NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT KHÍ CANH TRONG NHÂN GIỐNG VÀ TRỒNG TRỌT CÂY CÀ CHUA F1

Cây cà chua (Lycopersicon esculentum Mill) là một trong những loại rau ăn quả phổ biến và được trồng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, chiếm vị trí thứ hai sau khoai tây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

- -TRƯƠNG THỊ LÀNH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT KHÍ CANH

TRONG NHÂN GIỐNG VÀ TRỒNG TRỌT CÂY CÀ CHUA F1

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT

Mã số: 60.62.01

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS NGUYỄN QUANG THẠCH

HÀ NỘI - 2009

LỜI CAM ĐOAN

- Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn làtrung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõnguồn gốc

Tác giả luận văn

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS.Nguyễn Quang Thạch, người Thầy đã dẫn dắt, chỉ bảo tận tình từ khi tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp Đại học cho đến nay Trong suốt 5 năm qua, Thầy luôn động viên khích lệ và truyền niềm đam mê nghiên cứu khoa học để tôi vượt qua những khó khăn, thử thách của nhưng ngày đầu tham gia nghiên cứu khoa học cho đến nay Một lần nữa, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn Thầy chúc Thầy luôn có một sức khỏe tốt và có nhiều niềm vui trong công việc cũng như trong cuộc sống.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Công nghệ Sinh học thực vật và vi sinh, các thầy cô trong Khoa Công nghệ Sinh học, Viện Sau đại học, Trường Đại học nông nghiệp Hà Nội, đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn chị Nga, chị Việt, chị Liên, chị Hương,anh Liêm, bạn Lưu, bạn Giang, gia đình, người thân cùng bạn bè và các anh chị đồng nghiệp, đã giúp đỡ góp ý kiến cho tôi hoàn thành nghiên cứu này cũng như sự ủng hộ tạo điều kiện của cơ quan trong thời gian vừa qua

Tác giả

Trương Thị Lành

MỤC LỤC

Lời cam đoan 1

Lời cảm ơn 2

Mục lục 3

Danh mục các chữ viết tắt 6

Danh mục bảng 7

Danh mục hình 10

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

2.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất cà chua trên thế giới 10 2.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất cà chua ở Việt Nam 12 2.4 Tình hình nghiên cứu công nghệ thủy canh, khí canh trên thế giới

13 2.5 Tình hình nghiên cứu kỹ thuật thủy canh, khí canh ở Việt Nam 19

3.1 Đối tượng, vật liệu, địa điểm nghiên cứu 25

4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

4.1 Các nghiên cứư về ứng dụng kỹ thuật khí canh trong nhân giống

4.1.1 Thí nghiệm 1: So sánh khả năng nhân giống cà chua bằng

phương pháp giâm ngọn trên các nền trồng khác nhau 354.1.2 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung dịch dinh

dưỡng đến hệ số nhân giống cà chua bằng phương pháp khí canh

394.1.3 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của pH dung dịch đến hệ

số nhân giống cà chua bằng phương pháp khí canh 404.1.4 Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của EC dung dịch đến hệ

số nhân giống cà chua bằng phương pháp khí canh 414.1.5 Thí nghiệm 5: Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun

dinh dưỡng đến hệ số nhân giống cà chua bằng kỹ thuật khí canh

434.1.6 Thí nghiệm 6: Nghiên cứu ảnh hưởng của α- NAA đến sự ra rễ

và chất lượng rễ của ngọn giâm cà chua 444.1.7 Thí nghiệm 7: Nghiên cứu ảnh hưởng của IAA đến sự ra rễ và

4.2 Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất và chất

lượng của cây giống nhân ra bằng phương pháp khí canh 474.2.1 Thí nghiệm 8: Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và năng suất

của cây nhân bằng khí canh qua các đợt chồi khác nhau 474.2.2 Thí nghiệm 9: So sánh sinh trưởng phát triển, năng suất, chất

lượng cây cà chua có nguồn gốc nhân giống khác nhau (cây invitro, cây từ hạt, cây nhân từ khí canh) 50

4.3 Đánh giá khả năng trồng cây cà chua trong vụ xuân hè bằng kỹ

thuật khí canh có sử dụng hệ thống làm mát dung dịch dinh dưỡng

574.3.1 Thí nghiệm 9: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch

trong bồn khí canh đến sinh trưởng, phát triển, năng suất chấtlượng của cây cà chua trong vụ xuân hè 574.4 Bước đầu hiệu quả kinh tế của giải pháp khí canh trong sản xuất

4.4.1 Bước đầu xác định giá thành cây giống sản xuất ra bằng kỹ thuật

4.4.3 Hiệu quả trồng cà chua vụ xuân hè bằng kỹ thuật khí canh có sử

dụng hệ thống làm mát dung dịch dung dịch dinh dưỡng 68

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

FAO Tổ chức nông lương thế giớiWTO tổ chức y tế thế giới

4.4 Ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến hệ số nhân giống

4.5 Ảnh hưởng của pH đến hệ số nhân giống cà chua bằng phương

4.6 Ảnh hưởng của EC dung dịch dinh dưỡng đến hệ số nhân giống

và tỷ lệ ra rễ của ngọn giâm cà chua bằng phương pháp khí canh

424.7 Ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dinh dưỡng đến hệ số nhân

4.11 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của cây nhân từ khí

4.12 Chất lượng quả của cây nhân từ khí canh qua các đợt chồi khác nhau

484.13 Thời gian sinh trưởng của cây trồng có nguồn gốc khác nhau (cây

in vitro, cây từ hạt, cây nhân từ khí canh) 51

4.14 Tăng trưởng chiều cao, số lá của cây trồng có nguồng gốc khác

nhau (cây in vitro, cây từ hạt, cây nhân từ khí canh) 514.15 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của của cây trồng có

nguồn gốc khác nhau (cây in vitro, cây từ hạt, cây nhân từ khí canh)

524.16 Chất lượng quả của cây cây trồng có nguồn gốc khác nhau (cây

in vitro, cây từ hạt, cây nhân từ khí canh) 534.17 Sự sinh trưởng, phát triển của cây cà chua nhân bằng khí canh

4.18 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của cây giống nhân

từ khí canh trồng trên nền khí canh và trồng trên đất 544.19 Chất lượng quả của cây nhân từ khí canh trồng trên nền khí canh

4.20 Hàm lượng NO3- và kim loại nặng có trong mẫu cà chua trên khí

4.21 Theo dõi diễn biến nhiệt độ vùng rễ cây cà chua ở các điều kiện

4.22 Thời gian sinh trưởng của cây cà chua ở điều kiện nhiệt độ dung

4.26 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất cà chua ở các điều

4.27 Chi phí tài sản cố định (trong 10 năm) 674.28 Chi phí cần thiết trong 1 đợt nhân cây (2 tháng) 68

4.29 Hiệu quả trồng cà chua vụ hè bằng kỹ thuật khí canh có sử dụng hệ

thống làm mát dung dịch dung dịch dinh dưỡng ở nhiệt độ khác nhau

69

DANH MỤC HÌNH

2.1 Tình hình sản xuất cà chua của thế giới trong năm 2005 102.2 Tình hình xuất khẩu cà chua ở 1 số nước trên thế giới 112.3 Tình hình nhập khẩu cà chua ở 1 số nước trên thế giới trong 5

2.4 một số hình ảnh nhân giống và trồng trọt cây trồng bằng kỹ thuật

4.1 Ảnh hưởng của nền trồng đến hệ số nhân cây cà chua 374.2 Cây cà chua sau 20 ngày giâm ngọn trên các nền trồng khác nhau 384.3 Ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến hệ số nhân giống

1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Cây cà chua (Lycopersicon esculentum Mill) là một

trong những loại rau ăn quả phổ biến và được trồng rộng rãi ở nhiều nước trênthế giới, chiếm vị trí thứ hai sau khoai tây Cà chua là cây rau ăn quả rất được

ưa chuộng bởi giá trị dinh dưỡng cao và có mặt rất nhiều loại chất khoáng vàvitamin quan trọng (Tạ Thu Cúc, 2006)[4]

