Tài liệu Phân tích cấu trúc một số indenoisoquinolin

.. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ NGỌC TÚ NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA VI SINH VẬT CÓ ÍCH TRONG ĐẤT VÀ SÂU HẠI CHÍNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC TRÊN GIỐNG CHÈ LDP1 TẠI PHÚ THỌ LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2019 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM VŨ NGỌC TÚ NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA VI SINH VẬT CÓ ÍCH TRONG ĐẤT VÀ SÂU HẠI CHÍNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BÓN PHÂN HỮU CƠ VI SINH VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC TRÊN GIỐNG CHÈ LDP1 TẠI PHÚ THỌ Ngành: Sinh thái học Mã số: 9420120 LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn: 1. PGS.TS Nguyễn Văn Toàn 2. PGS.TS Lê Tất Khương THÁI NGUYÊN - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng để bảo vệ ở bất kì học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Thái Nguyên, ngày 30 tháng 5 năm 2019 Tác giả Vũ Ngọc Tú ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Toàn và PGS.TS Lê Tất Khương, những người thầy đã tận tình hướng dẫn trong suốt thời gian làm nghiên cứu và viết luận án để tác giả có thể hoàn thành được bản luận án này. Xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp tại Viện Khoa học kĩ thuật nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình thực hiện các thí nghiệm nghiên cứu. Xin trân trọng cảm ơn tập thể thầy cô giáo tại Khoa Sinh học, Phòng Đào tạo, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã nhiệt tình giúp đỡ trong suốt thời gian học tập tại Trường. Xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người luôn quan tâm, động viên và khích lệ để tác giả có thể hoàn thành luận án này. Tác giả xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 30 tháng 5 năm 2019 Tác giả luận án Vũ Ngọc Tú iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... ii MỤC LỤC ......................................................................................................... iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT......................................................................... iv DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................. v DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................. vi MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài .......................................... 2 4. Đóng góp mới của đề tài ................................................................................ 3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................. 4 1.1. Cây chè ........................................................................................................ 4 1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và phân bố ............................................................. 4 1.1.2. Tầm quan trọng về mặt kinh tế của cây chè ............................................. 5 1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới và Việt Nam ................. 6 1.1.4. Mô tả về cây chè sử dụng trong nghiên cứu và điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu ............................................................................................... 7 1.1.5. Hệ sinh thái trong vườn chè ..................................................................... 9 1.2. Cơ sở khoa học của đề tài nghiên cứu....................................................... 10 1.2.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất................................................................................................. 10 1.2.2. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu sự biến động của sâu hại chính trên chè dưới tác động của bón phân ............................................................ 12 1.2.3. Cơ sở khoa học của việc xác định kĩ thuật canh tác cho chè ................. 