Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của mn và cu tới năng suất và tính chịu hạn của giống khoai tây(solanum tuberosum l.) var. solara ở vùng núi tỉnh bắc giang

-1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 ĐỖ VĂN TÌNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA Mn VÀ Cu TỚI NĂNG SUẤT VÀ TÍNH CHỊU HẠN CỦA GIỐNG KHOAI TÂY (Solanum tuberosum L.) var. Solara Ở VÙNG NÚI TỈNH BẮC GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN DUY MINH HÀ NỘI, 2010 -2- MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Khoai tây có tên khoa học là Solanum tuberosum L. thuộc họ Cà (Solanacae), chi Solanum. Cây khoai tây được con người biết đến từ thập niên 1570 khi chúng được du nhập vào châu Âu và từ đó nó đã được phổ biến ở khắp nơi trên thế giới [57]. Năm 1890, cây khoai tây được trồng thử ở Việt Nam. Do khoai tây dễ trồng, củ ăn ngon, nó mau chóng được trồng ở nhiều địa phương của nước ta [13]. Hiện nay, khoai tây là một loại lương thực không hạt số một trên thế giới. Khác với các loại lương thực, khoai tây được ăn theo nhiều cách khác nhau. Nó có giá trị dinh dưỡng, kinh tế và xuất khẩu. Trong củ khoai tây có 75% nước; 2% protein; 21% gluxit; 50mg photpho; 1,2mg sắt; 10mg canxi; 1,2mg sắt; 15mg vitamin C; 0,1mg vitamin B1; 0,05mg vitamin B2. Ngoài ra khoai tây còn có công dụng dược học [4]. Đặc biệt, thời gian sinh trưởng của cây khoai tây ngắn ngày, thích hợp với khí hậu lạnh, là cây trồng quan trọng trong vụ đông ở đồng bằng Bắc bộ và khu vực Đà Lạt, hiện nay đang mở rộng trồng ở vùng Bắc Trung bộ và vùng núi phía Bắc [11]. Bắc Giang là tỉnh miền núi nằm ở khu vực phía Đông Bắc nước ta. Khí hậu tỉnh Bắc Giang nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa. Một năm có bốn mùa rõ rệt, trong đó mùa đông lạnh, khô, ít mưa, gây hạn kéo dài, đây cũng là thách thức cho sản xuất nông nghiệp, việc lựa chọn cây trồng chịu hạn là rất quan trọng. Tỉnh đã có kế hoạch chuyển hàng chục nghìn ha trồng lúa sang phát triển cây ăn quả, cây công nghiệp,… đặc biệt phát triển mạnh cây lương thực theo hướng chuyên canh cao, trong đó có cây khoai tây. Diện tích trồng khoai tây hàng năm khoảng 5000ha, trong đó diện tích khoai tây chất lượng cao chiếm 2400ha, vượt hơn năm có diện tích cao nhất (năm 2003) là 800ha; năng suất 160 tạ/ha; sản lượng 96000 tấn [39]. Diện tích trồng khoai -3- tây của tỉnh Bắc Giang chủ yếu ở các huyện trung du có đồng bằng xen kẽ, còn các huyện vùng núi chưa được quan tâm nhiều. Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về khoai tây [49], [50], [53], [54], [63], [64], [66], [71], [72], [73], [77], [78], [79], [80], [81], [83]. Ở Việt Nam việc nghiên cứu trên đối tượng này đã và đang được quan tâm và mở rộng, đặc biệt là những đề tài nghiên cứu về mối quan hệ giữa dinh dưỡng khoáng và năng suất cây trồng, cũng như khả năng chống chịu những điều kiện bất lợi như hạn hán, rét, mặn,... từ lâu đã được khẳng định qua thực tiễn sản xuất. Nhiều công trình nghiên cứu sử dụng phân vi lượng trong trồng trọt, đem lại hiệu quả cao [9], [26], [27], [36], [37], [38], [43]. Các kết quả nghiên cứu đã khẳng định các nguyên tố vi lượng khi xử lý ở nồng độ thích hợp, riêng rẽ hay phối hợp đều có ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển, các quá trình sinh lý trong cây, làm tăng năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu các điều kiện bất lợi của môi trường. Tuy nhiên các nghiên cứu này chủ yếu tiến hành trên các đối tượng đậu tương, lúa, lạc, đậu xanh,... còn trên đối tượng khoai tây thì cho đến nay có một số công trình nghiên cứu về chế độ tưới nước [39], nghiên cứu về giống, khả năng sinh trưởng và phát triển của khoai tây trên một số vùng, miền có điều kiện tự nhiên khác nhau, đem lại nhiều ứng dụng thực tế,… [5], [24], [42]. Tuy nhiên, việc nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số nguyên tố vi lượng trên đối tượng này ở vùng núi tỉnh Bắc Giang còn chưa được quan tâm. Xuất phát từ ý nghĩa lý luận và thực tiễn đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của Mn và Cu tới năng suất và tính chịu hạn của giống khoai tây (Solanum tuberosum L.) var. Solara ở vùng núi tỉnh Bắc Giang. 2. Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu sự ảnh hưởng của Mn và Cu tới tính chịu hạn và năng suất giống khoai tây Solara ở vùng núi tỉnh Bắc Giang. -4- Học tập các phương pháp làm thí nghiệm sinh lý, hoá sinh để làm cơ sở hướng dẫn thực hành cho học sinh trung học phổ thông. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Trồng và xử lý Mn, Cu bằng cách phun dung dịch ở nồng độ 0,02% trong hai giai đoạn cây khép tán và cây ra hoa. Nghiên cứu các chỉ tiêu sinh lý, hoá sinh của giống khoai tây Solara. Thu thập và thống kê các số liệu thô, xử lý trên phần mềm Microsoft Excel. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Giống khoai tây Solara Phạm vi nghiên cứu: Ảnh hưởng của Mn và Cu tới diện tích lá, cường độ thoát hơi nước, khả năng giữ nước, hút nước, độ hụt nước còn lại và hàm lượng prolin ở lá, hoạt độ amylaza ở củ trong hai giai đoạn cây khép tán và ra hoa. Ảnh hưởng của Mn và Cu tới năng suất của giống khoai tây Solara. 5. Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp thực nghiệm 6. Giả thuyết khoa học Trong điều kiện thiếu nước, Mn và Cu tác động rõ đến khả năng chịu hạn: giảm cường độ thoát hơi nước, tăng khả năng giữ nước và hút nước, giảm độ hụt nước còn lại; tăng hoạt tính enzym amylaza và hàm lượng prolin. Sử dụng Mn và Cu trong điều kiện thiếu nước sẽ làm tăng năng suất khoai tây. 7. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn Kết quả nghiên cứu có thể làm cơ sở khoa học cho việc sử dụng nguyên tố vi lượng cho cây trồng trong điều kiện thiếu nước. Tìm hiểu sâu hơn vai trò của Mn và Cu để sử dụng hiệu quả hơn trong trồng trọt. -5- NỘI DUNG Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Nguồn gốc lịch sử và phân loại cây khoai tây Cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) thuộc: Bộ Hoa mõm sói (Serophulariales) Họ Cà (Solanaceae) Chi Solanum Họ Cà có khoảng 85 chi và gần 2300 loài. Ở Việt Nam hiện nay biết 16 chi và gần 50 loài [35]. Có hai phương pháp phân loại [8]: *Phương pháp 1: Dựa trên cơ sở khoa học về mặt điạ lý, các đặc trưng, hình thái... của khoai tây, các tác giả Kameraz và Bukasov đã phân tập đoàn Tuberarium thành 6 tiểu tập đoàn sau đây: - Andinum – Buk - Arcticum – Buk - Pacifinin – Buk - Orientale – Buk - Exinterruptum – Buk - Intergrifolium – Buk *Phương pháp 2: Phân loại theo thời gian sinh trưởng. Dựa vào thời gian sinh trưởng của các giống có thể phân thành các nhóm sau đây: Nhóm giống chín cực sớm: có thời gian sinh trưởng từ 65 đến 70 ngày. Nhóm giống chín sớm: có thời gian sinh trưởng từ 71đến 90 ngày. Nhóm giống chín trung bình: có thời gian sinh trưởng từ 91 đến 120 ngày. -6- Nhóm giống chín muộn: có thời gian sinh trưởng từ 121 đến 140 ngày trở lên. Ngoài ra, Spooner D. M. cho rằng có hai dạng là dạng hoang dại và dạng trồng, trong đó các loài được trồng trên toàn thế giới chủ yếu là Solanum tuberosum (dạng tứ bội với 48 nhiễm sắc thể). Ngoài ra dạng trồng còn phổ biến gồm có: bốn loài lưỡng bội (với 24 nhiễm sắc thể ): S. stenotomum, S. phureja, S. goniocalyx và S. ajanhuiri; có hai loài tam bội (với 36 nhiễm sắc thể ): S. chaucha và S. juzepczukii; có một loài ngũ bội (với 60 nhiễm sắc thể): S. curtilobum [79]. Theo Spooner D. M. và cs thì khoai tây có nguồn gốc tại một khu vực phía nam Peru (ngay phía bắc hồ Titicaca). Có hai phân loài Solanum tuberosum chính: andigena hoặc Andean; và tuberosum hoặc Chile. Khoai tây Andean thích nghi với điều kiện ngày ngắn phổ biến ở các vùng miền núi xích đạo và nhiệt đới, nơi nó có nguồn gốc. Các loài khoai tây Chile thì thích nghi với điều kiện ngày dài phổ biến ở vùng vĩ độ cao hơn, ở miền nam Chile, đặc biệt là trên quần đảo Chile nơi nó được cho là có nguồn gốc. Theo Spooner D. M. và cs thì cả hai phân loài bắt nguồn từ một tổ tiên chung từ các khu vực ở miền nam Peru [79], [57]. Hiện tại người ta cho rằng khoai tây đã được du nhập vào châu Âu vào khoảng thập niên 1570 và sau đó nó đã được những người đi biển châu Âu đưa đến các lãnh thổ và các cảng trên khắp thế giới khi chế độ thực dân châu Âu mở rộng vào thế kỷ XVII-XVIII. Có hàng ngàn thứ (bậc phân loại dưới loài) khoai tây được tìm thấy ở vùng Andes. Khi đã được phổ biến ở châu Âu, khoai tây đã sớm trở thành một thực phẩm và cây trồng chủ yếu ở nhiều nơi khác trên thế giới [57]. Năm 1890, một người Pháp là Giám đốc Vườn bách thảo Hà Nội đem hạt khoai tây trồng thử ở nước ta. Do khoai tây dễ trồng, củ ăn ngon, nó mau -7- chóng được trồng ở nhiều địa phương. Và đến nay nó ngày càng được quan tâm và mở rộng [13]. 1.2. Đặc điểm sinh học cây khoai tây 1.2.1. Đặc điểm hình thái [8], [83] a) Bộ rễ: Rễ khoai tây thuộc loại rễ chùm (trồng từ củ) và có cả rễ cọc (khi trồng bằng hạt), từ rễ cọc phát triển nhiều rễ phụ khác. Phần lớn rễ tập trung ở độ sâu 30-40cm, nhưng cũng có những rễ ăn sâu tới 1,5-2m. Ngoài ra rễ còn phát triển ở trên củ nhưng ngắn, ít phân nhánh và cũng có chức năng giống các rễ khác. Rễ khoai tây phát triển mạnh ở thời kỳ ra hoa (ở dưới mặt đất lúc này đã hình thành củ và củ bắt đầu lớn lên). b) Thân: Thân khoai tây mọc thẳng, đôi khi có cấu tạo dích dắc, có 3-4 cạnh, cao trung bình từ 40-70cm đến 1-1,2m. Phụ thuộc vào giống, thời vụ, điều kiện chăm sóc... mà chiều cao cây có thể khác nhau. Thân thường có màu xanh hoặc xanh nhạt hay đậm, đôi khi có màu phớt hồng hoặc tím... tuỳ thuộc vào từng giống. Trên thân có lớp lông tơ mềm (khi cây còn non) cứng dần và rụng theo thời gian sinh trưởng. c) Lá: Lá khoai tây tương tự như lá cà chua nhưng khác một số điểmthuộc lá phức tạp, bản lá to, có 3-7 đôi mọc đối xứng qua trục và 1 lá lẻ trên cùng thường lớn hơn được gọi là lá chét đỉnh. Lá khoai tây dài khoảng 1015cm, mặt lá phẳng hoặc gợn sóng, lá bản to hơn lá cà chua. Màu sắc lá phụ thuộc vào giống, thời vụ, điều kiện chăm sóc mà có thể màu xanh, xanh đậm hoặc xanh nhạt,... d) Hoa: Hoa khoai tây thường mọc tập trung trên 1 chùm hoa. Nó thuộc loại hoa lưỡng tính và có cấu tạo 5:5:5; cuống ngắn. Màu sắc hoa thường trắng, cũng có thể là phớt hồng, hồng, tím hoặc màu đỏ...phụ thuộc vào từng loại và giống. -8- e) Quả: Quả thuộc loại quả mọng. Hình dạng quả tròn hoặc trái xoan. Khi chín, quả màu trắng bạc hoặc phớt hồng, mùi vị dễ chịu. Quả có từ 2-3 ngăn, trong đó có chứa nhiều hạt (30-300 hạt). f) Hạt: Hạt khoai tây có dạng hình dẹt, màu cà phê sáng hoặc màu đen. Khối lượng 1000 hạt khoảng 0,5g. Thời gian ngủ nghỉ hạt lâu. g) Củ: Củ là bộ phận làm thực phẩm cho con người. Củ khoai tây còn có tên gọi là thân củ hay thân ngầm bởi củ được hình thành là do thân phát triển dưới mặt đất, trong điều kiện bóng tối. Hình dạng củ khoai tây có thể tròn, bầu dục, tròn dài, đôi khi hình vuông. Màu sắc củ tuỳ thuộc vào từng giống, có thể là màu trắng, trắng nhạt, vàng, vàng nhạt,...trên củ có nhiều mắt củ, nhưng phân bố không đều. Số lượng mắt củ nhiều hay ít tuỳ thuộc vào từng giống. Trên mắt củ có mi mắt và mắt. Mi mắt dài hay ngắn, mắt nông hay sâu là do đặc tính di truyền của giống. Trên mỗi mắt thường có 2-3 mầm ngủ và thường tập trung nhiều trên đỉnh củ. Tuỳ thuộc từng giống, thời vụ, đất trồng, điều kiện chăm sóc mà có trọng lượng củ khác nhau. 1.2.2. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển Theo giáo sư Staicov, (1989) cho rằng khoai tây có 7 thời kỳ sinh trưởng và phát triển chính [8]: 1. Thời kỳ mọc mầm: Thời kỳ mọc mầm bắt đầu từ lúc mọc mầm từ củ, lúc này mới chỉ thấy đỉnh của các mầm trong các mắt củ. Mầm lúc này có thể chia thành 3 phần-phần gốc, giữa kỳ lớn và phần đỉnh nhưng chưa rõ. Trong phần gốc của mầm có thể nhìn thấy phôi của rễ non, còn phần đỉnh có thể nhìn thấy rõ lá nhỏ. Thời kỳ này yêu cầu độ ẩm không khí là 80%. 