thiết lập mô hình toán học để xác định độ tuổi sinh học của quả giống cà chua savior trồng vụ thu đông

Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua trồng trong nhà lưới trong quá trình phát triển và chín đợt 1 .... Mô hình được xây dựng trên 5 công thức toán thể hiện sự biến đổi của các enzim ở

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM THỊ HIỀN

THIẾT LẬP MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐỂ XÁC ĐỊNH

ĐỘ TUỔI SINH HỌC CỦA QUẢ GIỐNG CÀ CHUA SAVIOR

TRỒNG VỤ THU ĐÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨCHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM THỊ HIỀN

THIẾT LẬP MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐỂ XÁC ĐỊNH

ĐỘ TUỔI SINH HỌC CỦA QUẢ GIỐNG CÀ CHUA SAVIOR

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận văn này

là trung thực

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ trong việc thực hiện Luận văn này

đã được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong luận văn này đã được ghi

rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 11 tháng 10 năm 2015

Tác giả

Phạm Thị Hiền

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thực tập tại Bộ môn Công nghệ chế biến, khoa Công Nghệ thực phẩm và Viện nghiên cứu Rau Quả, được sự quan tâm, giúp đỡ và dìu dắt tận tình của các thầy cô giáo, các cán bộ tại khoa và viện nghiên cứu, cùng sự

cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã hoàn thành Luận văn tốt nghiệp của mình

Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Trần Thị Định –

Bộ môn Công nghệ chế biến - Khoa Công nghệ thực phẩm - Học viện Nông Nghiệp Việt Nam, người đã luôn tận tình hướng dẫn, dìu dắt và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như nghiên cứu

Qua đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến toàn thể các Phòng, Ban của khoa Công Nghệ Thực Phẩm và Viện nghiên cứu Rau quả đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực tập tốt nghiệp

Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của các em khóa 57 trong nhóm sinh viên nghiên cứu khoa học đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Và cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình và tất cả bạn bè đã luôn bên cạnh đông viên, giúp đỡ và tạo động lực cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu

Mặc dù đã cố gắng song bản luận văn còn nhiều thiếu sót và hạn chế Tôi rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý của thầy cô cùng các bạn để bài luận văn được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 11 tháng 10 năm 2015

Tác giả

Phạm Thị Hiền

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục hình vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Giới thiệu về cây cà chua 3

1.1.1 Nguồn gốc và sự phân bố cây cà chua 3

1.1.2 Phân loại 4

1.1.3 Đặc điểm thực vật học của cây cà chua 5

1.1.4 Yêu cầu về điều kiện ngoại cảnh đối với cây cà chua 6

1.1.5 Quá trình chín của quả cà chua 7

1.2 Giới thiệu về cà chua Savior 8

1.3 Giới thiệu về mô hình toán 9

1.3.1 Phân loại mô hình toán 9

1.3.2 Ứng dụng mô hình toán trong công nghệ thực phẩm: 9

1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về xây dựng mô hình toán học để xác định độ tuổi sinh học của quả 12

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 12

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 13

Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNGVÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

2.1 Vật liệu 14

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 14

2.1.2 Địa điểm thực hiện đề tài 14

2.1.3 Thời gian thực hiện 14

2.1.4 Thiết bị 14

2.2.1 Thiết lập mô hình toán học để xác định độ tuổi sinh học của quả giống

cà chua Savior trồng ở nhà lưới vụ thu đông 14 2.2.2 Thiết lập mô hình toán học để xác định độ tuổi sinh học của quả giống

2.2.3 Kiểm định mô hình toán học dự đoán tuổi sinh học cho quả cà chua Savior 14 2.3 Phương pháp nghiên cứu 14 2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 14 2.3.2 Mô hình toán học để xác định tuổi sinh học của quả giống cà chua Savior trồng trong nhà lưới vụ thu đông 15

2.3.4 Phương pháp phân tích 19 2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 20

3.1.1 Diễn biến tăng trưởng khối lượng của quả cà chua trong quá trình phát triển và chín 21 3.1.2 Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trong quá trình phát triển và chín 24 3.1.3 Sự chuyển đổi sinh học của quả cà chua trong quá trình phát triển và chín 26 3.1.4 Xây dựng mô hình để xác định tuổi sinh học cho quả giống cà chua Savior 28

