Tài liệu đánh giá sinh trưởng và năng suất của một số giống diêm mạch nhập nội trên hai mật độ trồng trong điều kiện đất nhiễm mặn

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM HOÀNG ĐẠI LONG ĐÁNH GIÁ SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ GIỐNG DIÊM MẠCH NHẬP NỘI TRÊN HAI MẬT ĐỘ TRỒNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT NHIỄM MẶN Chuyên nghành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.01.10 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Việt Long NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 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 văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Hoàng Đại Long i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc TS. Nguyễn Việt Long đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Cây lương thực, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Ủy ban nhân dân xã Nam Điền – huyện Nghĩa Hưng – tỉnh Nam Định và Ủy ban nhân dân xã Trấn Dương – huyện Vĩnh Bảo – tỉnh Hải Phòng đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn./. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Hoàng Đại Long ii MỤC LỤC Lời cam đoan ................................................................................................................. i Lời cảm ơn ....................................................................................................................ii Mục lục ...................................................................................................................... iii Danh mục chữ viết tắt ................................................................................................... vi Danh mục bảng ...........................................................................................................vii Danh mục đồ thị ........................................................................................................ viii Trích yếu luận văn ........................................................................................................ ix Thesis abstract ............................................................................................................... x Phần 1. Mở đầu .............................................................................................................. 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................... 2 1.3. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................... 2 Phần 2. Tổng quan tài liệu ........................................................................................... 3 2.1. Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm cây diêm mạch .............................................. 3 2.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây diêm mạch ...................................................... 3 2.1.2. Phân loại cây diêm mạch ......................................................................................... 4 2.1.3. Đặc điểm thực vật học của cây diêm mạch ............................................................. 5 2.1.4. Yêu cầu về sinh thái cây diêm mạch ....................................................................... 6 2.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu diêm mạch trên thế giới và Việt Nam .............. 8 2.2.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu diêm mạch trên thế giới ..................................... 8 2.2.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu diêm mạch ở Việt Nam ................................... 10 2.3. Tình hình tiêu thụ hạt diêm mạch trên thế giới và Việt Nam.............................. 13 2.4. Tình hình nghiên cứu về mật độ trồng cây diêm mạch ...................................... 14 2.5. Cơ sở khoa học về khả năng chịu mặn của cây diêm mạch ................................ 15 2.5.1. Sự hình thành và đặc tính của đất mặn .................................................................. 15 iii 2.5.2. Diện tích đất mặn ở Việt Nam ............................................................................... 16 2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chịu mặn của cây diêm mạch ...................... 16 2.5.4. Nghiên cứu về khả năng chịu mặn của cây diêm mạch ......................................... 