Luận Án Tiến Sĩ Nông Nghiệp Nghiên Cứu Xác Định Đèn Compact Chuyên Dụng Điều Khiển Ra Hoa Trái Vụ Cho Cây Thanh Long (Hylocereus Undatus (Haw.) Britt. And Rose.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGÔ MINH DŨNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐÈN COMPACT CHUYÊN DỤNG ĐIỀU KHIỂN RA HOA TRÁI VỤ CHO CÂY THANH LONG (Hylocereus unda[.]

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-

NGÔ MINH DŨNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐÈN COMPACT CHUYÊN DỤNG ĐIỀU KHIỂN

RA HOA TRÁI VỤ CHO CÂY THANH LONG

(Hylocereus undatus (Haw) Britt and Rose)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

TP HỒ CHÍ MINH - 2020

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-

NGÔ MINH DŨNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐÈN COMPACT CHUYÊN DỤNG ĐIỀU KHIỂN

RA HOA TRÁI VỤ CHO CÂY THANH LONG

(Hylocereus undatus (Haw) Britt and Rose)

Chuyên ngành: Khoa học Cây trồng

Mã số: 9620110

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học

1 GS.TS Nguyễn Quang Thạch

TP HỒ CHÍ MINH - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của GS.TS Nguyễn Quang Thạch và PGS.TS Nguyễn Minh Châu Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, chưa từng được bảo vệ ở bất kỳ học vị nào Một phần kết quả trong luận án đã được công bố trên các tạp chí khoa học với sự đồng ý của các đồng tác giả

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận án

Ngô Minh Dũng

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy,

cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp

Với tấm lòng chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến NGND GS

TS Nguyễn Quang Thạch - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành; PGS TS Nguyễn Minh Châu - Viện Nghiên cứu Cây ăn quả miền Nam đã tận tình hướng dẫn, định hướng, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài cũng như hoàn chỉnh luận án Đặc biệt cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới GS TS Nguyễn Quang Thạch - Người đã tận tình, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện luận án Cảm ơn Thầy - người đã luôn cho tôi những tri thức bổ ích và những định hướng quý báu cho những nghiên cứu khoa học của tôi Cũng rất cảm ơn Thầy

với tư cách chủ nhiệm đề tài nhánh “Nghiên cứu và xây dựng quy trình sử dụng hệ

thống chiếu sáng chuyên dụng trong điều khiển ra hoa cây thanh long tại Bình Thuận, Tây Ninh và Tiền Giang” đã hỗ trợ kinh phí cho tôi thực hiện nghiên cứu

này

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến KS Nguyễn Đoàn Thăng - Tổng Giám đốc

Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông là chủ nhiệm đề tài “Nghiên cứu

thiết kế, chế tạo hệ thống chiếu sáng chuyên dụng và xây dựng quy trình sử dụng hệ thống chiếu sáng chuyên dụng trong công nghiệp nhân giống và điều khiển ra hoa một số loại cây trồng với quy mô công nghiệp” thuộc Chương trình Đổi mới Công

nghệ Quốc gia đến 2020 đã hỗ trợ tạo điều kiện để tôi thực hiện nghiên cứu này

Tôi xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học là tác giả các công trình công bố

đã trích dẫn trong luận án vì đã cung cấp nguồn tư liệu quý báu, những kiến thức liên quan trong quá trình nghiên cứu hoàn thiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam, cơ sở Đào tạo Sau đại học, Trung tâm Nghiên cứu Chuyển giao Tiến bộ

Kỹ thuật Nông nghiệp đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này; Lãnh đạo Viện Sinh học Nông nghiệp Tất Thành; Lãnh đạo Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông đã cộng tác, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu

Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến bố, mẹ, vợ, con và anh em trong gia đình, đã động viên, chia sẻ những khó khăn cũng như hỗ trợ về vật chất và tinh thần, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi có đủ điều kiện học tập và hoàn thành luận án

Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 10 năm 2020

Tác giả

Ngô Minh Dũng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC DIỄN GIẢI CHỮ VIẾT TẮT xi

DANH MỤC BẢNG xii

DANH MỤC HÌNH xvi

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 3

2.1 Mục tiêu tổng quát 3

2.2 Mục tiêu cụ thể 3

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

3.1 Ý nghĩa khoa học 3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4.1 Đối tượng nghiên cứu 4

4.2 Phạm vi nghiên cứu 5

5 Những đóng góp mới của luận án 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7

1.1 Giới thiệu chung về cây thanh long 7

1.1.1 Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm thực vật của cây thanh long 7

1.1.1.1 Nguồn gốc, phân loại 7

1.1.1.2 Đặc điểm thực vật 7

1.1.1.3 Yêu cầu sinh thái 9

1.1.2 Giá trị dinh dưỡng và ý nghĩa kinh tế 10

1.1.2.1 Giá trị dinh dưỡng 10

1.1.2.2 Giá trị kinh tế 11

1.1.3 Tình hình sản xuất, tiêu thụ thanh long trên thế giới và ở Việt Nam 11

1.1.3.1 Sản xuất, tiêu thụ thanh long trên thế giới 11

1.1.3.2 Sản xuất, tiêu thụ thanh long tại Việt Nam 12

1.2 Vai trò của ánh sáng, các thông số quan trọng của ánh sáng đối với cây trồng 15

1.2.1 Sự phân phối quang phổ của ánh sáng mặt trời 16

1.2.2 Ánh sáng tia cực tím (bước sóng 10nm - 400nm) 18

1.2.3 Ánh sáng xanh dương (bước sóng 430nm - 450nm) 19

1.2.4 Ánh sáng xanh lá cây (bước sóng 500nm – 550nm) 19

1.2.5 Ánh sáng đỏ (bước sóng 640nm – 680nm) 20

1.2.6 Ánh sáng đỏ xa (bước sóng 730nm) 20

1.2.7 Đơn vị đo ánh sáng 21

1.2.8 Một số thông tin về đèn huỳnh quang compact (CFL) 22

1.3 Hiện tượng khoa học theo quang chu kỳ ở cây trồng 23

1.3.1 Hiện tượng quang chu kỳ ở cây trồng 23

1.3.2 Hiện tượng quang gián đoạn 25

1.3.3 Phytochrome và bản chất quang gián đoạn 25

1.3.3.1 Học thuyết phytochrome 25

1.3.3.2 Quan điểm đồng hồ sinh học và cơ chế phân tử trong việc giải thích cơ chế quang chu kỳ 27

1.4 Các nghiên cứu điều khiển ra hoa trên một số đôi tượng cây trồng theo quang gián đoạn 31

1.5 Các nghiên cứu về cứu điều khiển ra hoa trên cây thanh long 36

1.5.1 Sự ra hoa của cây thanh long bị ảnh hưởng của quang chu kỳ 36

1.5.2 Các nghiên cứu điều khiển ra hoa trái vụ theo biện pháp quang gián đoạn trên cây thanh long 37

1.5.2.1 Trên thế giới 37

1.5.2.2 Tại Việt Nam 39

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 47

2.1 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 47

2.1.1 Đối tượng 47

2.1.2 Vật liệu phục vụ nghiên cứu 50

2.2 Nội dung nghiên cứu 50

2.2.1 Nội dung 1: Đánh giá hiện trạng sử dụng đèn chiếu sáng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 50

2.2.1.1 Điều tra hiện trạng sử dụng đèn chiếu sáng để điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 51

2.2.1.2 Khảo sát phổ phát xạ của các loại đèn chiếu sáng đã được điều tra trong điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 51

2.2.2 Nội dung 2: Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 51

2.2.2.1 Thanh lọc bóng CFL cải tiến thông qua khảo sát phổ và đo mật độ dòng photon vùng đỏ và đỏ xa 51

2.2.2.2 Xác định đèn tối ưu qua thí nghiệm đồng ruộng 51

2.2.3 Nội dung 3: Xây dựng quy trình sử dụng đèn CFL chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 52

2.2.3.1 Xác định ảnh hưởng của thời lượng chiếu sáng đèn CFL chuyên dụng đến khả năng ra hoa trái vụ của cây thanh long ruột trắng 52

2.2.3.2 Xác định ảnh hưởng của thời lượng chiếu sáng đèn CFL chuyên dụng đến khả năng ra hoa trái vụ của cây thanh long ruột đỏ 52