3.2.1 Diễn biến tăng trưởng khối lượng của quả cà chua trong quá trình phát triển và chín 32

3.2.3 Sự chuyển đổi sinh học của quả cà chua trong quá trình phát triển và chín 37

3.3 Kiểm định mô hình xác định độ tuổi sinh học cho quả cà chua 44

3.3.1 Kiểm định mô hình xác định độ tuổi sinh học cho quả cà chua trồng trong nhà lưới 44

3.3.2 Kiểm định mô hình xác định độ tuổi sinh học cho quả cà chua trồng ngoài đồng 46

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHỤ LỤC 54

DANH MỤC BẢNG

2.1 Kế hoạch thực hiện đo mẫu quả trên cây 15

3.3 Các thông số ước lượng từ kiểm định mô hình cho quả cà chua trồng trong nhà lưới 44 3.4 Các thông số ước lượng từ kiểm định mô hình cho quả cà chua trồng ngoài đồng 46

DANH MỤC HÌNH

3.1a Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua trồng trong nhà lưới trong quá trình phát triển và chín (đợt 1) 21 3.1b Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua trồng trong nhà lưới trong quá trình phát triển và chín (đợt 2) 22 3.1c Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua trồng trong nhà lưới trong quá trình phát triển và chín (đợt 3) 22 3.2a Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trồng ở nhà lưới trong quá trình phát triển và chín (đợt 1) 24 3.2b Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trồng ở nhà lưới trong quá trình phát triển và chín (đợt 2) 24 3.2c Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trồng ở nhà lưới trong quá trình phát triển và chín (đợt 3) 25 3.3a Diễn biến phát triển của quả cà chua trong không gian khối lượng - màu sắc (đợt 1) 26 3.3b Diễn biến phát triển của quả cà chua trong không gian khối lượng - màu sắc (đợt 2) 27 3.3c Diễn biến phát triển của quả cà chua trong không gian khối lượng - màu sắc (đợt 3) 27

hình 29

từ mô hình 30

lượng 31 3.6a Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua Savior trồng ở ngoài đồng trong quá trình phát triển và chín (đợt 1) 33

3.6b Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua Savior trồng ở ngoài đồng trong quá trình phát triển và chín (đợt 2) 33 3.6c Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua Savior trồng ở ngoài đồng trong quá trình phát triển và chín (đợt 3) 34 3.7a Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trồng ở ngoài đồng trong quá trình phát triển và chín (đợt 1) 35 3.7b Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trồng ở ngoài đồng trong quá trình phát triển và chín (đợt 2) 36 3.7c Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trồng ở ngoài đồng trong quá trình phát triển và chín (đợt 3) 36 3.8a Diễn biến phát triển của quả cà chua trong không gian khối lượng - màu sắc (đợt 1) 37 3.8b Diễn biến phát triển của quả cà chua trong không gian khối lượng - màu sắc (đợt 2) 38 3.8c Diễn biến phát triển của quả cà chua trong không gian khối lượng - màu sắc (đợt 3) 38

hình ngoài đồng 40

từ mô hình ngoài đồng 41

lượng 42 3.11a Đồ thị histodiagram thể hiện phân bố của giá trị dt kiểm định cho mô hình nhà lưới 45 3.11b Đồ thị histodiagram thể hiện phân bố của giá trị khối lượng kiểm định cho mô hình nhà lưới 45 3.12a Đồ thị histodiagram thể hiện phân bố của giá trị dt kiểm định cho mô hình ngoài đồng 47 3.12b Đồ thị histodiagram thể hiện phân bố của giá trị khối lượng kiểm định cho mô hình ngoài đồng 48

MỞ ĐẦU

Đặt vấn đề

Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa, địa hình bao gồm đồng bằng trung du và miền núi, đây là điều kiện thuận lợi để trồng nhiều rau quả, loại thực phẩm không thể thiếu trong các bữa ăn của con người nói chung và người Việt Nam nói riêng Rau quả là nguồn thực phẩm giàu vitamin, chất khoáng và chất xơ cung cấp chất dinh dưỡng cho cơ thể