18 2.5.5. Ảnh hưởng của độ mặn đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của cây diêm mạch. ............................................................................................... 19 Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 22 3.1. Địa điểm nghiên cứu ....................................................................................... 22 3.2. Thời gian nghiên cứu ...................................................................................... 22 3.3. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................ 22 3.4. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 22 3.5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 22 3.5.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm .............................................................................. 22 3.5.2. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ................................................................... 24 3.5.3. Các biện pháp kỹ thuật. ......................................................................................... 26 3.5.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu ................................................................. 28 Phần 4. Kết quả và thảo luận ..................................................................................... 29 4.1. Diễn biến điều kiện thời tiết và độ mặn trong thời gian nghiên cứu.................... 29 4.1.1. Diễn biến điều kiện thời tiết ............................................................................ 29 4.1.2. Diễn biến độ mặn trong đất và nước tưới ......................................................... 30 4.2. Sinh trưởng của các giống diêm mạch trồng trên hai mật độ trong điều kiện đất mặn tại Nam Định và Hải Phòng ................................................................ 32 4.2.1. Thời gian sinh trưởng của các giống diêm mạch trồng trên hai mật độ trong điều kiện mặn tại Nam Định và Hải Phòng ........................................................... 32 4.2.2. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống diêm mạch trồng trên hai mật độ trong điều kiện mặn tại Nam Định và Hải Phòng...................................... 35 4.2.3. Động thái tăng trưởng số lá của các giống diêm mạch trồng trên hai mật độ trong điều kiện mặn tại Nam Định và Hải Phòng.................................................. 39 4.2.4. Động thái tăng số nhánh của các giống diêm mạch trồng trên hai mật độ trong điều kiện mặn tại Nam Định và Hải Phòng ........................................................... 42 iv 4.3. Các chỉ tiêu sinh lý của các giống diêm mạch trồng trên hai mật độ trong điều kiện mặn tại Nam Định và Hải Phòng....................................................... 45 4.3.1. Khối lượng chất khô tích lũy của các giống diêm mạch trồng trên hai mật độ trong điều kiện mặn tại Nam Định và Hải Phòng.................................................. 45 4.3.2. Chỉ số diện tích lá của các giống diêm mạch trồng trên hai mật độ trong điều kiện mặn tại Nam Định và Hải Phòng ................................................................... 48 4.4. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống diêm mạch trồng trên hai mật độ trong điều kiện mặn tại Nam Định và Hải Phòng .............. 50 Phần 5. Kết luận và kiến nghị .................................................................................... 56 5.1. Kết luận ......................................................................................................... 56 5.2. Kiến nghị ....................................................................................................... 56 Tài liệu tham khảo ....................................................................................................... 57 Phụ lục ...................................................................................................................... 58 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng việt FAO: Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc TB: Trung bình CP: Chính phủ EC: Độ dẫn điện dS/m: Đơn vị độ dẫn điện NĐ: Nam Định HP: Hải Phòng TGST: Thời gian sinh trưởng CCCC: Chiều cao cây cuối cùng SNCC: Số nhánh cuối cùng NST: Ngày sau trồng NSCT: Năng suất cá thể NSLT: Năng suất lý thuyết NSTT: Năng suất thực thu vi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Diện tích gieo trồng diêm mạch hằng năm tại một số quốc gia Nam Mỹ (Số liệu TB hằng năm từ 2003-2013) ............................................................... 