14 1.2.4. Cơ sở khoa học của việc xác định phân bón chè ................................... 16 1.3. Tình hình nghiên cứu về phân bón hữu cơ, các kĩ thuật canh tác (tủ gốc, kĩ thuật hái và cây che bóng) trên thế giới ................................................ 19 iv 1.3.1. Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ đến sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính ở một số loại cây trồng và cây chè .............. 19 1.3.2. Ảnh hưởng của các kĩ thuật canh tác (tủ gốc, kĩ thuật hái và cây che bóng) đến sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và các sinh vật hại chính ở cây chè ................................................................................................... 26 1.4. Tình hình nghiên cứu về phân bón hữu cơ và các kĩ thuật canh tác ở nước ta ....................................................................................................................... 31 1.4.1. Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ đến sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính ở một số loại cây trồng và cây chè .............. 31 1.4.2. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của các kĩ thuật canh tác đến đến sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính trên chè ở nước ta ............................................................................................................ 35 1.5. Luận giải những vấn đề cần đặt ra nghiên cứu ......................................... 41 Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................. 44 2.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................... 44 2.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................................................. 45 2.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................. 45 2.4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 45 2.5. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 45 2.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến sự biến động của VSV có ích trong đất trồng chè và sự biến động của sinh vật hại chính trên chè .................................................................................. 46 2.5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các vật liệu tủ gốc đến sự biến động của VSV có ích trong đất ...................................................................................... 52 2.5.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phương thức hái đến sự biến động của sinh vật hại chè và năng suất, chất lượng chè ............................................... 52 2.5.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của cây che bóng đến sự biến động của sinh vật hại chè và sự phát triển của cây chè ...................................................... 53 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 55 v 3.1. Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến sự biến động của VSV trong đất trồng chè và sự biến động của sinh vật hại chính trên chè tại Phú Thọ ................................................................................................. 55 3.1.1. Thành phần lý hóa tính của đất trồng chè .............................................. 55 3.1.2. Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến sự biến động của VSV trong đất trồng chè................................................................................. 57 3.1.3. Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến sự biến động của sinh vật hại chè .............................................................................................. 64 3.1.4. Ảnh hưởng của bón phân hữu cơ vi sinh đến thành phần lý hóa tính của đất trồng chè .......................................................................................... 83 3.1.5. Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến các yếu tố cấu thành năng suất chè ......................................................................................... 