Cây cà chua có tên khoa học là Lycopesium esculentum, thuộc họ Cà (Solanaceae), có nguồn gốc từ Nam Mỹ, là loại rau ăn quả có chứa nhiều

vitamin, chất khoáng và nhiều chất có hoạt tính sinh học có lợi cho sức khỏe, được dùng phổ biến ở nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới Theo bảng thành phần thực phẩm Việt Nam do Viện Dinh dưỡng biên soạn năm 2007 thì cà chua chứa nhiều vitamin C (40mg/100g), beta-caroten (393 µg/100g), lycopen (3.025 µg/100g), vitamin K (7,9 µg/100g), một lượng đáng kể các chất khoáng cần thiết như Kali, Mangan, Magie, đồng, sắt, kẽm và chất xơ hòa tan Ngoài ra

cà chua còn có giá trị kinh tế cao, là một trong những loại rau ưu tiên cho sự phát triển mạnh cả về lượng và chất (Viện dinh dưỡng Việt Nam, 2007)

Ở Việt Nam, cây cà chua được xếp vào các loại rau có giá trị kinh tế cao, diện tích trồng cà chua lên đến chục ngàn ha, tập trung chủ yếu ở đồng bằng và trung du phía Bắc Hiện nay có một số giống mới có khả năng chịu nhiệt, được lai tạo chọn lọc có thể trồng tại miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ nên diện tích trồng ngày càng mở rộng Một trong số đó là giống cà chua Savior, sau hơn

ba năm nghiên cứu, các nhà khoa học của Công ty Sygenta đã chọn ra được giống cà chua Savior chống chịu tốt với virus xoăn vàng lá Một kết quả thử nghiệm ở địa phương cho thấy giống Savior khi được trồng chung với 21 giống

cà chua khác thì các giống khác đều nhiễm bệnh vàng xoăn lá nặng, không thu hoạch được, nhưng giống cà chua Savior vẫn sinh trưởng tốt và cho năng suất cao Đây cũng là giống cà chua chịu nhiệt tốt, có thể trồng vào các tháng nóng

không thể trồng được Đây là ưu điểm vượt trội của giống này vì nếu trồng trái

vụ, người trồng sẽ bán được sản phẩm với giá cao hơn chính vụ (Trang Trần, 2014)

Tuy có tiềm năng lớn nhưng tổn thất sau thu hoạch của cà chua vẫn ở mức cao Nguyên nhân chính là do người trồng chỉ dựa trên kinh nghiệm để xác định thời điểm thu hái cà chua, chủ yếu căn cứ vào số ngày kể từ khi ra hoa, đặc điểm vai quả và màu sắc vỏ quả Những biểu hiện hình thức bề ngoài chỉ mô tả một cách tương đối sự thành thục sinh lý bên trong của quả, đặc biệt là màu sắc vì hiện nay việc phân loại độ chín dựa trên màu sắc của cà chua nói chung thường chia thành 6 loại (từ độ chín 1 đến độ chín 6), có phân đoạn đều như nhau trong khi trên thực tế cà chua có bản chất sinh học nên có sự dao động về sinh lý giữa các quả có cùng ngày tuổi ra hoa Hơn nữa, tốc độ chuyển độ chín trong hệ phân loại màu sắc không như nhau Do đó, nếu chỉ dựa trên những đặc điểm trên thì chất lượng cà chua thu hái trong nhiều trường hợp sẽ không đáp ứng được yêu cầu thị trường Vì vậy, việc xác định thời điểm thu hái tối ưu cho cà chua một cách khách quan và khoa học là thực sự cần thiết Thời điểm thu hái tối ưu có liên quan mật thiết tới thông tin về tuổi sinh học của quả Chính vì lý do đó,

chúng tôi thực hiện đề tài: “Thiết lập mô hình toán học để xác định độ tuổi sinh học của giống cà chua Savior trồng vụ thu đông”

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Giới thiệu về cây cà chua

1.1.1 Nguồn gốc và sự phân bố cây cà chua

Cà chua có nguồn gốc từ Nam Mỹ Bằng chứng di truyền cho thấy cà chua được tiến hóa từ loài cây nhỏ quả màu xanh phổ biến ở vùng cao nguyên Peru

Một loài có tên Solanum lycopersicum được vận chuyển đến Mexico, nơi nó

được trồng và tiêu thụ bởi dân cư Trung Mỹ Loại cà chua được thuần hóa đầu tiên có thể là trái cây màu vàng, tương tự như cà chua anh đào, được trồng

bởi người Aztec miền Trung Mexico Từ cà chua bắt nguồn từ tomatl trong tiếng

Nahuatl, có nghĩa trái cây sung

Nhà thám hiểm người Tây Ban Nha Cortés có thể là người đầu tiên chuyển loại cà chua nhỏ màu vàng tới Châu Âu Người Tây Ban Nha đã đem giống cà chua đi phân phối ở khắp các thuộc địa của họ trong vùng biển Caribbean Họ cũng mang đến Philippines, từ đó lan sang Đông Nam Á và toàn bộ lục địa Á châu Người Tây Ban Nha đem cà chua đến châu Âu, nó sinh trưởng một cách dễ dàng ở vùng khí hậu Địa Trung Hải, việc trồng trọt ở đây bắt đầu trong năm 1540 Cà chua được sử dụng làm thực phẩm ngay sau khi nó được giới thiệu Sách dạy nấu ăn đầu tiên với công thức có cà chua xuất bản

