Tài liệu Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của một số giống khoai lang chất lượng cao vụ đông năm 2013 tại trường đại học nông lâm thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LÊ THỊ QUỲNH ANH Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG KHOAI LANG CHẤT LƯỢNG CAO VỤ ĐÔNG NĂM 2013 TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN” KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học cây trồng Khoa : Nông học Lớp : K42 - TT Khóa học: : 2010 - 2014 Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Viết Hưng Thái Nguyên, năm 2014 LỜI CẢM ƠN Là một sinh viên đang ngồi học trên ghế nhà trường điều tất yếu là không ngừng hoàn thiện mình về cả đạo đức và trí tuệ. Như chúng ta đã biết trong quá trình học tập để không ngừng nâng cao chất lượng đào tạo thì phải có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Chính vì vậy ngoài những lần được thực tập nghề nghiệp trong quá trình học tập tại trường, sinh viên trước khi ra trường phải có một thời gian thực tập ngoài đồng ruộng, gọi là thời gian thực tập tốt nghiệp. Trong thời gian này sinh viên có dịp được hệ thống lại những kiến thức đã học và làm quen dần với thực tế sản xuất. Đây là dịp tốt để sinh viên được tiếp thu học hỏi thêm những kiến thức và kinh nghiêm quý báu từ thực tế đồng ruộng, bổ sung cho những vấn đề lý thuyết đã học được trong thời gian ngồi trên ghế nhà trường. Được sự nhất trí của nhà trường, của khoa nông học em đã tiến hành và hoàn thành đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của một số giống khoai lang chất lượng cao vụ Đông năm 2013 tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”. Trong quá trình thực tập, em đã nhận được sự quan tâm hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn PGS. TS Nguyễn Viết Hưng, được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo trong nhà trường, trong khoa và bạn bè. Để hoàn thành khóa luận này, em xin chân thành cám ơn ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa nông học. Xin gửi lời cám ơn sâu sắc sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS. TS Nguyễn Viết Hưng cùng các thầy cô giáo. Cảm ơn các anh chị bạn bè và người thân trong gia đình đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp này. Do thời gian có hạn, trình độ bản thân còn hạn chế nên luận văn của em không tránh khỏi những khuyết điểm thiếu sót. Vì vậy em rất mong được sự tham gia góp ý của các thầy cô giáo và bạn bè để khóa luận được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Thái Nguyên, tháng 5 năm 2014 Sinh viên Lê Thị Quỳnh Anh DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới giai đoạn 2007-2011 ...... 12 Bảng 2.2: Tình hình sản xuất khoai lang ở Việt Nam giai đoạn 2007 - 2011 ..... 16 Bảng 2.3: Diện tích, năng suất,sản lượng khoai lang ở các vùng của Việt Nam năm 2010 ............................................................................................... 17 Bảng 2.4: Tình hình sản xuất khoai lang tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2007-2011 ............................................................................. 23 Bảng 4.1: Một số giai đoạn sinh trưởng của các giống khoai lang thí nghiệm ............................................................................................. 29 Bảng 4.2: Khả năng sinh trưởng của các giống khoai lang thí nghiệm .......... 31 Bảng 4.3: Động thái tăng trưởng chiều dài thân chính của các giống khoai lang thí nghiệm ..................................................................................... 32 Bảng 4.4: Độ che phủ luống của các giống khoai lang thí nghiệm ở giai đoạn 30,60 và 90 ngày sau trồng ................................................................... 33 Bảng 4.5: Đặc điểm hình thái các giống tham gia thí nghiệm ................... 34 Bảng 4.6: Năng suất cá thể của các giống khoai lang tham gia thí nghiệm ... 35 Bảng 4.7: Tỉ lệ củ thương phẩm củ nhỏ của các giống thí nghiệm ................ 35 Bảng 4.8: Năng suất củ, năng suất thân lá, năng suất sinh khối của các giống khoai lang thí nghiệm ........................................................................... 36 Bảng 4.9: Mức độ nhiễm sâu hại của giống khoai lang tham gia thí nghiệm ............................................................................................. 37 DANH MỤC CÁC HÌNH Biểu đồ 4.1: Năng suất củ, năng suất lý thuyết, năng suất sinh khối của các giống khoai lang thí nghiệm. ...................................................... 