85 3.2. Ảnh hưởng của các vật liệu tủ gốc chè tạo chất hữu cơ cho đất đến sự biến động của VSV có ích trong đất ............................................................. 87 3.2.1. Ảnh hưởng của các vật liệu tủ gốc đến thành phần VSV tổng số trong đất . 87 3.2.2. Ảnh hưởng của các vật liệu tủ gốc đến sự đa dạng VSV trong đất ....... 92 3.3. Ảnh hưởng của phương thức hái đến sự biến động của sinh vật hại chè và năng suất, chất lượng chè ...................................................................... 94 3.3.1. Ảnh hưởng của phương thức hái chè đến diễn biến sâu hại chính ........ 94 3.3.2. Ảnh hưởng của phương thức hái đến các yếu tố cấu thành năng suất chè .................................................................................................................... 99 3.3.3. Ảnh hưởng của phương thức hái đến chất lượng nguyên liệu chè ...... 100 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của cây che bóng đến sự biến động của sinh vật hại chè và sự phát triển của cây chè .......................................................... 101 3.4.1. Ảnh hưởng của cây che bóng đến một số sâu hại chính trên chè ........ 102 3.4.2. Ảnh hưởng của cây che bóng đến thành phần cơ giới búp chè ........... 109 3.4.3. Ảnh hưởng của cây che bóng đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất chè ................................................................................................ 111 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 112 vi DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...................................................................................................... 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 116 PHỤ LỤC ............................................................................................................ iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT C/N Cacbon / nitơ CEC Cation Exchange Capacity (Khả năng trao đổi cation) CFU Colony-Forming Units (Đơn vị hình thành khuẩn lạc) Cs Cộng sự CT Công thức KHKT N NPK Khoa học kĩ thuật Nitơ Nitơ, Phospho, Kali NS Năng suất OM Organic matter (Chất hữu cơ) PE Polyethylen PPM Parts Per Million (Phần triệu) PTNT Phát triển nông thôn sp. Species (Loài) TN Thí nghiệm TS Tổng số VK Vi khuẩn VSV Vi sinh vật XK Xạ khuẩn v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Tính chất lý học của đất khu thí nghiệm (tầng 0 - 20cm) ............. 56 Bảng 3.2: Tính chất hoá học đất khu thí nghiệm (tầng 0 - 20cm) ................. 56 Bảng 3.3: Hoạt tính sinh học của một số nhóm vi sinh vật chủ yếu(sau 240 ngày) .............................................................................................. 60 Bảng 3.4: Tính đa dạng vi sinh vật đất trồng chè khi bón phân hữu cơ (thời gian phân tích: sau 240 ngày bón phân) ........................................ 61 Bảng 3.5: Thành phần vi sinh vật đất và sự phân bố của chúng trong các công thức bón phân hữu cơ vi sinh khác nhau (thời gian lấy mẫu phân tích: 240 ngày sau bón phân) ........................................................ 62 Bảng 3.6: Thành phần sâu, nhện hại chè tại Phú Thọ.................................... 65 Bảng 3.7: Thành phần thiên địch sâu, nhện hại chè tại Phú Thọ................... 67 Bảng 3.8: Mối quan hệ giữa rầy non và rầy trưởng thành và tỷ lệ búp chè bị hại trên chè tại Phú Thọ (trung bình 3 năm, 2013-2015) .............. 72 Bảng 3.9: Khối lượng búp chè bị hại ở các cấp độ khác nhau ...................... 75 Bảng 3.10: Thành phần thiên địch trên nương chè thí nghiệm (2014) tại Phú Thọ ................................................................................................. 76 Bảng3.11: Diễn biến mật độ xuất hiện thiên địch trên chè tại Phú Thọ (con/khay) ....................................................................................................... 77 Bảng 3.13: Sự biến động của số lượng bọ trĩ hại chè qua các năm 20132015(con/búp) ............................................................................... 80 Bảng 3.14: Khối lượng búp chè bị hại ở các cấp độ khác nhau (năm 2014) ... 81 Bảng 3.15: Thành phần thiên địch trên nương chè thí nghiệm (2014) tại Phú Thọ ................................................................................................. 82 Bảng 3.16: Tính chất lý học của đất trước và sau khi bón phân hữu cơ vi sinhsau ba năm thí nghiệm ......................................................................... 84 Bảng 3.17: Tính chất hóa học của đất trước và sau khi bón phân hữu cơ vi sinh sau ba năm thí nghiệm................................................................... 85 Bảng 3.18: Ảnh hưởng của lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến các yếu tố cấu thành năng suất chè ....................................................................... 86 vi Bảng 3.19: Số lượng vi khuẩn tổng số trước và sau khi tủ gốc(Đơn vị: 106CFU/g đất) ................................................................................................. 88 Bảng 3.20: Số lượng xạ khuẩn tổng số trước và sau khi tủ gốc ...................... 89 Bảng 3.21: Số lượng nấm ở các mẫu phân tích (Đơn vị: 103CFU/g đất) ........ 90 Bảng 3.22: Hoạt tính sinh học của một số nhóm vi sinh vật chủ yếu (sau 180 ngày) .............................................................................................. 91 Bảng 3.23: Đa dạng thành phần vi sinh vật và sự phân bố trong các loại đất trồng chè sử dụng các vật liệu tủ gốc khác nhau (thời gian theo dõi: sau 180 ngày) ................................................................................ 92 Bảng 3.24: Ảnh hưởng của các kỹ thuật hái đến sâu hại chính trên chè ......... 94 Bảng 3.25: Kết quả phân tích các yếu tố cấu thành năng suất giống LDP1 theo các công thức hái khác nhau ......................................................... 99 Bảng 3.26: Kết quả đánh giá chất lượng nguyên liệu ở các công thức hái ... 100 Bảng 3.27a: Diễn biến phát sinh rầy xanh hại chè (con/khay) ........................ 102 Bảng 3.27b: Sự khác nhau về mật độ rầy xanh hại trên các thí nghiệm (con/khay) 103 Bảng 3.28a: Diễn biến phát sinh bọ trĩ hại chè qua các tháng (con/búp) ........ 104 Bảng 3.28b: Sự khác nhau về mật độ bọ trĩ hại chè trên các thí nghiệm (con/búp) ...................................................................................... 105 Bảng 3.29: Tỷ lệ búp chè bị hại (%) qua các tháng theo dõi ......................... 105 Bảng 3.30a: Diễn biến mật độ nhện đỏ trên các thí nghiệm (con/lá) .............. 106 Bảng 3.30b: Mật độ của nhện đỏ trên các thí nghiệm (con/lá) ........................ 107 Bảng 3.31: Thành phần nhóm thiên địch đã xác định được trên chè ............ 108 Bảng 3.32: Kết quả phân tích thành phần cơ giới búp chè giống LDP1 (1 tôm 3 lá) ................................................................................................. 110 Bảng 3.33: Kết quả phân tích các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất chè ............................................................................................... 111 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Cây chè được trồng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Màu xanh trên bản đồ chỉ ra vùng trồng chè chính trên thế giới ..................... 5 Hình 1.2: Một số sinh vật hại trên chè .......................................................... 13 Hình 3.1: Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ vi sinh đến số lượng vi khuẩn tổng số (đơn vị: 106CFU/g đất).. .......................................................... 58 Hình 3.2: Số lượng xạ khuẩn tổng số trong các mẫu đất (Đơn vị: 105CFU/g đất). 59 Hình 3.3: Biến động số lượng rầy xanh trong các năm 2013-2015 (con/khay). .. 69 Hình 3.4: Sự biến động của số lượng bọ trĩ hại chè qua các năm 2013-2015 (con/búp). ..................................................................................... 