ở Naples vào năm 1692 Một số vùng ở Ý chỉ mới dùng cà chua vào mục đích trang trí trong bàn ăn trước khi nó được kết hợp với các món ăn địa phương vào cuối thế kỷ 17 hoặc đầu thế kỷ 18

Ngày này, cà chua được trồng phổ biến trên toàn thế giới với sản lượng và năng suất ngày càng tăng Theo số liệu của tổ chức nông lương thế giới (FAO) diện tích trồng cà chua năm 2010 trên thế giới là 3,58 triệu ha và sản lượng trên 90,8 triệu tấn (FAO, 2011) Ở Việt Nam cà chua được đưa trồng khoảng 100 năm trước đây Cà chua được coi là một trong các loại rau xuất khẩu chủ lực cùng với dưa chuột, đỗ quả, ngô Trồng cà chua còn mang lại thu nhập cao gấp 4-5 lần so với trồng lúa Chính vì vậy, trong các thập kỉ gần đây diện tích trồng cà chua đã

Duc Vien, 2006) với năng suất 45-60 tấn/ha, cao hơn so với các nước trong khu vực như Thailan, Malaysia, Philipin, Bangladesh

1.1.2 Phân loại

Tên Việt Nam: Cây cà chua

Tên khoa học: Lycopesicon esculentum Mill

Loài: S.lycopersicum

Họ cà: Solanaceae

Phân loại cà chua đã được nhiều các tác giả phân loại, nhưng sự phân loại của Muller được sử dụng rộng rãi nhất cho đến nay Theo Muller chi lycopersicon Tour được phân làm hai chi phụ

* Chi phụ eriopersicon: Chi này gồm các loài dại, cây dại một năm hoặc

nhiều năm Quả thường có lông, vỏ xanh hoặc vàng nhạt, có các vệt màu với các sắc tố Anthocyanin, hạt nhỏ, chùm hoa có lá bao Chi này gồm các chi phụ: L.peruvianumm Mill; L.cheesmanii; L.hirsutum; L.glandulosum

khi chín có màu đỏ hoặc đỏ vàng, hạt to, chùm hoa không có lá bao, trong nhóm này gồm hai loài:

mọc thành chùm từ 15-20 quả/chùm, quả có hai ngăn

hạn, đến vô h

Chi này bao gồm 5 biến chủng:

chua trồng hiện nay thuộc dạng biến chủng này Thân lá rậm rạp, sum sê phải cắt tỉa cành, hoa, quả có khối lượng từ trung bình đến lớn

thành chùm dài, khoảng 10 quả/chùm, có màu đỏ hoặc vàng

trưởng vô hạn Có khoảng 10 quả/chùm, quả màu vàng hoặc da cam

L.esculentum var Grandifolium – lá của biến chủng này to giống lá khoai tây, mặt lá rộng và láng bóng , số lá trên cây từ ít đến trung bình

hạn cây đứng, mập, mọc thẳng và lùn, lá màu xanh đậm, quăn và nhiều lá

1.1.3 Đặc điểm thực vật học của cây cà chua

* Rễ: Rễ chùm, ăn sâu và phân nhánh mạnh, khả năng phát triển rễ phụ rất lớn Trong điều kiện tối ưu những giống tăng trưởng mạnh có rễ ăn sâu 1 - 1,5m

và rộng 1,5 - 2,5m vì vậy cà chua chịu hạn tốt Khi cấy rễ chính bị đứt, bộ rễ phụ phát triển và phân bố rộng nên cây cũng chịu đựng được điều kiện khô hạn Bộ rễ

ăn sâu, cạn, mạnh hay yếu đều có liên quan đến mức độ phân cành và phát triển của bộ phận trên mặt đất, do đó khi trồng cà chua tỉa cành, bấm ngọn, bộ rễ thường ăn nông và hẹp hơn so với điều kiện trồng tự nhiên