2.2.3.3 Xác định ảnh hưởng của thời điểm bắt đầu chiếu sáng của đèn CFL chuyên dụng đến khả năng ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột trắng 52

2.2.3.4 Xác định ảnh hưởng của thời điểm bắt đầu chiếu sáng của đèn CFL chuyên dụng đến khả năng ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột đỏ 52

2.2.3.5 Xây dựng mô hình trình diễn theo các thông số tối ưu mà đề tài đã xác định 52

2.2.4 Nội dung 4: Nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng của nhiệt độ và ánh sáng trong

việc điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long bằng xứ lý quang gián đoạn 53

2.2.5 Hiệu quả kinh tế 53

2.3 Phương pháp nghiên cứu 53

2.3.1 Phương pháp điều tra, khảo sát 53

2.3.1.1 Điều tra hiện trạng sử dụng đèn chiếu sáng để điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 53

2.3.1.2 Khảo sát phổ phát xạ và đo các chỉ tiêu về mật độ dòng photon của các loại đèn chiếu sáng 54

2.3.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm chung 54

2.3.3 Phương pháp bố trí và thực hiện ở các thí nghiệm cụ thể 57

2.3.3.1 Các thí nghiệm thuộc nội dung 2 57

2.3.3.2 Các thí nghiệm thuộc nội dung 3 59

2.3.3.3 Các thí nghiệm thuộc nội dung 4 61

2.3.3.4 Hiệu quả kinh tế so sánh giữa đèn chuyên dụng CFL-20W NN R và đèn sợi đốt 60W 62

2.3.4 Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi 63

2.3.5 Phương pháp xử lý thống kê 64

2.4 Điều kiện khí hậu thời tiết trong thời gian nghiên cứu 64

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 66

3.1 Kết quả điều tra hiện trạng sử dụng đèn chiếu sáng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 66

3.1.1 Hiện trạng sử dụng đèn chiếu sáng để điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long (năm 2013) 66

3.1.2 Phổ phát xạ của các loại đèn chiếu sáng đã được điều tra trong điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 75

3.2 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 78

3.2.1 Lựa chọn các đèn huỳnh quang compact (CFL) dùng điều khiển ra hoa thông qua xác định mật độ dòng photon vùng đỏ và đỏ xa 78 3.2.2 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột trắng tại Bình Thuận 82 3.2.2.1 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột trắng tại Bình Thuận (vụ 1 từ tháng 9/2013 đến 11/2013) 83 3.2.2.2 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột trắng tại Bình Thuận (vụ 2 từ tháng 1/2014 đến 3/2014) 87 3.2.2.3 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột trắng tại Bình Thuận (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 90 3.2.3 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột đỏ 94 3.2.3.1 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột đỏ tại tỉnh Tiền Giang (vụ 1 từ tháng 9/2013 đến 11/2013) 94 3.2.3.2 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột đỏ tại tỉnh Tây Ninh (vụ 2 từ tháng 1/2014 đến 3/2014) 96 3.2.3.3 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột đỏ tại tỉnh Tiền Giang (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 99 3.2.3.4 Xác định đèn huỳnh quang compact (CFL) chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột đỏ tại tỉnh Tây Ninh (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 102 3.3 Xây dựng quy trình sử dụng đèn CFL chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 109

3.3.1 Xác định ảnh hưởng của thời lượng chiếu sáng đèn CFL chuyên dụng đến

khả năng ra hoa trái vụ của cây thanh long 110

3.3.1.1 Xác định ảnh hưởng của thời lượng chiếu sáng đèn CFL chuyên dụng đến khả năng ra hoa trái vụ của cây thanh long ruột trắng tại Bình Thuận 111

3.3.1.2 Xác định ảnh hưởng của thời lượng chiếu sáng đèn CFL chuyên dụng đến khả năng ra hoa trái vụ của cây thanh long ruột đỏ 113

3.3.2 Xác định ảnh hưởng của thời điểm bắt đầu chiếu sáng của đèn CFL chuyên dụng đến khả năng ra hoa trái vụ cho cây thanh long 117

3.3.2.1 Xác định ảnh hưởng của thời điểm bắt đầu chiếu sáng của đèn CFL chuyên dụng đến khả năng ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột trắng tại Bình Thuận 118

3.3.2.2 Xác định ảnh hưởng của thời điểm bắt đầu chiếu sáng của đèn CFL chuyên dụng đến khả năng ra hoa trái vụ cho cây thanh long đỏ 119

3.3.3 Xây dựng mô hình trình diễn theo các thông số tối ưu mà đề tài đã xác định 124 3.4 Nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng của nhiệt độ và ánh sáng trong việc điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long bằng xứ lý quang gián đoạn 128

3.4.1 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn phát ánh sáng nhìn thấy và đèn hồng ngoại (chỉ phát nhiệt, không phát ánh sáng nhìn thấy) trong việc điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long bằng xứ lý quang gián đoạn 128

3.4.2 Ảnh hưởng phối hợp của chiếu sáng bằng các loại đèn phát ánh sáng nhìn thấy và đèn hồng ngoại (chỉ phát nhiệt, không phát ánh sáng nhìn thấy) trong việc điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long bằng xứ lý quang gián đoạn 129

3.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế sử dụng của đèn chuyên dụng CFL 20W NN R 133

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 139

1 Kết luận 139

2 Đề nghị 141

TÀI LIỆU ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 142

TÀI LIỆU THAM KHẢO 144

PHỤ LỤC 161

DANH MỤC DIỄN GIẢI CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần sinh hóa của quả thanh long 10

Bảng 1.2 Diện tích, sản lượng thanh long tại một số vùng chuyên canh (tính đến năm 2018) [6] 13

Bảng 2.1 Các loại đèn sử dụng trong nghiên cứu của đề tài 49

Bảng 2.2 Điều kiện thời tiết khí hậu trong thời gian thực hiện các thí nghiệm 64

Bảng 3.1 Độ dài ngày theo các tháng tại một số vĩ độ (°N) khác nhau 67

Bảng 3.2 Tình hình sử dụng đèn chiếu sáng điều khiển ra hoa trái vụ cho thanh long ruột trắng tại tỉnh Bình Thuận (kết quả điều tra tính đến tháng 1/2014) 68

Bảng 3.3 Tình hình sử dụng đèn chiếu sáng điều khiển ra hoa trái vụ cho thanh long ruột đỏ tại tỉnh Tiền Giang và Tây Ninh (kết quả điều tra tính đến tháng 1/2014) 70

Bảng 3.4 Kết quả xác định mật độ dòng photon hữu hiệu cho quang hợp (PPFD) và mật độ dòng photon (PFD) vùng đỏ và đỏ xa của các đèn đang sử dụng chiếu sáng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 77

Bảng 3.5 Mật độ dòng photon hữu hiệu cho quang hợp (PPFD và mật độ dòng photon (PFD) vùng đỏ và đỏ xa của các đèn sử dụng chiếu sáng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long 81

Bảng 3.6 Tình hình sinh trưởng trụ thanh long trước và sau khi chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau tại Bình Thuận (vụ 1 từ tháng 9/2013 đến 11/2013) 84

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất thanh long tại Bình Thuận (vụ 1 từ tháng 9/2013 đến 11/2013) 85

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến một số chỉ

tiêu sinh trưởng và phát triển của thanh long tại Bình Thuận (vụ 2 từ tháng 1/2014 đến 3/2014) 88 Bảng 3.9 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến năng suất

và các yếu tố cấu thành năng suất thanh long tại Bình Thuận (vụ 2 từ tháng 1/2014 đến 3/2014) 88 Bảng 3.10 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến một số

chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của thanh long tại Bình Thuận (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 91 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến năng

suất và các yếu tố cấu thành năng suất thanh long tại Bình Thuận (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 91 Bảng 3.12 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến một số

chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của thanh long tại Tiền Giang (vụ 1 từ tháng 9/2013 đến 11/2013) 95 Bảng 3.13 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến một số

chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của thanh long tại Tây Ninh (vụ 2 từ tháng 1/2014 đến 3/2014) 97 Bảng 3.14 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến năng

suất và các yếu tố cấu thành năng suất thanh long tại Tây Ninh (vụ 2 từ tháng 1/2014 đến 3/2014) 99 Bảng 3.15 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến một số

chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của thanh long tại Tiền Giang (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 100 Bảng 3.16 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến năng

suất và các yếu tố cấu thành năng suất thanh long tại Tiền Giang (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 102