36 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ Đ/C: Đối chứng ĐH: Đại học NST: Ngày sau trồng TB: Trung bình P: Khối lượng IPGRI: Viện tài nguyên di truyền thực vật Quốc tế FAO: Tổ chức lương thực và nông nghiệp liên hiệp quốc NS: Năng suất NSTL: Năng suất thân lá NSSK: Năng suất sinh khối CTTN: Công thức thí nghiệm MỤC LỤC Trang PHẦN 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................... 1 1.2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................. 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................... 2 1.3.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................ 2 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................. 2 PHẦN 2:TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 3 2.1. Phân loại, nguồn gốc và phân bố cây khoai lang ................................... 3 2.2. Những đặc tính nông học và yêu cầu ngoại cảnh và đất trồng đối với khoai lang .................................................................................................. 5 2.2.1. Đặc tính nông học ........................................................................... 5 2.2.2. Yêu cầu ngoại cảnh và đất trồng đối với cây khoai lang ................ 6 2.2.2.1. Nhiệt độ và độ ẩm ...................................................................... 6 2.2.2.2. Đất .............................................................................................. 7 2.2.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng ................................................................... 7 2.2.2.4. Nước ........................................................................................... 8 2.3. Giá trị dinh dưỡng và tầm quan trọng của cây khoai lang trong đời sống con người và chăn nuôi .................................................................... 9 2.3.1. Các thành phần dinh dưỡng ............................................................ 9 2.3.2. Chất khô và tinh bột ........................................................................ 9 2.3.3. Xơ tiêu hoá .................................................................................... 10 2.3.4. Protein ........................................................................................... 10 2.3.5. Các Vitamin và khoáng chất ......................................................... 11 2.4. Tình hình sản xuất và nghiên cứu khoai lang trên thế giới.................. 11 2.4.1. Tình hình sản xuất ......................................................................... 11 2.4.2. Tình hình nghiên cứu .................................................................... 13 2.5. Tình hình sản xuất và nghiên cứu khoai lang ở Việt Nam .................. 15 2.5.1. Tình hình sản xuất ......................................................................... 15 2.5.2. Tình hình nghiên cứu .................................................................... 18 2.6. Tình hình sản xuất khoai lang tại Thái Nguyên ................................... 23 PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 24 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................ 24 3.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 24 3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm và kỹ thuật trồng ................................ 24 3.4. Các chỉ tiêu theo dõi............................................................................. 26 3.5. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu................................................ 28 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................... 29 4.1. Kết quả nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh trưởng của các giống khoai lang thí nghiệm vụ Đông năm 2013 tại trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên .................................................................................................... 29 4.2. Đặc điểm hình thái của các giống khoai lang tham gia thí nghiệm .... 33 4.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống khoai lang thí nghiệm................................................................................................ 34 4.4. Khả năng chống chịu của các giống tham gia thí nghiệm ................... 37 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................... 