Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây dưa lê (Cucumis melo L.) thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceae), là loại rau ăn quả ngắn ngày có giá trị kinh tế cao, hàm lượng dinh dưỡng phong phú (chứa 95% nước, 0,6% đạm, 0,11% chất béo, 3,72% tinh bột, cùng các loại vitamin và khoáng chất như vitamin A từ 25.000–30.000 đơn vị, vitamin C từ 1,5–2 mg, photpho 30 mg, canxi 20 mg). Tuy nhiên, trong canh tác dưa lê, trở ngại lớn nhất của người nông dân là bệnh héo rũ do nấm Fusarium oxysporum tồn dư lâu năm trong đất dưới dạng bào tử, thường gây chết cây hàng loạt ở giai đoạn mang trái và rất khó kiểm soát bằng các biện pháp hóa học thông thường.

Để khắc phục hiện tượng này, biện pháp ghép ngọn dưa lê lên các gốc ghép thuộc họ bầu bí có khả năng chống chịu bệnh đất, tăng cường khả năng hút dinh dưỡng và kéo dài tuổi thọ sinh trưởng đã được áp dụng rộng rãi tại các quốc gia như Hàn Quốc (trên 90% diện tích) và Nhật Bản (trên 80% diện tích). Tại Việt Nam, kỹ thuật ghép rau đã áp dụng thành công trên cà chua và dưa hấu, nhưng các công trình thực nghiệm xác định tổ hợp gốc ghép phù hợp cho dưa lê nhập nội còn hạn chế. Khóa luận tốt nghiệp này được thực hiện nhằm giải quyết các vấn đề thực tiễn trên.

Mục tiêu và các yêu cầu/nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định như sau:

  1. Mục tiêu nghiên cứu: Lựa chọn được gốc ghép thích hợp nhất giúp dưa lê Hàn Quốc sinh trưởng khỏe, phát triển tốt, cho năng suất và chất lượng cao trong điều kiện sinh thái tại Thái Nguyên.
  2. Nhiệm vụ nghiên cứu:
    • Nghiên cứu ảnh hưởng của gốc ghép đến sự sinh trưởng, phát triển của dưa lê vụ Xuân Hè năm 2020 tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
    • Nghiên cứu ảnh hưởng của gốc ghép đến năng suất của dưa lê vụ Xuân Hè năm 2020 tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
    • Đánh giá ảnh hưởng của sâu bệnh hại đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng dưa lê vụ Xuân Hè năm 2020 tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
    • Đánh giá sơ bộ chất lượng dưa lê Hàn Quốc trên các công thức thí nghiệm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Ngọn ghép là giống dưa lê "Geum Je" nhập nội từ Hàn Quốc (phân phối bởi Công ty ASEAN SEEDS). Các gốc ghép gồm: Bầu Sao (Lagenaria siceraria), Bí Đỏ (Cucurbita moschata) và Dưa Mán (Cucumis sativus L.). Đối chứng là dưa lê không ghép.
  • Phạm vi không gian: Khu thí nghiệm thuộc Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
  • Phạm vi thời gian: Vụ Xuân - Hè năm 2020 (từ tháng 4/2020 đến tháng 7/2020).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học về sinh lý tiếp hợp mô ghép thực vật họ bầu bí, mối tương quan giữa gốc ghép và ngọn ghép thông qua chỉ số tiếp hợp $T$ (tính bằng tỷ số giữa đường kính gốc ghép trên đường kính ngọn ghép; $T=1$ thể hiện sự tương thích hoàn hảo, $T>1$ dẫn đến hiện tượng chân voi, $T<1$ gây hiện tượng chân nhang), lý thuyết phân loại 7 nhóm nguồn gen dưa lê theo Munger và Robinson (1991), cùng các yêu cầu nông sinh học về điều kiện nhiệt độ (24–29°C ngày, 16–24°C đêm), ẩm độ (75–80%), ánh sáng và cân đối dinh dưỡng NPK (NPK tỷ lệ bón với nhu cầu hút dinh dưỡng gồm 93% N, 33% P, 98–99% K).