Bảng 3.17 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến một số

chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của thanh long tại Tây Ninh (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 104 Bảng 3.18 Ảnh hưởng của chiếu sáng bằng các loại đèn khác nhau đến năng

suất và các yếu tố cấu thành năng suất thanh long tại Tây Ninh (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 104 Bảng 3.19 Ảnh hưởng của chiếu sáng ngắt quãng đến số nụ và số hoa thanh

long tại Bình Thuận (từ tháng 10/2015 đến 12/2015) 111 Bảng 3.20 Ảnh hưởng của chiếu sáng ngắt quãng đến số nụ và số hoa thanh

long tại Tiền Giang (từ tháng 10/2015 đến 12/2015) 114 Bảng 3.21 Ảnh hưởng của chiếu sáng ngắt quãng đến số nụ và số hoa thanh

long tại Tiền Giang (từ tháng 10/2015 đến 12/2015) 116 Bảng 3.22 Ảnh hưởng của thời điểm chiếu sáng đến số nụ và số hoa thanh long

tại Bình Thuận (từ tháng 10/2015 đến 12/2015) 119 Bảng 3.23 Ảnh hưởng của thời điểm chiếu sáng đến số nụ và số hoa thanh long

tại Tiền Giang (từ tháng 10/2015 đến 12/2015) 121 Bảng 3.24 Ảnh hưởng của thời điểm chiếu sáng đến số nụ và số hoa thanh long

tại Tây Ninh (từ tháng 10/2015 đến 12/2015) 122 Bảng 3.25 So sánh ảnh hưởng của chiếu sáng bằng hai loại đèn khác nhau đến

năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất thanh long ruột trắng tại Bình Thuận (từ tháng 11/2016 đến tháng 1/2017) 125 Bảng 3.26 So sánh ảnh hưởng của chiếu sáng bằng hai loại đèn khác nhau đến

năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất thanh long ruột đỏ tại Tây Ninh (từ tháng 11/2016 đến tháng 1/2017) 127 Bảng 3.27 Ảnh hưởng của các đèn có phổ phát xạ khác nhau đến sự ra nụ của

cây thanh long ruột trắng tại Bình Thuận (từ tháng 10/2018 đến tháng 12/2018) 129

Bảng 3.28 Nhiệt độ tại các vị trí khác nhau của các loại đèn chiếu sáng cho

thanh long tại Bình Thuận (từ tháng 11/2018 đến tháng 1/2019) 130 Bảng 3.29 Ảnh hưởng của các đèn có phổ phát xạ và phát nhiệt độ khác nhau

đến sự ra nụ của cây thanh long ruột trắng tại Bình Thuận (từ tháng 11/2018 đến tháng 1/2019) 131 Bảng 3.30 So sánh chênh lệch đầu tư giữa đèn sợi đốt 60W và đèn chuyên dụng

CFL-20W NN R khi chiếu sáng điều khiển ra hoa trái vụ cho thanh long ruột trắng (từ tháng 11/2016 đến tháng 1/2017) 134 Bảng 3.31 So sánh chênh lệch đầu tư giữa đèn sợi đốt 60W và đèn chuyên dụng

CFL-20W NN R khi chiếu sáng điều khiển ra hoa trái vụ cho thanh long ruột đỏ (từ tháng 11/2016 đến tháng 1/2017) 135 Bảng 3.32 So sánh chênh lệch đầu tư giữa đèn sợi đốt 60W và đèn chuyên dụng

CFL-20W NN R khi chiếu sáng điều khiển ra hoa trái vụ cho thanh long ruột đỏ (1 hecta) 136

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Các phổ bước sóng ánh sáng nhìn thấy [27], [81], [123] 16

Hình 1.2 Quang phổ ánh sáng mặt trời và một số đèn chiếu sáng thông dụng [81] 17

Hình 1.3 Quang phổ hấp thụ ánh sáng của các thụ quan thực vật [81] 18

Hình 1.4 Sơ đồ biến đổi thuận nghịch khi hấp thụ ánh sáng đỏ và đỏ xa 21

Hình 1.5 Quang chu kỳ và sự ra hoa của cây 24

Hình 1.6 Công thức cấu tạo của hai dạng phytochrome và sự chuyển hóa thuận nghịch 26

Hình 1.7 Các mô hình cảm ứng của phản ứng quang chu kỳ 28

Hình 1.8 Mô hình hoạt hóa sự ra hoa ở điều kiện ngày dài của cây Arabidopsis 30

Hình 1.9 Mô hình hoạt hóa sự ra hoa ở điều kiện ngày ngắn của cây Arabidopsis 31

Hình 2.1 Các giống thanh long sử dụng nghiên cứu trong đề tài 48

Hình 2.2 Các timer, đóng và mở điện theo từng nghiệm thức thí nghiệm 50

Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 56

Hình 2.4 Bố trí các nghiệm thức chiếu sáng cho cây thanh long trên đồng ruộng 57

Hình 3.1 Phổ hấp phụ của 2 dạng phytochorome 75

Hình 3.2 Phổ phát xạ và đèn sợi đốt 60W (hình trên) và 40W (hình dưới) sử dụng chiếu sáng điều khiển thanh long ra hoa trái vụ năm 2013-2014 76

Hình 3.3 Phổ phát xạ và đèn huỳnh quang compact 20W (CFL) thông thường sử dụng chiếu sáng điều khiển thanh long ra hoa trái vụ năm 2013-2014 76

Hình 3.4 Phổ phát xạ của 9 loại đèn CFL đề nghị chế tạo theo đề xuất của đề tài 80

Hình 3.5 Phổ phát xạ của các loại đèn CFL được chọn để xác định đèn chuyên dụng dùng chiếu sáng điều khiển cho cây thanh long ra hoa trái vụ 82

Hình 3.6 Số nụ và cành có nụ trên các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác nhau tại Bình Thuận (vụ 1 từ tháng 9/2013 đến 11/2013) 86

Hình 3.7 Số nụ và cành có nụ trên các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác nhau tại Bình Thuận (vụ 2 từ tháng 1/2014 đến 3/2014) 89

Hình 3.8 Số nụ và cành có nụ trên các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác

nhau tại Bình Thuận (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 90 Hình 3.9 Số cành ra nụ trên các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác nhau tại

Bình Thuận qua 3 vụ điều khiển cho cây thanh long ruột trắng ra hoa trái

vụ từ 2013-2014 92 Hình 3.10 Tổng số nụ/trụ của các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác nhau

tại Bình Thuận qua 3 vụ điều khiển cho cây thanh long ruột trắng ra hoa trái vụ từ 2013-2014 93 Hình 3.11 Số nụ và cành có nụ trên các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác

nhau tại Tiền Giang (vụ 1 từ tháng 9/2013 đến 11/2013) 96 Hình 3.12 Số nụ và cành có nụ trên các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác

nhau tại Tây Ninh (vụ 2 từ tháng 1/2014 đến 3/2014) 98 Hình 3.13 Số nụ và cành có nụ trên các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác

nhau tại Tiền Giang (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 101 Hình 3.14 Số nụ và cành có nụ trên các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác

nhau tại Tây Ninh (vụ 3 từ tháng 10/2014 đến 12/2014) 103 Hình 3.15 Số cành ra nụ trên các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác nhau

qua 3 vụ điều khiển cho cây thanh long ruột đỏ ra hoa trái vụ từ

2013-2014 106 Hình 3.16 Tổng số nụ/trụ của các nghiệm thức chiếu sáng bằng đèn khác nhau

qua 3 vụ điều khiển cho cây thanh long ruột đỏ ra hoa trái vụ từ

2013-2014 107 Hình 3.17 Đèn chuyên dụng CFL-20W NN R có phổ phát xạ thích hợp cho điều

khiển thanh long ra hoa trái vụ bằng chiếu sáng bổ sung 109 Hình 3.18 Số nụ/trụ ở các nghiệm thức ngắt quãng khác nhau tại Bình Thuận (từ

tháng 10/2015 đến 12/2015) 112 Hình 3.19 Số nụ/trụ ở các nghiệm thức ngắt quãng khác nhau tại Tiền Giang (từ

tháng 10/2015 đến 12/2015) 115

Hình 3.20 Số nụ/trụ ở các nghiệm thức ngắt quãng khác nhau tại Tây Ninh (từ

tháng 10/2015 đến 12/2015) 117 Hình 3.21 Số nụ/trụ ở các nghiệm thức thời điểm chiếu sáng khác nhau tại Bình