39 5.1. Kết luận ................................................................................................ 39 5.2. Đề nghị ................................................................................................. 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 41 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Sau hơn 20 năm đổi mới, nhờ sự chuyển dịch từ nền kinh tế kế hoạch tập trung quan liêu bao cấp sang nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa, bộ mặt nước ta đã có nhiều thay đổi. Việt Nam đã thoát khỏi các nước nghèo trên thế giới, nền kinh tế đã và đang hội nhập sâu vào nền kinh tế toàn cầu, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp đã thu được những thành tựu đáng kể, nhiều sản phẩm nông nghiệp xuất khẩu với khối lượng lớn mang lại nguồn lợi cho đất nước và cho người sản xuất. Từ một nước thiếu lương thực giờ đây đã trở thành một trong những nước đứng đầu trên thế giới về xuất khẩu gạo. Do vậy, chúng ta có điều kiện chú ý hơn vào các cây trồng khác trong đó cây có củ đang ngày một phát triển, đặc biệt là khoai lang. Cây khoai lang (Ipomoea batatas. (L) Lam) là cây có củ, chứa nhiều tinh bột, vị ngọt có thể sử dụng củ để ăn tươi, thái lát phơi khô, chế biến tinh bột dùng làm lương thực, thức ăn chăn nuôi, thân lá có thể làm rau xanh, trong công nghệ chế biến (chips, sấy khô, bánh kẹo, tinh bột và rượu...) ngày càng phát triển. Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước xu hướng sử dụng khoai lang chất lượng cao trong ăn tươi và sau chế biến ngày càng tăng. Theo tổ chức FAO của Liên Hợp Quốc đã đánh giá khoai lang là thực phẩm bổ dưỡng tốt nhất của thế kỷ 21. Những năm qua ở Miền nam và Tây nguyên đã có các mô hình sản xuất khoai lang để xuất khẩu sang thị trường Nhật, Hàn Quốc, Đài Loan... thu 60 - 70 triệu đ/ha/vụ. Thái Nguyên có điều kiện sinh thái, thổ nhưỡng rất phù hợp cho cây khoai lang sinh trưởng và phát triển bởi vậy khoai lang là một cây trồng truyền thống và có vị trí quan trọng nhất định trong cơ cấu cây trồng của tỉnh. Do là một cây trồng đa dụng, rất dễ trồng, nhân giống bằng dây, ít bị sâu, bệnh, chi phí đầu tư trên đơn vị diện tích trồng thấp nhưng cho thu nhập khá thích hợp với nhiều hộ nông dân nghèo trong việc phát triển kinh tế hộ gia đình. Tuy nhiên những năm gần đây diện tích trồng khoai lang của tỉnh đang giảm dần, do diện tích đất nông nghiệp bị thu hẹp bởi quá trình đô thị hóa và 2 việc mở rộng diện tích các cây trồng khác có hiệu quả kinh tế hơn... Trong khi năng suất, phẩm chất khoai lang vẫn còn chưa cao chưa đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng. Từ thực tế đó, chúng tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của một số giống khoai lang chất lượng cao vụ Đông năm 2013 tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”. 1.2. Mục tiêu của đề tài Nhằm chọn ra một số giống khoai lang có chất lượng tốt năng suất cao phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất và thị hiếu của người tiêu dùng, góp phần phát triển sản xuất khoai lang ở Thái Nguyên. 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa khoa học Từ kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần bổ xung cơ sở lý luận cho việc phát triển khoai lang vụ Đông ở tỉnh Thái Nguyên cũng như các tỉnh miền núi phía bắc Việt Nam. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn Đánh giá lựa chọn được giống khoai lang có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt cho năng suất phù hợp với điều kiện sản xuất tại Thái Nguyên. Mở rộng diện tích khoai lang góp phần tăng thu nhập, xóa đói giảm nghèo. 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Phân loại, nguồn gốc và phân bố cây khoai lang Khoai lang [Ipomoea batatas (L.) Lam] là cây hai lá mầm thuộc chi Ipomoea, họ bìm bìm (Convolvuaceae) (Purseglove, 1974 [ ]); dẫn theo Nguyễn Viết Hưng và cs, 2010 [13]. Trong số 50 chi và hơn 1000 loài thuộc họ này thì Ipomoea batatas là loài có ý nghĩa kinh tế quan trọng, được sử dụng làm lương thực và thực phẩm. Số loài trong chi Ipomoea đã được xác định là hơn 400 loài nhưng loài Ipomoea batatas là loài cây trồng duy nhất có củ ăn được. Cây khoai lang với thân phát triển lan dài, các lá có nhiều hình dạng khác nhau từ dạng lá đơn đến chia thùy sâu (Mai Thạch Hoành, 1998) [7]. Khoai lang có nguồn gốc nguyên thủy từ vùng nhiệt đới Châu Mỹ lan dần đến vùng nam Thái Bình Dương. Tuy nhiên, những nước mà