiên quyết cho sản xuất khoai tây của mỗi nước. Trong hệ thống này, việc tổ chức, quản lý và sản xuất củ giống khoai tây mini thế hệ G0 (mini tubers) có vai trò quyết định cho cả hệ thống. Giống G0 là cấp giống được sản xuất từ vật liệu sạch bệnh và trong điều kiện hoàn toàn cách ly với nguồn gây bệnh virus, là cấp giống trung gian, chuyển tiếp từ nhân giống trong nhà kính, nhà màng cách ly sang nhân giống ngoài đồng ruộng cách ly, vì vậy giống G0 đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống sản xuất giống khoai tây, nó ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nhân giống trên đồng ruộng về số lượng và chất lượng giống cung cấp cho sản xuất.

Đối với ngành hàng sản xuất khoai tây tại Việt Nam hiện nay, khó khăn lớn nhất là phát triển hệ thống sản xuất giống khoai tây, trong thời gian qua đã có nhiều cơ quan tham gia nghiên cứu, xây dựng và phát triển hệ thống sản xuất giống, tuy vậy mới chỉ đáp ứng được khoảng 20-30% nhu cầu nguồn giống cho sản xuất. Việc sản xuất củ giống khoai tây mini tại Đà Lạt để cung cấp cho Đồng bằng Sông Hồng tổ chức sản xuất các cấp củ nguyên chủng (G1), xác nhận (G2) nhằm phát triển hệ thống sản xuất khoai tây sạch bệnh tại Việt Nam là rất cần thiết và mang lại hiệu quả kinh tế cao, góp phần hạn chế nhập khẩu giống khoai tây là một đường hướng có triển vọng (Trần Văn Ngọc và cộng sự, 1995)[18]. Công nghệ khí canh (aeroponic) được Richard, 1983 ở Đại học Colorado (Mỹ) nghiên cứu và áp dụng thành công trong nhân giống cây trồng từ những năm 80[105]. Công nghệ này cho phép nhân được nhiều loại cây trồng, chu kỳ nhân nhanh hơn, gấp 30 lần so với kỹ thuật truyền thống.

Đối với sản xuất củ giống khoai tây mini bằng công nghệ khí canh cho số lượng củ giống lớn hơn hai đến ba lần so với phương pháp truyền thống, trung bình đạt tới 32,5 đến 36,0 củ/cây và sản lượng đạt từ 1268 củ đến 1394 củ/m2, tùy từng giống (K. Tuy vậy, công nghệ này đòi hỏi chi phí đầu tư lớn, quản lý kỹ thuật rất chặt chẽ, biện pháp kỹ thuật tác động, điều kiện thời tiết bất thuận, nhiệt độ cao ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng củ khoai tây mini tạo ra. 3 Kỹ thuật sản xuất củ giống khoai tây mini thế hệ G0 bằng phương pháp địa canh, trong điều kiện nhà màng, sử dụng giá thể là đất đã qua xử lý, cây giống khoai tây ra rễ sau cấy mô, sử dụng bầu lá chuối, trồng trên bồn xi măng được Trung tâm Nghiên cứu Khoai tây, Rau & Hoa – Viện Khoa học Kỹ thuật nông nghiệp miền Nam nghiên cứu và ứng dụng cho sản xuất trong hơn 10 năm qua. Phương pháp này cho chất lượng củ giống tốt, đạt tiêu chuẩn cấp củ siêu nguyên chủng (G0) (tiêu chuẩn QCVN 01-52:2011/BNNPTNT).

Tuy vậy, các kỹ thuật được áp dụng trong quy trình cho kết quả còn nhiều hạn chế, năng suất củ thấp, trung bình chỉ đạt từ 1,5-2,0 củ/cây đối với giống khoai tây Atlantic và 2,0-3,0 củ/cây đối với giống khoai tây PO3, củ không đồng đều (Tùng và cộng sự, 2010)[17]. Trong thời gian gần đây, một số nghiên cứu thử nghiệm sản xuất củ giống khoai tây mini trên giá thể mụn xơ dừa, sử dụng phương pháp bón phân truyền thống, kết quả cho thấy cây chỉ sinh trưởng, tốt về thân lá, các loại sâu, bệnh hại trên cây và trên củ hoàn toàn được kiểm soát, tuy vậy kết quả đạt được là chưa khả quan năng suất củ thấp, chỉ đạt từ 1,0-1,5 củ/cây. Vì vậy, nghiên cứu xác định các thông số cơ bản về giá thể, dinh dưỡng, pH và quang chu kỳ làm cơ sở cho việc tăng củ nhỏ khoai tây giống thể hệ G0 tại Đà Lạt, Lâm Đồng cần được thực hiện góp phần hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất củ giống khoai tây sạch bệnh nhằm thúc đẩy ngành hàng sản xuất giống khoai tây tại Việt Nam. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2.1 Mục tiêu chung Xác định được các thông số cơ bản về giá thế, dinh dưỡng, pH và quang chu kỳ làm cơ sở cho việc xây dựng các biện pháp làm tăng số củ nhỏ (khoai tây mini) khoai tây giống thế hệ G0.2 Mục tiêu cụ thể Xác định được tỷ lệ phối trộn giá thể cho sinh trưởng của cây giống khoai tây giai đoạn sau cấy mô (root cutting) và giá thể thích hợp cho sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô.