2. Thời kỳ lớn và phát triển của mầm: Thời kỳ này trùng lặp với thời kỳ xuân hóa của khoai tây và sự chuyển hóa toàn bộ cơ thể trong điều kiện tự nhiên. Đặc điểm của thời kỳ này là mầm vươn dài, lớn lên và phát triển đến -9- khi đạt đến mức độ lớn 3-4cm. Sự phát triển của mầm lúc này bị kìm hãm và mầm được hình thành 3 phần rõ rệt: phần gốc, giữa và phần đỉnh. 3. Thời kỳ mọc lá non: Sau khi trồng một thời gian, củ bắt đầu mọc mầm khỏi mặt đất. Lúc này các mầm còn non và sau 2-3 ngày bắt đầu ra các lá nhỏ, sau đó 5-6 ngày lá phát triển hoàn chỉnh. Trong thời gian này, rễ cũng bắt đầu phát triển và dần dần hình thành thân ngầm. Tùy từng giống mà thời gian từ khi trồng đến hình thành thân mầm (tia củ) có khác nhau. Đối với các giống khoai tây Thường Tín, sau khi trồng 30-40 ngày chúng bắt đầu hình thành thân ngầm. 4. Thời kỳ sinh trưởng, phân cành và phát triển lá: Sau khi mọc, bắt đầu phát triển thân, lá và phân cành. Thời kỳ này thướng kéo dài đến lúc ra nụ hoa. Tùy theo từng giống, thời vụ gieo trồng, điều kiện chăm sóc,... mà thời kỳ này có thể kéo dài 30-50 ngày. Ở giai đoạn này chiều cao cây đạt được 80% so với thời kỳ kết thúc sinh trưởng và phát triển. Chiều dài thân cây bị ảnh hưởng đáng kể khi thiếu nước do hạn hán gây ra ở khoai tây [61]. Thiếu Cu thân cây khoai tây thấp hơn khi cung cấp Cu đầy đủ [55]. 5. Thời kỳ ra nụ hoa và hình thành củ: Đặc điểm của thời kỳ này là ra nụ hoa trên thân chính hoặc trên các thân phụ. Lúc đầu các nụ mọc thành chùm, về sau cuống nụ phát triển và hình thành nhiều hoa. Các nụ được hình thành qua 6 giai đoạn. Mỗi giai đoạn hình thành đầy đủ kéo dài từ 5-6 ngày. Ở thời kỳ này các nụ hoa chuyển qua 4 bước (trạng thái), chúng thay đổi và phát triển các cánh hoa. Nụ hoa kéo dài từ 15-30 ngày, tùy thuộc vào từng giống và điều kiện chăm sóc. Nụ hoa của một số giống có thể bị rụng ngay từ đầu, các nụ còn lại tiếp tục nở và sau đó hình thành quả. Giai đoạn này khoai tây cần nhiều nước nhất [21]. Nếu thiếu nước củ sần sùi, nứt nẻ, dễ nhiễm bệnh, chất lượng củ kém [11]. Thiếu Cu hoa dị dạng, củ sần sùi [55]. - 10 - 6. Thời kỳ nở hoa: Hoa khoai tây thường bắt đầu nở sau quá trình ra nụ. Đôi khi cả hai quá trình này xảy ra cùng đồng thời, bởi vì sau khi bắt đầu nở hoa trên thân chính thì các hoa trên các cành ở trong giai đoạn nụ. Sự hình thành và nở hoa chịu ảnh hưởng từ hai yếu tố bên trong và bên ngoài. Các yếu tố bên trong là do đặc điểm của giống và sự thay đổi các thành phần hóa sinh, nguyên nhân gây nên sư thay đổi này là do điều kiện ngoại cảnh. Còn các yếu tố bên ngoài là do nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng... đưa đến. Từ khi hoa nở đến khi đậu quả qua sự biến đổi nhất định mà thời gian có thể khác nhau. 7. Thời kỳ chín: Sau quá trình thụ phấn và thụ tinh, quả lớn dần và chuyển sang thời kỳ quả và hạt chín. Đặc trưng hình thái của thời kỳ này là quả vàng và mềm, lá chuyển màu vàng và chết, ngừng phát triển, vỏ củ sần sùi. Để khoai tây có thể chuyển qua các giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau, cần tổng hợp của nhiều yếu tổ kết hợp. 1.3. Giá trị kinh tế cây khoai tây 1.3.1. Về giá trị dinh dưỡng Khoai tây có nhiều giá trị về dinh dưỡng, ngoài ra còn có một số đặc tính về dược học. Qua bảng số liệu 1.1 ta thấy rằng các loại khoai trong đó khoai tây có thể gọi là rau vì nó chứa các thành phần của rau như caroten, xơ, các loại vitamin B, C, khoáng chất, đặc biệt không chứa lipit. Tuy nhiên chúng cũng chứa nhiều tinh bột,… giống gạo tẻ nên có thể ăn thay cả gạo tẻ và rau ở một mức độ nào đó. Đây là những ưu điểm nổi bật của khoai nói chung và khoai tây nói riêng dành cho chế độ ăn kiêng giảm béo, có lợi cho sức khỏe. Khoai tây hợp với người bệnh tiểu đường: một bệnh rất cần khống chế lượng gluxit trong bữa ăn, ăn khoai tươi làm lương thực (thay gạo, bột mì) ăn với các loại cá, thịt nạc, đậu thì bữa ăn vừa no, vừa hợp với chữa bệnh. - 11 - Khoai tây hợp với người già, người ốm: bột khoai rất dễ tiêu hơn bột gạo, nên với người ốm, người già có thể ăn cháo khoai (có thêm một ít gạo) hoặc bột khoai nghiền (khoai chín