Thuận (từ tháng 10/2015 đến 12/2015) 120 Hình 3.22 Số nụ/trụ ở các nghiệm thức thời điểm chiếu sáng khác nhau tại Tây

Ninh (từ tháng 10/2015 đến 12/2015) 123 Hình 3.23 Số nụ và cành ra nụ/trụ sau khi chiếu sáng điều khiên ra hoa trái vụ

cho cây thanh long ruột trắng tại Bình Thuận (từ tháng 11/2016 đến tháng 1/2017) 124 Hình 3.24 Số nụ và cành ra nụ/trụ sau khi chiếu sáng điều khiên ra hoa trái vụ

cho cây thanh long ruột đỏ tại Tây Ninh (từ tháng 11/2016 đến tháng 1/2017) 127 Hình 3.25 Cơ cấu chi phí sản xuất thanh long trái vụ tại Bình Thuận 133

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, thực hiện đề án “Tái cơ cấu ngành nông nghiệp theo hướng giá trị gia tăng và phát triển bền vững” của Thủ tướng chính phủ [45], nền nông nghiệp truyền thống của Việt Nam đã dần chuyển sang nền nông nghiệp sản xuất hàng hóa xuất khẩu Đặc biệt trong lĩnh vực trồng trọt có sự thay đổi mang tính then chốt giữa sản xuất, xuất khẩu lúa gạo và rau quả Mặt hàng có giá trị cao như rau, quả đã có bước nhảy vọt trong đóng góp về giá trị xuất khẩu, từ 0,62 tỷ USD năm 2011 lên 3,51 tỷ USD năm 2017 tăng hơn 560% [8], [47] Trong các loại quả tham gia xuất khẩu của Việt Nam, thanh long đang là loại trái cây chủ lực Theo

số liệu của Cục Hải quan, tổng kim ngạch xuất khẩu 12 loại quả của Việt Nam trong năm 2017 là 2,6 tỷ USD, trong đó thanh long chiếm đến 1,15 tỷ USD (tương đương 44,23%) [47]

Thanh long là cây ra hoa trong điều kiện ngày dài Trong thời gian từ tháng 3 đến tháng 9 ở Việt Nam, thời gian chiếu sáng trong ngày dài hơn thời gian đêm, cây

ra hoa thuận lợi, vụ này được gọi là chính vụ Từ tháng 9 cho đến tháng 3 năm sau, thời gian chiếu sáng trong ngày ngắn hơn thời gian đêm, cây không ra hoa được Muốn cây có hoa phải điều khiển hay kích thích ra hoa, vụ này gọi là mùa trái vụ

Một số nghiên cứu điều khiển thanh long ra hoa trái vụ đã được tiến hành ở Đài Loan [121], [132], [129], Việt Nam [86] và Thái Lan [114], đều cho rằng: có thể kích thích ra hoa trái vụ bằng chiếu sáng bổ sung vào ban đêm hoặc xử lý hóa chất điều hòa sinh trưởng Xử lý bằng cách chiếu sáng cho kết quả tốt hơn so với xử

lý bằng hóa chất điều hòa sinh trưởng [130], [91], [114] Đài Loan cũng đã đưa ra quy trình xử lý ánh sáng cho thanh long bằng cách chiếu sáng 4 giờ với bóng đèn sợi đốt 75W đến 100W từ 22:00 tối đến 2:00 sáng hôm sau là tối ưu nhất [129], [130], [131] Các kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học tại Việt Nam đã được tổng kết trong tiêu chuẩn ngành của Bộ Nông nghiệp và PTNT về quy trình kỹ thuật

trồng, chăm sóc, thu hoạch thanh long phục vụ xuất khẩu [3] Trong đó quy trình điều khiển ra hoa trái vụ là: sử dụng loại bóng đèn sợi đốt 75W đến 100W, thời gian chiếu đèn từ 6 đến 10 giờ/đêm, sau 15 đến 20 đêm thì thanh long có thể ra hoa Quy trình này đã được vận dụng rất phổ biến ở các vùng trồng thanh long

Với mỗi hecta cần trung bình 1.000 đến 1.200 bóng đèn để điều khiển ra hoa trái vụ, như vậy cần khoảng 25,2 triệu bóng đèn cho khoảng 40.000 ha thanh long đang cho thu hoạch (ước tính tổng lượng điện cần là khoảng 650.000 MWh một năm tương đương một nhà máy điện nhỏ) [38] Có thể nói để sản xuất thanh long trái vụ đòi hỏi một lượng điện để điều khiển ra hoa trái vụ rất lớn Nhiều tỉnh có diện tích trồng thanh long lớn như Bình Thuận, Long An, Tiền Giang gặp rất nhiều khó khăn trong việc cung cấp điện cho sản xuất thanh long trái vụ

Một thách thức rất lớn khác là theo Quyết định số 51/2011/QĐ-TTg, Thủ tướng Chính phủ đã ký ban hành Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong đó có nêu rõ, từ ngày 1/1/2013, cấm nhập khẩu, sản xuất và lưu thông loại đèn tròn (đèn sợi đốt) có công suất lớn hơn 60W [44] Đây có thể xem như vấn đề thời

sự hết sức cấp bách cho các nhà nghiên cứu sử dụng ánh sáng trong điều khiển ra hoa trái vụ, bắt buộc phải sản xuất ra loại đèn khác có công suất thấp để thay thế đèn sợi đốt công suất cao

Trong bối cảnh ấy, việc thực hiện đề tài “Nghiên cứu xác định đèn compact

chuyên dụng điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long (Hylocereus undatus (Haw.) Britt and Rose.)” nhằm đề xuất chế tạo, sử dụng bóng đèn huỳnh quang

compact (CFL) chuyên dụng công suất thấp dùng cho điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long và đồng thời xây dựng được quy trình sử dụng đèn có hiệu quả, tiết kiệm năng lượng là hết sức có ý nghĩa, đáp ứng được nhu cầu bức xúc của thực tiễn sản xuất thanh long tại các tỉnh phía Nam

2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài

2.1 Mục tiêu tổng quát

Nghiên cứu xác định được đèn huỳnh quang compact (CFL) có phổ ánh sáng chuyên dụng, có công suất thấp 20W, thay thế đèn sợi đốt 60W để điều khiển thanh long ra hoa trái vụ, góp phần giảm điện năng tiêu thụ, tăng hiệu quả sản xuất trong canh tác cây thanh long

b) Nghiên cứu đã khẳng định ánh sáng có vai trò quyết định trong việc điều khiển cây thanh long ra hoa trái vụ Nhiệt độ có ảnh hưởng tích cực, nâng cao hiệu

quả quá trình điều khiển ra hoa trái vụ bằng chiếu sáng nhưng không thể thay thế ánh sáng

c) Kết quả nghiên cứu của đề tài là minh chứng rõ rệt cho học thuyết phytochrome trong sự ra hoa của thực vật theo quang chu kỳ Các kết quả này là những dữ liệu quý có thể sử dụng phục vụ giảng dạy, nghiên cứu trong các lĩnh vực sinh lý thực vật, nghề làm vườn, nông nghiệp công nghệ cao

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

a) Kết quả nghiên cứu của đề tài đã góp phần định hướng việc chế tạo đèn chuyên dụng có phổ phát xạ đặc hiệu ở vùng đỏ (red) và đỏ xa (far red) dùng điều khiển cho cây thanh long ra hoa trái vụ, cụ thể là đèn huỳnh quang compact chuyên dụng CFL-20W NN R Kết quả đã được Công ty Cổ phần Bóng đèn Phích nước Rạng Đông vận dụng đưa vào sản xuất hàng triệu bóng đèn huỳnh quang compact chuyên dụng phục vụ sản xuất thanh long trái vụ

b) Đã xây dựng thành công quy trình sử dụng đèn chuyên dụng Quy trình sử dụng bóng đèn chuyên dụng CFL-20W NN R của đề tài đã được Bộ Nông nghiệp &