Diện tích trồng cà chua ở nước ta ngày càng tăng: năm

2000 là 13.729 ha, năm 2005 là 23.566 ha[32] Nhu cầu về giống ngày càngtăng đặc biệt là các giống cà chua lai F1 có các ưu điểm vượt trội về năng suất

mà các giống thuần khó có thể đạt được

Trong những năm gần đây, sản xuất nông nghiệp ở nước

ta đã có những bước chuyển biến đáng kể Điển hình là việc áp dụng côngnghệ cao trong sản xuất cà chua tại Lâm Đồng đạt năng suất 180- 200 tấn/ha/vụ[60], kết quả nghiên cứu công nghệ trồng cà chua không dùng đất tại GiaLâm - Hà Nội của PGS.TS.Hồ Hữu An đạt năng suất 32- 105 tấn/ha/vụ[1].Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ này trên bình diện cả nước còn nhiều bấtcập như vấn đề cung ứng vật tư đầu vào mà trước tiên là vấn đề cung ứng vềgiống[60]

Các giống cà chua lai F1 chuyên dụng để trồng trong nhàkính (chịu được nhiệt độ, ẩm độ cao, cường độ ánh sáng giảm, thụ phấnkhông phụ thuộc vào gió, côn trùng…) Các giống này, Việt Nam chưa sảnxuất được phải nhập hạt giống từ Israel, Hà Lan Giống cà chua F1 đặc biệtcác giống chuyên dụng trồng trong nhà kính của Hà Lan có giá thành rất cao(2.500 - 3.000 đồng/hạt)[3]

Theo khuyến cáo của các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ

(Stoner, 1989) có thể sử dụng hệ thống nhân nhanh bằng khí canh để nhângiống và trồng trọt cây cà chua F1 Trong những năm qua, Viện Sinh họcNông nghiệp- Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tiến hành nghiên cứuứng dụng công nghệ khí canh để nhân giống và sản xuất củ giống khoai tâysạch bệnh và bước đầu đã cho những kết quả khả quan: Hệ số nhân giống đạt

từ 8- 11 lần/tháng cao hơn 4- 5 lần so với nhân bằng thủy canh

Việc nhân giống và trồng trọt cà chua F1 bằng công nghệkhí canh là vấn đề hoàn toàn mới mẻ chưa được tiến hành ở Việt Nam Đápứng yêu cầu bức xúc của thực tiễn sản xuất, với mong muốn có thể áp dụngcông nghệ khí canh trong sản xuất cây giống và trồng trọt cà chua chúng tôitiến hành đề tài:

“Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật khí canh trong nhân giống và trồng trọt cây cà chua F1”

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục đích

Đánh giá khả năng ứng dụng kỹ thuật khí canh trong nhân giống và trồngtrọt cây cà chua F1 Nghiên cứu được các khâu quan trọng của quy trình nhângiống cà chua bằng công nghệ khí canh Tìm hiểu giải pháp trồng cà chuatrong vụ hè bằng kỹ thuật khí canh

- Xác định loại chất và nồng độ chất kích thích ra rễ thích hợp cho sự

ra rễ của ngọn giâm cà chua trên nền khí canh

- Đánh giá được khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất, chấtlượng của cà chua nhân được bằng kỹ thuật khí canh

- Xác định ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng đến khả năngsinh trưởng phát triển và cho năng suất của cà chua trồng bằng kỹ thuật khícanh trong vụ hè

- Bước đầu đánh giá hiệu quả kinh tế của giải pháp khí canh trong sảnxuất cây giống và trồng cà chua trái vụ

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đưa ra giải pháp kỹ thuật áp dụng trong việc sản xuất cà chua trong vụhè

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về cây cà chua

2.1.1 Nguồn gốc, phân bố của cà chua

Học thuyết về trung tâm phát sinh cây trồng của N.I Vavilov đề xướng

và P.M.Zukovxki bổ sung, cho rằng quê hương của cây cà chua ở vùng NamMỹ[4] Nhiều tài liệu nghiên cứu của tác giả De Candolle (1884) [38] , Muller(1940), Luckwill (1943)[49] v.v… cho rằng số lượng lớn của cà chua hoangdại cũng như cà chua trồng được tìm thấy ở Pêru, Equador, Bolivia dọc theo

bờ biển Thái Bình Dương, từ quần đảo Galanpagos tới Chile

2.1.2 Phân loại cà chua

Cà chua thuộc họ Cà Solanaceae, chi Lycopersicon, tên khoa học là

Lycopersicon esculentum Mill Theo tác giả Breznhev.D (1964)

Lycopersicon gồm 3 loài: 1 L Esculentum, L Peruvianum Mill, L Hirsutum Humb Et Bonplrezh

- Loài L Esculentum chia thành 3 loài phụ: SSp Spontanneum Brezh, SSp

Subspontaneaum, SSp Cultum

- Loài L Peruvianum Mill Loài này có nhiều dạng trong đó cà dạng dại và

bán dại được sử dụng nhiều làm vật liệu chọn giống

- Loài L Hirsutum Humb Et Bonpl Có một vài tính trạng có ý nghĩa trong

chọn giống, , các cơ quan sinh trưởng phủ một lớp lông tơ

2.1.3 Đặc điểm thực vật học cơ bản của cây cà chua

Rễ cà chua thuộc hệ rễ chùm, trong điều kiện đồng ruộng, rễ cà chua cóthể phát triển rộng tới 1,3 m và sâu tới 1m (Thompson, 1927)[2] Với khốilượng rễ lớn như vậy, cà chua được xếp vào nhóm cây chịu hạn

Lá cà chua đa số thuộc dạng lá kép, các lá chét có răng cưa, có nhiềudạng khác nhau: dạng chân chim, dạng lá khoai tây, dạng lá ớt…Tùy thuộcvào giống mà lá cà chua có màu sắc và kích thước khác nhau

Hoa cà chua được mọc thành chùm Có 3 dạng chùm hoa: dạng đơngiản, dạng trung gian và dạng phức tạp Số lượng hoa/chùm, số chùm hoa/câyrất khác nhau ở các giống Số chùm hoa/cây dao động từ 4- 20, số hoa/ chùmdao động từ 2- 26 hoa Hoa đính dưới bầu, đài hoa màu vàng, số đài và sốcánh hoa tương ứng nhau từ 5- 9 Hoa lưỡng tính, nhị đực liên kết với nhauthành bao hình nón, bao quanh nhụy cái

Quả thuộc dạng quả mọng, có 2, 3 hay nhiều ngăn hạt Hình dạng vàmàu sắc quả phụ thuộc vào từng giống Ngoài ra màu sắc quả chín còn phụ

thuộc vào nhiệt độ, phụ thuộc vào hàm lượng caroten và lycopen Ở nhiệt độ

30oC trở lên, sự tổng hợp lycopen bị ức chế, trong khi đó sự tổng hợp β caroten không mẫn cảm với tác động của nhiệt độ, vì thế ở mùa nóng cà chua

có quả chín vàng hoặc đỏ vàng Trọng lượng quả cà chua dao động rất lớn từ3- 200 g phụ thuộc vào giống (thậm chí có quả đạt tới 500g)[2],[46]

2.1.4 Yêu cầu của cây cà chua đối với điều kiện ngoại cảnh

2.1.4.1 Yêu cầu đối với ánh sáng:

Cà chua thuộc cây ưa ánh sáng, cây con trong vườn ươm nếu đủ ánhsáng (5000 lux) sẽ cho chất lượng tốt, cứng cây, bộ lá to, khỏe, sớm đượctrồng Ngoài ra, ánh sáng tốt, cường độ quang hợp tăng cây ra hoa đậu quảsớm hơn,chất lượng sản phẩm cao hơn (Trần Khắc Thi, 1999) [31] Theo