sau khi luộc); với trẻ em: dùng khoai rất tốt, đặc biệt là khoai tây, khoai lang nghệ,... làm thức ăn bổ sung tốt cho trẻ em, chỉ cần khoai luộc, tùy yêu cầu đặc, lỏng mà thêm nước sau khi nghiền nhỏ là có ngay sữa bột cho trẻ; bột khoai có ưu điểm là có protein tốt cho trẻ, lại có các vitamin, nhất là vitamin C và caroten mà nếu trẻ ăn thiếu rau sẽ bị thiếu; tinh bột khoai dễ tiêu hóa, trong khoai có đường nên vị ngọt rất thích hợp với khẩu vị của trẻ; tùy sự phát triển của trẻ, từ bột khoai (lấy từ khoai tươi luộc chín) trộn thêm bột [17]. Theo các tác giả Tạ Thị Cúc, Hồ Hữu An, Nghiêm Thị Bích Hà thì khoai tây có chứa nhiều chất dinh dưỡng. Trong củ khoai tây ngoài cung cấp cho con người những chất đã nêu trên như: protein, gluxit, photpho, sắt, canxi, sắt, vitamin C, B1 và B2 còn cung cấp 75% nước và nhiều chất có giá trị khác nữa như K (844mg K/200g khoai tây nướng cả vỏ (gấp đôi 1 quả chuối chín), niacin, thiamin, folat,... Ngoài ra nó còn có tác dụng dược học như cường toan axit cho dạ dày, đặc biệt chất solanin trong mầm củ khoai tây có tác dụng chống dị ứng, làm thuốc giảm đau [4], [13]. Một số tác giả khác cho rằng, khoai tây có nhiều công dụng như tinh bột có khả năng kích thích tiêu hóa trong dạ dày và ruột non. Nó được cung cấp với số lượng phù hợp có thể bảo vệ chống lại ung thư ruột kết, ổn định hàm lượng glucozơ và tính nhạy cảm của insulin, làm giảm cholesterol huyết tương và nồng độ chất béo trung tính, làm cho con người có cảm giác no, và thậm chí có thể làm giảm lưu trữ chất béo [13], [57]. Cây và lá có thể dùng làm thức ăn cho lợn, dùng làm phân xanh bón ruộng, nâng cao độ tơi xốp của đất trồng. - 12 - Bảng 1.1. Giá trị dinh dưỡng của khoai tây so với các loại khoai khác, gạo và rau trong 100 gam ăn được [17]: Khoai tây Khoai môn Khoai sọ Khoai lang nghệ tươi Năng lượng (Kcal) 92 109 114 116 119 344 23 Protein (g) 2,0 1,5 1,8 1,2 0,8 7,9 3,2 0,2 0,1 0,3 0,2 1,0 Thành phần dinh dưỡng Lipit (g) Khoai lang tươi Gạo tẻ Rau muống Gluxit (g) 21,0 25,2 26,5 27,1 28,5 76,2 2,5 Xơ (g) 1,0 1,2 1,2 0,8 1,3 0,4 1,0 Canxi (mg) 10 44 64 36 34 30 100 Photpho (mg) 50 44 75 56 49 104 37 Sắt (mg) 1,2 0,8 1,5 0,9 1,0 1,3 1,4 Caroten (µg) 29 10,0 1470 150 Vitamin B1 (mg) 0,1 0,09 0,06 0,12 0,05 0,1 0,1 Vitamin B2 (mg) 0,05 0,03 0,03 0,05 0,05 0,03 0,09 Vitamin PP (mg) 0,9 0,1 0,1 0,6 0,6 1,6 0,7 Vitamin C (mg) 10 4 4 30 23 2280 23 (Trích bảng thành phần dinh dưỡng thực phẩm Việt Nam Viện Dinh dưỡng – Bộ Y tế – Nxb Y học Hà Nội – 2000) - 13 - 1.3.2. Chế biến và xuất khẩu Khoai tây được dùng để tiêu thụ trực tiếp và chế biến thành lát mỏng, khoai tây rán đông lạnh và các sản phẩm khác. Xuất nhập khẩu khoai tây thế giới bị chi phối bởi các nước nhỏ. Tuy nhiên, các nước xuất khẩu lớn lại có kết quả khác nhau. Xuất khẩu của Canađa, Trung Quốc và Mỹ tăng trong khi xuất khẩu của EU giảm. Mỹ xuất khẩu tăng 15% trong năm 2007-2008. Canađa đa dạng hoá thị trường: xuất khẩu khoai tây của Canađa chiếm 10% tổng xuất khẩu thế giới. EU nhập khẩu tăng: nhập khẩu khoai tây từ các nước cung cấp nhiều nhất là Ixrael (chiếm 45%), Ai Cập (40%), và Marôc (10%), xuất khẩu khoai tây của EU giảm 43%, chủ yếu do giảm mạnh xuất khẩu sang Nga. Nhật Bản nhập khẩu khoai tây từ Mỹ tăng gấp đôi (1000 tấn) trong năm 2007. Trung Quốc xuất khẩu tăng nhanh sang các nước Châu Á láng giềng tăng lên 600 tấn. Niu Dilân xuất khẩu tăng: Niu Dilân sản xuất khoai tây dùng để tiêu thụ tươi và chế biến. Ôxtrâylia xuất khẩu giảm do hạn hán [15]. Tuy nhiên, tại Việt Nam khoai tây chế biến vẫn chưa được coi là món ăn phổ biến, mà thường chỉ dùng để làm quà cho trẻ em, hoặc vào những dịp như sinh nhật, lễ hội, Tết... Dạng sản phẩm được người tiêu dùng ưa chuộng là khoai tây chiên. Theo kết quả khảo sát, tỷ trọng thị trường khoai tây chế biến nội địa là: 40% sản phẩm tiêu thụ ở siêu thị; 20% bán cho các nhà hàng khách sạn; 30% tiêu thụ qua đại lý; 5% bán cho các trường học; 5% cho người bán rong. Hiện nay tổng nhu cầu khoai tây dành cho chế biến khoảng 15000 tấn/năm, nhưng chỉ có 35% trong số đó là sử dụng nguyên liệu trong nước, các nhà chế biến vẫn phải nhập khẩu khoảng 10.000 tấn khoai tây/năm, từ Anh, Trung Quốc, Hà Lan. Do nguồn cung trong nước mang tính thời vụ cao, chất lượng khoai tây và sản lượng không đủ cho chế biến khoai tây [14]. - 14 - 1.4. Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và Việt Nam Khoai tây là loài cây nông nghiệp ngắn ngày, trồng lấy củ chứa tinh bột, loại cây trồng lấy củ rộng rãi nhất thế giới, và là loại cây trồng phổ biến thứ 4 về mặt sản lượng tươi - xếp sau lúa, lúa mì và ngô [59]. Hiện nay, cây khoai tây đang được trồng ở hơn 100 quốc gia, và đã là một phần không thể thiếu trong hệ thống lương thực thế giới. Do điều kiện sinh thái, mức độ canh tác và trình độ sản xuất khác nhau nên năng suất khoai tây có sự chênh lệch lớn ở các vùng, miền, khu vực, ở từng nước trên thế giới. Sản lượng khoai tây ở các nước phát triển và đang phát triển thể hiện ở bảng 1.2. Bảng 1.2. Sản lượng khoai tây trên thế giới (triệu tấn) các năm 20012007 ở các nước phát triển và đang phát triển (Nguồn: FAOSTAT) [59] Các nước Năm 2001 2003 2005 2007 Phát triển 166,93 160,97 159,97 159,89 Đang phát triển 145,92 152,11 160,01 165,41 Thế giới 312,85 313,08 319,98 325,30 Qua số liệu bảng 1.2 cho ta thấy sản lượng khoai tây ở các nước phát triển đang giảm dần qua 2 năm từ 2001 đến 2003 giảm 5,96 triệu tấn, qua các năm từ 2003 đến 2007 thì giảm 0,08 đến 1 triệu tấn, từ đó ta thấy sản lượng có xu hướng ổn định. Ngược lại, ở các nước đang phát triển ta thấy sản lượng tăng qua các năm từ 5,4 đến 7,9 triệu tấn. Như vậy, năm 2005 lần đầu tiên các nước đang phát triển tăng về sản lượng so với các nước phát triển, đây là một bước đột phá lớn trong sản suất nông nghiệp trên thế giới. Các nước đang phát triển tăng về sản lượng do đã tăng về diện tích trồng trọt, cải thiện được giống ổn định về năng suất và chất lượng, đảm bảo được điều kiện chăm sóc. - 15 - Vì vậy sản lượng chung toàn thế giới tăng nhẹ. Năm 2003 toàn thế giới tăng so với 2001 là 0,32 triệu tấn. Năm 2005 tăng so với năm 2003 là 6,9 triệu tấn. Năm 2007 tăng 5,32 triệu tấn so với năm 2005. Khoai tây sản xuất theo vùng về diện tích, năng suất, sản lượng thuộc các châu lục trên thế giới năm 2009 có sự khác nhau được thể hiện ở bảng 1.3. Bảng 1.3. Khoai tây sản xuất theo vùng thuộc các châu lục trên thế giới năm 2009 ( Nguồn: FAOSTAT) [58]: Các châu lục Diện tích Sản lượng Năng suất (ha) (tấn) (tấn/ha) Châu Phi 1.705 500 20.163 389 11,8225 Châu Á 8.751 259 143.259 252 16,3701 44 402 1.671 602 37,6469 6.275 549 123.817 694 19,7301 Châu Mỹ Latinh 980 283 16.493 642 16,8254 Bắc Mỹ 569 249 24.151 332 42,4266 18.326 242 329.556 911 17,9827 Châu Đại Dương Châu Âu Thế giới Qua bảng 1.3 thấy tình hình sản xuất khoai tây theo vùng năm 2009 cho thấy Châu Á và Châu Âu là vùng sản xuất khoai tây lớn của thế giới, chiếm hơn 80% sản lượng thế giới. Trong khi thu hoạch ở Châu Phi và Châu Mỹ Latinh ít hơn, Châu Địa Dương có sản lượng thấp nhất. Bắc Mỹ dẫn đầu về năng suất, đạt 42,4266 tấn/ha. Châu Phi có năng suất thấp nhất, chỉ đạt 11,8225 tấn/ha. Châu Đại Dương có diện tích gần bằng 1/40 diện tích Châu Phi nhưng năng suất Châu Đại Dương đứng vị trí thứ hai trên thế giới đạt 37,6469 tấn/ha. Điều này có thể giải thích là do điều kiện sinh thái, giống, kĩ thuật chăm sóc, trong đó điều kiện tự nhiên ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển cây khoai tây. Châu Phi là đất nước có khí hậu khô nóng, thiếu nước, quỹ đất - 16 - dùng cho trồng khoai tây có hạn là một trong những nguyên nhân làm cho sản lượng và năng suất không cao. Các nước có sản lượng cao về sản xuất khoai tây làm thực phẩm được trình bày ở bảng 1.4. Bảng 1.4. Số liệu về sản lượng các nước đứng đầu về sản xuất khoai tây năm 2009 (Nguồn: FAOSTAT ) [58]: Stt Các nước Diện tích (ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (tấn) 1 Trung quốc 4.752 609 14,5308 69.059 