4 Xác định được công thức dinh dưỡng và nồng độ N, P, K phù hợp cho sản xuất củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô trên giá thể. Xác định được ảnh hưởng của pH dung dịch dinh dưỡng và quang chu kỳ đến khả năng tạo củ khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô trên giá thể. Xác định được một số thông số kỹ thuật tạo sốc dinh dưỡng, pH đến khả năng tạo củ khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô trên giá thể. Đối tượng nghiên cứu Giống khoai tây Atlantic có thời gian sinh trưởng khoảng 90 ngày, chín sớm, thời gian tạo củ bắt đầu từ 30 ngày sau trồng, giống có tiềm năng suất cao, trung bình đạt từ 25-30 tấn/ha, chất lượng tốt, phù hợp cho chế biến chips (chiên lát) công nghiệp, giống được Bộ NN&PTNT công nhận chính thức theo Quyết định số 305/QĐ-TT-CLT, ngày 04 tháng 12 năm 2008.

Hiện tại giống đang được sản xuất phổ biến làm khoai tây nguyên liệu cho chế biến chips công nghiệp trên thế giới và tại Việt Nam[16]. Giống khoai tây PO3 có thời gian sinh trưởng từ 95-100 ngày, thời gian bắt đầu tạo củ từ 35 ngày sau trồng, giống có tiềm năng suất cao, trung bình đạt từ 25- 30 tấn/ha, kháng bệnh mốc sương (Phythopthora infestan) khá, giống phù cho ăn tươi, giống được Bộ NN&PTNT công nhận chính thức năm 2007 theo Quyết định số định số 402/QĐ-BNN-T, ngày 12 tháng 02 năm 2007. Hiện tại giống đang được sản xuất từ 30-40% diện tích khoai tây tại Lâm Đồng[15]. Phạm vị nghiên cứu Với mục tiêu của nghiên cứu là xác định được các thông số kỹ thuật phù hợp ảnh hưởng đến khả năng tạo củ khoai tây mini để có được số lượng củ/cây nhiều nhất, năng suất suất củ trên đơn vị diện tích cao nhất trong sản xuất củ giống khoai tây mini thế hệ G0, trong điều kiện nhà màng tại Đà Lạt, Lâm Đồng.

Đề tài được thực hiện với các phạm vi cụ thể sau: - Đối với giá thể sản xuất cây giống cây sau cấy mô: Đề tài sử dụng 3 loại giá thể gồm mụn xơ dừa, đất đen và đất đỏ phối trộn theo các tỷ lệ khác nhau. 5 - Đối với giá thể trồng cây sau cấy mô để sản xuất củ giống khoai tây mini: Đề tài sử dụng các loại giá thể riêng lẻ mụn xơ dừa, trấu hun, cát và giá thể phối trộn theo tỷ lệ giữa mụn xơ dừa và trấu hun. - Đối với công thức dinh dưỡng: Đề tài kế thừa một số công thức dinh dưỡng của các nhà khoa học trên thế giới được công bố và tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của các nguyên tố N, P và K trong dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của củ giống khoai tây mini từ cây giống sau cấy mô trên giá thể. - Đối với quang chu kỳ: Đề tài tiến hành thay đổi các mức chiếu sáng ngày khác nhau từ mức chiếu sáng tự nhiên (12h/ngày) và giảm dần đến mức 8h/ngày.

- Về sốc dinh dưỡng và pH dung dịch: Trên cơ sở một số kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học được công bố, đề tài tiến hành sốc dinh dưỡng (giảm nồng độ N) theo các tỷ lệ, tại các thời điểm và thời gian khác nhau. Tiến hành thay đổi mức pH dung dịch dinh dưỡng ở các mức khác nhau. Kết hợp vừa tạo sốc dinh dưỡng và pH. - Nghiên cứu được thực hiện trong nhà màng, đảm bảo điều kiện cách ly, trong bồn xi măng.

Dinh dưỡng và nước tưới được cung cấp qua hệ thống nhỏ giọt.