Kuddrijavcev (1964), Binchy và Morgan (1970) cường độ ánh sáng ảnhhưởng tới quá trình sinh trưởng, phát triển của cây cà chua, điểm bão hoa ánhsáng của cà chua là 70.000 lux (là cây trồng cần nhiều ánh sáng chỉ sau câydưa hấu) [41] Cường độ ánh sáng thấp làm chậm quá trình sinh trưởng và cảntrở quá trình ra hoa Cường độ ánh sáng thấp làm vươn dài vòi nhụy và tạonên những hạt phấn không có sức sống, thụ phấn kém (Johnson và Hell1953) Ánh sáng đầy đủ thì việc thụ phấn thuận lợi, dẫn đến sự phát triển bìnhthường của quả, quả đồng đều, năng suất tăng Khi cà chua bị che bóng, năngsuất thường bị giảm và quả thường bị dị hình ( Man và Hallyaner, 1968)

2.1.4.2 Yêu cầu với nhiệt độ

Trong các yếu tố ngoại cảnh tác động đến quá trình sinh trưởng pháttriển của cà chua như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, không khí, đất đai, vi sinhvật…thì nhiệt độ được coi là yếu tố quan trọng nhất, ảnh hưởng lớn nhất đếnquá trình sinh trưởng, phát triển của cà chua, đặc biệt là cà chua trồng trongđiều kiện nhiệt độ nóng ẩm

Cà chua thuộc cây ưa ấm Trong quá trình nảy mầm của hạt, nhiệt độthích hợp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho hạt nảy mầm nhanh, làm tăng tỷ lệmọc mầm, giúp cho cây con phát triển được dễ dàng Nhiệt độ thích hợp nhấtcho nảy mầm là 18,5- 21oC (Wittwer 1960), con Thompson (1974) lại chorằng nhiệt độ tối ưu là 26- 32oC Nhiệt độ quá cao sẽ làm chậm sự nảy mầmcủa hạt, hạt dễ mất sức sống, mầm bị biến dạng[2]

Theo Kuo và cộng sự (1998), nhiệt độ đất có ảnh hưởng đến quá trìnhphát triển của hệ thống rễ, khi nhiệt độ đất cao trên 39oC sẽ làm giảm quátrình lan tỏa của hệ thống rễ, nhiệt độ trên 44oC bất lợi cho sự phát triển của

bộ rễ, cản trở quá trình hấp thụ nước và dinh dưỡng [46]

Cà chua sinh trưởng tốt trong phạm vi nhiệt độ 15- 30oC, nhiệt độ tối

ưu là 22- 24oC (Lorenz Maynard 1988)[49] Quá trình quang hợp của lá càchua tăng khi nhiệt độ đạt tối ưu 25- 30oC, khi nhiệt độ cao hơn mức thíchhợp (> 35oC) quá trình quang hợp sẽ giảm dần.

Nhiệt độ ngày và đêm đều ảnh hưởng đến sinh trưởng sinh dưỡng củacây: nhiệt độ ngày thích hợp cho cây sinh trưởng từ 20- 25oC (Kuo và cộng

sự, 1989), Nhiệt độ thích hợp từ 13- 18oC Theo Claylon (1923), khi nhiệt độtrên 35oC cây ngừng sinh trưởng, và ở nhiệt độ 10oC trong một thời gian dàicây sẽ ngừng sinh trưởng và chết (Swiader J.M và cộng sự 1992)[56] Ở giaiđoạn sinh trưởng sinh dưỡng, nhiệt độ ngày đêm xấp xỉ 25oC sẽ tạo điều kiệnthuận lợi cho quá trình ra lá và sinh trưởng của lá Tốc độ sinh trưởng củathân, chồi và rễ đạt tốt hơn khi nhiệt độ ngày từ 26- 30oC và đêm từ 18- 22oC.Điều này liên quan đến việc duy trì cân bằng quá trình quang hóa trong cây

Nhiệt độ không những ảnh hưởng trực tiếp tới sinh trưởng dinh dưỡng

mà còn ảnh hưởng rất lớn tới sự ra hoa đậu quả, năng suất, chất lượng càchua Ở thời kỳ phân hóa mầm hoa, nhiệt độ không khí ảnh hưởng đến vị trícủa chùm hoa đầu tiên Cùng với nhiệt độ không khí, nhiệt độ đất có ảnhhưởng đến số lượng hoa/chùm Khi nhiệt độ không khí trên 30/25oC(ngày/đêm) làm tăng số lượng đốt dưới chùm hoa thứ nhất Nhiệt độ khôngkhí lớn hơn 30/25oC (ngày/đêm) cùng với nhiệt độ đất trên 21oC làm giảm sốhoa trên chùm [46]

Nghiên cứu Calvert (1957)[37] cho thấy sự phân hóa mầm hoa ở 13oCcho số hoa trên chùm nhiều hơn ở 18oC là 8 hoa/chùm, ở 14oC có số hoa trênchùm lớn hơn ở 20oC (Tiwari, Choudhury, 1993)[57]

Ngoài ra, nhiệt độ còn ảnh hưởng trực tiếp tới sự nở hoa cũng như quátrình thụ phấn thụ tinh, nhiệt độ ảnh hưởng rõ rệt tới sự phát triển của hoa, khinhiệt độ (ngày/đêm) trên 30/24oC làm giảm kích thước hoa, trọng lượng noãn

và bao phấn Nhiệt độ cao làm giảm số lượng hạt phấn, giảm sức sống của hạtphấn và của noãn Tỷ lệ đậu quả cao ở nhiệt độ tối ưu là 18- 20oC Khi nhiệt

độ ngày tối đa vượt 38oC trong vòng 5- 9 ngày trước hoặc sau khi hoa nở 1- 3ngày, nhiệt độ đêm tối thấp vượt 25- 27oC trong vòng vài ngày trước và saukhi nở hoa đều làm giảm sức sống hạt phấn, đó chính là nguyên nhân làmgiảm năng suất Quả cà chua phát triển thuận lợi ở nhiệt độ thấp, khi nhiệt độtrên 35oC ngăn cản sự phát triển của quả và làm giảm kích thước của quả rõrệt (Kuo và cộng sự, 1998) [46]

Bên cạnh đó, nhiệt độ còn ảnh hưởng tới các chất điều hòa sinh trưởng

có trong cây Sau khi đậu quả, quả lớn lên nhờ sự phân chia và sự phát triểncủa các tế bào phôi Hoạt động này được thúc đẩy bởi một số hooc môn sinhtrưởng hình thành ngay trong khi thụ tinh và hình thành hạt Nếu nhiệt độ caoxảy ra vào thời điểm 2- 3 ngày sau khi nở hoa gây cản trở quá trình thụ tinh,auxin không thể hình thành được và quả non sẽ không lớn mà rụng đi

Sự hình thành màu sắc quả cũng chịu ảnh hưởng lớn của nhiệt độ, bởi

quá trình sinh tổng hợp caroten rất mẫn cảm với nhiệt Phạm vi nhiệt độ thích hợp để phân hủy chlorophyll là 15- 40oC, để hình thành lycopen là 12- 30oC

và hình thành caroten là 10- 38oC Do vậy, nhiệt độ tối ưu để hình thành sắc

tố là 18- 24oC Quả có màu đỏ- da cam đậm ở 24- 28oC do có sự hình thành

lycopen và caroten dẽ dàng Nhưng khi nhiệt độ 30- 36oC quả có màu vàng đó

là do lycopen không được hình thành Khi nhiệt độ lớn hơn 40oC quả giữ

nguyên màu xanh bởi vì cơ chế phân hủy chlorophyll không hoạt động, caroten và lycopen không được hình thành Nhiệt độ cao trong quá trình phát

triển của quả cũng làm giảm quá trình hình thành pectin, là nguyên nhân làmcho quả nhanh mềm hơn[46],[56]

Nhiệt độ cao và ẩm độ cao còn là nguyên nhân tạo điều kiện thuận lợicho một số bệnh phát triển Theo Walker và Foster (1946) [57] bệnh héo rũ