Phương pháp bố trí thí nghiệm:

  • Thí nghiệm đồng ruộng được thiết kế theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD) gồm 4 công thức và 3 lần nhắc lại:
    • Công thức 1 (CT1 - Đối chứng): Cây dưa lê không ghép.
    • Công thức 2 (CT2): Dưa lê ghép trên gốc Dưa Mán.
    • Công thức 3 (CT3): Dưa lê ghép trên gốc Bầu Sao.
    • Công thức 4 (CT4): Dưa lê ghép trên gốc Bí Đỏ.
  • Diện tích mỗi ô thí nghiệm: 15,8 m².
  • Quy cách canh tác: Trồng luống đơn rộng 1,6 m, cao 30 cm; khoảng cách cây cách cây 60 cm, mật độ 11.111 cây/ha; mặt luống phủ màng nilon chuyên dụng; xung quanh bố trí dải cây bảo vệ.

Kỹ thuật ghép và chăm sóc:

  • Phương pháp ghép ngọn: Dùng dao tem cắt bỏ lá thật thứ nhất của gốc ghép, giữ lại 2 lá mầm, cắt vát góc 30–40°, gá ngọn ghép dưa lê và cố định bằng kẹp ghép chuyên dụng. Khử trùng dụng cụ bằng cồn 90°.
  • Cây ghép được ủ buồng tối 7 ngày (3 ngày tối hoàn toàn, 4 ngày giảm dần độ che phủ, duy trì ẩm độ 85–95%), sau đó luyện cây ngoài vườn ươm 5–7 ngày trước khi trồng.
  • Chế độ phân bón cho 1 ha: 30 tấn phân chuồng/trùn quế + 90 kg N + 60 kg P₂O₅ + 110 kg K₂O.

Chỉ tiêu theo dõi và phương pháp xử lý số liệu:

  • Chỉ tiêu: Tỷ lệ sống sau ghép (%), tỷ lệ xuất vườn (%), tỷ số tiếp hợp $T$, số nhánh cấp 1 và cấp 2, thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng (ngày), số hoa cái/cây, tỷ lệ đậu quả (%), diễn biến và mức độ nhiễm sâu bệnh (bọ dưa, sâu xanh, ruồi đục quả, bệnh phấn trắng, bệnh sương mai theo thang phân cấp 1–5), năng suất lý thuyết, năng suất thực thu (tấn/ha), độ Brix (đo bằng Brix kế quang năng), độ giòn và hương vị (đánh giá cảm quan).
  • Xử lý số liệu: Dữ liệu thô được tổng hợp bằng Microsoft Excel 2010 và phân tích phương sai (ANOVA), so sánh sai khác có ý nghĩa bằng phép thử LSD (p < 0,05) trên phần mềm thống kê SAS 9.1.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài; phân tích giá trị dinh dưỡng của quả dưa lê và thiệt hại do bệnh héo rũ Fusarium oxysporum gây ra đối với vùng chuyên canh dưa. Nêu rõ mục đích chọn tạo gốc ghép tương thích cho giống dưa lê Hàn Quốc "Geum Je", xác định 4 nhiệm vụ nghiên cứu trọng tâm, cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài trong việc hoàn thiện quy trình công nghệ nhân giống rau ghép tại tỉnh Thái Nguyên.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