10 Bảng 2.2. Sản lượng diêm mạch sản xuất trên thế giới giai đoạn 1961-2013 ................... 10 Bảng 4.1. Diễn biến thời tiết khí hậu tại ven biển Nam Định vụ xuân 2015 .................... 29 Bảng 4.2. Nhiệt độ và độ ẩm tại khu vực Vĩnh Bảo – Hải Phòng vụ xuân 2015 .............. 30 Bảng 4.3a. Thời gian sinh trưởng của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Nam Định .......................................................................................................... 33 Bảng 4.3b. Thời gian sinh trưởng của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Hải Phòng.......................................................................................................... 34 Bảng 4.4a. Động thái tăng trưởngchiều cao cây của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Nam Định ............................................................................... 35 Bảng 4.4b. Động thái tăng trưởngchiều cao cây của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Hải Phòng ............................................................................... 37 Bảng 4.5a. Động thái tăng trưởng số lá của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Nam Định ........................................................................................... 40 Bảng 4.5b: Động thái tăng trưởng số lá của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Hải Phòng ........................................................................................... 41 Bảng 4.6a. Động thái tăng trưởng số nhánh của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Nam Định ........................................................................................... 43 Bảng 4.6b. Động thái tăng trưởng số nhánh của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Hải Phòng ........................................................................................... 44 Bảng 4.7. Khối lượng chất khô tích lũy của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng ..... 48 Bảng 4.8. Chỉ số diện tích lá của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng ................. 50 Bảng 4.9. Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng.. 52 Bảng 4.10. Năng suất cá thể, năng suất lý thuyết, năng suất thực thu của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng ...................................................................... 53 vii DANH MỤC ĐỒ THỊ Đồ thị 1. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Nam Định ....................................................................................... 388 Đồ thị 2. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Hải Phòng ....................................................................................... 38 Đồ thị 3. Động thái tăng trưởng số lá của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Nam Định ....................................................................................................... 42 Đồ thị 4. Động thái tăng trưởng số lá của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Hải Phòng ....................................................................................................... 42 Đồ thị 5. Động thái tăng trưởng số nhánh của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Nam Định ............................................................................................ 455 Đồ thị 6. Động thái tăng trưởng số nhánh của các giống diêm mạch trên hai mật độ trồng tại Hải Phòng ........................................................................................... 455 viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Hoàng Đại Long Tên luận văn: Đánh giá sinh trưởng và năng suất của một số giống diêm mạch nhập nội trên hai mật độ trồng trong điều kiện đất nhiễm mặn. Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60.62.01.10 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu: Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của một số giống diêm mạch nhập nội trên hai mật độ khác nhau trong điều kiện đất nhiễm mặn tại Trấn Dương, Hải Phòng và Nghĩa Hưng, Nam Định. Phương pháp nghiên cứu: Thí nghiệm gồm 6 giống diêm mạch cung cấp bởi Đại học Wageningen Hà Lan, trong đó 3 giống diêm mạch không có saponin có nguồn gốc từ Hà Lan và 3 giống nguồn gốc Chi Lê. Thí nghiệm được bố trí theo kiểu Split- plot (ô lớn ô nhỏ) với 4 lần nhắc lại. Mỗi khối nhắc lại được chia làm 2 ô lớn tương ứng với hai mức mật độ. Mỗi ô lớn được chia làm 6 ô nhỏ tương ứng với 6 giống. Kết quả chính và kết luận: Kết quả độ mặn cao làm giảm các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tại Nam Định so với Hải Phòng; Mật độ trồng thấp hơn làm tăng các yếu tố cấu thành năng suất tại cả hai vùng. ix THESIS ABSTRACT Master candidate: Hoang Dai Long Thesis title: Study on growth and yield of quinoa varieties growing under saline soil conditions. Major: Crop science Code: 60.62.01.10 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives: Evaluate the growth, development and yield of some varieties of exotic quinoa on two different densities in saline soil conditions in Tran Duong, Hai Phong and Nghia Hung, Nam Dinh. Materials and Methods The experiment consisted of 6 quinoa seeds provided by the Dutch Wageningen University, in which 3 seed saponin quinoa may not originate from the Netherlands and 3 varieties originating in Chile. The experiment was arranged in Split- plot style (big box small box) with 4 replicates. Each block is divided into 2 reiterated big box corresponding to the two levels of density. Each cell is divided into 6 large small box corresponding to 6 seeds. Main findings and conclusions Results of high salinity reduces the yield component factors and productivity in Hai Phong, Nam Dinh considering; Lower density increases the yield components in both regions. x PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, trên thế giới có hơn 6% diện tích đất bị nhiễm mặn trong đó 20% diện tích đất canh tác nông nghiệp có tưới đang bị ảnh hưởng bởi mặn (FAO 2008). Ở Việt Nam diện tích đất nhiễm mặn chiếm khoảng 1 triệu ha (Hoàng Kim và cs., 2003) chiếm gần 3% diện tích tự nhiên cả nước. Trong khi đó, những vấn đề về sản xuất lương thực hiện tại của Việt Nam hiện nay chỉ ra tiềm năng cho những bất ổn nghiêm trọng về an ninh lương thực, an ninh dinh dưỡng có thể ảnh hưởng đến ổn định chính trị xã hội cần phải được quan tâm và ưu tiên giải quyết. Hầu hết các loại cây lương thực chính như lúa, lúa mỳ và ngô… đều phát triển kém trong điều kiện đất bị nhiễm mặn. Trước vấn đề đó, Việt Nam cần tìm ra giải pháp canh tác bền vững, các loại cây trồng có khả năng thích ứng rộng, có khả năng chịu mặn tốt, có thể canh tác được tại những nơi đất bị nhiễm mặn để đáp ứng nhu cầu lương thực và dinh dưỡng của con người. Cây diêm mạch (Chenopodium quinoa Willd) là một cây trồng giàu dinh dưỡng có thể đáp ứng được các tiêu chí trên. Cây diêm mạch, tên tiếng Anh là Quinoa, có nguồn gốc và được trồng phổ biến làm lương thực chính cho con người ở các nước Nam Mỹ do có giá trị dinh dưỡng, giá trị kinh tế cao, sử dụng đa mục đích và thân thiện với môi trường. Tổ chức Nông lương thế giới từ năm 1996 đã thông báo cây diêm mạch sẽ là cây trọng tâm trong việc đảm bảo an ninh lương thực của thế kỷ 21. Cây diêm mạch có nhiều đặc điểm ưu việt như: hạt cây diêm mạch ngon và có giá trị dinh dưỡng cao nhất so với bất kỳ cây trồng nào khác (FAO, 2011) hạt cây diêm mạch được sử dụng làm thức ăn chính cho con người có hàm lượng protein từ 13,8 đến 21,9% tương đương với trứng và thịt, gấp 2 lần so với các loại ngũ cốc khác như gạo và ngô…, có đầy đủ các axit amin cần thiết cho con người (theo tiêu chuẩn của FAO) với hàm lượng cao tương đương với sữa và cao hơn hẳn so với lúa gạo, lúa mỳ và đậu tương. Đặc biệt có hàm lượng lysine cao. Hạt cây diêm mạch có hàm lượng các chất khoáng, chất xơ và vitamin cao, nhưng không chứa gluten - chất gây chứng coeliac (chứng dị ứng khá trầm trọng, hệ đề kháng của cơ thể chống lại chất đạm (protein) trong lúa mỳ và những ngũ cốc khác). 