Fusarium phát triển mạnh ở nhiệt độ đất 28oC, bệnh đốm nâu (Cladosporium

85- 90% [46], bệnh sương mai do nấm Phytophthora infestans phát sinh phát

triển vào thời điểm nhiệt độ thấp dưới 22oC, bệnh héo xanh vi khuẩn

(Ralstonia solanacearum) phát sinh phát triển ở nhiệt độ trên 20oC [43],[46]

2.1.4.3 Yêu cầu với độ ẩm

Nhiều tài liệu cho thấy độ ẩm đất thích hợp cho cà chua là 60- 65%(Berehyi, 1971) và độ ẩm không khí là 70- 80% [39] Khi đất quá khô hay quá ẩmđều ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển và năng suất của cà chua Biểu hiện củathiếu hay thừa nước đều làm cho cây bị héo Khi ruộng bị ngập nước, trong đấtthiếu oxy, thừa khí cacbonic làm cho rễ cà chua bị độc dẫn đến cây héo Khi thiếunước quả cà chua chậm lớn thường xảy ra hiện tượng khô đáy quả

Độ ẩm không khí quá cao (> 90%) dễ làm cho hạt phấn bị trương nứt,hoa cà chua không thụ phấn được sẽ rụng (Tạ Thu Cúc, 1983) [46] Tuynhiên, trong điều kiện gió khô cũng thường làm tăng tỷ lệ rụng hoa

2.1.4.4 Yêu cầu đối với dinh dưỡng khoáng

Cũng như các cây trồng khác cà chua cần ít nhất 20 nguyên tố dinhdưỡng cho quá trình sinh trưởng phát triển bình thường của nó [46]

Theo More ( 1978) [57] để có 1 tấn cà chua cần 2,9 kg N, 0,4kg P, 4 kg

K và 0,45 kg Mg

Đạm:có ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh trưởng sinh dưỡng và năngsuất quả hơn tất cả các yếu tố dinh dưỡng khác Đạm có tác dụng thúc đẩy sựsinh trưởng, nở hoa, đậu quả của cà chua nhưng lại kéo dài thời gian chín vàlàm giảm kích thước quả Khi thiếu đạm cùng với điều kiện nhiệt độ cao sẽlàm cho tỷ lệ rụng hoa tăng Khi lượng đạm quá dư thừa làm giảm kích thước,lượng đường và màu sắc quả, kéo dài thời gian chín, giảm khả năng chốngchịu của cà chua với rất nhiều loại bệnh và tăng tỷ lệ quả thối Do vậy, việc

bón đạm thích hợp sẽ làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm (màu sắc,khẩu vị và hàm lượng axit trong quả).

Lân: có tác dụng giúp cho bộ rễ phát triển mạnh, làm tăng khả năng hútnước và dinh dưỡng của rễ, ngoài ra lân còn ảnh hưởng đến sự phát triển củahoa, chất lượng quả và đẩy nhanh quá trình chín

Kali: là yếu tố quan trọng đối với sự phát triển của hoa và quả cà chua.Kali ảnh hưởng tới kích thước và chất lượng quả, làm giảm tỷ lệ quả dị dạng.Ngoài ra nó còn đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành màu sắc vàhương vị của cà chua

Thiếu Kali làm giảm độ chắc quả và hàm lượng các chất dinh dưỡng.Bên cạnh đạm, lân, kali, các nguyên tố vi lượng như Mg, Ca, Bo, Mn,

Zn, S, Cu và Mo có vai trò hết sức quan trọng đối với quá trình sinh trưởngphát triển của cây cà chua

2.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất cà chua trên thế giới

Theo FAO, tổng sản phẩm cà chua trên toàn thế giới trong năm 2005 là

125 triệu tấn Trung Quốc chiếm 25%, tiếp theo là Mỹ chiếm 10%, Thổ Nhĩ

Kỳ chiếm 8%, Ấn Độ 6%, các nước khác là 51% [61]

Hình 2.1: Tình hình sản xuất cà chua của thế giới trong năm 2005

Từ năm 2003 đến năm 2007 khối lượng xuất khẩu cà chua trên toàn thếgiới tăng 30% Mexico là nước đứng đầu trong xuất khẩu cà chua, chiếm 1nửa sản lượng xuất khẩu của thế giới, năm 2003 khối lượng xuất khẩu củaMexico đạt 903.384 tấn chiếm 50% khối lượng xuất khẩu trên toàn thế giới,năm 2007 khối lượng đạt 1,1 triệu tấn

Hình 2.2: Tình hình xuất khẩu cà chua ở 1 số nước trên thế giới

5 năm vừa qua

(Nguồn:http://www.fas.usda.gov/htp/2007_2008%20Tomato%20Article.pdf)

Trong vòng 5 năm, sản lượng nhập khẩu cà chua của thế giới tăng 40% Mỹ

là nước nhập khẩu cà chua nhiều nhất thế giới Năm 2003 khối lượng nhập khẩu càchua của Mỹ là 939.457 tấn chiếm 53% khối lượng nhập khẩu cà chua của toàn thếgiới, năm 2007 khối lượng nhập khẩu cà chua của Mỹ là 1,07 triệu tấn Pháp lànước có khối lượng nhập khẩu cà chua tăng gấp đôi trong vòng 5 năm gần đây[60]

Hình 2.3: Tình hình nhập khẩu cà chua ở 1 số nước trên thế giới trong 5

năm vừa qua

(Nguồn:http://www.fas.usda.gov/htp/2007_2008%20Tomato%20Article.pdf)

2.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất cà chua ở Việt Nam

Theo số liệu thống kê năm 2005, diện tích trồng cà chua cả nước là23.566ha tăng 23% so với năm 2001 (17.834ha) Với năng suất trung bình197,8 tạ/ha, sản lượng đạt 433.234 tấn cũng chỉ đảm bảo cho bình quân đầungười 5,5 kg quả/năm, bằng 35% so với mức trung bình toàn thế giới Năngsuất cà chua nước ta rất thấp, mới chỉ bằng 62% so với năng suất chung toànthế giới Những tỉnh có diện tích trồng cà chua lớn (trên 500 ha) đều là nhữngnơi có năng suất cà chua khá cao (trên 200 tạ/ha) và chủ yếu tập trung ở cáctỉnh đồng bằng Sông Hồng Đặc biệt như Hải Phòng với năng suất bình quânđạt 319,4 tạ/ha, Bắc Ninh 243,8 tạ/ha, Hải Dương 227,8 tạ/ha Đây là nhữngđịa phương có năng suất cà chua đạt cao nhất miền Bắc đồng thời cao nhất cảnước Các địa phương có diện tích trồng cà chua lớn nhất cả nước bao gồm:

Nam Định (1959ha), Bắc Giang (1300ha), Hải Dương (1180ha) Năng suấtđạt 157,17 tạ/ha (2001) đã tăng lên 197,8 tạ/ha (2005) đó cũng là nguyênnhân làm sản lượng cà chua năm 2005 tăng [5].