  • Cơ sở khoa học: Tổng thuật lý thuyết tiếp hợp mạch dẫn, tương quan sinh lý - dinh dưỡng giữa ngọn ghép và gốc ghép; nguồn gốc thuần dưỡng dưa lê từ châu Phi, phân loại chi Cucumis thành 7 nhóm gen (Agrestis, Cantalupensis, Inodorus, Flexuosus, Makuwa, Chito và Dudaim, Momordica); đặc điểm hình thái rễ, thân, lá, hoa, quả và các yêu cầu sinh thái (nhiệt độ, ẩm độ, độ phì đất và quang chu kỳ).
  • Cơ sở thực tiễn: Khái quát tình hình sản xuất, xuất nhập khẩu dưa lê trên thế giới (dẫn liệu diện tích, năng suất của Trung Quốc, Tây Ban Nha, Indonesia) và tại Việt Nam (các mô hình canh tác tại Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Yên Bái).
  • Tổng quan nghiên cứu rau ghép: Phân tích lịch sử ứng dụng gốc ghép trên cây họ bầu bí từ thập niên 1920 tại Nhật Bản, Hàn Quốc và các kết quả nghiên cứu ghép dưa lê, dưa hấu, dưa chuột trên gốc bầu, bí đỏ của các tác giả trong nước (Đỗ Thị Huỳnh Lam, Trần Thị Ba, Lê Thị Thúy Kiều, Trần Thị Huyền).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chi tiết hóa nguồn gốc vật liệu thực vật (ngọn dưa lê "Geum Je", gốc Dưa Mán, Bầu Sao, Bí Đỏ); vật tư nông nghiệp (thuốc BVTV Confidor, Regent, Alliette, Daconil; phân bón vi sinh, NPK); địa điểm và thời gian triển khai (4/2020 - 7/2020 tại Đại học Nông Lâm Thái Nguyên); sơ đồ bố trí thí nghiệm RCBD với 4 công thức và 3 lần nhắc lại; quy trình kỹ thuật gieo ươm, ghép vát, chăm sóc phục hồi cây con; hệ thống các chỉ tiêu nông học, công thức tính toán năng suất và phương pháp phân tích phương sai SAS 9.1.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

  • Tỷ lệ sống và tỷ lệ xuất vườn: Gốc Dưa Mán đạt tỷ lệ xuất vườn cao nhất (90,0%), tiếp theo là Bầu Sao (87,5%) và Bí Đỏ (77,7%). Sau 1 tháng trồng và tới khi thu hoạch, tỷ lệ sống của công thức gốc Dưa Mán duy trì tuyệt đối ở mức 100,0%, trong khi Bầu Sao giảm mạnh xuống còn 71,1% sau 1 tháng và 44,4% ở giai đoạn thu hoạch do hiện tượng nứt gốc.
  • Tương quan gốc - ngọn và sinh trưởng nhánh: Chỉ số tiếp hợp $T$ của gốc Dưa Mán đạt 0,90 và Bí Đỏ đạt 0,93 (gần bằng 1, thể hiện sự tương thích tốt). Gốc Bầu Sao có $T = 0,53$, xuất hiện vết nứt gốc từ 38 ngày sau trồng và nứt toàn bộ sau 58 ngày. Số nhánh cấp 1 dao động từ 4,1–6,5 nhánh/cây; gốc Dưa Mán và đối chứng có tốc độ phát triển nhánh cấp 1 và cấp 2 nhanh và mạnh nhất.
  • Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng: Thời gian từ gieo đến xuất vườn của Dưa Mán, Bí Đỏ và Đối chứng là 24 ngày; Bầu Sao là 27 ngày. Thời gian ra hoa cái của Dưa Mán, Bí Đỏ và Đối chứng đạt 35 ngày; Bầu Sao trễ hơn (39 ngày). Tổng thời gian sinh trưởng của dưa lê ghép kéo dài hơn đối chứng (Đối chứng: 85 ngày; Dưa Mán: 91 ngày; Bí Đỏ và Bầu Sao: 93 ngày).
  • Khả năng ra hoa và đậu quả: Số hoa cái/cây ở đối chứng đạt 28,33 hoa, Bí Đỏ đạt 26,53 hoa, Dưa Mán đạt 25,46 hoa và Bầu Sao thấp nhất đạt 21,56 hoa. Tỷ lệ đậu quả giữa các công thức dao động từ 34,15% đến 41,72% (Dưa Mán đạt cao nhất 41,72%, Bầu Sao đạt 34,15%).
  • Tình hình sâu bệnh hại: Điều tra ghi nhận 5 đối tượng sâu bệnh chính: bọ dưa (Aulacophora similis - ít phổ biến), sâu xanh (Diaphania indica - phổ biến), ruồi đục quả (Bactrocera cucurbitae - rất ít gặp), bệnh phấn trắng (Erysiphe cichoracearum - gây hại nặng nhất, cấp 3–5) và bệnh sương mai (Pseudoperonospora cubensis - cấp 1–2).
  • Năng suất và các yếu tố cấu thành: Số quả/cây của các tổ hợp ghép (6,56–6,93 quả) cao hơn hẳn đối chứng (4,06 quả). Khối lượng trung bình quả của đối chứng đạt cao nhất (488,30 g), Bầu Sao đạt 436,80 g, Dưa Mán đạt 312,90 g và Bí Đỏ đạt 303,77 g. Năng suất lý thuyết cao nhất ở gốc Bầu Sao (31,91 tấn/ha), nhưng năng suất thực thu của gốc Dưa Mán đạt cao nhất (21,69 tấn/ha), vượt trội so với đối chứng (16,65 tấn/ha), Bí Đỏ (16,72 tấn/ha) và Bầu Sao (12,80 tấn/ha).
  • Chất lượng quả: Độ Brix của quả dưa lê ghép trên gốc Bầu Sao đạt cao nhất (12,7%), Dưa Mán đạt 12,0%, Đối chứng đạt 11,9% và Bí Đỏ đạt 11,8%. Về cảm quan, dưa lê trên gốc Dưa Mán và Bầu Sao cho độ giòn rất cao, thịt quả chắc và giữ được mùi thơm đặc trưng.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết các chỉ tiêu nông học ưu thế của tổ hợp dưa lê ghép trên gốc Dưa Mán; đưa ra khuyến nghị lựa chọn gốc Dưa Mán để nhân rộng sản xuất dưa lê Hàn Quốc vụ Xuân Hè tại Thái Nguyên và đề xuất mở rộng thử nghiệm trên các vụ khác trong năm.