1 Cây diêm mạch có khả năng thích ứng rất rộng rãi ở hầu hết các vùng sinh thái trên thế giới, ngay cả những nơi mà các cây trồng khác không thể canh tác được (FAO, 2011). Cây diêm mạch trồng trọt được ở điều kiện -40C đến 380C, chịu hạn (có thể trồng trên đất cát với lượng mưa 200 mm/năm), chịu mặn (canh tác trên đất mặn có hàm lượng muối tương đương với nước biển), phù hợp với canh tác nhờ nước trời, canh tác tối thiểu và cần ít phân bón. Những đặc điểm này cho thấy cây diêm mạch có thể phát huy tiềm năng to lớn của chúng tại Việt Nam bởi chúng có thể canh tác trên diện tích đất rộng lớn đang bị bỏ hoang (7 triệu hecta) có điều kiện canh tác khó khăn vùng đồi núi và vùng đất cát ven biển, nơi đây đồng thời có nguồn nhân lực nông nghiệp dồi dào. Diêm mạch là cây trồng mới tại Việt Nam, ngoài những nghiên cứu về thời vụ (Đinh Thái Hoàng và cs., 2015, Trịnh Ngọc Đức, 2011), hiện chưa có những nghiên cứu xác định mật độ trồng và khả năng thích ứng của diêm mạch trong điều kiện đất nhiễm mặn tại Việt Nam. Chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Đánh giá sinh trưởng và năng suất của một số giống diêm mạch nhập nội trên hai mật độ trồng trong điều kiện đất nhiễm mặn”. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của một số giống diêm mạch nhập nội trên hai mật độ khác nhau trong điều kiện đất nhiễm mặn tại Trấn Dương, Hải Phòng và Nghĩa Hưng, Nam Định. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Xác định khả năng sinh trưởng của một số giống diêm mạch trên hai mật độ trồng khác nhau trong điều kiện đất nhiễm mặn tại Hải Phòng và Nam Định. Xác định năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của một số giống diêm mạch trên hai mật độ trồng khác nhau trong điều kiện đất nhiễm mặn tại Hải Phòng và Nam Định. 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. NGUỒN GỐC, PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CÂY DIÊM MẠCH 2.1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây diêm mạch Cây diêm mạch có tên khoa học là Chenopodium quinoa được người dân vùng Andes gọi với cái tên khác nhau như Quinoa, Quinua hoặc kinwa. Đó là một trong ba loại lương thực cùng với ngô và khoai tây của nền văn minh Inca. Quinoa là loại cây thuộc vùng núi Andes, có nguồn gốc ở khu vực xung quanh hồ Titicaca ở Pêru và Bolivia, được trồng và sử dụng bởi nền văn minh tiền Columbia. Hiện có bằng chứng lịch sử cho thấy rằng các dân tộc của Mỹ đã thuần hóa diêm mạch vào khoảng giữa 3.000 đến 5.000 năm trước công nguyên. Một số khai quật về khảo cổ học được tiến hành trong các thập kỷ gần đây cũng đã phát hiện cây và hạt diêm mạch bên cạnh một số cây trồng quen thuộc. Trong số những khai quật này, đáng chú ý nhất là việc phát hiện một số di vật hóa thạch của cây và hạt diêm mạch tại vùng Ayacucho, gần hồ Titicaca thuộc Pêru. Những di vật này được xác định có niên đại 5.000 năm trước công nguyên (Tapia, 1979). Tại Chinchorro, một tỉnh thuộc nước cộng hòa Chile, di vật hóa thạch của cây diêm mạch cũng đã được tìm thấy và xác định có niên đại 3.000 năm trước công nguyên (Candozo và Tapia, 1979). Ngoài ra, hạt cây diêm mạch hóa thạch cũng được tìm thấy rải rác trong các khai quật khảo cổ tại Bolivia, Chile, Pêru… và được xác định là có niên đại từ 7.500 năm trước công nguyên (Are và Alencastre, 1979). Theo các tài liệu lịch sử, từ thế kỷ thứ 15, 16 khi người Tây Ban Nha phát hiện và xâm chiếm Châu Mỹ, khai khẩn đất đai, lập đồn điền… Diêm mạch đã trở thành một cây trồng quan trọng, được gieo trồng ở hầu khắp các nước Nam Mỹ và là cây lương thực chủ yếu của các bộ tộc da đỏ Inca, Maya… ở những nơi họ sinh sống (Alandia, S., Otozu, V., và Salas, 1979). Diêm mạch đã được trồng ở vùng cao nguyên Andean hơn 5.000 năm trước công nguyên, được phát hiện đầu tiên ở Chile và bắc Colombia. Diêm mạch là nguồn lương thực chính suốt 5.000 năm của những người sống trên các cao nguyên và các thung lũng của Peru, bolivia, Ecuado và Chile. Diêm mạch được coi là “hạt vàng” bởi giá trị dinh dưỡng, chữa bệnh và giá trị tâm linh của nó. Trong ngôn ngữ Inca Quinoa có nghĩa là “mẹ của các loại hạt”, cây trồng này là lương thực chủ yếu của người dân Inca và nhiều dân tộc hiện nay. 3 2.1.2. Phân loại cây diêm mạch Theo Lescano (1994) cây diêm mạch (Quinoa) được phân bố khắp toàn bộ vùng Andes, từ Columbia đến bắc Angentina và chile. Hiện nay cây diêm mạch được phân loại theo vị trí địa lý của Viện nghiên cứu khả năng phát triển trên đất đai của Nam Mỹ, theo đó cây diêm mạch gieo trồng tại Nam