74 Hình 3.5: Diễn biến mật độ rầy xanh theo tháng ở các công thức hái khác nhau 95 Hình 3.6: Diễn biến mật độ bọ trĩ theo tháng ............................................... 96 Hình 3.7: Diễn biến tỷ lệ búp chè bị hại bởi bọ xít muỗi theo tháng .......... 97 Hình 3.8: Diễn biến mật độ nhện đỏ theo tháng ........................................... 98 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trà là một trong những đồ uống được tiêu thụ nhiều nhất trên thế giới và được sản xuất từ lá của cây chè (Camellia sinensis). Sự sinh trưởng và phát triển của cây chè, chất lượng chè nguyên liệu cũng như chè thành phẩm ngoài việc phụ thuộc vào yếu tố giống còn phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố môi trường và các biện pháp kỹ thuật canh tác như như bón phân, tủ gốc, hái,... Việc bón phân hữu cơ, đặc biệt là phân hữu cơ vi sinh sẽ cung cấp nguồn dinh dưỡng cho cây và bổ sung vi sinh vật đất [40]. Một trong những chức năng quan trọng của vi sinh vật đất là chuyển hóa chất hữu cơ trong đất và tham gia vào các chu trình chuyển hóa các bon, đạm, lân,... [56], từ đó cung cấp dưỡng chất cho cây trồng. Ngoài ra, việc bón phân hữu cơ còn làm giảm sự tấn công của côn trùng gây hại trên cây trồng [73], [128] do dinh dưỡng được giải phóng dần dần thông qua các hoạt động của vi sinh vật, vì vậy thực vật có được dinh dưỡng cân bằng hơn, qua đó tăng sức đề kháng đối với sinh vật hại [54]. Ngoài bón phân, các biện pháp canh tác như tủ gốc, hái và trồng cây che bóng cũng tác động đến sinh trưởng của cây chè và ảnh hưởng đến chất lượng nguyên liệu búp chè. Che phủ đất hay tủ gốc giúp giảm sự phát triển của cỏ dại, bảo vệ độ ẩm của đất bằng cách giảm lượng nước bốc hơi, bảo vệ đất khỏi sự xói mòn [48], giảm biến động của nhiệt độ đất [6] và tăng chất hữu cơ do đó thường làm tăng sự phát triển của cây [158]. Hái chè vừa là thao tác thu hoạch cũng là biện pháp kĩ thuật có ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng búp chè [31]. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng kĩ thuật hái chè có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, bộ tán, diện tích búp non trên cây, do đó ảnh hưởng gián tiếp đến mức độ phát sinh và gây hại của các sinh vật hại chè [16], [131]. Mức độ gây hại của các sinh vật hại chè giảm đồng nghĩa với việc giảm lượng thuốc bảo vệ thực vật, qua đó nâng cao chất lượng chè. Bên cạnh đó, việc trồng cây che bóng giúp cho cây chè sinh trưởng tốt hơn, tăng sản lượng chè, cải tạo đất và hạn chế sâu bệnh hại [126]. Khi lá của cây che bóng bị rụng và thối rữa, chúng giải phóng chất dinh dưỡng và gốc chè ở tầng nông có thể hấp thụ chất dinh dưỡng. Cây che bóng cũng được cho là biện pháp giúp giảm các vấn đề với một số sâu bệnh, đặc biệt là bọ trĩ [126]. 2 Giống chè LDP1 sinh trưởng khoẻ, năng suất búp khá cao, có khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi và sâu bệnh tốt. Nguyên liệu từ giống chè LPD1 dùng được cho chế biến cả chè xanh và che đen với chất lượng tốt. Hiện nay, diện tích trồng giống LDP1 khá lớn, chiếm 25% diện tích cả nước cũng như tỉnh Phú Thọ [160]. Đất trồng chè ở Phú Thọ thuộc loại đất chua, dốc và tập quán bón nhiều phân vô cơ, ít bổ sung phân hữu cơ càng làm cho đất bị xói mòn, rửa trôi. Sử dụng quá nhiều phân đạm có thể dẫn đến hàm lượng nitrat quá ngưỡng trong sản phẩm chè. Ngoài ra, việc áp dụng các biện pháp kĩ thuật canh tác không phù hợp cũng có thể làm tăng sự phát sinh của các sinh vật hại dẫn tới sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhiều hơn. Để góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm chè nhằm hướng tới một nền sản xuất chè bền vững và nâng cao giá trị cho ngành chè, "Nghiên cứu sự biến động của vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính dưới tác động của bón phân hữu cơ vi sinh và một số biện pháp kỹ thuật canh tác trên giống chè LDP1 tại Phú Thọ" là cần thiết để có thể đưa ra các giải pháp tích cực cho sản xuất chè ở Phú Thọ nói riêng và cả nước nói chung. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được tác động của phân bón hữu cơ vi sinh đến sự biến động của một số vi sinh vật có ích trong đất và sự phát sinh của một số sâu hại chính trên chè làm cơ sở cho việc bón phân hợp lý. - Xác định được ảnh hưởng của một số biện pháp kĩ thuật đến sự biến động của một số vi sinh vật có ích trong đất và sâu hại chính nhằm nâng cao năng suất và chất lượng chè, giảm sự gây hại thông qua giảm số lượng của các sinh vật hại. 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài - Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón hữu cơ vi sinh đến quần thể vi sinh vật đất và sinh vật hại chè làm cơ sở cho việc xác định loại phân bón thích hợp cho vùng trồng chè hướng tới sản xuất chè chất lượng cao, an toàn và bền vững. - Kết quả nghiên cứu về kĩ thuật tủ gốc, thu hái và trồng cây che bóng trên chè làm cơ sở khoa học để hoàn thiện quy trình trồng chè nâng cao năng suất, chất lượng chè búp tươi. - Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học về chè. 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Kết quả nghiên cứu đề tài bổ sung thông tin khoa học hoàn thiện quy trình trồng, thâm canh cho giống chè LDP1 giai đoạn sản xuất kinh doanh đang được trồng phổ biến tại vùng miền núi phía Bắc góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nguyên liệu chè búp tươi. 4. Đóng góp mới của đề tài Từ những kết quả nghiên cứu đạt được đề tài có một số đóng góp mới cho khoa học đó là: (1) Cung cấp thông tin cụ thể về sự biến động của vi sinh vật và tăng chất lượng đất trồng chè dưới tác động của phân bón hữu cơ vi sinh; (2) Sử dụng tế guột để tủ gốc cho cây chè, số lượng vi khuẩn tổng số tăng nhanh, vật liệu tủ gốc được phân hủy nhanh chóng, do vậy giúp cải tạo đất trong thời gian ngắn; (3) Áp dụng phương thức hái chè bằng máy giúp tăng năng suất chè và giảm số lượng một số côn trùng gây hại trên chè như rầy xanh, bọ trĩ và bọ xít muỗi. 4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cây chè 1.1.1. Nguồn gốc, phân loại và phân bố Nguồn gốc Theo Mondal, cây chè (Camellia sinensis L.) có nguồn gốc từ Đông Nam châu Á, đặc biệt xung quanh các vùng đất của Đông Bắc Ấn Độ, Bắc Myanmar, Tây Nam Trung Quốc và Tây Tạng [112]. Các cuộc khảo sát và nghiên cứu về tiến hoá của cây chè của các nhà khoa học Pháp, Hà Lan và Liên Xô ở nhiều vùng thuộc khu vực Đông Nam châu Á, bao gồm cả Việt Nam cũng kết luận rằng cây chè có nguồn gốc từ vùng bắc Đông Nam Á cổ đại, trong khu vực mà nay là vùng Assam của Ấn Độ, qua bắc Myanmar, Thái Lan, Lào, Việt Nam đến Vân Nam Trung Quốc. Như vậy, Việt Nam cũng là cái nôi của cây chè Camellia sinensis [35]. Phân loại Cây chè trong hệ thống phân loại thực vật thuộc: Ngành hạt kín Angiospermae; Lớp song tử diệp Dicotyledonae; Bộ chè Theales; Họ chè Theaceae; Chi chè Camellia; Loài Camellia sinensis. Camellia là chi lớn nhất và cũng là chi quan trọng nhất xét về mặt kinh tế trong họ Theaceae với khoảng 250 loài [101]. Chang và Bartholomew chia toàn bộ chi Camellia thành 4 chi phụ (sub-genera) và 20 nhánh (section) [113]. Loài quan trọng nhất trong chi Camellia là C. sinensis và C. assamica, những loài được dùng để sản xuất chè. Phân bố Có nguồn gốc từ khu vực Đông Nam châu Á, vì vậy cây chè phát triển mạnh ở những vùng có khí hậu nóng và ẩm ướt với lượng mưa đều trong suốt cả năm. Những nước trồng chè chính trên thế giới là: Trung Quốc, Ấn Độ, Nhật Bản, Đài Loan, Nepal, Sri Lanka, Indonesia, Malaysia, Việt Nam, Bangladesh (Châu Á), Cameroon, Mauritius, Kenya, Rwanda, Zimbabwe (Châu Phi), Argentina, Braxin (Nam Mỹ), Georgia, Iran và Thổ Nhĩ Kỳ (quanh biển Caspian và Biển Đen). 