Kết quả và đóng góp

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu nông học, năng suất và chất lượng chính

Chỉ tiêu theo dõi Đối chứng (Không ghép) Gốc Dưa Mán Gốc Bầu Sao Gốc Bí Đỏ Mức sai khác ($P$, $LSD_{0,05}$)
Tỷ lệ sống sau ghép (%) - 96,2 95,0 56,2 -
Tỷ lệ xuất vườn (%) - 90,0 87,5 77,7 -
Tỷ lệ sống đến thu hoạch (%) 100,0 100,0 44,4 91,1 -
Đường kính gốc thân (cm) 0,73 1,63 1,37 1,25 $P < 0,05; LSD = 0,22$
Tỷ số tiếp hợp ($T$) - 0,90 0,53 0,93 $P < 0,05; LSD = 0,28$
Tổng thời gian sinh trưởng (ngày) 85 91 93 93 -
Số hoa cái/cây (hoa) 28,33 25,46 21,56 26,53 $P < 0,05; LSD = 2,88$
Tỷ lệ đậu quả (%) 38,43 41,72 34,15 39,25 $P > 0,05$
Mức nhiễm bệnh phấn trắng (Cấp 1–5) Cấp 4 Cấp 5 Cấp 3 Cấp 3 -
Số quả trung bình/cây (quả) 4,06 6,73 6,56 6,93 $P < 0,05; LSD = 1,81$
Khối lượng trung bình quả (g) 488,30 312,90 436,80 303,77 $P < 0,05; LSD = 36,35$
Năng suất lý thuyết (tấn/ha) 21,97 23,40 31,91 23,37 $P < 0,05; LSD = 7,19$
Năng suất thực thu (tấn/ha) 16,65 21,69 12,80 16,72 $P < 0,05; LSD = 4,58$
Độ Brix (%) 11,9 12,0 12,7 11,8 $P < 0,05; LSD = 0,53$
Độ giòn cảm quan Giòn vừa Rất giòn Rất giòn Giòn vừa -