Mỹ được chia thành 5 nhóm giống cơ bản sau: 1 - Nhóm giống diêm mạch thung lũng: Nhóm này gồm tất cả các giống diêm mạch được gieo trồng trong các thung lũng ở vùng Andes. Các giống trong nhóm này được gieo trồng ở độ cao từ 2.000 – 4.000 m so với mực nước biển, phổ biến được gieo trồng tại các thung lũng vùng núi thuộc trung tâm và phía bắc Peru. Hầu hết các giống diêm mạch trong nhóm diêm mạch thung lũng khi thu hoạch, cây có chiều cao từ 2 - 3 m, thân phân nhiều nhánh cấp 1, cấp 2,… thời gian sinh trưởng dài, từ 210 - 220 ngày. 2 - Nhóm diêm mạch Salar: Nhóm này gồm các giống diêm mạch được gieo trồng tại phía nam Altiplano thuộc Bolivia và phát triển trên nền đất kiềm (PH>=8). Hầu hết các giống trong nhóm có hạt màu đen. Hạt chứa Saponin cao. Nhóm diêm mạch Salar có nhiều khả năng có nguồn gốc từ nhóm Quinoa Altiplano. Trong nhóm Quinoa Salar có một số hạt trắng, hàm lượng Saponin thấp, có vai trò quan trọng trong thực tế sản xuất. 3 - Nhóm diêm mạch Atiplano: Nhiều giống trong nhóm này hiện được gieo trồng tại nhiều nước Nam Mỹ, Peru, Bolivia, Colombia… Nhóm này có xuất xứ xung quanh hồ Titicaca, trên độ cao 4000 m so với mực nước biển. Khi thu hoạch cây cao từ 1,8 - 2,0 m. Hầu hết các giống trong nhóm không phân nhánh, có thời gian sinh trưởng từ 120-210 ngày. 4 - Nhóm diêm mạch cận nhiệt đới: Năm 1982, Tapia - một học giả có nhiều công trình nghiên cứu về diêm mạch đã phát hiện tai vùng Yungas (cận nhiệt đới) thộc Bolivia một số giống diêm mạch mới, hạt màu xanh khi chín chuyển màu vàng da cam, cây có hạt rất nhỏ. 4 5 - Nhóm diêm mạch ven biển: Nhóm diêm mạch này phổ biến ở vùng ven biển Nam Chile. Phân bố xung quanh 40 vĩ độ Nam (400 S). Một số trong nhóm này đã được sưu tập và gieo trồng tại Cambridge – Anh. Khi thu hoạch có chiều cao khoảng 2 m (Johanson, 1983), cho hạt màu vàng nhạt, hạt bé, hàm lượng Saponin cho hạt cao, cây hầu như không phân nhánh. 2.1.3. Đặc điểm thực vật học của cây diêm mạch Diêm mạch là cây trồng hằng năm, cây mọc thành bụi rộng và thuộc họ rau muối, tùy theo từng giống mà cây có chiều cao từ 0,7 - 3,0 m, cây có nhiều màu sắc khác nhau. Thân chính có thể phân nhánh hoặc không phân nhánh, lá mọc xen kẽ kế tiếp nhau trên thân và nhánh. Nhìn chung thời gian sinh trưởng từ 130 -220 ngày. - Rễ: Rễ cọc, phân nhiều nhánh cấp 1, cấp 2, cấp 3 … độ ăn sâu của rễ có liên quan chặt, tỷ lệ thuận với chiều cao của cây. Theo Gardarill and Lecscano (1976) các giống có chiều cao cây từ 1,7 – 2 m rễ ăn sâu 1,2 – 1,5 m. Cây diêm mạch có bộ rễ tập trung chủ yếu ở độ sâu 10 - 30 cm, sức chống chịu hạn của cây tỷ lệ thuận với độ sâu và bán kính hoạt động của rễ (Duran, 1980). Các giống diêm mạch có bán kính hoạt động của rễ từ 20-60 cm. - Thân: Thân do nhiều đốt hợp thành, phần gốc có hình tròn, có góc cạnh ở những nơi có lá và nhánh xuất hiện. Thân có chiều dài từ 0,5 - 2 m phụ thuộc vào giống và môi trường. Số nhánh trên thân phụ thuộc vào giống và mật độ gieo. Diêm mạch là cây thân thảo, mềm, trương nước khi còn non, lúc chín khô và xốp (ruột rỗng). Thân có chứa chất lignine nên có nhiều màu sắc: Xanh, đỏ, vàng, hồng… hoặc màu xanh với nhiều sọc có màu khác nhau, khi chín thân có màu vàng nhạt hoặc màu đỏ ở một số giống. - Lá: Theo Gandarillas (1979) cuống lá dài và hẹp nối liền phiến lá và thân. Phiến lá mỏng, trên bề mặt có hệ thống gân lá nối liền với cuống, hệ thống gân lá có nhiều hình dạng. Hình dạng lá rất khác nhau, nhưng thường gặp nhất là dạng hình thoi 5 hoặc hình tam giác ở bên dưới, trong khi các lá phía trên xung quanh bông thì lại có dạng hình mũi mác.Trên bề mặt lá non thường có nhiều lông tơ nhỏ có chức năng giữ nước, tăng độ ẩm của không khí quanh lá do đó làm giảm thoát hơi nước cho cây. Đa số các giống diêm mạch có lá màu xanh, một số giống có lá màu tía, tía hồng, trắng… Một số giống lại không có lông trên bề mặt phiến lá. Lá của diêm mạch thường có từ 3 - 20 răng cưa ở rìa phiến lá, số răng cưa trên phiến lá là đặc tính của giống. Khi chín lá chuyển sang màu vàng, đỏ hoặc hồng. - Hoa: Cụm hoa diêm mạch có hình dạng chùy, trên trục chính có nhiều trục cấp 1, trên trục cấp 1 có nhiều trục cấp 2 mạng hoa (Lescano, 1976). Chiều dài bông dài từ 15 - 70 cm tùy thuộc vào giống, môi trường và thời vụ gieo trồng. Hoa diêm mạch là hoa lưỡng