652 2 Ấn Độ 1.828 000 18,8134 34.391 000 3 Nga 2.182 400 14,2659 31.133 960 4 Ukraina 1.411 800 13,9288 19.666 100 5 Hoa Kỳ 422 901 46,2734 19.569 109 6 Đức 263 700 44,0557 11.617 500 7 Ba Lan 488 700 19,8543 9.702 800 8 Hà Lan 155 200 46,2693 7.181 000 9 Pháp 163 600 43,7909 7.164 200 10 Belarus 382 981 18,6040 7.124 981 Qua bảng 1.4 ta thấy năm 2009 các nước thuộc Châu Á như Trung Quốc, Nga, Ấn Độ dẫn đầu trong bảng xếp hạng về sản lượng, trong đó sản lượng khoai tây Trung Quốc là 69,06 triệu tấn, gấp đôi sản lượng của Nga, của Ấn Độ và gấp 10 lần các nước xếp vị trí cuối trong bảng xếp hạng, đó là Hà Lan (7,18 triệu tấn), Pháp (7,16 triệu tấn) và Belarus (7,12 triệu tấn). Các nước còn lại cũng có sản lượng tương đối cao như Ucraina (19,67 triệu tấn), Hoa Kỳ (19,57 triệu tấn), Đức (11,62 triệu tấn) và Ba Lan (9,7 triệu tấn). Về năng suất, ta thấy Hoa Kỳ và Hà Lan có năng suất cao trên 46 tấn/ha. Các nước còn lại trong bảng xếp hạng đều có năng suất trên 13 triệu tấn/ha, riêng Đức đạt 44,0557 triệu tấn; Pháp đạt 43,7909 triệu tấn. - 17 - Như vậy, qua phân tích ở trên cho thấy, trong năm 2005, lần đầu tiên, sản xuất khoai tây trên thế giới ở các nước đang phát triển vượt qua các nước phát triển. Sản lượng khoai tây ở Châu Á và Châu Âu cao nhất, trong khi đó năng suất khoai tây ở Bắc Mỹ lớn nhất. Trung Quốc hiện là nước có sản lượng khoai tây lớn nhất thế giới. Ở Việt Nam, do khoai tây không phải là cây trồng bản địa và đã được trồng ở nước ta từ hơn 100 năm nay. Trước năm 1966, diện tích trồng khoai tây chỉ đạt dưới 1000 ha và được trồng rải rác ở Sa Pa (Lào Cai), Đà Lạt (Lâm Đồng), Cao Bằng, Đông Anh (Hà Nội), Thường Tín (Hà Tây cũ, nay là Hà Nội), Đồ Sơn (Hải Phòng). Từ những năm 60 đến những năm 70, nhờ cuộc cách mạng xanh ở miền Bắc nên diện tích khoai tây được mở rộng. Năm 1971 có 5000ha khoai tây được trồng, năm 1980 diện tích trồng khoai tây lên tới 100000ha, mỗi năm tăng 1200 ha [3]. Việt Nam là nước nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa. Mùa đông có nhiệt độ trung bình 15-25oC, thuận lợi cho cây khoai tây sinh trưởng và phát triển. Về năng suất, các nhà khoa học cho rằng tiềm năng năng suất khoai tây ở Việt Nam có thể tới 40 tấn/ha. Thực tế cho thấy, năng suất có thể đạt tới 30 tấn/ha nếu có giống tốt. Tuy nhiên năng suất hiện nay chỉ đạt 11-12 tấn/ha, chủ yếu do chất lượng củ giống. Song so với các cây trồng khác thì nó có ưu thế hơn hẳn về thời vụ, năng suất và giá trị sử dụng nên gần đây việc sản xuất khoai tây ở nước ta có xu hướng tăng, mang lại hiệu quả cao góp phần cho sản xuất nông nghiệp đa dạng và bền vững. Diện tích trồng khoai tây ở nước ta đang có xu hướng mở rộng. Năm 2001 đến 2005 tăng 5000ha. Bên cạnh đó thì sản lượng và năng suất đều tăng qua các năm. Tuy nhiên, diện tích và năng suất tăng hàng năm nhưng không cao. Sản xuất khoai tây qua các năm 2005 đến 2008 có xu hướng ổn định, điều đó được thể hiện qua số liệu bảng 1.5. - 18 - Bảng 1.5. Số liệu về diện tích, sản lượng và năng suất khoai tây ở Việt Nam từ năm 2001 đến năm 2008 (Nguồn FAOFAST) [58] Năm Diện tích (ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (tấn) 2001 30.000 10,53 315.900 2002 32.102 11,76 377.472 2003 33.887 10,69 362.371 2004 34.000 10,74 365.000 2005 35.000 10,57 370.000 2006 35.000 10,57 370.000 2007 35.000 10,57 370.000 2008 35.000 10,57 370.000 Khoai tây tỉnh Bắc Giang năm 2009 trồng được 2994 ha, năng suất đạt 118,8 tạ/ha, giảm so với năm 2008 là 1,2 tạ/ha [16]. Điều này đã được giải thích bởi những nguyên nhân sau [4]: * Vốn đầu tư ban đầu tương đối lớn (chiếm 55-65% tổng chi phí, trong đó chi phí giống từ 42,6-45,3%). * Giống chủ yếu được trồng bằng củ, việc tự để củ giống theo kinh nghiệm sản xuất từ lâu đời có tỷ lệ hao hụt quá lớn 40-60% nên không hoàn toàn chủ động củ giống theo ý muốn. * Thị trường trong nước còn hạn chế, thị trường xuất khẩu hầu như không có. * Trình độ kĩ thuật của người nông dân nhìn chung còn thấp, chỉ khoảng 20% hộ nông