* Thân: Thân tròn, thẳng đứng, mọng nước, phủ nhiều lông, khi cây lớn gốc thân dần dần hóa gỗ Thân mang lá và phát hoa Ở nách lá là chồi nách Chồi nách ở các vị trí khác nhau có tốc độ sinh trưởng và phát dục khác nhau, thường chồi nách ở ngay dưới chùm hoa thứ nhất có khả năng tăng trưởng mạnh và phát dục sớm so với các chồi nách gần gốc

Tùy khả năng sinh trưởng và phân nhánh các giống cà chua được chia làm

4 dạng chính:

- Dạng sinh trưởng hữu hạn (determinate)

- Dạng sinh trưởng vô hạn (indeterminate)

- Dạng sinh trưởng bán hữu hạn (semideterminate)

* Lá: Lá thuộc lá kép lông chim lẻ, mỗi lá có 3 - 4 đôi lá chét, ngọn lá có 1

lá riêng gọi là lá đỉnh Rìa lá chét đều có răng cưa nông hay sâu tùy giống Phiến

lá thường phủ lông tơ Đặc tính lá của giống thường thể hiện đầy đủ sau khi cây

có chùm hoa đầu tiên

* Hoa: Hoa mọc thành chùm, lưỡng tính, tự thụ phấn là chính Sự thụ phấn chéo ở cà chua khó xảy ra vì hoa cà chua tiết nhiều tiết tố chứa các alkaloid độc nên không hấp dẫn côn trùng và hạt phấn nặng không bay xa được Số lượng hoa trên chùm thay đổi tùy giống và thời tiết, thường từ 5 - 20 hoa

* Quả : Quả thuộc loại mọng nước, có hình dạng thay đổi từ tròn, bầu dục đến dài Vỏ trái có thể nhẵn hay có khía Màu sắc của trái thay đổi tùy giống và điều kiện thời tiết Thường màu sắc trái là màu phối hợp giữa màu vỏ qủa và thịt trái

1.1.4 Yêu cầu về điều kiện ngoại cảnh đối với cây cà chua

1.1.4.1 Nhiệt độ

Cà chua là cây ưa ấm, một trong những điều kiện cơ bản để có được sản lượng cao và sớm ở cà chua là tạo chế độ nhiệt tối hảo cho cây 21 - 24ºC, nếu nhiệt độ đêm thấp hơn ngày 4 - 5ºC thì cây cho nhiều hoa Các thời kỳ sinh trưởng và phát triển khác nhau của cây đòi hỏi nhiệt độ không khí và đất nhất định (Tạ Thị Cúc, 2003)

1.1.4.2 Ánh sáng

Cà chua là cây ưa sáng, không nên gieo cây non ở nơi bóng râm, cường độ ánh sáng tối thiểu để cây tăng trưởng là 2.000 - 3.000 lux, không chịu ảnh hưởng quang kỳ Ở cường độ ánh sáng thấp hơn, hô hấp gia tăng trong khi quang hợp bị hạn chế, sự tiêu phí chất dinh dưỡng bởi hô hấp cao hơn lượng vật chất tạo ra được bởi sự quang hợp, do đó cây sinh trưởng kém (Tạ Thị Cúc, 2003)

1.1.4.3 Nước

Yêu cầu nước của cây trong quá trình dinh dưỡng không giống nhau Khi cây ra hoa đậu quả và quả đang phát triển là lúc cây cần nhiều nước nhất, nếu đất quá khô thì hoa và quả non dễ rụng, nếu đất thừa nước, hệ thống rễ cây bị tổn hại

và cây trở nên mẫn cảm với sâu bệnh Lượng nước tưới thay đổi tùy thuộc vào liều lượng phân bón và mật độ trồng (Tạ Thị Cúc, 2003)

1.1.5 Quá trình chín của quả cà chua

Tùy đặc trưng giống và điều kiện thời tiết, quả cà chua chín ở độ tuổi 30-35 ngày Trong quá trình chín cà chua phải qua các thời kỳ sau đây:

- Thời kỳ quả xanh: quả và hạt phát triển chưa hoàn chỉnh Màu quả xanh hoàn toàn Nếu thu hái quả ở thời kỳ này và thông qua các phương pháp thúc chín thì quả chín không bình thường, quả không có hương vị, không có màu sắc đặc trưng của giống nên không thích hợp cho việc thu hái và bảo quản