Phát triển Nông thôn công nhận là tiến bộ kỹ thuật “Đèn huỳnh quang compact

chuyên dụng và quy trình lắp đặt, sử dụng trong điều khiển ra hoa cho cây thanh long (Hylocereus undatus (Haw.) Britt and Rose)” và đã áp dụng rộng rãi ngoài sản

xuất Sử dụng đèn CFL chuyên dụng đã tiết kiệm được 66% điện năng so với đèn sợi đốt 60W đang sử dụng phổ biến, trong khi không thay đổi năng suất thanh long

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Các giống thanh long đang trồng phổ biến tại các tỉnh Bình Thuận, Tiền

Giang và Tây Ninh, là giống thanh long ruột trắng (Hylocereus undatus), giống này chiếm khoảng 95% diện tích Giống thanh long ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus),

chiếm 4% đến 5% diện tích trồng hiện nay

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Trong giai đoạn thực hiện đề tài (từ năm 2013 đến 2019), công nghệ đèn LED (có phổ chiếu sáng đơn sắc) ở Việt Nam còn chưa được phát triển Việc lựa chọn đèn huỳnh quang compact (đa phổ) được cải tiến phổ chiếu sáng tập trung trong vùng phát ánh sáng đỏ và đỏ xa là giải pháp tình thế bắt buộc nhưng mang tính sáng tạo và có khả năng triển khai rộng do giá thành hạ Chính vì thế, đèn sử dụng cho chiếu sáng thanh long trong nghiên cứu này tập trung vào đèn huỳnh quang compact Đó cũng là giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài luận án

5 Những đóng góp mới của luận án

a) Luận án là công trình đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu sử dụng đèn chiếu sáng xử lý thanh long ra hoa trái vụ dựa trên cơ sở lý thuyết của hiện tượng quang gián đoạn là do tác động của chất nhận ánh sáng phytochrome Chất này hấp thụ ánh sáng vùng đỏ (660nm) và đỏ xa (730nm) để gây tác động ra hoa Điều này trước nay chưa được đề cập, nghiên cứu làm rõ và cùng với việc sử dụng bóng đèn chiếu sáng điều khiển ra hoa thanh long rất tùy tiện làm giảm hiệu quả và lãng phí điện năng rất lớn

b) Luận án đã nghiên cứu một cách hệ thống về tác dụng của các loại đèn huỳnh quang compact (CFL) khác nhau và xác định được đèn huỳnh quang compact CFL-20W NN R có phổ phát xạ tập trung vùng đỏ (660nm) và đỏ xa (730nm) có mật độ dòng photon (PFD) vùng đỏ và đỏ xa cao, là đèn chuyên dụng tối ưu để điều khiển ra hoa trái vụ cho cây thanh long tại Việt Nam Kết quả này đã được thử nghiệm thành công và lặp lại có hệ thống trên hai giống thanh long ruột

trắng (Hylocereus undatus) và ruột đỏ (Hylocereus polyrhizus) trồng phổ biến ở

nhiều vùng sản xuất thanh long ở các tỉnh phía Nam

c) Lần đầu tiên, bằng cách sử dụng đèn hồng ngoại chỉ phát tia hồng ngoại gây nhiệt, không phát ra ánh sáng nhìn thấy, luận án đã bố trí được thí nghiệm làm

rõ ảnh hưởng của ánh sáng và nhiệt độ trong quá trình điều khiển ra hoa bằng chiếu

sáng quang gián đoạn cho cây thanh long Thí nghiệm đã khẳng định ánh sáng có vai trò quyết định và duy nhất trong việc điều khiển cây thanh long ra hoa trái vụ, nhiệt độ có ảnh hưởng tích cực, nâng cao hiệu quả quá trình điều khiển ra hoa nhưng không thể thay thế ánh sáng trong điều khiển ra hoa trái vụ

d) Đã xác định được quy trình sử dụng đèn compact chuyên dụng CFL-20W

NN R dùng xử lý ra hoa trái vụ cho cây thanh long ruột trắng trồng tại Bình Thuận

và thanh long ruột đỏ trồng tại Tiền Giang và Tây Ninh Quy trình mới sử dụng đèn

có công suất thấp 20W, thời gian chiếu đèn giảm 1 giờ/đêm (từ 11 giờ 30 phút giảm xuống 10 giờ 30 phút trên thanh long ruột trắng và từ 8 giờ xuống 7 giờ ở thanh long ruột đỏ) nhưng cho kết quả tạo hoa trái vụ tương đương với quy trình cũ sử dụng đèn sợi đốt 60W Nghiên cứu đã xác định được việc sử dụng đèn huỳnh quang compact CFL-20W NN R tiết kiệm được 66% lượng điện tiêu thụ so với sử dụng đèn sợi đốt 60W, tiết kiệm được gần 40 triệu đồng/ha/năm tiền điện mà không làm thay đổi năng suất thanh long so với phương thức canh tác cũ Đèn CFL-20W NN R

có thể gọi là đèn huỳnh quang chuyên dụng, hoàn toàn có thể thay thế đèn sợi đốt 60W dùng xử lý ra hoa trái vụ cây thanh long

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung về cây thanh long

1.1.1 Nguồn gốc, phân loại và đặc điểm thực vật của cây thanh long

1.1.1.1 Nguồn gốc, phân loại

Cây thanh long có tên khoa học là Hylocereus undatus (Haw.) Britt and

Rose Tên tiếng Anh: Dragon fruit, thanh long thuộc họ Cactaceae (Xương rồng),

bộ Cactales, lớp Dicotyledonae, ngành Angiospermae [9], [10], [12], [17], [51]

Có hơn 250 loài xương rồng được trồng như là những cây ăn quả Các loài này xuất phát từ 35 đến 40 giống khác nhau, nhưng không phải tất cả đều có cùng

giá trị kinh tế Theo Barbeau (1990) giống Hylocereus có 5 loài chính cho quả [61]:

- Hylocereus triangularis Britt and Rose có quả màu vàng, nguồn gốc ở

Uruguay, phía tây Brasil và Colombia

- Hylocereus undatus Britt and Rose có quả màu đỏ, thịt quả màu trắng, có

nguồn gốc không rõ, có thể giữa Mexico và Colombia

- Hylocereus ocamposis Britt and Rose của Colombia có vỏ quả màu đỏ, thịt

lượng rễ và kích thước rễ cũng tăng dần theo tuổi cây và mức độ thâm canh Rễ khí sinh mọc dọc theo phần thân cây trên không, bám vào cây trụ (sống hoặc chết) để cây thanh long bám chắc hơn và leo lên cao Rễ khí sinh có chiều hướng phát triển dần xuống đất [16], [20]

Thân và cành: thanh long là loại dây leo nửa phụ sinh (lúc đầu mọc rễ dưới đất, sau đó tạo ra nhiều rễ bất định bám lên vật nương tựa), ưa nắng, thân mập có 3 cánh dẹp (đôi khi 4) màu xanh lục, thắt khúc từng quãng là giới hạn của những đợt sinh trưởng Thân bò rất dài có khi tới 5m đến 7m, đường kính 3cm đến 7cm, và không có lá (lá bị tiêu giảm) Theo Nguyễn Văn Kế (1997) chiều dài trung bình của cành là 1,0m đến 1,1m ở vườn cây 3 đến 5 năm tuổi [20], [21] Mai Văn Quyền (1999) cho rằng, mỗi năm cây thanh long phát triển cho 2 đến 3 đợt cành Đợt cành thứ nhất là cành mẹ của đợt cành thứ hai và cứ thế cành xếp thành từng lớp trên đầu trụ, khoảng thời gian giữa hai đợt ra cành là 40 đến 50 ngày, số lượng cành trên cây cũng tăng theo năm tuổi [33]

Số cành tăng dần theo tuổi cây, mật độ cây và mức độ thâm canh Trên mỗi cành có nhiều thùy, nơi thùy có nhiều lông mịn ngắn và có 2 đến 5 gai nhỏ dài 2mm đến 4mm [61] Các thùy trên 3 cánh của thân xếp theo một đường xoắn ốc Thùy là

vị trí của lá bị tiêu giảm, do đó được gọi là “mắt” Bìa mỗi cánh có đường viền màu vàng nâu nối liền các mắt Nụ hoa xuất hiện ngay dưới các gai ở một số mắt hoặc ở ngọn cành