Các giải pháp và đóng góp của nghiên cứu

  • Xác định tổ hợp ghép ưu việt: Chứng minh gốc Dưa Mán (Cucumis sativus L.) là gốc ghép tương thích nhất cho dưa lê Hàn Quốc "Geum Je". Cây ghép có tỷ số tiếp hợp cân đối ($T = 0,90$), tỷ lệ xuất vườn cao (90,0%), tỷ lệ sống tuyệt đối suốt chu kỳ sinh trưởng (100,0%), năng suất thực thu đạt 21,69 tấn/ha (vượt 30,2% so với đối chứng không ghép) và nâng cao độ giòn của quả.
  • Phát hiện bất tương hợp mô ghép ở Bầu Sao: Chỉ ra hiện tượng không tương thích sinh lý giữa gốc Bầu Sao và ngọn dưa lê ($T = 0,53$), gây nứt gốc nghiêm trọng từ ngày thứ 38 đến 58 sau trồng, làm tỷ lệ cây sống khi thu hoạch chỉ còn 44,4%, kéo giảm năng suất thực thu xuống 12,80 tấn/ha dù năng suất lý thuyết đạt cao nhất (31,91 tấn/ha).
  • Hoàn thiện dữ liệu thực nghiệm: Cung cấp thông số định lượng cụ thể về diễn biến sâu bệnh hại, động thái đẻ nhánh và các giai đoạn sinh trưởng của dưa lê ghép tại vùng trung du miền núi Bắc Bộ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Hạn chế: Thí nghiệm mới được triển khai trong phạm vi 01 vụ (vụ Xuân - Hè năm 2020) tại một địa điểm duy nhất (Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên). Chưa theo dõi chuyên sâu cơ chế miễn dịch giải phẫu của mô ghép đối với chủng nấm Fusarium oxysporum thuần khiết trong điều kiện lây nhiễm nhân tạo.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo: Tiếp tục khảo nghiệm các tổ hợp ghép trên các khung mùa vụ khác trong năm (đặc biệt là vụ Thu Đông), thử nghiệm canh tác trên các chân đất cát pha chuyên canh có áp lực nấm bệnh cao, và nghiên cứu sâu hơn về nguyên nhân sinh hóa gây nứt gốc ở tổ hợp ghép dưa lê - bầu sao.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng:
    • Sinh viên, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Khoa học cây trồng, Nông học, Rau hoa quả phục vụ học tập, nghiên cứu phương pháp bố trí thí nghiệm cây rau ăn quả.
    • Cán bộ khuyến nông và nông dân tại các vùng chuyên canh cây họ bầu bí muốn áp dụng công nghệ ghép ngọn để nâng cao năng suất và phòng trừ bệnh hại rễ.
  • Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao nhất:
    • Quy trình kỹ thuật ghép ngọn, chế độ luyện cây trong phòng tối và ngoài vườn ươm (Phần 3.4.2).
    • Phương pháp đo đạc chỉ số tiếp hợp mô ghép $T$ và số liệu thực nghiệm so sánh sinh trưởng, năng suất giữa các gốc ghép họ Cucurbitaceae (Phần 4.1 và 4.3).

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ số tiếp hợp ($T$) giữa gốc ghép và ngọn ghép được tính như thế nào và kết quả trên các công thức ra sao?

Tỷ số tiếp hợp $T$ được tính bằng thương số giữa đường kính gốc ghép và đường kính ngọn ghép, đo tại vị trí cách vết ghép 0,5 cm về hai phía ở thời điểm 30 ngày sau trồng. Kết quả thí nghiệm ghi nhận:

  • Gốc Dưa Mán: $T = 0,90$ (vết ghép đồng đều, cây sinh trưởng bình thường).
  • Gốc Bí Đỏ: $T = 0,93$ (tương thích tốt, sinh trưởng thuận lợi).
  • Gốc Bầu Sao: $T = 0,53$ (gốc nhỏ hơn cành, xuất hiện hiện tượng chân nhang và gây nứt gốc).