- Thời kỳ chín xanh: chất keo bao quanh hạt được hình thành Quả phát triển đầy đủ về kích thước, quả chưa có màu hồng hoặc màu vàng Nếu đem thúc chín thì quả sẽ thể hiện màu sắc của giống

- Thời kỳ chín vàng: Đỉnh quả xuất hiện màu vàng hoặc màu hồng với diện tích bề mặt chiếm khoảng 10%

- Thời kỳ chuyển màu: Diện tích bề mặt từ 10 – 30% có màu vàng hoặc đỏ

- Thời kỳ chín hồng: 30-60% diện tích bề mặt quả có màu hồng nhạt hoặc màu vàng Quả đạt độ chín cao nên đã trải qua các giai đoạn sinh lý quan trọng nên rất khó đánh giá hiệu quả của bảo quản thông qua các chỉ tiêu có liên quan tới các quá trình sinh lý như hô hấp, biến đổi màu sắc

- Thời kỳ quả hồng hoặc đỏ: 60-90% diện tích bề mặt quả có màu vàng hoặc đỏ

- Thời kỳ quả chín đỏ: trên 90% diện tích bề mặt có màu đỏ

Trên đây là những thời kỳ quan trọng của quá trình chín Từ khi chín xanh đến chín tổng hợp khoảng 10 – 12 ngày

1.2 Giới thiệu về cà chua Savior

Ở Việt Nam, cà chua được trồng phổ biến khắp cả nước, và diện tích ngày càng được tăng lên Tuy nhiên tập trung chủ yếu vẫn là các tỉnh miền núi phía Bắc, và đồng bằng Sông Hồng Giống cà chua được trồng phổ biến ở đây là các

giống F1 nhập nội như: Red Crom 250, TN52, F1 607, hay các giống lai tạo như

(tháng 9 - tháng 12) Còn đối với vụ xuân hè (tháng 3- tháng 7) thì cho năng suất thấp, và đòi hỏi chọn giống chịu nóng tốt

Cà chua Savior được các nhà khoa học của Công ty Sygenta Đài Loan nghiên cứu tạo ra Đây là giống được biến đổi bằng cách sử dụng kỹ thuật di truyền, tạo ra giống khả có năng kháng sâu hại và thích nghi với môi trường cao, đây được coi là giống chịu nhiệt tốt nhất hiện nay [30] Savior được nhập vào Việt Nam năm 2005 và được trồng thử nghiệm ở tỉnh Hưng Yên, Vĩnh Phúc đã cho năng cao và khả năng chống bệnh vàng xoăn lá hiệu quả Quả có dạng tròn dẹt, khi chín quả cứng đặc thịt, nếu để chín tại ruộng quả ít bị dập nát và rất được thị trường ưa chuộng (Bản tin ứng dụng khoa học, 2007)

Năm 2007, Trung tâm kỹ thuật rau quả tỉnh An Giang đã trồng thử nghiệm thành công 4 giống cà chua nhập nội có năng suất và chất lượng cao TN5F1 của Hàn Quốc, giống Perfect 89F1 của Thái Lan, giống VL2004 ( Mỹ),

và giống Savior ( Đài Loan) Kết quả cho thấy giống cà chua Savior cho năng suất ổn định 31.3 tấn/ ha, cao hơn TN5F1 và VL2004 (Bản tin ứng dụng khoa học, 2007)

Năm 2010 phòng Nông nghiệp và phát triển nông thôn tĩnh Vĩnh Tường – tỉnh Vĩnh Phúc đã nghiên cứu và ứng dụng thành công mô hình trồng cà chua ghép trái vụ Ba giống cà chua Savior, Emural và TN267 được ghép trên gốc cà tím EG203 kết quả nghiên cứu cho thấy giống cà chua ghép Savior đạt năng suất cao nhất, gần 700 tạ/ha, giá trị sản xuất 1 ha đạt trên 500 triệu đồng Cà chua Emural năng suất đạt 472 tạ/ha, giá trị sản xuất 1 ha đạt 350 triêụ đồng Cà chua TN267 năng suất đạt 300 tạ/ha, giá trị sản xuất đạt 230 triêụ đồng Bên cạnh đó, các giống cà chua ghép còn có khả năng kháng bệnh tốt hơn, nhất là hai bệnh

xoăn lá và héo rũ Mô hình này đến nay vẫn đang được áp dụng ở một số tỉnh có diện tích trồng lớn như: Hải Dương, Bắc Ninh, Bắc Giang…và cho hiệu quả về kinh tế và chất lượng cao (Bản tin khoa học, 2015)