Theo Trần Khắc Thi (2002), sản xuất cà chua ở nước ta có một số tồntại chủ yếu: chưa có bộ giống tốt cho từng vùng trồng, đặc biệt là giống cho

vụ thu đông, sản phẩm chủ yếu tập trung vào vụ đông xuân (hơn 70%) từtháng 12 đến tháng 4, còn hơn một nửa thời gian trong năm trong tình trạngthiếu cà chua Đầu tư cho sản xuất còn thấp, nhất là phân hữu cơ và thuốc bảo

vệ thực vật Chưa có quy trình canh tác và giống thích hợp cho từng vùng.Việc sản xuất còn manh mún, chưa có sản phẩm hàng hóa lớn cho chế biếncông nghiệp Quá trình canh tác thu hái diễn ra hoàn toàn thủ công

Tuy nhiên so với các nước trong khu vực, sản xuất cà chua ở Việt Nam

có lợi thế rõ rệt do khí hậu thời tiết, đất đai của nước ta, đặc biệt là các tỉnhphía Bắc phù hợp cho sinh trưởng phát triển của cây cà chua nếu được đầu tưtốt năng suất cà chua sẽ rất cao Diện tích cho phát triển cà chua còn rất lớn vìtrồng trong vụ đông, không ảnh hưởng đến 2 vụ lúa nhưng sản phẩm lại là trái

vụ so với Trung Quốc, nước có khối lượng cà chua lớn nhất thế giới (20 triệutấn/năm) Các vùng trồng cà chua đều có nguồn lao động lớn, nông dân cókinh nghiệm canh tác nên nếu có thị trường sẽ thu hút được nhiều lao động dogiá nhân công rẻ nên giá thành có khả năng cạnh tranh cao Chính vì vậy cóthể nói triển vọng phát triển cà chua ở nước ta là rất lớn[31]

2.4 Tình hình nghiên cứu công nghệ thủy canh, khí canh trên thế giới:

2.4.1 Công nghệ thủy canh (hydroponic technology):

Công nghệ thủy canh đã được phát triển trong hơn 3 thế kỷ Các công

bố đầu tiên về công nghệ này xuất hiện từ những năm 1600 (Weir,1991).Trong những năm 50, 60 thế kỷ 20, hydroponic trở nên được quan tâm bởi sựphát triển của ngành công nghiệp sản xuất nhựa và nhà kính Các mô hìnhthủy canh dựa trên các loại giá thể như sawdust, peat,straw, cát lần lượt được

giới thiệu Quan trọng hơn cả là sự ra đời của kỹ thuật phim dinh dưỡng(Nutrient Film Technique – NFT) và rockwool – một loại tấm kính sợi cáchnhiệt (fiberglass) (Caruthers,1999) Các phát triển công nghệ khác trongnhững năm 1970 bao gồm cả hệ thống phun sương (Ein Gedi system) và mộtloạt các hệ thống tuần hoàn dung dịch dinh dưỡng được nghiên cứu bởi ngườiNhật (Hanger, 1993) Đến những năm 80, 90, một loạt các cải tiến đã đượcnghiên cứu ví dụ hệ thống sử dụng perlite của Scotland áp dụng trong việcsản xuất dâu tây ba chiều nhầm tiết kiệm không gian nhà kính, có sự kết hợpgiữa hệ thống rockwool và NFT

Cùng các nghiên cứu nhằm tối thiểu hóa tác động của môi trường bằngviệc sử dụng tối thiểu lượng chất hóa học và sử dụng quản lý dịch hại tổnghợp APM Các hệ thống thủy canh hiện đại nhất đã được phát triển trong đócác khâu sản xuất từ trồng, thu hoạch đến đóng gói đều được tự động hóa,môi trường được hoàn toàn kiểm soát

Công nghệ thủy canh có thể được phát triển ngoài môi trường tự nhiênhoặc trong nhà kính Có hai hệ thống chính là hệ thống mở và hệ thống kín(dinh dưỡng được tuần hoàn) (Seymour, 1993) Ngoài ra có thể phân loại theohai nhóm chính là hệ thống không dùng giá thể - Water based system gồm có

hệ thống NFT, hệ thống nước hay Gericke System, sỏi hay GFT (gravel flowtechnique), khí canh… và hệ thống sử dụng giá thể - media based system (baogồm hệ thống sử dụng giá thể vô cơ: Rockwool, cát, scoria, perlite, pumice,clay và vermiculite…giá thể hữa cơ: sawdust, peat, xơ dừa, bark, foam, gỗ…)

2.4.2 Công nghệ khí canh (Aeroponics technology):

Công nghệ này được nghiên cứu và phát triển lần đầu tiên tại trườngđại học Pia của Italia bởi tiến sĩ Franco Massatini Hệ thống này bao gồm cácống phun dung dịch đặt trong các thùng xốp nuôi cây Tiếp nối công trình nàycác nhà khoa học Israel đã cải tiến và cho ra đời hệ thống Ein Geidi System(EGS), hệ thống này có sự kết hợp giữa kỹ thuật NFT và kỹ thuật khí canh, rễ

xuyên Tiếp theo đó có hàng loạt các hệ thống tương tự được ra đời như hệthống Rainforest của Mỹ; hệ thống Schwalbach của Úc Hệ thống Aero-GroSystem (AGS) được xem là hệ thống cải tiến gần nhất có sử dụng thêm kỹthuật siêu âm để tạo các thể bụi dinh dưỡng cung cấp cho rễ cây Kỹ thuật nàyđược các nhà nghiên cứu Singarpore tiếp tục phát triển thành thiết bị AeroGreen Technology được cấp bằng phát minh của mạng lưới nông nghiệp đôthị Liên hiệp quốc vào năm 2000 NASA đã lắp đặt tổ hợp thiết bị gồm hệthống khí canh và công nghệ màng dinh dưỡng để trồng cây trong không gian(http://www.biocontrol.com–2006).

2.4.3 Ứng dụng công nghệ khí canh trong nhân giống cây trồng

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thủy canh vào nhân giống cây trồng

đã được D.R Hoagland và Arnon ở trường đại học California tiến hành đầutiên vào năm 1938 Bằng kỹ thuật này người ta đã điều khiển cho cây ra rễ vàsinh trưởng hoàn toàn trong dung dịch dinh dưỡng Tuy nhiên do những điềukiện kỹ thuật phức tạp (thông khí, kiểm soát hấp thu dinh dưỡng, pH của dungdịch…) công nghệ này có nhiều nhược điểm nên không được ứng dụng Tiếpnối các công trình của L J Klotz (1944) M.C Vyvyan; G.F.Trowell (1952)F.W.Went đã tiến hành trên cây có múi, cà phê, táo, cà chua và phát hiện sự

ra rễ của chúng rất thuận lợi và sạch bệnh khi trồng trong điều kiện phun mùdinh dưỡng cho bộ phận dưới mặt đất F.W.Went (1957) đã dưa ra thuật ngữkhí canh (aeroponic) để chỉ quá trình sinh trưởng của bộ rễ trong không khí.Đến năm 1970, với công nghệ nhà kính đã phát triển, các công ty hướng tớiviệc ứng dụng công nghệ khí canh để nhân giống cây trồng phục vụ cho mụcđích thương mại Năm 1982, Dr.Richard J Stoner ở đại học Colorado của Mỹlần đầu tiên đưa ra và ứng dụng thành công công nghệ khí canh để nhân giốngcây trồng bằng cách sử dụng việc phun dinh dưỡng kèm chất kích thích ra rễngắt quãng cho phần gốc của cành giâm trong các hộp nhân giống 20 lần/giờ(Dr.Richard J Stoner, 1983)[48]

Nước

sạch

Bể nước sạch

Bể thu

dung dịch

M

Dung dịch mẹ 2

Máy bơm cấp nước

Đầu đo pH

và EC

Đường cấp dung dịch

Bộ trộn dinh dưỡng

Dung dịch mẹ 1

Bộ điều khiển trung tâm kết nối máy tính

Nhà trồng cây khí canh 500m 2

Sơ đồ tổng thể hệ thống khí canh

Công nghệ đã được tác giả liên tục nghiên cứu hoàn thiện cho phép rađời một công nghệ mới gọi là công nghệ RPB (Rapid PropagationBiotechnology) Công nghệ này được xem như là bước đột phá trong lĩnh vựcnghiên cứu sản xuất giống cây trồng Các nhà nhân giống in vitro gọi kỹ thuậtnày là thế hệ mới của công nghệ nhân giống và cho rằng đây sẽ là phươngpháp nhân giống vô tính quan trọng của thế kỷ 21 Kỹ thuật này có thể thaythế phương pháp nhân giống bằng kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào do có lắp đặt

hệ thống lọc khí canh khử trùng dung dịch và không khí buồng trồng Toàn bộcác khâu điều khiển pH, EC, nhiệt độ của dung dịch và môi trường đều được

tự động hóa bằng các phần mềm chuyên dụng Công nghệ này là sự phối hợpgiữa công nghệ sinh học, công nghệ tin học và công nghệ vật liệu mới vàcông nghệ tự động hóa Công nghệ này cho phép nhân được nhiều loại câytrồng, chu kỳ nhân giống nhanh hơn, nhiều hơn, công suất tăng 30 lần so với