dân trồng theo kĩ thuật khuyến cáo. * Giống bị thoái hóa và nhiễm bệnh nhanh. - 19 - 1.5. Hạn hán và tình hình nghiên cứu ảnh hƣởng của Mn và Cu tới tính chịu hạn cây trồng 1.5.1. Hạn hán và tình hình nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây khoai tây Tất cả các loài cây trồng đều cần một lượng nước nhất định để duy trì sự sống. Lượng nước cần cho mỗi loài, mỗi cây trồng ở từng giai đoạn là khác nhau. Hạn đối với thực vật là sự thiếu nước do môi trường gây nên, từ đó ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển, đặt biệt là năng suất cây trồng. Khô hạn có thể gây ra nhiều mức độ tổn thương khác nhau cho cây trồng như chết, chậm phát triển hoặc phát triển không bình thường. Những cây trồng có khả năng duy trì sự phát triển và cho năng suất tương đối ổn định trong điều kiện khô hạn được gọi là cây chịu hạn. Cây có khả năng giảm thiểu mức độ tổn thương do thiếu hụt nước gọi là tính chịu hạn. Hạn hán thường xảy ra do nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là do hạn đất và hạn không khí. Hạn không khí thường xảy ra ở những vùng gió nóng, nhiệt độ cao và thường lan rất nhanh gây ra khô hạn ở diện rộng. Hạn không khí tác động chủ yếu lên các bộ phận trên mặt đất như hoa, lá, chồi non,... và thường gây ra hiện tượng héo tạm thời. Hạn đất thường xảy ra ở những vùng có khí hậu, địa chất, địa hình đặc thù như sa mạc, đồi trọc,... Hạn đất tác động trực tiếp vào bộ rễ của cây, ngoài ra còn ảnh hưởng đến giai đoạn nảy mầm, hình thành củ [18]. Cơ chế chống chịu hạn ở thực vật: Cơ chế này rất phức tạp, hiện nay có nhiều quan điểm khác nhau về vấn đề này. Một số tác giả cho rằng do yếu tố di truyền chi phối, số khác thiên về các đặc điểm sinh lý,… Theo Paroda thì khả năng chịu hạn liên quan đến một số đặc trưng về hình thái như chín sớm, mầu lá, diện tích lá, khả năng phát triển của hệ rễ, số lượng lông hút, mầu sắc thân, độ phủ lông trên thân lá,… Ngoài ra khả năng chịu hạn còn liên quan - 20 - đến sự đóng mở khí khổng, sự quang hợp, hô hấp, điều chỉnh áp suất thẩm thấu, nhiệt độ tán cây,… Cơ chế này cũng liên quan đến sự biến đổi về thành phần sinh hóa các chất trong tế bào như giảm tổng hợp protein và các axit amin, giảm cố định CO2, tăng nồng độ các chất hoà tan, tăng hàm lượng prolin,… Khi gặp hạn, cây sinh ra AAB chủ yếu ở rễ rồi chuyển lên lá, gây héo lá, đóng khí khổng và đẩy nhanh già hóa bộ lá. Khi AAB được chuyển hóa tới hạt làm cho hạt bị lép trong quá trình đẫy hạt. Trong điều kiện hạn nặng, tế bào không phân chia, không phát triển, thậm chí sau khi tưới nước trở lại, các bộ phận vẫn bị ảnh hưởng, dẫn đến bộ lá không phát triển, và khi mức độ hạn trở nên nghiêm trọng thì rễ không phát triển được [18], [50]. Sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu khi hạn thể hiện rất rõ ở cao lương, lúa mì, lúa nước, còn ở khoai tây thì thấp hơn. Prolin được tích lũy khi hạn nặng như là một chất điều hòa áp suất thẩm thấu và như một protein bảo vệ cấu trúc khi sức trương của cây bị giảm mạnh [48], [49], [68], [80]. Cũng trong điều kiện hạn nặng, quang oxy hóa khử diệp lục xẩy ra, hệ thống quang photphorin hóa thứ hai hoạt động mạnh dẫn đến thừa e- tự do không liên kết, năng lượng cao năng trong lá, đẩy nhanh sự oxy hóa khử diệp lục và làm mất khả năng quang hợp của lá, thể hiện rõ nhất là khi nắng to phiến lá bị cháy. Khi đó các hệ enzym bị giảm hoạt tính, sự biến đổi xacarozơ thành tinh bột của hạt bị giảm vì sự hoạt hóa của enzym biến đổi xacarozơ thành hexozơ bị cản trở [63]. Cơ chế chịu hạn ở thực vật chia làm 3 loại: Tránh hạn: là khả năng của cây có thể hòan thành chu kì sống của nó trước khi sự thiếu hụt nước xuất hiện; Chịu hạn: là khả năng cây có thể sống, phát triển và cho năng suất trong điều kiện cung cấp nước hạn chế hoặc thụ động trải qua các giai đoạn thiếu nước và tiếp tục phát triển khi điều kiện trở lại bình thường; Chống hạn: là khả năng cây chống lại sự thiếu hụt nước bằng cách duy trì nước trong mô tế bào cao [78].