Hiện nay cà chua Savior đã được trồng và tiêu thụ phổ biến ở các vùng miền trên cả nước Trồng và thu hoạch quanh năm giúp nâng cao hiệu quả kinh tế cho người nông dân, tạo ra sản lượng ổn định để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng và nền công nghiệp chế biến thực phẩm

1.3 Giới thiệu về mô hình toán

Mô hình toán học là một mô hình trừu tượng sử dụng ngôn ngữ toán để

mô tả về một hệ thống Mô hình toán được sử dụng nhiều trong các ngành khoa học tự nhiên như vật lý, kĩ thuật điện tử, sinh học và khoa học xã hội như kinh tế,

xã hội học, khoa học chính trị

1.3.1 Phân loại mô hình toán

Có nhiều loại mô hình toán học nhưng có thể phân loại theo các cách sau: Tuyến tính và phi tuyến tính:

1 Xác định và xác suất (ngẫu nhiên):

2 Tĩnh và động: Mô hình tĩnh không xét đến yếu tố thời gian, trong khi mô hình động có xét đến Vì thế, mô hình động thường dùng phương trình vi phân để biểu diễn

3 Các tham số tập trung và các tham số phân bố: Nếu mô hình mà đồng nhất (trạng thái ổn định trên toàn hệ thống) thì các tham số là tập trung Nếu mô hình là không đồng nhất (trạng thái thay đổi bên trong hệ thống) thì nó là tham số phân bố Các tham số phân bố thường được biểu diễn bởi phương trình vi phân riêng phần

1.3.2 Ứng dụng mô hình toán trong công nghệ thực phẩm:

Trên thế giới mô hình toán trong công nghệ thực phẩm cũng đã được ứng dụng lâu đời, và rộng rãi, một số mô hình như:

“Mô hình hóa quá trình tái tạo hương thơm sau thời gian dài bảo quản quả táo ở môi trường khí quyển điều chỉnh” của nhóm cộng sự Hertog, Maarten,

sau thu hoạch của Katholieke Universiteit Leuven, W de Croylaan 42, 3001 Heverlee, Bỉ Mô hình được đề xuất bao gồm ba phản ứng liên tiếp mô tả về thay đổi bề mặt, thông qua một hợp chất trung gian isdegraded thành một hợp chất thơm

mà sau đó bốc hơi từ trái cây vào không khí xung quanh (Hertog et al., 2004)

Mô hình được xây dựng trên 2 công thức toán Các giả định cơ bản của cách tiếp cận mô hình là các chất bay hơi hương thơm (Æ) kết quả từ một số lipid và acid amin từ con đường phân hủy, trong đó tối đa sản xuất hương thơm được giới hạn bởi kích thước hạn chế của các hợp chất có sẵn của các chất nền

Mô hình đề xuất bao gồm ba phản ứng liên tiếp mô tả chất nền (S), thông qua một hợp chất trung gian (I) được phân hủy thành một hợp chất thơm Æprod và sau

đó bốc hơi từ trái cây vào không khí xung quanh Æair

(Eq.1)

Mô hình 2 mô tả tổng thể quả trình lữu trữ ULO, CA, RA với giả định các hằng số phụ thuộc vào biến đổi khí quyển MA

(Eq.2) Sau đó các thông số được ước tính bằng phần mền tối ưu hóa MatLab (MatLab v 6.5, 2002, The MathWorks, Inc., Natick, MA, USA) Và cho ra các thông số kết quả của mô hình

Tiếp đến có “Mô hình hóa enzim làm mền táo trong mối tương quan từ giống cây trồng, hệ thống phát triển, chọn ngày và mùa” của nhóm cộng sự Erika Ro'th, Maarten L.A.T.M Hertog, Etelka Kova'cs & Bart Nicola Phòng thí nghiệm cộng nghệ sau thu hoạch của Katholieke Universiteit Leuven, Leuven, Bỉ và Viện nghiên

cứu thực phẩm trung ương Budapest, Hungary (Erika et al., 2006)