kỹ thuật truyền thống, loại bỏ khâu khử trùng (môi trường mẫu vật) rất phứctạp trong nuôi cấy mô, tiết kiệm lao động, giảm giá thành vật liệu, giảm giáthành Có thể nêu ví dụ việc ứng dụng này trong sản xuất của giống khoai tây:công nghệ “Quantum TubersTM biotechnology” là công nghệ có tính cách mạnghoàn toàn, mới mẻ trong lĩnh vực sản xuất giống khoai tây Công nghệ này chophép sản xuất hoàn toàn chủ động trên diện tích nhỏ được lượng khổng lồ củgiống khoai tây chất lượng cao, số lượng củ giống có thể tăng từ 600%- 1400%

so với giải pháp nhân giống bằng nuôi cấy mô và trồng trong nhà màn Côngsuất của hệ thống này lớn hơn bất kể một hệ thống sản xuất giống nào hiện có(ifo.quantum TubersTM.com) Hàng năm các loại cây trồng đã được nghiêncứu nhân giống và thương mại hóa bằng phương pháp trên Công nghệ này rất

có hiệu quả với những cây có khả năng ra rễ kém Việc sản xuất cây giống và

cà chua thương phẩm khi áp dụng công nghệ này đã rút ngắn thời gian tạo câygiống (từ 28 ngày xuống còn 10 ngày) thời gian cho thu hoạch lần đầu (từ 68

ngày xuống còn 30 ngày) qua đó làm tăng số vụ trồng/1 năm, trồng trong nhàkính từ 3,4 lên 7,7 lần/ năm (http//www.biocontrols.com, 2006)[62]

Tại hội nghị ISOSC, Steiner đã định nghĩa: Đây là hệ thống mà rễ câyđược đặt trong môi trường bão hòa với các giọt dinh dưỡng liên tục hay giánđoạn dưới dạng sương mù hoặc phun” (John Hason, 1980)[40] Hệ thống nàycây được trồng trong những lỗ ở các tấm polystyrene xốp hoặc vật liệu khác,nhưng rễ cây chỉ được cheo lơ lửng trong môi trường không khí phía dướitấm đỡ Trong hộp có phun mù, hộp được che kín sao cho rễ nằm trong hộpđược phun định kỳ 2- 3 phút/lần hộp phun mù được đậy kín để rễ nằm trongbóng tối (tránh tảo sinh trưởng) Như vậy, rễ luôn luôn được giữ ẩm và dinhdưỡng được thông khí Dung dịch dinh dưỡng này được sử dụng tuần hoànnhờ các đường ống được mắc sao cho một đầu ở trên nắp hộp còn đầu kia ởphía dưới Như thế bộ rễ nằm hoàn toàn trong bóng tối, tạo điều kiện cho sựhình thành rễ Đặc điểm chung của hệ thống khí canh: Có chế độ xen kẽ giữaphun dinh dưỡng và ngừng phun, mức nước có thể điều khiển, toàn bộ hệthống được diều khiển tự động, trình hóa theo phần mềm chuyên dụng(Hason.J, 1980)[40]

Công nghệ này có những ưu điểm sau:

- Môi trường hoàn toàn sạch bệnh, không cần dùng thuốc trừ bệnh, chutrình khép kín từ trồng đến thu hoạch, tiết kiệm được nước và dinh dưỡng,cây sinh trưởng nhanh và cho năng suất cao, điều khiển được môi trường nuôitrồng Ngoài ra còn có những lợi ích: giảm chi phí về nước 98%, giảm chi phí

về phân bón 95%, giảm chi phí về thuốc bảo vệ thực vật 99% tăng năng suấtcây trồng lên 45% đến 75%

- Giảm bớt công lao động do không phải làm đất, xới xáo và làm sạch

cỏ dại trong quá trình canh tác

- Không phải tưới nước, dễ thanh trùng và kiểm soát dịch bệnh

- Có thể ứng dụng sản xuất gieo ươm cây giống sạch bệnh trồng trongcác nhà kính, nhà lưới hiện đại.

- Thúc đẩy trình độ sản xuất nông nghiệp ngày càng phát triển theohướng nông nghiệp công nghệ cao.(Nguyễn Thị Hương, 2007)[11]

2.5 Tình hình nghiên cứu kỹ thuật thủy canh, khí canh ở Việt Nam

2.5.1 Hiện trạng ứng dụng công nghệ cao trong ngành sản xuất rau ở Việt

Nam hiện nay

2.5.1.1 Một số mô hình thử nghiệm đã được triển khai tại các thành phố lớn

Ở Việt Nam với tốc độ đô thị hóa nhanh đang thu hẹp dần đất nôngnghiệp (Hà Nội mỗi năm mất khoảng 1.000 ha, thành phố Hồ Chí Minh ướctính đến năm 2010 giảm 24.420 ha so với năm 2000) Do vậy, nông nghiệp đôthị phải hướng tới một nền sản xuất tiên tiến, có năng suất, chất lượng cao Và

do vậy, việc ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất là xu hướng tất yếu Một

số mô hình thử nghiệm đã được triển khai ở một số thành phố lớn

Tại Hà Nội: Khu nông nghiệp công nghệ cao bắt đầu hoạt động từ năm

2004 Vốn đầu tư 24 tỷ đồng, diện tích 7,5 ha với 5.500 m2 trồng dưa chuột,

cà chua ớt ngọt, 2.000 m2 trồng hoa, các giống đều được nhập từ ISRAEL.Với các tiến bộ mới về giống, quy trình chăm bón, hệ thống dinh dưỡng tựđộng, ánh sáng và nhiệt độ được điều chỉnh, năng suất cây trồng đạt khá cao

Tại Hải Phòng: Dự án khu nông nghiệp công nghệ cao được thực hiện với

tổng vốn đầu tư 22,5 tỷ đồng Hiện nay, các khu nhà lưới nhà kính sản xuất rau

và hoa đang hoạt động Năng suất cà chua, dưa chuột 200- 250 tấn/ha

Tại thành phố Hồ Chí Minh: khu nông nghiệp công nghệ cao được xây

dựng với quy mô 100 ha Tại đây, sẽ có khu trồng rau bằng phương pháp thủycanh, trồng trên giá thể không đất

Tại Lâm Đồng: từ đầu năm 2004 đã khởi động các chương trình trọng

điểm trong đó có chương trình nông nghiệp công nghệ cao Trong kế hoạch

phát triển năm 2004- 2010 Lâm Đồng dự kiến xây dựng một số khu nôngnghiệp công nghệ cao với quy mô 15.000 ha Các hoạt động chính ở các khunày là sản xuất rau, hoa, dâu tây và chè Tổng số vốn đầu tư là 2.700 tỷ đồng,trong đó vốn hỗ trợ của nhà nước là 38 tỷ đồng.

Các thành phố và các tỉnh Đà Nẵng, Khánh Hòa, Bình Dương, Sơn La,Bạc Liêu, Hưng Yên, Thái Bình, Đồng Nai, Tây Ninh đều đã có các dự ánkhu nông nghiệp công nghệ cao[36]

2.5.1.2 Một số nhận xét sơ bộ về các mô hình nông nghiệp công nghệ cao ở

Việt Nam.