5 Hình 1.1: Cây chè được trồng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Màu xanh trên bản đồ chỉ ra vùng trồng chè chính trên thế giới Nguồn: Internet Ở Việt Nam, do điều kiện đất đai và khí hậu thích hợp nên cây chè được trồng rải rác ở hầu hết các tỉnh trung du và miền núi. Ở miền Nam chè được trồng chủ yếu ở hai tỉnh Lâm Đồng và Gia Lai, ở miền Bắc là các tỉnh: Thái Nguyên, Phú Thọ, Tuyên Quang, Sơn La, Hà Giang, Yên Bái, Lào Cai... 1.1.2. Tầm quan trọng về mặt kinh tế của cây chè Chè là cây công nghiệp lâu năm, nhanh cho sản phẩm, hiệu quả kinh tế cao và ổn định. Chè trồng một lần có thể thu hoạch hàng chục năm hoặc lâu hơn nữa. Chè là sản phẩm có thị trường ổn định, rộng lớn và ngày càng được mở rộng. Chi Camellia có tầm quan trọng về mặt kinh tế do lá non của cây C. sinensis var. sinensis và C. sinensis var. assamica được dùng để sản xuất chè. Cây chè là cây chủ lực của một số nước như Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản, Sri Lanka, Indonesia và một số nước ở châu Phi như Malawi, Kenya,... [113]. Trong số những loài hoang dại, cây C. japonica có giá trị kinh tế cao nhất do cây có hoa tuyệt đẹp. Một số loài dại khác như C. oleifera, C. chekiangoleosa, C. reticulata, C. grijsii, C. vietnamensis, C. crapnelliana và C. gauchowensis được dùng để sản xuất dầu từ hạt (dùng để nấu ăn và trong ngành dược phẩm ở Trung Quốc). Ngoài ra, lá chè có chứa catechin là chất chống oxy hoá mạnh, một số vitamin và một số chất được dùng trong ngành dược phẩm bao gồm xanthine, teophiline, teabromine, adenine, tearine và oleic acid [113], [118]. 6 1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới và Việt Nam Sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới Trong vòng 20 năm, diện tích trồng chè trên thế giới tăng từ 2563,75 nghìn ha (năm 1991) lên 3.691,89 nghìn ha (2010). Sản xuất chè cũng theo xu hướng tăng trong giai đoạn này, từ 2.631,05 triệu kg lên 4.162,33 triệu kg [63]. Đến 2015, sản lượng chè thế giới đã đạt 5,3 triệu tấn, trong khi mức tiêu thụ là 4,99 triệu tấn [168]. Có tới hơn 40 nước sản xuất chè thương mại [67] và theo dự báo của FAO nhu cầu tiêu thụ chè trên thế giới sẽ tiếp tục tăng. Chỉ với riêng chè đen, nhu cầu tiêu thụ của thế giới sẽ đạt hơn 3,5 triệu tấn vào năm 2023 [60]. Tăng sản lượng chè trên thế giới là do tăng sản lượng ở các nước sản xuất chè lớn (Phụ lục1.1). Trung Quốc vẫn là quốc gia sản xuất chè lớn nhất với sản lượng 1,9 triệu tấn, chiếm hơn 38% tổng sản lượng thế giới, trong khi sản lượng của Ấn Độ, nước sản xuất lớn thứ hai, cũng tăng lên 1,2 triệu tấn vào năm 2013. Sản lượng cũng tăng ở hai nước xuất khẩu lớn nhất, nơi sản xuất đạt 436.300 tấn ở Kenya và 343.100 tấn ở Sri Lanka. Ngoài mức giảm của Việt Nam xuống còn 185.000 tấn, sản lượng của các nước sản xuất chính khác tăng: Indonesia đạt 152.700 tấn; Bangladesh đạt 66.200 tấn. Các nhà sản xuất khác ở châu Phi tăng nhẹ: Burundi lên đến 8.800 tấn; Zimbabwe đến 8.500 tấn và Nam Phi đến 2.500 tấn. Tiêu thụ chè của thế giới tiếp tục tăng trong năm 2013. Tổng tiêu thụ chè tăng gần 5% trong năm 2013 lên 4,84 triệu tấn. Nhu cầu tiêu thụ tăng mạnh ở Trung Quốc, tổng tiêu thụ đã tăng 9% trong năm 2013, đạt mức 1,61 triệu tấn, lớn nhất trên thế giới. Tại Ấn Độ, mức tiêu thụ đã tăng 2,4% trong năm 2009 và 6,6% trong năm 2013 lên tới 1 triệu tấn (Phụ lục1.2). Sản xuất và tiêu thụ chè ở Việt Nam Việt Nam là nước xuất khẩu và sản xuất chè lớn thứ 5 thế giới với diện tích trồng chè khoảng hơn 100.000 héc ta và thu hút khoảng 2 triệu lao động. Năm 2016, cả nước có diện tích trồng chè là 133.400 ha với năng suất 86,9 tạ/ha, sản lượng chè nguyên liệu 1.025,2 nghìn tấn và xuất khẩu là 132.600 tấn [1]. Cả nước có khoảng hơn 500 cơ sở chế biến chè có công suất đạt > 500 nghìn tấn chè khô/năm, trong đó có khoảng 31 nhà máy có quy mô sản xuất lớn 30 tấn búp 7 tươi/ngày chiếm 47% công suất chế biến; 103 nhà máy có quy mô vừa công suất chế biến 10 đến 28 tấn búp tươi/ ngày chiếm 43%, còn lại là cơ sở chế biến nhỏ công suất từ 3 đến 5 hoặc 6 tấn búp tươi/ngày và các hộ chế biến nhỏ lẻ chiếm khoảng 10% tổng công suất chế biến. Về tiêu thụ, năm 2016, xuất khẩu chè của cả nước đạt 130 nghìn tấn, trị giá hơn 200 triệu USD [171]. Thị trường xuất khẩu mở rộng tới gần 100 quốc gia, trong đó Pakistan là thị trường Việt Nam xuất khẩu nhiều chè