cây khoai lang đóng vai trò quan trọng nhất lại là những nước mà cây khoai lang mới du nhập gần đây. Các thương gia và các nhà thống trị Châu Âu đã mang đến Châu Phi, Châu Á và đông Thái Bình Dương. Cây khoai lang được đưa vào Trung Quốc năm 1594 và Papua Niu Ghinê (PNG) khoảng 300 đến 400 năm trước (Yen, 1974) [31]. Hầu hết bằng chứng về khảo cổ học, ngôn ngữ học và sử học đều cho thấy Châu Mỹ là khởi nguyên của cây khoai lang (Trung hoặc Nam Mỹ). Bằng chứng lâu đời nhất là những mẫu khoai lang khô thu được tại hang động Chilca Canyon (Peru) sau khi phân tích phóng xạ cho thấy độ tuổi từ 8000 đến 10000 năm (Engel, 1970) [23]. Ngoài ra, các nhà khảo cổ học về cây khoai lang còn được tìm thấy tại thung lũng Casma của Peru có độ tuổi xấp xỉ 2000 năm trước công nguyên (Austin (1977) [21]. Vào năm 1942 trong chuyến vượt biển đầu tiên của Christopher Columbus đã tìm ra tân thế giới (Châu Mỹ) và phát hiện ra khoai lang được trồng ở Hispaniola và Cu Ba. Từ đó, khoai lang mới thực sự lan rộng ở Châu Mỹ và sau đó di thực đi khắp thế giới. Đầu tiên khoai lang được đưa về Tây Ban Nha, tiếp đó tới một số nước Châu Âu và được gọi là Batatas (hoặc Padada) sau đó là Spanish Potato (hoặc sweet potato). 4 Các nhà thám hiểm Bồ Đào Nha đã du nhập cây khoai lang vào Châu Phi (Có thể bắt đầu từ Mô Dăm Bic hoặc Ăngôla) theo hai con đường từ Châu Âu và trực tiếp từ vùng bờ biển Trung Mỹ, sau lan rộng sang Ấn Độ. Người Anh đã đưa khoai lang vào Nhật Bản năm 1615 nhưng đã không phát triển được. Đến năm 1674 cây khoai lang đã được tái nhập vào Nhật Bản từ Trung Quốc. Các thương gia Tây Ban Nha đã du nhập khoai lang vào Philippin (Yen, 1982) [32] và từ Philippin vào Phúc Kiến (Trung Quốc) năm 1594. Tuy nhiên, cũng có ý kiến cho rằng khoai lang vào Trung Quốc có thể sớm hơn từ Ấn Độ hoặc Myanma. Do khả năng thích ứng rộng và dễ nhân giống, khoai lang đã được mở rộng ở Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ la tinh vào thế kỷ 17 và 18. Hiện nay khoai lang được phân bố rộng rãi ở các vùng Nhiệt đới, Á nhiệt đới và vùng ôn đới ẩm thuộc Châu Mỹ, Châu Phi, Châu Á, Châu Âu... từ 40° vĩ Bắc xuống 320 Nam. Ở vùng xích đạo khoai lang còn được trồng ở độ cao 3000 m so với mặt biển (Woolfe J.A., 1992 [29]). Tuy nhiên cây khoai lang vẫn được trồng nhiều ở các nước nhiệt đới, á nhiệt đới Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ La Tinh. Ở Việt Nam, theo các tài liệu cổ như sách “Thực vật bản thảo”, “Lĩnh nam tạp kỷ” và “Quảng Đông tân ngữ” của Lê Quý Đôn (Viện Hán Nôm, 1995) [18], (Bùi Huy Đáp 1984 [1], cây khoai lang có nhiều khả năng là cây trồng nhập nội và có thể được đưa vào nước ta từ nước Lã Tông (đảo Luzon ngày nay) vào cuối đời Minh cai trị nước ta. Trong “Thảo mộc trang” có đoạn viết: “Cam thự (khoai lang) là củ thuộc loài Thử Dự, rễ và lá như rễ khoai, củ to bằng nắm tay, to nữa bằng cái bình, da tía, thịt trắng, người ta luộc ăn” (Bùi Huy Đáp 1984) [1], (Viện Hán nôm, 1995) [18]. Sách “Biên niên lịch sử cổ trung đại Việt Nam” (Nhà xuất bản khoa học xã Hội 1987 đã có ghi: “Năm 1559 (năm Mậu ngọ), khoai lang từ Philippin được đưa vào Việt Nam, trồng đầu tiên ở An Trường - thủ đô tạm thời của đời nhà Lê Trung Hưng (Hậu Lê), nay thuộc huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa”. 5 Như vậy, khoai lang đã có mặt ở Việt Nam cách đây khoảng gần 450 năm. Cây khoai lang được giới thiệu vào Việt Nam có thể từ tỉnh Phúc Kiến Trung Quốc hoặc đảo Luzon - Philippin vào cuối thế kỷ 16 (Vũ Đình Hòa, 1996 [4]). 2.2. Những đặc tính nông học và yêu cầu ngoại cảnh và đất trồng đối với khoai lang 2.2.1. Đặc tính nông học Theo Bùi Huy Đáp (1984), khi được trồng bằng dây, chu kỳ sinh trưởng phát triển của cây khoai lang có thể được chia thành 3 thời kỳ nối liền nhau và đan xen nhau: Thời kỳ đầu: Là thời kỳ phát triển của thân lá và bộ rễ có chức năng hút chất dinh dưỡng. Trong thời kỳ này thân dài nhanh, thân chính có thể tăng độ dài từ 1,5 - 2,0cm/ngày; đồng thời nhánh, bộ lá và hệ rễ phát triển để hút nước và hấp thu các chất dinh dưỡng. Mỗi ngày cây có thể ra thêm 3 - 4 lá mới trên thân. Thời kỳ giữa: Là thời kỳ trung gian. Thân và lá tiếp tục phát triển mạnh nhưng nói chung tốc độ có chậm hơn so với thời kỳ trước. Tốc độ ra lá chậm hơn, và chỉ tiêu rõ rệt nhất là tốc độ tích lũy chất khô của thân, lá chậm lại. Đồng thời rễ củ đã phân hóa và bắt đầu phát triển dần, tốc độ tích lũy chất khô trong củ tăng lên và đến một lúc nào đó