Các khu nông nghiệp công nghệ cao được xây dựng đều do các địaphương chủ trì xây dựng và giao cho các doanh nghiệp làm chủ đầu tư Việctiếp nhận và đưa công nghệ cao vào sản xuất với vốn đầu tư ban đầu lớn (7 tỷđồng/ha)

Đây là các khu nông nghiệp công nghệ cao thực sự, nhất là của Hà Nội

và Hải Phòng vì ở đây có sử dụng công nghệ mới, hiện đại và năng suất đạtđược cao như dự định Tuy nhiên nếu so sánh cách làm công nghệ cao của ĐàLạt (trên diện tích 500 ha trồng trong nhà lưới) hiệu quả chưa chắc đã xácđịnh là cao hơn

Không xác định được mục tiêu, chỉ tập chung sản xuất là chính và nộidung hoạt động cũng như đối tượng sản xuất được xác định rõ Tuy nhiên, dođây là hoạt động rất mới, hoàn toàn phụ thuộc vào nước ngoài Việc nhanhchóng làm chủ thiết bị, có phương án chủ động giống trong nước sẽ quyếtđịnh sự tồn tại và tính hiệu quả của mô hình

Rất nhiều địa phương triển khai dạng phong trào trong khi chưa xácđịnh mục tiêu mô hình hoạt động, tổ chức mô hình quản lý, gắn sản xuất vớithị trường của các khu này Ở đây hầu như vắng bóng các cơ quan khoa học

và thiếu các nghiên cứu để tăng tính thích ứng của công nghệ

2.5.2 Một số thành tựu trong nghiên cứu kỹ thuật thủy canh, khí canh ở

Việt Nam.

Ở Việt Nam giai đoạn trước 1995, phương pháp trồng cây trong dungdịch chủ yếu được sử dụng tại các Trường Đại học, các Viện nghiên cứu đểnghiên cứu về dinh dưỡng khoáng của cây trồng Từ năm 1995 với sự hợp tác

và trợ giúp của công ty RD Hồng Kong và Trung tâm nghiên cứu phát triểnRau Châu Á (AVRDC), phương pháp thủy canh tĩnh của AVRDC được dunhập vào Việt Nam với mục đích dùng để sản xuất rau an toàn Các tác giả LêĐình Lương, Nguyễn Quang Thạch (1995); Võ Kim Oanh (1996); NguyễnKhắc Thái Sơn (1996); Nguyễn Thị Lý Anh (1998); (Vũ Quang Sáng 2000);(Nguyễn Thị Hồng Lam, 1996)… đã nghiên cứu ứng dụng và phát triển kỹthuật này Các nghiên cứu bao gồm các nội dung: xác định đối tượng rautrồng thích hợp, xác định các loại dung dịch phù hợp, ảnh hưởng của mật độthời vụ đến năng suất vào phẩm chất rau trồng Nhìn chung các kết quảnghiên cứu đều khẳng định có thể ứng dụng kỹ thuật này vào việc sản xuấtrau an toàn ở Việt Nam cho năng suất cao hơn, phẩm chất tốt hơn Tuy nhiên,phạm vi ứng dụng kỹ thuật này còn rất hẹp, chủ yếu dùng các hộ gia đìnhmang tính sản xuất nhỏ, không thể công nghiệp hóa Khắc phục nhược điểmnày, đề tài cấp Nhà nước KC.07-20 “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị phùhợp để sản xuất rau an toàn không dùng đất kiểu công nghiệp đạt năng suấtchất lượng và hiệu quả cao” do PGS.TS.Hồ Hữu An (2005) làm chủ nhiệm đãxây dựng được mô hình sản xuất rau công nghiệp có ứng dụng kỹ thuật thủycanh Tuy nhiên việc nhân rộng mô hình này trong sản xuất còn đang đượcxem xét về mặt hiệu quả kinh tế

Đáng chú ý, các tác giả ở Trường ĐHNNI đã đề xuất và đi theo mộthướng ứng dụng khác của kỹ thuật này đó là sử dụng kỹ thuật thủy canh nhưmột kỹ thuật chủ yếu phục vụ ra cây nuôi cấy mô Các công trình nghiên cứu

theo hướng này của Nguyễn Quang Thạch và cộng sự: Nguyễn Thị Nhẫn(1995); Nguyễn Khắc Thái Sơn (1996); Lê Hoàng Anh (1996); Nguyễn Thị

Lý Anh, Đỗ Quang Trung (1996); Đặng Thị Vân (1997); Triệu Thị Nghiệp(1998); Nguyễn Khắc Thái Sơn (2000;2002) đã nghiên cứu thành công việc racây nuôi cấy mô cho nhiều đối tượng cây trồng như dứa; chuối; khoai tây;mía; một số loại hoa và cho nhận xét kỹ thuật trồng cây trong dung dịch làmột bước không thể thiếu của kỹ thuật sau nuôi cấy mô Đặc biệt gần đây cáctác giả Nguyễn Quang Thạch, Nguyễn Xuân Trường; Nguyễn Thị Lý Anh(2004) đã hoàn thiện kỹ thuật này và đưa vào quy trình sản xuất giống khoaitây sạch bệnh bắt nguồn từ nuôi cấy mô được Bộ Nông nghiệp cho áp dụngrộng rãi Hướng nghiên cứu này là sáng tạo và đúng đắn, tuy nhiên vẫn cònnhiều vấn đề cần được nghiên cứu hoàn thiện để có thể phát triển thành côngnghệ sản xuất giống mang tính công nghiệp

Những tồn tại của việc triển khai công nghệ nuôi cấy mô tại Viêt Nam

Công nghệ nuôi cấy mô đã được đưa vào Việt Nam khoảng 30 năm.Nhiều quy trình nhân giống nuôi cấy mô cho rất nhiều loại cây trồng đã đượcnghiên cứu thành công, được công bố và kể cả công nhận là tiến bộ kỹ thuật(dứa, khoai tây, hoa lan, hoa đồng tiền, keo lai, bạch đàn…) Tuy nhiên, chođến nay sự triển khai rộng rãi công nghệ này ngoài sản xuất còn khá hạn chế.Thành công có ảnh hưởng ngoài sản xuất là việc nhân giống các cây lâmnghiệp bằng công nghệ mô hom cho phép nhân một số lượng lớn cây trồng từcây cấy mô tương đối lớn

Do cây nuôi cấy mô được nhân ra trong điều kiện nhân tạo (ánh sáng,nhiệt độ, môi trường dinh dưỡng,…) nên tiêu hao về năng lượng và hóa chất

là tương đối lớn chưa kể về trang thiết bị Kết quả làm cho giá thành của câysản xuất nuôi cấy mô cao khoảng trên 1000 đồng /cây, chưa tính lãi suất.Chính vì lẽ đó, việc phát triển nuôi cấy mô trong hoàn cảnh kinh tế cụ thể ở

Việt Nam gặp rất nhiều khó khăn (ở nhiêu nước, giá cây hoặc các sản phẩmnuôi cấy mô (củ giống…) khoảng 1 USD) Việc nghiên cứu ra được một côngnghệ nào đó để có thể giảm được giá thành của cây nhân ra bằng nuôi cấy mônhư giải pháp nhân bồn mạ khoai tây đã được GS Nguyễn Văn Uyển đề xuấtvào những năm 1980-1985, giải pháp mô hom trong nhân giống cây lâmnghiệp, giải pháp nhân cây trong bồn thủy canh… sẽ là một bước đột phá đểđưa công nghệ nhân giống bằng nuôi cấy mô tế bào vào thực tiễn sản xuất.