2. Vì sao gốc ghép Bầu Sao có năng suất lý thuyết cao nhất nhưng năng suất thực thu lại thấp nhất?

Năng suất lý thuyết của Bầu Sao đạt tới 31,91 tấn/ha do số quả/cây cao (6,56 quả) và khối lượng trung bình quả lớn (436,80 g), được tính toán dựa trên mật độ thiết kế chuẩn (11.111 cây/ha). Tuy nhiên, do hiện tượng nứt gốc xuất hiện từ ngày thứ 38 và nứt toàn bộ ở ngày thứ 58, tỷ lệ sống của cây ghép Bầu Sao đến giai đoạn thu hoạch chỉ còn 44,4%. Số lượng cây sống thực tế trên diện tích ô giảm mạnh dẫn đến năng suất thực thu chỉ đạt 12,80 tấn/ha (thấp nhất trong 4 công thức).

3. Thành phần giống và vật liệu cụ thể trong nghiên cứu gồm những gì?

  • Ngọn ghép: Giống dưa lê "Geum Je" nhập nội từ Hàn Quốc do Công ty ASEAN SEEDS cung ứng (trái hình oval, vỏ vàng kim khi chín, thịt quả trắng, giòn).
  • Gốc ghép: Giống Bầu Sao (Lagenaria siceraria), Bí Đỏ (Cucurbita moschata) và giống dưa chuột địa phương Dưa Mán (Cucumis sativus L.) có nguồn gốc từ vùng núi phía Bắc.

4. Tình hình sâu bệnh hại trên các công thức thí nghiệm diễn ra như thế nào?

Thí nghiệm ghi nhận 5 loại sâu bệnh chính. Trong đó, sâu xanh (Diaphania indica) và bệnh phấn trắng (Erysiphe cichoracearum) xuất hiện ở mức phổ biến (++). Bệnh phấn trắng gây hại nặng nhất trên tán lá (mức độ hại từ cấp 3 đến cấp 5), trong đó công thức đối chứng đạt cấp 4, gốc Dưa Mán đạt cấp 5, gốc Bầu Sao và Bí Đỏ ở cấp 3. Bệnh sương mai xuất hiện muộn và gây hại nhẹ (cấp 1–2).

5. Gốc ghép ảnh hưởng thế nào đến phẩm chất và độ ngọt (Brix) của dưa lê Hàn Quốc?

Độ Brix của dưa lê trên các gốc ghép có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ($P < 0,05$): gốc Bầu Sao đạt độ Brix cao nhất (12,7%), tiếp theo là gốc Dưa Mán (12,0%), đối chứng không ghép (11,9%) và gốc Bí Đỏ (11,8%). Về cảm quan thử nếm, dưa lê ghép trên gốc Dưa Mán và Bầu Sao cho độ giòn "Rất giòn", trong khi đối chứng và gốc Bí Đỏ đạt mức "Giòn vừa". Tất cả các công thức đều giữ được mùi hương thơm đặc trưng của giống.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Lạng đã đánh giá một cách hệ thống ảnh hưởng của 3 loại gốc ghép thuộc họ bầu bí đến khả năng sinh trưởng, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất và chất lượng của giống dưa lê Hàn Quốc "Geum Je" trong vụ Xuân - Hè 2020 tại Thái Nguyên. Kết quả thực nghiệm khẳng định gốc Dưa Mán (Cucumis sativus L.) là tổ hợp ghép tối ưu nhất, mang lại tỷ lệ sống 100%, khả năng tiếp hợp cao và năng suất thực thu đạt 21,69 tấn/ha (vượt trội so với đối chứng không ghép 16,65 tấn/ha). Nghiên cứu cũng chỉ rõ hiện tượng bất tương hợp mô ghép gây nứt gốc ở gốc Bầu Sao, cung cấp luận cứ khoa học quan trọng cho việc lựa chọn vật liệu gốc ghép trong sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao.