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.