Hoa: lưỡng phái, rất to, chiều dài khoảng 25cm đến 35cm, màu vàng nhạt, mọc đơn độc trên thân Nhiều lá đài và cánh hoa dính nhau bên dưới thành ống Các

lá đài hình vẩy dài, màu xanh xếp kiểu xoắn ốc Các cánh hoa có màu trắng ngà, mỏng manh, xếp nối tiếp lá đài Rất nhiều nhị xếp xoắn ốc trên ống bao hoa Bầu noãn hạ, vòi nhụy dài bằng chỉ nhị, tận cùng là đầu nhụy chia nhiều nhánh Hoa nở

về đêm và sáng hôm sau thì bao hoa sẽ héo dần [133] Sự ra hoa của thanh long theo chu kỳ tất cả các hoa trong cùng một cây tiến triển cùng một thời gian theo pha:

- Xuất hiện nụ tới nở hoa : 16 đến 18 ngày

Quả và hạt: sau khi hoa thụ phấn sẽ phát triển thành quả Trong 10 ngày đầu tốc độ lớn của quả tương đối chậm, tiếp sau đó tăng nhanh về kích thước và trọng lượng Quả thanh long có hình bầu dục, có nhiều tai lá màu xanh (thường được gọi

là “ngoe” do phiến hoa còn sót lại) [33] Dạng quả mập màu đỏ tía, hình bầu dục dài 12cm đến 16cm, đường kính 8,0cm đến 13,5cm Quả nặng trung bình 250gr đến 350gr [61] hoặc hơn tùy thuộc vào kỹ thuật bón phân, tưới nước Thịt quả có màu trắng đục, đỏ hay tím, chứa nhiều chất dinh dưỡng (Bảng 1.1)

1.1.1.3 Yêu cầu sinh thái

Cây thanh long chịu ảnh hưởng của quang kỳ, ra hoa trong điều kiện ngày dài, cây sinh trưởng và phát triển tốt ở các nơi có ánh sáng đầy đủ, thiếu ánh sáng cây yếu Tuy nhiên, nếu cường độ ánh sáng và nhiệt độ quá cao sẽ làm ảnh hưởng tới khả năng sinh trưởng của cây thanh long Nhiệt độ thích hợp cho thanh long sinh trưởng và phát triển từ 20°C đến 34°C

Cây thanh long là cây chịu hạn nhưng không chịu úng, tuy nhiên trong điều kiện nắng hạn kéo dài nếu không đủ nước tưới sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng phát triển của cây và làm giảm năng suất Biểu hiện của sự thiếu nước ở cây thanh long là: cành mới hình thành ít, sinh trưởng rất chậm, cành bị teo tóp và chuyển sang màu vàng Ở những cây thiếu nước khi ra hoa, tỉ lệ rụng hoa ở đợt ra hoa đầu tiên cao hơn 80%, quả nhỏ Do đó, cần tưới nước thường xuyên đảm bảo đủ độ ẩm cho cây phát triển Việc chủ động tưới tiêu sẽ giúp cây thanh long sinh trưởng, phát triển tốt và mang lại hiệu quả kinh tế cao Để cây phát triển tốt, cho nhiều quả và quả to cần cung cấp đủ nước, nhất là trong thời kỳ phân hoá mầm hoa, ra hoa và kết quả Nhu cầu về lượng mưa tốt cho cây từ 800nm đến 2.000mm/năm, nếu thấp hơn hoặc vượt quá sẽ dẫn tới hiện tượng rụng hoa và thối quả Cây thanh long thích hợp

với nhiều loại đất, đất cát pha hay đất phù sa đều phát triển tốt

1.1.2 Giá trị dinh dưỡng và ý nghĩa kinh tế

1.1.2.1 Giá trị dinh dưỡng

Thanh long chứa nhiều chất chống oxy hóa có lợi, vitamin, khoáng chất quan trọng cho cơ thể Theo Bộ Nông nghiệp Mỹ, một quả thanh long (khoảng 100gr) chứa 264 calo, 3,57gr sắt, 82,14gr carbohydrate, 1,8gr chất xơ, 82,14gr đường, 107mg canxi, 30mg natri, 6,4mg vitamin C, không cholesterol [117]

Bảng 1.1 Thành phần sinh hóa của quả thanh long

cơ thể như bệnh gút và các dạng viêm khớp khác [51] Trong thanh long có các chất

dinh dưỡng thúc đẩy sự phát triển của các tế bào tuyến tụy sản xuất insulin, nên có tác dụng tốt với người bị tiểu đường [109] Thanh long có tác dụng như các probiotic (chất xơ hòa tan, không bị tiêu hóa ở ruột non), giúp tăng cường và nuôi dưỡng vi khuẩn đường ruột [51] Thanh long cũng chứa oligosacarid, một loại carbohydrate kích thích sự phát triển của vi khuẩn có lợi cho dạ dày và ruột, hỗ trợ nhiều khía cạnh của sức khỏe con người [109]

Hạt thanh long mang lại giá trị dinh dưỡng đáng kể nhờ chứa nhiều acid béo như các loại dầu tự nhiên, bao gồm omega-3 và omega-9

1.1.2.2 Giá trị kinh tế

Thanh long của Việt Nam được xuất khẩu sang khoảng 40 quốc gia và vùng lãnh thổ khác nhau Ngoài các thị trường truyền thống xuất khẩu thanh long như Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia, Malaysia, Hà Lan và Đài Loan; thanh long còn được xuất sang các thị trường khó tính như Mỹ, Ý, Nhật, Singapore và đang thâm nhập một số thị trường mới như Ấn Độ, New Zealand, Úc và Chi lê

Giá trị xuất khẩu thanh long Việt Nam liên tục tăng, từ 57,15 triệu USD năm

2010 lên 483,41 triệu USD năm 2015; năm 2018 là 1,1 tỷ USD (chiếm 28,9% tổng giá trị kim ngạch xuất khẩu rau quả cả nước) [47]

1.1.3 Tình hình sản xuất, tiêu thụ thanh long trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.3.1 Sản xuất, tiêu thụ thanh long trên thế giới

Vùng Trung Mỹ, Nicaragua sản xuất thanh long ruột đỏ xuất khẩu sang Mỹ, Canada, Châu Âu và Nhật Guatemala, El Salvador, Honduras và Costa Rica sản xuất thanh long quy mô nhỏ

Colombia sản xuất hàng đầu loại thanh long ruột vàng Ecuador sản xuất cả hai loại thanh long vàng và loại ruột đỏ Israel cũng được xem là nơi sản xuất thanh long để xuất sang các nước Châu Âu [86], [4] Thái Lan và Israel là hai nước xuất

khẩu lớn thứ hai và thứ ba tại thị trường Châu Âu Tại thị trường Mỹ, Mexico và các nước Trung-Nam Mỹ là các đối thủ cạnh tranh lớn nhất đối với các nhà xuất khẩu thanh long từ châu Á do lợi thế địa lý Thanh long vỏ vàng ruột trắng của Columbia hiện được đánh giá cao hàng đầu về hương vị và hình thức tại thị trường

Mỹ, vì có độ ngọt và đậm đà nhất trong các giống thanh long Giống thanh long này thời điểm chính vụ cũng ngược với các loại thanh long khác, thường vào tháng 11 đến tháng 2 hàng năm [127]

Hiện chưa có thống kê chính thức về lượng xuất khẩu thanh long hàng năm của các quốc gia trên thế giới Tuy nhiên, có thể khẳng định rất nhiều nước đều có

kế hoạch mở rộng trồng thanh long, trong đó có cả Mỹ và Úc do những đánh giá tích cực về xu thế phát triển thị trường cho sản phẩm này

Nhu cầu thị trường: thị trường thanh long không giống các mặt hàng khác như cà phê hay gạo, thanh long vẫn chưa được biết đến rộng rãi với người tiêu dùng trái cây trên thế giới (ngoài cộng đồng châu Á) và vẫn chưa có nghiên cứu hay thống kê chính thức nào về sản lượng tiêu thụ và cung cấp sản phẩm này trên thế giới Tuy nhiên, các đánh giá đều cho thấy nhu cầu về thanh long đang có triển vọng phát triển tốt trên khắp thế giới, đặc biệt ở các thị trường mới của thanh long ngoài châu Á [7] Nhu cầu này tăng phụ thuộc rất nhiều vào thị trường và quảng bá sản phẩm (đặc biệt là thông tin về các tác dụng tốt cho sức khỏe của thanh long), giảm giá thành và cải thiện được độ ngọt của quả thanh long