nhất, tiếp đến là Đài Loan, đứng thứ ba là Nga rồi Trung Quốc, Indonesia, Mỹ,… Theo Vinanet [171], trong 6 tháng đầu năm 2017 cả nước xuất khẩu 63.123 tấn chè các loại, thu về 97,45 triệu USD (Phụ lục 1.3); trong đó riêng tháng 6/2017 xuất khẩu 12.810 tấn, trị giá 21,43 triệu USD. Mục tiêu ngành chè Việt Nam năm 2017 là xuất khẩu chính ngạch đạt trên 150.000 tấn, thu về 250 triệu USD, đồng thời chiếm lĩnh được thị trường trong nước với sản lượng khoảng 50.000 tấn và doanh thu khoảng 10.000 tỷ đồng [171]. Pakistan luôn dẫn đầu thị trường về tiêu thụ chè của Việt Nam, chiếm 19% trong tổng khối lượng chè xuất khẩu của cả nước và chiếm 25% trong tổng kim ngạch (đạt 12.088 tấn, tương đương 24,48 triệu USD). Đài Loan đứng thứ 2 về thị trường tiêu thụ chè của Việt Nam, chiếm trên 12% trong tổng khối lượng và tổng kim ngạch (đạt 7.613 tấn, tương đương trên 12,19 triệu USD). Sau đó là thị trường Nga đạt 8.582 tấn, trị giá 11,53 triệu USD (chiếm 13,6% trong tổng lượng và chiếm 11,8% trong tổng giá trị xuất khẩu chè của cả nước). Mặc dù là một trong những nước sản xuất và xuất khẩu chè lớn trên thế giới, nhưng đa phần chè Việt Nam vẫn chủ yếu xuất khẩu sang các thị trường dễ tính, chưa có nhiều sản phẩm đạt tiêu chuẩn xuất khẩu vào thị trường có yêu cầu chất lượng cao như EU, Mỹ... Chính vì vậy đến nay, lượng chè xuất khẩu của Việt Nam chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ so với sức tiêu thụ của thế giới [166]. 1.1.4. Mô tả về cây chè sử dụng trong nghiên cứu và điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 1.1.4.1. Mô tả về cây chè sử dụng trong nghiên cứu C. sinensis là cây bụi hoặc cây gỗ nhỏ, cây thường xanh (không rụng lá vào mùa đông). Hoa có nhiều màu sắc, từ trắng đến hồng và đỏ, có đường kính từ 2,5cm 8 - 4cm. Hoa thường nở vào giữa tháng 9 và tháng 4 [113]. Lá chè có gân rất rõ. Những gân chính của lá chè thường không phát triển ra đến tận rìa lá. Rìa lá chè thường có răng cưa, hình dạng răng cưa trên lá chè khác nhau tùy theo giống. Phú Thọ hiện đứng thứ 4 về diện tích, thứ 3 về sản lượng chè trong số các tỉnh sản xuất chè của cả nước. Toàn tỉnh hiện có 16.181ha chè. Tỷ lệ diện tích chè giống mới có năng suất, chất lượng cao như LDP1, LDP2, chè Ấn Độ, Kim Tuyên,… chiếm trên 73% [161]. Giống chè LDP1 là con lai được chọn ra từ quần thể F1 thuộc tổ hợp lai giữa giống Đại Bạch Trà của Trung Quốc có chất lượng tốt và giống chè PH1 sinh trưởng khoẻ, năng suất cao [51]. Cây LDP1 sinh trưởng khoẻ, tán rộng, phân cành thấp, mật độ cành dày, mật độ búp dày, búp to trung bình. LDP1 có khả năng thích ứng rộng, khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi của môi trường rất tốt [32]. Nguyên liệu từ giống chè LPD1 dùng được cho chế biến cả chè xanh và che đen với chất lượng tốt, được công nhận giống chè quốc gia năm 2002. 1.1.4.2. Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu Phú Thọ là tỉnh miền núi, trung du nên địa hình bị chia cắt, được chia thành các tiểu vùng. Tiểu vùng núi cao phía Tây và phía Nam của Phú Thọ, tuy gặp một số khó khăn về việc đi lại, giao lưu song ở vùng này lại có nhiều tiềm năng phát triển lâm nghiệp, khai thác khoáng sản và phát triển kinh tế trang trại. Tiểu vùng gò, đồi thấp bị chia cắt nhiều, xen kẽ là đồng ruộng và dải đồng bằng ven sông Hồng, hữu Lô, tả Đáy. Vùng này thuận lợi cho việc trồng các loại cây công nghiệp, phát triển cây lương thực và chăn nuôi [162]. Phú Thọ có khí hậu nhiệt đới gió mùa với 4 mùa: xuân, hạ, thu, đông rõ rệt. Trong đó, mùa đông khí hậu lạnh, khô hanh từ tháng 11 đến tháng 2 của năm sau, thời gian này nhiệt độ thường xuống thấp không thích hợp cho sinh trưởng và phát triển của cây chè. - Về nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm 23oC [162]. Trong năm, nhiệt độ cao nhất vào tháng 6 và tháng 7, nhiệt độ thấp nhất vào tháng 1 và tháng 2. - Về lượng mưa: Tổng lượng mưa trong năm trung bình 1600-1800 mm [162] nhưng phân bố không đều, tập trung chủ yếu từ tháng 6 đến tháng 9.