trong cùng thời kỳ, trọng lượng chất khô trong củ và trong thân lá tương đương nhau. Thời kỳ này kéo dài khoảng 30 ngày. Thời kỳ cuối: Là thời kỳ phát triển củ. Thân và lá không phát triển mạnh nữa. Khối lượng chất khô của thân và lá giảm dần, khối lượng chất khô tích lũy vào củ tiếp tục tăng lên. Hiệu suất quang hợp và tích lũy chất khô của cả cây khoai lang cũng đạt cao nhất ở thời kỳ này. Độ dài của mỗi thời kỳ sinh trưởng dài ngắn khác nhau tùy thuộc vào giống khoai lang và mùa vụ trồng, kể cả chịu tác động của biện pháp kỹ thuật canh tác. Biểu hiện sinh trưởng của thân lá có quan hệ với sự hình thành và phát triển củ khoai lang. Trong điều kiện thuận lợi và không gặp mưa, nếu quan sát thấy khi cây khoai lang có các lá gốc chín vàng và một số lá sát gốc đã rụng, thì khoai lang đã bắt đầu hình thành củ. Củ càng lớn thì các lá ở gốc càng rụng nhiều. 6 2.2.2. Yêu cầu ngoại cảnh và đất trồng đối với cây khoai lang 2.2.2.1. Nhiệt độ và độ ẩm Khoai lang là cây trồng nhiệt đới và á nhiệt đới. Ở những nơi thời tiết ẩm khoai lang có thể được trồng quanh năm. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với khoai lang còn tùy thuộc vào điều kiện, từng thời kỳ sinh trưởng phát triển khác nhau và có liên quan chặt chẽ đối với thời vụ trồng. Trong điều kiện thuận lợi, từ 5 - 7 ngày sau khi trồng khoai lang bắt đầu ra rễ từ các mắt đốt trên thân, nhưng mầm thì sẽ phát triển chậm hơn. Nhiệt độ không khí càng cao càng có lợi cho thời kỳ sinh trưởng này. Nhiệt độ thích hợp 20-250C. Thời kỳ này nêu nhiệt độ xuống dưới 150C thì khoai lang sẽ chậm ra rễ và mọc mầm, nếu nhiệt độ xuống thấp hơn nữa và kéo dài trong 5 - 7 ngày có thể dẫn đến cây khoai lang bị chết; độ ẩm đất 70 -80% độ ẩm tối đa đồng ruộng, đất thoáng. Ngoài ra chất lượng dây giống cũng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng mọc mầm của khoai lang (dẫn theo Nguyễn Viết Hưng và cs, 2010 [13]). Nhiệt độ thích hợp ở thời kỳ phân cành kết củ là 25 - 280C, nhiệt độ quá cao hay quá thấp đều không có lợi cho quá trình phân hóa hình thành củ, nhu cầu nước của khoai lang bắt đầu tăng lên nhưng độ ẩm đất cũng chỉ 70 80% độ ẩm tối đa đồng ruộng, đảm bảo độ thoáng khí trong luống khoai. Dinh dưỡng cũng là yêu cầu quan trọng trong thời kỳ này. Đặc điểm của thời kỳ sinh trưởng thân lá là tốc độ phát triển thân lá bộ phận trên mặt đất tăng rất nhanh. Nói chung nhiệt độ càng cao, sinh trưởng thân lá càng mạnh; nhiệt độ thích hợp cho thời kỳ này là 28 - 300C. Nhiệt độ bình quân thích hợp cho thời kỳ phát triển củ là 22 - 240C. Tuy nhiên tốc độ lớn của củ khoai lang còn phụ thuộc vào biên độ chênh lệch nhiệt độ ngày đêm, chênh lệch này càng lớn thì càng có lợi cho sự lớn lên của củ (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc, 2004) [16]. Trong điều kiện nhiệt độ từ 100C đến 150C hoặc thấp hơn nữa thì khả năng phân hóa và hình thành củ hầu như không diễn ra (Spence và Humphris, 1972) [28] Theo Bùi Huy Đáp (1984), trong điều kiện miền Bắc có mùa đông lạnh, thì những tháng lạnh là không thích hợp cho sự sinh trưởng của khoai lang không chỉ ở miền núi mà ở cả đồng bằng. Vì vậy, khoai lang vụ Đông muốn 7 có năng suất cao thì nên được trồng sớm trong nửa đầu tháng 9 để cây có thể bén rễ, phát triển dây và lá trong điều kiện nhiệt độ còn tương đối cao và độ ẩm tương đối đủ của cuối mùa mưa, và làm củ được trong những tháng còn nắng hanh của nửa đầu mùa đông. 2.2.2.2. Đất Khoai lang là cây dễ tính không kén đất tuy nhiên thích hợp nhất cho cây khoai lang phát triển là đất thịt nhẹ, tơi xốp, lớp đất mặt sâu. Theo Bourke (1985) [22] ở Papua Niu Ghine, khoai lang trồng trên đất thịt nặng, đất than bùn cũng như đất cát pha, nền đất bằng phẳng cũng như đất sườn dốc nghiêng tới 400. Đất có kết cấu chặt và nghèo dinh dưỡng sẽ hạn chế quá trình hình thành củ khoai lang, dẫn đến năng suất thấp. Bourke (1985) [22] cho rằng pH tối thích cho khoai lang sinh trưởng phát triển tốt 5,6 - 6.6. Tuy nhiên cây khoai lang có thể sinh trưởng phát triển tốt ở loại đất có pH = 4,5 - 7,5 trừ đất sét nặng có hàm lượng nhôm trong đất cao. Khoai lang được xem là có khả năng chịu được đất nghèo dinh dưỡng. Trên nền đất được coi là nghèo với một số cây trồng khác thì khoai lang vẫn cho năng suất. Tuy nhiên năng suất đạt được trên loại đất này chỉ khai thác được một phần khả năng sản suất của cây. Muốn khoai đạt năng suất cao cần tăng dinh dưỡng cho cây. Khoai lang là cây trồng cạn, được trồng chủ yếu trên đất cát ven biển, cát pha, đất thịt nhẹ, đất một lúa một màu và đất hai vụ lúa một vụ màu. Đối với chân đất hai vụ lúa một vụ màu với điều kiện thành phần cơ giới tương đối nhẹ, chủ động trong việc tưới tiêu, rất thích hợp đối với cây khoai lang. Đối với điều kiện đất đai ở Việt Nam, nhất là khi cây vụ Đông trở thành vụ sản xuất chính trong sản xuất, tiềm năng đất đai có thể trồng được khoai lang là rất lớn. Vì vậy việc phát triển sản xuất cây khoai lang vụ Đông lên chân đất hai vụ lúa đã đem lại những giá trị không nhỏ. 2.2.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng Cùng với đó, một số kết quả nghiên cứu về phân bón cho cây khoai lang của nhiều tác giả thấy rằng: Trong ba nguyên tố dinh dưỡng chính (đạm, lân, kali) thì kali là yếu tố quan trọng nhất đối với khoai lang. Rất nhiều nghiên cứu cho thấy khoai lang 8 có nhu cầu dinh dưỡng về lân không nhiều và bón nhiều đạm có thể tăng trưởng lá hạn chế phát triển củ nên năng suất thấp. Đạm có tác dụng thúc đẩy sinh trưởng, phát triển thân lá, đặc biệt ở thời kỳ đầu khoai lang cần tương đối nhiều đạm. Đạm tác động đến quá trình phân hóa và hình thành củ, thiếu đạm khoai lang chậm lớn ít củ năng suất giảm. Theo Đinh Thế Lộc, 1979 [15] bón thúc đạm sớm (20-45 ngày sau trồng năng suất củ tăng 10 - 20%, bón thúc đạm muộn (80-90 ngày sau trồng) làm giảm năng suất 10%. Lân ảnh hưởng đến khả năng quang hợp và vận chuyển chất dinh dưỡng. Thiếu lân năng suất củ giảm nhiều. Đủ lân thì hiệu quả của đạm và kali rõ hơn. Kali có tác dụng thúc đẩy mạnh quá trình hoạt động của bộ rễ, đẩy mạnh khả năng quang hợp hình thành và vận chuyển Gluxit về củ, thiếu kali khoai lang chậm lớn ít củ tỷ lệ tinh bột giảm, tỷ lệ xơ tăng và thời gian bảo quản không được lâu. Theo Đinh Thế Lộc,1979 [15] cho rằng: Năng suất củ khoai lang đạt cao nhất khi bón 100 - 120kg K2O/ha. Bón thúc kali sớm (45 60 ngày) sau trồng làm tăng năng suất 18 - 55%, bón thúc quá sớm (20 ngày sau trồng) hoặc quá muộn (90 ngày sau trồng) tác dụng của kali không rõ. Phân hữu cơ cũng ảnh hưởng rất lớn đến năng suất củ của khoai lang, theo Phùng Huy, 1980 [3]; nghiên cứu ảnh hưởng bón lót phân chuồng đến năng suất củ khoai lang (trên nền phân bón: 5N + 45P2O5 + 60K2O) cho thấy: Khi bón lót phân chuồng (phân hữu cơ) từ 5 tấn/ha đến 20 tấn/ha đã làm tăng năng suất củ khoai lang từ 151 tạ/ha lên 246,7 ta/ha. 2.2.2.4. Nước Khoai lang không chịu được hạn ở giai đoạn ngay sau khi trồng. Lượng nước cần cho mỗi vụ phụ thuộc vào điều kiện cụ thể ở từng nơi, lượng mưa, đặc tính giống, điều kiện đất đai và độ dài thời gian sinh trưởng. Nhìn chung, khi cây được cung cấp đủ nước mưa hay nước tưới, quá trình sinh trưởng và hình thành củ được thuận lợi, tuy nhiên nếu quá thừa nước sẽ làm đất bí và yếm khí. Do khi phình to, củ khoai lang sẽ ép đất lại để chiếm khoảng trống, nên sức cản vật lý của đất cũng là một yếu tố cần được cân nhắc nhằm tạo điều kiện cho củ phát triển bình thường. Nhiều nghiên cứu 9 cho rằng tưới cho khoai lang sẽ đạt hiệu quả cao nhất khi sức giữ ẩm đồng ruộng (the total available water) còn khoảng 60%. Sau lần tưới đầu (vào lúc 30 ngày sau trồng NST) khoảng 1 tháng mới nên tưới lần 2, để thúc đẩy việc vận chuyển sản phẩm quang hợp về củ và thúc đẩy củ phát triển. 2.3. Giá trị dinh dưỡng và tầm quan trọng của cây khoai lang trong đời sống con người và chăn nuôi 2.3.1. Các thành phần dinh dưỡng Về thành phần dinh dưỡng có nhiều kết quả phân tích đã công bố và cùng kết luận là khoai lang chứa nhiều chất dinh dưỡng, dễ tiêu hoá, nhiều nhiệt lượng. Theo Nguyễn Đạt, Ngô Văn Tân, 1974 cho thấy: Trong củ khoai lang tươi có 68% nước, 28% gluxit; 0,8% protein; 0,2% lipit; 1,3% xenlulo; 1,2% tro. Trong củ khoai lang khô hàm lượng này thay đổi, nó chứa 11% nước; có tới 80% gluxit; 2,2% protein; 0,5% lipit; 3,6% xenlulo và 2,7% tro. Về dinh dưỡng thân lá khoai lang, các tác giả Phùng Huy, 1980 và Bùi Huy Đáp, 1984 đưa ra kết quả phân tích như sau: Thân lá khoai lang tươi có chứa 1,21% protein; 3,4% lipit; 16,5% gluxit Trong thân lá khoai lang khô chứa 10,06% protein; 2,1% lipit; 38,4% gluxit. Kết quả phân tích thành phần hoá học thức ăn Việt Nam do Viện Dinh dưỡng - Bộ Y tế - NXB Y học Hà Nội - 2000 cho thấy: Trong củ khoai lang tươi có có đầy đủ các chất dinh dưỡng protein, glucid, lipit, xơ tiêu hoá các chất khoáng và các vitamin nhóm B, nhóm C đặc biệt trong củ khoai lang ruột vàng (khoai lang nghệ) hàm lượng caroten rất cao (1470 mcg/100g tươi) là nguồn cung cấp vitamin A rất tốt cho con người. 