1.1.3.2 Sản xuất, tiêu thụ thanh long tại Việt Nam

Hiện nay, cả nước có 60/63 tỉnh thành trồng thanh long, diện tích, sản lượng thanh long cả nước tăng lên rất nhanh, năm 1995, có 2,25 nghìn ha, sản lượng 22,83 nghìn tấn; nhưng đến năm 2018, diện tích 53,899 nghìn ha, trong đó diện tích thu hoạch 45,324 nghìn ha, sản lượng 1.061,117 nghìn tấn, tăng 24 lần về diện tích và tăng 46,5 lần về sản lượng Cây thanh long được trồng tập trung chủ yếu tại 03 tỉnh Bình Thuận, Long An và Tiền Giang (Bảng 1.2) [6]

Bảng 1.2 Diện tích, sản lượng thanh long tại một số vùng chuyên canh (tính đến

Sản lượng (1.000 tấn)

Diện tích Sản lượng Diện tích Sản lượng (ha)

% so với DTTH

(tấn)

% so với tổng

SL

(ha)

% so với DTTH

(tấn) % so với

tổng SL Bình

Thuận 29.272 27.272 591.965 27.272 100 207.188 35,0 17.688 64,8 384.777 65,0 Tiền

Giang 7.913 5.434 161.522 5.434 100 57.729 35,7 3.700 68,1 107.211 66,4 Long

An 11.275 8.226 263.286 8.226 100 88.644 33,7 5.400 65,6 164.625 62,5

Tổng

cộng 48.460 40.932 1.016.773 40.932 100 353.561 34,8 26.768 65,4 656.613 64,6

Chú thích: SP: Sản phẩm; SL: Sản lượng; DTTH: Diện tích thu hoạch; Đơn vị tính:

Diện tích (ha); Sản lượng (tấn)

Việt Nam là nước đứng đầu thế giới về diện tích, sản lượng và xuất khẩu thanh long, chiếm thị phần cao nhất ở Châu Á (đặc biệt là Trung Quốc), Châu Âu

và một số thời điểm tại Mỹ Với diện tích trồng thanh long của Việt Nam đến năm

2018 chính xác là 53.899 ha [6], trong đó diện tích đạt tiêu chuẩn điều khiển ra hoa trái vụ chiếm 60% đến 70%

Ở nước ta, thanh long ruột trắng là giống chủ lực, được trồng phổ biến trong sản xuất hiện nay với hơn 95% diện tích Phần lớn thanh long được trồng ở Việt

Nam là loài Hylocereus undatus, có vỏ đỏ ruột trắng còn lại là loại ruột đỏ Loại vỏ

đỏ ruột trắng chiếm 95%, 5% còn lại là loại vỏ đỏ, ruột đỏ

Thanh long ruột trắng Việt Nam được đánh giá cao về mẫu mã và chất lượng, có thể sản xuất quanh năm, đặc biệt là sản phẩm vào thời điểm trái vụ nhờ áp dụng kỹ thuật chiếu sáng bằng đèn tăng khả năng cạnh tranh

Các giống thanh long mới (ruột đỏ, ruột tím hồng) bước đầu được quan tâm,

bổ sung trong cơ cấu giống, tuy nhiên diện tích và sản lượng còn nhỏ, manh mún (chiếm gần 5% diện tích và khoảng 2% tổng sản lượng) [5]

Khoảng 80% đến 85% sản lượng thanh long được xuất khẩu (trong đó: xuất khẩu chính ngạch chiếm khoảng 15% đến 20%, xuất khẩu tiểu ngạch 80% đến 85%), 15% đến 20% tiêu thụ trong nước Thị trường xuất khẩu thanh long lớn nhất của nước ta là Trung Quốc chiếm trên 80%, kế đến là Singapore, Hồng Kông, Indonesia; gần đây chúng ta đã mở mới thị trường khó tính đầy tiềm năng như Nhật Bản, Hàn Quốc, EU, Mỹ và Úc

Dự báo nhu cầu tiêu thụ thanh long cả nước năm 2020 khoảng 1.000 nghìn tấn đến 1.100 nghìn tấn, trong đó: Trung Quốc 650 nghìn tấn đến 700 nghìn tấn, nội địa 200 nghìn tấn đến 250 nghìn tấn, các thị trường khác 80 nghìn tấn đến 100 nghìn tấn, công nghiệp chế biến 60 nghìn tấn Và thị trường tiêu thụ thanh long chính của Việt Nam vẫn là Trung Quốc

Sản xuất hàng hóa và yêu cầu rải vụ của thanh long

Kết quả sản xuất thanh long ở huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang cho thấy, người trồng thanh long có thu nhập gấp 3 lần so với người trồng lúa, riêng đối với các hộ điều khiển ra hoa trái vụ thì cao gấp từ 7 đến 10 lần so với người để quả đúng mùa vụ (chính vụ) Diện tích điều khiển ra hoa trái vụ cho thu hoạch hai đợt, năng suất tại Tiền Giang đạt 17 tấn/ha đến 18 tấn/ha, giá bán tương đương 1,6 đến 2,0 lần so với thanh long chính vụ Trong những năm gần đây giá bán quả thanh long luôn ở mức cao, đặc biệt là quả thanh long thu hoạch trái vụ, 1 hecta thanh long thu hoạch sau khi trừ các chi phí phần thu nhập còn lại có thể lên đến 800 triệu đồng (nhất là thanh long ruột đỏ)

Ngoài ra, sản lượng thanh long phân bố không đồng đều giữa các tháng Sản lượng thanh long tập trung chủ yếu vào các tháng 5 đến tháng 9, chiếm khoảng 65% đến 70% sản lượng cả năm Trong 7 tháng còn lại (tháng 10 đến

tháng 4) sản lượng thanh long chỉ chiếm khoảng 30% đến 35% sản lượng cả năm Việc đẩy mạnh sản xuất thanh long trái vụ có ý nghĩa rất quan trọng trong việc xuất khẩu thanh long vì đây vừa là thời vụ có giá cao (dịp Tết) và là thời điểm không trùng với thời kỳ thu hoạch ở một số nước có trồng thanh long đang phát triển hiện nay như Trung Quốc

1 2 Vai tr của ánh sáng, các th ng số quan trọng của ánh sáng đối với cây trồng

Ánh sáng là một yếu tố sinh thái có vai trò quyết định đối với các cơ thể sống Ánh sáng điều khiển chu kỳ sống của sinh vật Tùy theo cường độ và chất lượng của ánh sáng mà nó ảnh hưởng nhiều hay ít đến quá trình trao đổi chất và năng lượng cùng nhiều quá trình sinh lý của các cơ thể sống Ánh sáng tương tác với những quá trình sinh học qua nhiều hình thức khác nhau, thực vật sử dụng ánh sáng trực tiếp cho sản xuất sinh khối Như vậy, thông qua quá trình quang hợp, ánh sáng như là một nguồn khai sinh tất cả các dạng năng lượng sinh học [28]

Ánh sáng có ảnh hưởng đến toàn bộ đời sống của thực vật từ khi hạt nảy mầm, sinh trưởng, phát triển cho đến khi cây ra hoa kết trái rồi chết

Ba thông số của ánh sáng có ảnh hưởng quan trọng nhất tới đời sống cây trồng đó là: số lượng, chất lượng và thời gian Ba thông số này có tác động và hiệu quả khác nhau đến cây trồng [118]:

- Số lượng ánh sáng (cường độ): Số lượng hoặc cường độ ánh sáng là thông

số chính ảnh hưởng đến quang hợp, phản ứng quang hóa trong lục lạp của tế bào

quyển thành các hợp chất carbohydrate

- Chất lượng ánh sáng (phân phối quang phổ): Chất lượng ánh sáng dùng để

chỉ sự phân bố quang phổ của bức xạ Đối với quang hợp, thực vật phản ứng mạnh với ánh sáng đỏ và xanh lam do sắc tố quang hợp chính là diệp lục hấp phu cực đại