tính, trên bông có cả hoa đực và hoa cái, tỷ lệ hoa đực và hoa cái phụ thuộc vào giống. Những bông hoa rất nhỏ và dày đặc làm hạn chế sự thoát hơi nước. Hoa không có cuống, màu sắc giống với đài hoa. Cấu tạo của hoa gồm 5 nhị ngắn đề giữ bao phấn vào bao quanh nhụy, nhụy đặc trưng bởi có đến 2 hoặc 3 nhụy lông. Những bông hoa vẫn nở trong 1 thời gian dài từ 5 đến 7 ngày (Heisser and Nelson, 1974; mujica,1992; Lescano, 1994). - Hạt: Hạt diêm mạch được mệnh danh là “Queen of Grains” hay “Supergrain”, là món quà của thượng đế dành cho dân tộc Inca Nam Mỹ. Hạt có cấu tạo ngoài cùng là lớp vỏ, vỏ hạt có thể màu trắng, vàng, hồng, đỏ, đen… Trong vỏ là ngoại nhũ, có màu trắng, nâu, nâu đen. Phôi chứa 60% ngoại nhũ và 40% nội nhũ về mặt khối lượng. Hạt có thể hình nón, hình trụ, hình elip. Đường kính hạt từ 1,8 - 2,6 mm. Vỏ hạt và phần ngoại nhũ chứa Saponin gây đắng (Saponin chủ yếu nằm ở vỏ, một phần nhỏ nằm ở ngoại nhũ). Vì thế, hạt thường được ngâm nước và đãi sạch trước khi nấu ăn hoặc chế biến. 2.1.4. Yêu cầu về sinh thái cây diêm mạch Khu vực Andes và đặc biệt là sự chia rẽ Altiplano của Peru và Bolivia là một trong những nơi có sinh thái khó khăn nhất để phát triển nông nghiệp, nhưng cây diêm mạch vẫn có thể tồn tại được. Cây diêm mạch là cây dễ trồng, thích nghi với nhiều vùng sinh thái, từ vùng ven biển tới các vùng núi cao (3.000 – 4.000 m). 6 - Yêu cầu về ánh sáng: Hầu hết các giống diêm mạch đều gieo trồng ở vĩ độ thấp vì có nguồn gốc từ các nước Nam Mỹ nằm gần đường xích đạo, có thời gian chiếu sáng trong ngày tương tự như ở Việt Nam, tuy nhiên có một số giống diêm mạch tại vùng ven biển Chile sinh trưởng và phát triển vào mùa hè có thời gian chiếu sáng tới 14h/ngày như các giống Bear, Paro, Pichaman, LiTu… Bên cạnh đó một số nghiên cứu trước đây đã cho thấy nếu chiếu sáng liên tục thì cây diêm mạch sẽ không ra hoa. Một số nhà khoa học cho rằng diêm mạch cần ít nhất 15 ngày trong điều kiện ánh sáng ngày ngắn để tiến hành phân hóa mầm hoa và cần có số ngày ngắn nhiều hơn nữa để xúc tiến việc chín hạt. Nhìn chung, diêm mạch là cây có nguồn gốc từ vùng gần xích đạo, cần lượng ngày ngắn nhất định cho quá trình sinh trưởng, phát triển. Ở vĩ độ cao cây sẽ ra hoa muộn và thời gian chín kéo dài hơn. - Yêu cầu về nhiệt độ: Diêm mạch là cây có phạm vi thích ứng rộng với nhiệt độ. Diêm mạch sinh trưởng và phát triển bình thường trong giới hạn nhiệt độ từ 7 – 350C, thích hợp nhất là 15 - 200C với sự chênh lệch giữa ngày và đêm từ 10 – 120C (tối ưu từ 10 – 180C ). Đối với khả năng chịu lạnh, Cahuana (1975) phát hiện ra rằng ở nhiệt độ -30C các giống diêm mạch vẫn sinh trưởng và phát triển bình thường. Trên độ cao 3.850 m trong Catac, Ancash, Pêru nhiều giống chịu được nhiệt độ -30C. Sức chống lạnh trước ra hoa ở diêm mạch cao hơn sau ra hoa. Các giống diêm mạch chịu lạnh hầu hết đều có thân màu đỏ. Một số giống của Chilê, Pêru sinh trưởng bình thường tại Cambridge vào cuối tháng 3 khi nhiệt độ ngoài trời khoảng -50C. Nhìn chung, đa số các giống diêm mạch chết khi nhiệt độ xuống dưới -150C. Đối với khả năng chịu nóng ẩm (điều kiện nhiệt đới), cây có thể phát triển ở độ ẩm tương đối từ 40 – 88 %, nhiệt độ có thể đến 380C. - Yêu cầu về nước : Là cây có nguồn gốc từ vùng Altiplano, vùng núi Andes, Ecuador, vùng Đông Nam Bolivia đều là những nơi có lượng mưa rất thấp, nhưng cây diêm mạch vẫn sinh trưởng và phát triển bình thường (Ecuador là 600 – 880 mm). Tuy nhiên, khi di chuyển xuống phía nam Altiplano thì lượng mưa giảm xuống tới mức 50 – 100 mm/năm, trong điều kiện đó diêm mạch vẫn được sản xuất. Có thể thấy cây diêm 7 mạch là cây chịu ánh sáng mạnh trong mùa hè và sự bốc hơi nước rất cao do đó cây diêm mạch có thể trồng trên đất có độ ẩm thấp, nhiệt độ thấp về đêm. Khả năng chịu hạn của diêm mạch chủ yếu là do khả năng phân nhánh của rễ cao, rễ ăn sâu, tỏa rộng. Ngoài ra, lá của diêm mạch có rất nhiều lông tơ trên và dưới bề mặt phiến lá, trên lá còn có nhiều bọng, trong bọng chứa nhiều tinh thể canxi có khả năng hút ẩm, điều tiết sự thoát hơi nước. Trong những ngày nắng gắt, lá có khả năng thu nhỏ bề mặt như các cây trồng thuộc họ hòa thảo, nhằm tránh mất hơi nước với cường độ mạnh. Chính vì thế, ở Nam Mỹ diêm mạch được coi là cây trồng chính cho các năm hạn hán. - Yêu cầu về