2.3.2. Chất khô và tinh bột Hàm lượng chất khô ở khoai lang thay đổi tùy theo giống, địa điểm trồng, khí hậu, thời gian sinh trưởng, loại đất, thời vụ, thời gian sinh trưởng, độ chín hay thành thục của củ, thời gian bảo quản... (Bradburry and Holloway, 1988). Chất khô của khoai lang chứa 80 - 90% hydrat cacbon và 60 - 70% tinh bột. Tuy nhiên mỗi vùng sinh thái khác nhau hàm lượng chất khô cũng thay đổi. Ở Đài Loan hàm lượng chất khô biến động từ 13,6% đến 35,1% (Anon,1981), ở Braxin hàm lượng chất khô biến động trong khoảng 22,9 đến 48,2% và từ 21% đến 39% đối với khoai lang trồng ở Nam Thái Bình Dương (Bradbury và 10 Hollway, 1988). Khi nghiên cứu các dòng, giống triển vọng tại Việt Nam, các tác giả Lê Đức Diên và Nguyễn Đình Huyên,1966 cho thấy hàm lượng chất khô của 25 giống khoai lang biến động từ 18,4% đến 41,5%. Vũ Tuyên Hoàng và cộng sự, 1990 khi nghiên cứu các giống trồng trong vụ Đông và vụ Hè cho thấy hàm lượng chất khô biến động từ 23,4% đến 33,8 (vụ Đông) và 23,0% đến 33,0% (vụ Hè). Ngô Xuân Mạnh, 1996 khi nghiên cứu 28 dòng, giống khoai lang đã cho thấy các giống khoai lang trồng vụ đông ở miền Bắc Việt Nam nói chung có hàm lượng chất khô không cao biến động từ 19,2% đến 33,6% và cũng các dòng, giống khoai lang đó trồng trong vụ Xuân hè có hàm lượng chất khô cao hơn vụ Đông từ 1,1 đến 1,3 lần. 2.3.3. Xơ tiêu hoá Xơ bao gồm các hợp chất pectin (propectin, các axit pectic, axit pectinic và pectin hoà tan), hemixenluloza và xenluloza (Woolfe J. A., 1992). Các hợp chất pectin có vai trò lớn trong việc tạo các tính chất lưu hoá (herological) ở khoai lang nấu. Hàm lượng pectin tổng số chiếm 5,1% chất tươi, bằng 20% chất khô. 2.3.4. Protein Nói chung củ khoai lang có hàm lượng protein thấp, nhưng do năng suất thu hoạch cao nên sản lượng protein trên đơn vị diện tích không thua kém các loại hạt ngũ cốc khác (Woolfe J. A., 1992). Theo tính toán khoai lang cho năng suất protein trung bình 184 kg/ha so với lúa mỳ (200kg/ha) và lúa nước (168 kg/ha) (Walter W. M. et al., 1984). Do vậy, khoai lang là một trong những cây trồng chính của Thế giới có khả năng cho 2 triệu tấn protein hàng năm. Trung bình protein thô là 5% chất khô hay 1,5% chất tươi (Woolfe J.A., 1992). Hàm lượng protein thô của khoai lang biến động phụ thuộc vào điều kiện canh tác, điều kiện môi trường và các yếu tố di truyền. Yếu tố di truyền là yếu tố chủ yếu quyết định sự biến động hàm lượng protein. Hàm lượng protein thô của khoai lang biến động từ 1,3% đến hơn 10% chất khô (Purcell, 1972). Tại Việt Nam hàm lượng protein thô của 50 mẫu khoai lang biến động 11 từ 2,81% đến 6,22% chất khô hay từ 0,78% đến 1,98% chất tươi (trung bình 1,8%) (Lê Đức Diên, Nguyễn Đình Huyên, 1967); từ 2,73% đến 5,42% chất khô (Hoàng Kim và CS, 1990). 2.3.5. Các Vitamin và khoáng chất Khoai lang là nguồn đáng kể cung cấp vitamin C (axit ascorbic) và chứa một lượng vừa phải thiamin (vitamin B1), riboflavin (B2), niaxin cũng như vitamin B6, axit pantothenic (B5) và axit folic. Ngoài ra khoai lang còn chứa nguồn Caroten - tiền vitamin A rất quan trọng đối với dinh dưỡng của người và gia súc. Khoai lang có hàm lượng vitaminC biến động từ 20 50mg/100g chất tươi (Ezell & Wilcox,1952) Sắc tố caroten quyết định màu sắc thịt củ khoai lang: Màu kem, màu vàng, da cam hay da cam đậm tuỳ theo hàm lượng β caroten. Tỷ lệ này cao trong các giống ruột củ vàng đến vàng cam đậm. Các giống ruột củ trắng thường không có caroten. Ý nghĩa quan trọng của β caroten trong khẩu phần ăn là hoạt tính tiền vitamin A. Theo nhiều nghiên cứu cho rằng các giống có ruột màu vàng da cam đậm là nguồn rất giàu β- Caroten, biến động từ 3,36 mg đến 19,60 mg/100g chất tươi (Woolfe J. A., 1992). Ở Việt Nam theo kết quả của phân tích của Viện Dinh dưỡng - Bộ Y tế - NXB Y học Hà Nội năm 2000 cho thấy hàm lượng caroten trong củ khoai lang ruột vàng rất cao đạt 1470 mcg/100g tươi. Song song với việc đánh giá đặc tính sinh học của cây khoai lang, việc đánh giá phẩm chất các phần được sử dụng làm thức ăn cho người và thức ăn cho gia súc đã được nhiều nước chú ý. Trong 2 bộ phận của khoai lang được sử dụng là thân lá và củ thì củ có vai trò quan trọng hơn cả. Bởi vì trong thành phần của củ khoai lang tươi chứa 71,1% nước; 20,1% tinh bột; 2,38% đường; 1,43% protein; 1,16% xơ khẩu phần, các chất khoáng và một số vitamin quan trọng đối với con người (Woolfe, 1992). 