Việc ứng dụng công nghệ khí canh trong nhân giống cây trồng đã đượcquan tâm đầu tư nghiên cứu Đề tài cấp nhà nước KC.04.02/06-10 “Nghiêncứu làm chủ công nghệ và xây dựng mô hình công nghiệp sinh học sản xuấtgiống khoai tây, rau và hoa sạch bệnh” do GS.TS.Nguyễn Quang Thạch làmchủ nhiệm đã tiến hành được 3 năm và đã cho kết quả rất khả quan: NguyễnQuang Thạch, Nguyễn Xuân Trường, Nguyễn Thị Lý Anh, Nguyễn ThịHương, Lại Đức Lưu “Bước đầu nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí canhtrong nhân giống cây khoai tây cấy mô” đạt hệ số nhân vượt trội (10- 13lần/tháng, năng suất củ mini đạt 40- 60 củ/cây) Nguyễn Quang Thạch, LạiĐức Lưu, Đinh Thị Thu Lê, Đỗ Sinh Liêm, Nguyễn Văn Đức “ Ảnh hưởngcủa nhiệt độ dung dịch đến khả năng nhân giống và sản xuất củ giống khoaitây bằng công nghệ khí canh trong vụ hè” đã thu được năng suất củ đạt 700-

900 củ/m2, các nghiên cứu về dung dịch dinh dưỡng để trồng trọt cải xanhtrong vụ hè Những nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật khí canh trong nhângiống và trồng trọt cây cà chua mới bắt đầu tiến hành nghiên cứu

3 ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng, vật liệu, địa điểm nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Giống cà chua Recento: là giống cà chua quả to, khối lượng quả trungbình 150- 200g/quả, cây sinh trưởng tốt trong phạm vi nhiệt độ 15- 30oC,nhiệt độ tối ưu là 18- 27oC, thời gian sinh trưởng tối đa 270 ngày, năng suấttối đa đạt 500 tấn/ha Giống này là đối tượng nghiên cứu cho các thí nghiệm

về nhân giống và đánh giá sinh trưởng, phát triển, năng suất, chất lượng của

cà chua nhân được bằng kỹ thuật khí canh

Giống cà chua Cherista: là giống cà chua quả nhỏ, khối lượng quả trungbình 15- 20g/quả, cây sinh trưởng tốt trong phạm vi nhiệt độ 15- 30oC, nhiệt

độ tối ưu là 18- 27oC, thời gian sinh trưởng tối đa 270 ngày, năng suất tối đađạt 250 tấn/ha Giống này là đối tượng nghiên cứu của thí nghiệm ảnh hưởngcủa nhiệt độ dung dịch dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng phát triển và chonăng suất của cà chua trồng bằng kỹ thuật khí canh trong vụ hè[3]

Đây là 2 giống cà chua F1, sinh trưởng vô hạn, giống chuyên dụngtrồng trong nhà kính được nhập nội từ công ty Zabo Plant B.V thuộc tập đoàn

De Ruiter Seed, Hà Lan Hiện tại, 2 giống này đang được lưu giữ dưới dạng cây in vitro và dạng hạt tại Viện Sinh học Nông nghiệp- trường Đại học Nông

nghiệp Hà Nội

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu

Hệ thống khí canh tự tạo của Viện Sinh học Nông nghiệp- trường Đạihọc Nông nghiệp Hà Nội, có hệ thống làm mát dung dịch dinh dưỡng

3.1.3 Địa điểm và thời gian nghiên cứu:

- Địa điểm nghiên cứu: đề tài được thực hiện tại Viện Sinh học Nông

nghiệp- Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội

- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 08/2008 đến tháng 08/2009

3.2 Nội dung nghiên cứu

3.2.1 Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật khí canh trong nhân giống cây cà chua

3.2.1.1 Thí nghiệm 1: So sánh khả năng nhân giống cà chua bằng phương pháp giâm ngọn trên các nền trồng khác nhau

3.2.1.2 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch dinh dưỡng khác nhau đến khả năng nhân giống cây cà chua khí canh

3.2.1.3 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của pH dung dịch dinh dưỡng đến khả năng nhân giống của cây cà chua khí canh

3.2.1.4 Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của EC dung dịch dinh dưỡng đến khả năng nhân giống cây cà chua khí canh

3.2.1.5 Thí nghiệm 5: Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nghỉ phun dinh dưỡng đến hệ số nhân giống cà chua bằng kỹ thuật khí canh

3.2.1.6 Thí nghiệm 6: Nghiên cứu ảnh hưởng của α- NAA đến sự ra rễ của ngọn giâm cà chua khí canh

3.2.1.7 Thí nghiệm 7: Nghiên cứu ảnh hưởng của IAA đến sự ra rễ của ngọn giâm cà chua khí canh

3.2.2 Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển, năng suất và chất lượng

của cây giống nhân ra bằng phương pháp khí canh

Thí nghiệm 8: Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây nhân bằng khí canh qua các đợt chồi khác nhau

Thí nghiệm 9: So sánh sinh trưởng phát triển, năng suất và chất lượng của cây trồng có nguồn gốc khác nhau (cây từ hạt, cây invitro, cây nhân từ khí canh).

Thí nghiệm 10: Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây nhân bằng khí canh trồng trên khí canh và trồng trên đất

3.2.3 Đánh giá khả năng trồng cây cà chua trong vụ hè bằng kỹ thuật khí

canh có sử dụng hệ thống làm mát dung dịch dinh dưỡng

Thí nghiệm 11: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch đến sinh trưởng phát triển, năng suất cà chua trồng trên hệ thống khí canh

3.2.4 Bước đầu đánh giá hiệu quả kinh tế của giải pháp khí canh trong

sản xuất giống và trồng cà chua trái vụ.

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Các phương pháp sử dụng trong thí nghiệm

Phương pháp giâm ngọn: Cây in vitro trước khi đem trồng có chiều cao

5- 6 cm, 4- 5 lá, 6- 7 rễ Sau khi trồng 10 ngày thì tiến hành cắt ngọn và cứ

8-9 ngày khi cây có 2 lá thật thì tiến hành cắt ngọn

Kỹ thuật khí canh: Sử dụng hệ thống khí canh do Viện Sinh học Nôngnghiệp- trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội dựa trên mô hình hệ thống khí

canh của Richard J Stoner (Aeroponics Versus Bed and Hydoponic Propagation, Florists, Review ) Thiết bị hoạt động theo nguyên tắc dung dịch

dinh dưỡng được phun thẳng vào rễ cây dưới dạng sương theo chế độ ngắtquãng

Kỹ thuật thủy canh: Sử dụng mô hình thủy canh AVRDC (trung tâmnghiên cứu phát triển rau châu Á)

Kỹ thuật cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng trên đất: phân bón sử dụngdưới dạng dung dịch dinh dưỡng được tưới thấm vào gốc thông qua hệ thốngnhỏ giọt Chu kỳ tưới là 5- 7 ngày/lần Kỹ thuật làm đất, lên luống, tỉa cành,làm giàn, buộc cây theo quy trình trồng rau ăn quả- trồng an toàn năng suấtchất lượng cao (Trần Khắc Thi, 2008)

lại, mỗi lần lập lại 50 cây

CT1: Trồng trên đất

CT2: Trồng trên giá thể xơ dừa

CT3: Trồng trên thủy canh

CT4: Trồng trên khí canh

Thí nghiệm được sử dụng cùng 1 loại dung dịch dinh dưỡng Groteckcủa Canada với pH của dung dịch dinh dưỡng là 6,5 và EC: 1,50 Trên nềnkhí canh dinh dưỡng được cung cấp dưới dạng phun sương mù quanh vùng rễ,chu kỳ phun/nghỉ là: phun 10 giây, nghỉ 10 phút Trên nền thủy canh: câyđược trồng trên tấm xốp kích thước 0,6 x 0,4 m và được đặt trên khay xốp cóchứa 15 lít dung dịch dinh dưỡng Trên nền xơ dừa và trên nền đất dung dịchdinh dưỡng được tưới trực tiếp vào gốc 2 lần/ngày

3.2.2.2 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch dinh dưỡng khác nhau đến khả năng nhân giống cây cà chua khí canh

CT1: Dung dịch dinh dưỡng MS

CT2: Dung dịch dinh dưỡng Knop

CT3: Dung dịch dinh dưỡng Groteck

Thí nghiệm được tiến hành trên 3 công thức thí nghiệm (3 loại dungdịch dinh dưỡng khác nhau), mỗi công thức 3 lần lập lại, mỗi lần lặp lại 1bồn khí canh có diện tích 50x 100cm, pH: 6,50 và EC: 1,50, chu kỳ phundinh dưỡng là: phun 10 giây nghỉ 10 phút

3.2.2.3 Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của pH dung dịch dinh dưỡng đến khả năng nhân giống của cây cà chua khí canh

CT1: Dung dịch có nồng độ pH= 5,5

CT2: Dung dịch có nồng độ pH= 6,0

CT3: Dung dịch có nồng độ pH= 6,5