đất: Do phạm vi thích ứng rộng, diêm mạch được trồng ở rất nhiều các quốc gia Châu Mỹ và Châu Âu. Diêm mạch là cây dễ trồng, không kén đất, sinh trưởng và phát triển tốt trên hầu hết các loại đất: đất nghèo dinh dưỡng, đất khô cằn, đất nhiều sỏi đá, đồi gò, đất chua, đất kiềm, đất mùn, đất cát ven biển... (Narrea, 1976). Theo Tapia (1979) ở vùng Salares thuộc Bolivia diêm mạch sinh trưởng và phát triển bình thường trên nền đất kiềm (PHKCL = 8,5) và trên độ cao 4.000 m cũng thuộc quốc gia này, có giống diêm mạch mọc trên vùng đất cằn cỗi, nghèo dinh dưỡng, không được chăm bón trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển bình thường. 2.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU DIÊM MẠCH TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.2.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu diêm mạch trên thế giới Trên thế giới khu vực sản xuất diêm mạch lớn nhất phải nói đến đầu tiên là vùng Andes (Peru, Bolivia, Ecuador) ngoài ra còn có Chile, Colombia... (Becares và Bazile, 2009). Vào những năm cuối cả thập kỷ 70, diện tích diêm mạch vào khoảng 40.000 ha, tập trung ở các nước sau Peru (25.000 ha), Bolivia (12.000 ha). Diện tích diêm mạch vẫn giữ nguyên cho tới đầu những năm 90 và đã có sự gia tăng đáng kể về diện tích ở Bolivia: từ 15.000 ha năm 1980 lên đến gần 40.000 ha vào năm 1990 (Laguna, 2003). Trong năm 2000, diện tích sản xuất diêm mạch trong vùng Andes tăng lên hơn 67.000 ha với sự gia tăng đáng kể ở Peru là 20.000 ha. Theo FAO báo cáo thì trong năm 2009, có hơn 83.000 ha diện tích diêm mạch được sản xuất trong khu vực này (FAO, 2011). Cho tới nay diện tích diêm mạch vẫn tiếp tục gia tăng và 8 tăng nhanh từ năm 2010 đến 2013 là hơn 20.000 ha. Sản xuất Quinoa không dành riêng cho vùng Andean, mà các vùng miền núi khác trên thế giới cũng có thể trồng được chẳng hạn như dãy Himalaya và khu vực miền núi của châu Phi có thể có một tiềm năng thú vị cho các đa dạng hóa các hệ thống sản xuất của các nước đang phát triển của các khu vực (Jacobsen, 2003; Bhargava et al., 2006). Vùng xavan nhiệt đới của Brazil trong lục địa Nam Mỹ đã thử nghiệm với các giống quinoa từ năm 1987 và có khả năng có được năng suất cao hơn so với các Andean khu vực (Spehar and Souza, 1993; Spehar and Santos, 2005; Spehar and Santos, 2006). Kinh nghiệm của các nước ở Bắc Mỹ và châu Âu cho thấy một tiềm năng thú vị cho mở rộng của cây trồng này, việc sử dụng các hạt và làm cỏ khô. Phần mở rộng của khu vực lớn hơn của canh tác có thể đạt được thông qua các chương trình nhân giống từ giống thích nghi, Quinoa là rất hấp dẫn trong vùng khác nhau trên thế giới; điều này là do nó có khả năng thích ứng bất thường với điều kiện sinh thái cực đoan. Quinoa có nhu cầu nước thấp, mà nó đứng ra như là một sự thay thế tiềm năng cho đất khô cằn các khu vực trên thế giới. Một dự án gần đây kết luận tìm cách phát triển thủy lợi. Chẳng hạn như thâm hụt tưới trong Bolivia Altiplano, cho phép thành lập và phát triển để cây trồng được đảm bảo trong khu đất khô cằn (Garcia et al., 2011). Hơn nữa, quinoa có thể trồng ở nhiều loại đất khác nhau với một phạm vi rộng của pH (4,5 - 9,5). Một trong những khu vực sản xuất chính của quinoa ở Bolivia giáp hai vùng mặn: vùng muối Uyuni và Coipasa. Một yếu tố ảnh hưởng đến quinoa đó là chịu sương trước khi ra hoa, một tính năng nổi bật cho vùng lạnh (Mujica và Jacobsen,1999). Cả Bolivia và Peru áp dụng công nghệ quy mô nhỏ (so với các hoạt động nông nghiệp khác) cho việc sản xuất các loại cây này. Điều này lần nữa chứng tỏ tiềm năng của ngành này được thực hiện trong nước ít tiếp cận với cơ khí nông nghiệp. Với diện tích như trên thì sản lượng đạt được cải thiện rõ dệt, năm 1980 sản xuất diêm mạch trong vùng là hơn 25.000 tấn đến từ 2 nước chính là Peru và Bolivia. Nhưng đến năm 1990 sản xuất của Peru đã giảm 60% so với năm 1980 còn Bolivia tuy đã tăng diện tích lên nhưng sản lượng vẫn thấp chỉ đạt 507 kg/ha (Viện Thống kê Quốc gia Bolivia, 2011). Và đến năm 2000 thì sản lượng được nhân đôi so với các năm trước để đáp ứng nhu cầu thị trường mới. Trong những năm gần đây (2009) sản lượng ở khu vực Andes là khoảng 70.000 tấn với gần 40.000 tấn ở Peru và 28.000 tấn ở Bolivia và 746 tấn ở Ecuador. Cho đến nay thì sản lượng diêm mạch vẫn tiếp tục tăng. 9