2.4. Tình hình sản xuất và nghiên cứu khoai lang trên thế giới 2.4.1. Tình hình sản xuất Khoai lang là một trong 5 cây lấy củ chính (bao gồm: Sắn, khoai tây, khoai lang, khoai mỡ, khoai sọ), nếu không tính đến cây khoai tây (cây có củ vùng ôn đới) thì khoai lang là cây có củ đứng sau sắn ở các vùng nhiệt đới và 12 á nhiệt đới. Tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới trong những năm gần đây được thể hiện ở bảng 2.1. Bảng 2.1: Tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới giai đoạn 2007-2011 Diện tích (ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (triệu tấn) 2007 8.153.509 12,41 101,162 2008 7.952.549 13,10 104,149 2009 8.189.169 12,62 103,348 2010 8.173.292 12,54 102,506 2011 7.953.196 13,11 104,260 Năm Nguồn: Faostat 1/2013 [34] Nhìn chung, trong những năm gần đây diện tích trồng khoai lang trên thế giới có xu hướng giảm nhẹ từ 8.153.509 ha (năm 2007) xuống chỉ còn 7.953.196 ha (năm 2011) giảm 200.313 ha. Năng suất có sự tăng trưởng nhẹ do vậy sản lượng khoai lang trên thế giới trong 5 năm 2007 - 2011 khá ổn định. Nguyên nhân khiến cho tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới không có sự tăng trưởng mạnh là do năng suất chất lượng khoai lang chưa được cải thiện nhiều, bên cạnh đó với việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, người nông dân đã lựa chọn những cây trồng có hiệu quả kinh tế cao để đầu tư thâm canh.nên việc phát triển mở rộng diện tích trồng khoai lang chưa được quan tâm đầu tư nhiều. Hiện nay Trung Quốc là nước sản xuất nhiều khoai lang nhất trên thế giới, năm 2012 đạt 3.490.425 ha, với năng suất là 21,6 tấn/ha và sản lượng đạt cao nhất thế giới (58.754.533 tấn) Một số tài liệu nước ngoài đề cập tới vai trò của cây có củ như một trong những chỗ dựa quan trọng của nhân loại trong thế kỷ 21. Bởi hiện tại tiềm năng cải tiến năng suất của cây có củ là rất lớn, trong khi đó mặc dù năng suất của các cây ngũ cốc đã khá cao nhưng trong một phạm vi nào đó đã đạt đến mức giới hạn của năng suất trần. Ngoài ra cây có củ có thể trồng được ở những vùng đất xấu, khô hạn,… 13 2.4.2. Tình hình nghiên cứu Trong công tác lai tạo giống việc duy trì và bảo quản tập đoàn giống tại địa phương phải luôn được tiến hành thường xuyên. Theo số liệu thống kê trong bản danh mục về tập đoàn khoai lang năm 1980, do viện tài nguyên di truyền thực vật quốc tế (IPGRI) tập đoàn này bao gồm 6.900 mẫu. Mỗi một nước trên thế giới đều duy trì tập đoàn khoai lang nhất định. Tại viện nghiên cứu Trung Quốc, số lượng giống trong tập đoàn lưu giữ lên tới 3000 mẫu và luôn được duy trì trên đồng ruộng; duy trì bằng in vitro và bảo quản bằng in vitro (Xiao-Ding, Wang, Wu, Sheng, 1994) [30]. Việc khảo sát quỹ gen khoai lang (vật liệu khởi đầu) không những mô tả về đặc trưng hình thái của các mẫu giống, tất cả các mẫu giống đều được khảo sát về khả năng sản xuất, các yếu tố cấu thành năng suất, hàm lượng chất khô khả năng chống chịu bọ hà và một số đặc tính khác. Qua khảo sát vật liệu khởi đầu của Trung tâm khoai tây Quốc tế và Trung tâm khoai tây Quốc tế vùng 7 cho thấy ở khoai lang có sự phong phú đa dạng về tính trạng số lượng: năng suất củ, hàm lượng chất khô, khả năng chịu bọ hà... Đây chính là những tính trang quan trọng được các nhà nghiên cứu sử dụng trong công tác lai tạo gióng khoai lang, nhằm tạo ra nhiều giống khoai lang năng suất cao, phẩm chất tốt khả năng chống chịu sâu bệnh tốt góp phần tạo nhiều giống làm lương thực và chế biến... Những năm gần đây, công tác chọn tạo giống khoai lang của thế giới đã đạt được nhiều thành tựu to lớn. Hầu hết những nước trồng nhiều khoai lang đều có bộ sưu tập nguồn gen giống khoai lang. Nơi lưu giữ nguồn gen khoai lang lớn nhất toàn cầu là Trung tâm Khoai tây Quốc tế (Centro Internacional de la Papa - CIP) với tổng số 7007 mẫu giống khoai lang được duy trì năm 2005. Trong số này có 5.920 mẫu giống khoai lang trồng (Ipomoea batatas) và 1087 mẫu giống khoai lang loài hoang dại (loài Ipomoea trifida và các loài Ipomoea khác). Việc duy trì nguồn gen ở CIP được thực hiện trong ống nghiệm, trên đồng ruộng, bảo quản bằng hạt và được đánh giá theo tiêu chuẩn quốc tế (foodcrops.blogspot. Com/2010/01 [33]). Với nguồn vật liệu phong phú và đa dạng, chương trình chọn tạo giống khoai lang của CIP đã tạo ra được hàng loạt vật liệu chọn tạo giống cho củ có hàm lượng chất khô cao. CIP đã và đang giúp một số nước đang phát triển