ánh sáng có phổ đỏ và xanh lam Chất lượng ánh sáng có ảnh hưởng rõ rệt đến sự quang phát sinh hình thái và ra hoa ở cây Đặc biệt trong sự điều khiển ra hoa trái

vụ của cây thanh long

- Thời gian chiếu sáng (quang chu kỳ): Quang chu kỳ chủ yếu ảnh hưởng

đến ra hoa Thời gian ra hoa ở thực vật có thể được kiểm soát bằng cách điều khiển thời gian chiếu sáng

1.2.1 Sự phân phối quang phổ của ánh sáng mặt trời

ánh sáng nhìn thấy [72] (Hình 1.1)

Hình 1.2 Quang phổ ánh sáng mặt trời và một số đèn chiếu sáng thông dụng [81]

Lá là cơ quan hấp thu hơn 90% của độ dài sóng tím và lam và cũng hầu như hấp thu một phần rất cao của độ dài sóng cam và đỏ Trung bình một lá cây phản xạ 10% các tia sáng, hấp thu 70% và truyền lan qua các lớp tế bào lá xuống dưới 20% Trong số 70% ánh sáng hấp thụ, quang hợp chỉ sử dụng 1% (chủ yếu là các tia sáng xanh và đỏ; 49% năng lượng dùng để thoát hơi nước và lá sẽ bức xạ lại 20%) Vì vậy có thể nhận thấy bước sóng hữu ích cho quang hợp của cây là ánh sáng màu xanh có bước sóng từ (430nm đến 460nm) và ánh sáng màu đỏ (630nm đến 720nm)

Diệp lục có khả năng hấp thụ ánh sáng chọn lọc, một số vùng ánh sáng được diệp lục hấp thụ mạnh, một số vùng bị hấp thụ ít hơn, có vùng thì hầu như không bị hấp thụ Điều này đã tạo nên quang phổ hấp thụ của diệp lục Trong quang phổ hấp thụ của diệp lục, có hai vùng ánh sáng mà diệp lục hấp thụ mạnh nhất tạo nên hai đỉnh hấp thụ cực đại Đó là vùng ánh sáng đỏ với cực đại là 662nm và vùng ánh

Ánh sáng mặt trời

Đèn sợi đốt

Đèn cao áp

Đèn huỳnh quang

sáng xanh lam với cực đại là 430nm [52], [53] Ánh sáng xanh lá cây không được diệp lục hấp thụ mà phản xạ toàn bộ nên ta thấy cây có màu xanh (green) Như vậy, trong ánh sáng mặt trời chiếu đến lá cây thì chỉ có ánh sáng đỏ và ánh sáng xanh lam mới có khả năng biến đổi thành năng lượng hóa học trong quang hợp Ngoài diệp lục, cây còn có sắc tố quang hợp khác, được gọi là sắc tố vệ tinh hay sắc tố kèm (ví dụ như carotenoid: -carotene, zeaxanthin, lycopene và lutein v.v), chúng tham gia vào sự hấp thụ ánh sáng ở các vùng lân cận của quang phổ hấp thụ của diệp lục và đóng một vai trò quan trọng trong quang hợp tạo nên năng suất cây trồng

vị và màu sắc của thực vật Nghiên cứu cho thấy ánh sáng UV ở bước sóng 385nm, tăng cường hoạt động chống oxy hóa của chất chiết xuất từ thực vật, thúc đẩy sự tích tụ hợp chất phenolic [27], [56] Ánh sáng UV ở bước sóng này được nghiên

cứu ứng dụng nhiều trong nâng cao chất lượng sản phẩm của các cây dược liệu, hương liệu

1.2.3 Ánh sáng xanh dương (bước sóng 430nm - 450nm)

Ở bước sóng ánh sáng 450nm cho phép Cryptochromes và Phototropins

phản ứng trong cây trồng

Cryptochromes có vai trò tác động làm thay đổi nhịp sinh học (chuyển từ chu

trình hô hấp sang chu trình quang hợp) Protein phototropins kích thích cây mở khí khổng, thúc đẩy hiện tượng hướng quang làm cây uốn cong về phía ánh sáng giúp phát triển thân cây và hình thành chất diệp lục [36]

Bước sóng này kích thích tăng trưởng thực vật thông qua hình thành mạnh

mẽ hệ rễ và quang hợp với cường độ cao Vì thế bước sóng này được sử dụng trong giai đoạn cây giống, cây non trong giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng Ngược lại nếu muốn cây ngừng phát triển thì chỉ cần giảm bớt hoặc ngưng hẳn việc cung cấp bước sóng này

1.2.4 Ánh sáng xanh lá cây (bước sóng 500nm – 550nm)

Ánh sáng xanh lá cây hầu như không có vai trò trong qua trình quang hợp của thực vật Người ta thường sử dụng để trộn một tỉ lệ nhỏ với ánh sáng xanh dương và đỏ để tạo ánh sáng tổng hợp cho mắt người dễ quan sát Gần đây, cũng đã phát hiện thấy ánh sáng xanh lá cây có vai trò kích thích hoạt động quang hợp [36]

Ánh sáng xanh lá cây cũng được biết đến là kích thích quang hợp sâu hơn trong tán cây [60], cải thiện khả năng quang hợp và sinh trưởng của cây như kéo dài chiều cao thân, tạo chồi nách, tạo những thay đổi về hình thái, giải phẫu lá [59], [65], [90] tăng cường hoạt động chống oxy hóa, hàm lượng các chất chống oxy hóa [64], [65], [77], [113] và các hợp chất thơm trong lá [70] Ánh sáng xanh lá cây cũng góp phần thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng Novičkovas và cộng sự (2010) đã phát hiện ra rằng đèn LED xanh (505nm và 530nm) kết hợp với

đèn cao áp HPS (high pressure sodium) giúp cây dưa chuột tăng trưởng tốt hơn Bổ sung thêm ánh sáng màu xanh lá cây giúp rau xà lách trồng dưới ánh sáng LED đỏ

và xanh lam sinh trưởng tốt hơn Tuy nhiên, chỉ riêng ánh sáng xanh lá cây không

đủ để hỗ trợ sự phát triển của thực vật bởi vì nó được cây hấp thụ ít nhất, nhưng khi

sử dụng kết hợp với ánh sáng đỏ, xanh lam và đỏ xa thì cho thấy một số phản ứng sinh lý quan trọng

1.2.5 Ánh sáng đỏ (bước sóng 640nm – 680nm)

Protein phytochrome có trong hầu hết các loại thực vật, có phổ hấp phụ cực đại ở bước sóng đỏ và đỏ xa Ánh sáng đỏ sẽ kích thích phytochrome red (Pr) chuyển đổi thành phytochrome far red (Pfr) Thực vật có hoa dựa vào protein này

để điều chỉnh thời điểm ra hoa (dựa vào nồng độ Pfr) và thiết lập nhịp sinh học, ngoài ra nó cũng điều tiết các phản ứng khác như sự nảy mầm của hạt giống, kéo dài thân cây, kích thước, hình dạng và số lượng lá [36], [105]

Ánh sáng đỏ là bước sóng quan trong nhất đối với quá trình quang hợp, ra hoa, đậu quả Được dùng để mở rộng chu kỳ ánh sáng, kích thích ra hoa cho cây dài ngày (cây thanh long, hoa lay ơn,…) hoặc ngăn cản ra hoa ở cây ngày ngắn (hoa cúc) [14]

1.2.6 Ánh sáng đỏ xa (bước sóng 730nm)

Mặc dù bước sóng 730nm không nằm trong phạm vi quang hợp của cây nhưng nó tác động mạnh mẽ trong các phản ứng quang phát sinh hình thái Sự ra hoa của cây theo phản ứng quang chu kỳ phụ thuộc vào sự biến đổi của hàm lượng phytochrome Pfr và Pr Hai dạng này biến đổi thuận nghịch sang nhau khi hấp thụ ánh sáng đỏ và đỏ xa (Hình 1.4)

Từ bước sóng 720nm đến 1.000nm (màu đỏ xa/hồng ngoại): Nảy mầm và ra hoa bị ảnh hưởng bởi phạm vi này mặc dù hấp thụ ít xảy ra ở dải bước sóng này

Bước sóng lớn hơn 1.000nm (hồng ngoại là vùng ánh sáng không nhìn thấy):