Mô hình này thí nghiệm trên 4 giống táo Idared, Liberty, Pilot và Pinova, nghiên cứu để so sánh tác động của giống cây trồng, hệ thống phát triển và ngày mùa thu hái Các hoạt động của các enzim ofb-galactosidase (b-Gal) và polygalacturonaza (PG) tồn tại trọng tế bào quả táo đã được phân tích trong quá trình thu hoạch và bảo quản Mô hình được xây dựng trên 5 công thức toán thể hiện sự biến đổi của các enzim ở bốn giống cà chua trong quá trình phát triển và bảo quản:

Ngoài ra cũng còn có nhiều mô hình toán như “Mô hình biến đổi màu của quả cà chua trong quá trình bảo quản sau thu hoạch” của L.M.M Tijskens, R.G Evelo.1994 Hà Lan Hay “Mô hình toán đánh giá sự trưởng thành sau thu hoạch của quả xuân đào” của nhóm cộng sự L.M.M Tijskens, P Eccher Zerbinic, R.E Schouten, M Vanoli, S Jacob, M Grassic, R.Cubeddud, L Spinellid, A Torricellid ' 2007.Italy…

1.4 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về xây dựng mô hình toán học để xác định độ tuổi sinh học của quả

1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Cà chua là loại rau ăn quả được dùng phổ biến ở khắp thế giới, với năng suất và sản lượng ngày càng tăng, nên rất được các nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu Đến thời điểm hiên tại, chỉ có rất ít nhóm nghiên cứu về xác định

thời điểm thu hái tối ưu cho cà chua Nhóm nghiên cứu Perry và cộng sự., 1997

và Machado và cộng sự., 2004, cả 2 nhóm đều đã sử dụng kỹ thuật tích tụ nhiệt

để dự đoán thời điểm thu hái tối ưu Kỹ thuật này tuy đơn giản và rẻ nhưng lại yêu cầu thời gian dài để thu thập các số liệu thủy văn, thời tiết và vật hậu

Năm 1993 một nghiên cứu của Tijskens và Evelo về mô hình hóa màu sắc của cà chua trong quá trình bảo quản sau thu hoạch Thí nghiệm tiến hành trên giống cà chua Momotoro của Nhật Bản (1990), cà chua được phân thành bốn lớp màu từ xanh lá cây đến chín hồng, sau đó cà chua của từng loại màu được đặt trong những hộp kín riêng biệt sau đó được lưu trữ trong môi trường nhiệt độ được kiểm soát Mỗi ngày, hai loại trái cây đã được gỡ bỏ từ mỗi hộp cho các phép đo màu sắc Màu sắc trái cây được đo bằng một colourmeter Nippon Denshoku tại ba điểm (mm đường kính 6) cách đều nhau tại đường xích đạo của quả cà chua Kết quả cho rằng sự thay đổi màu sắc trong quá trình chín quả cà chua dưới nhiệt độ không đổi có thể được mô tả bằng một công thức toán học gọi

là Hunter b / a tỷ lệ và Hunter là một chỉ số giá trị đơn giản nhưng đánh giá hiệu quả sự phát triển bình thường của màu sắc Công thức này được sử dụng như một

mô hình toán để áp dụng xác định tuổi sinh học cho quả Ứng dụng của nó phần lớn là độc lập về giống hoặc nước xuất xứ, nó được thử nghiệm trên Nhật Bản (nghiên cứu này), Mỹ (Shewfelt và cộng sự năm 1988,; Thai và cộng sự, 1990)

và châu Âu (Hobson và cộng sự, 1983; Stork, 1984)

Năm 2001 một nghiên cứu của F Hahn về dự đoán quang phổ cho quả cà chua chưa chín Thí nghiệm được tiến hành bằng việc đo 300 quả cà chua ở độ tuổi trưởng thành với các độ chín khác nhau, được lưu trữ trong điều kiện nhiệt

độ 20 °C trong 10 ngày Đo màu cà chua đã được thực hiện hàng ngày với máy

đo màu CR 330 (Minolta Konica, Nhật), được hiệu chỉnh với các chỉ tiêu đo màu L*, a*, b*, hiệu chuẩnvới các tiêu chuẩn màu đen và trắng Nghiên cứu đã cho những kết quả đánh giá về sự phát triển màu sắc của quả cà chua, đồng thời thông qua các thông số kỹ thuật có thể phát hiện quả cà chua chưa chín và cho đi vào dòng phân loại (Hahn, F., 2002)

Năm 2011, một nhóm các nhà khoa học của Bỉ (Van de Poel et al., 2012)

đã nghiên cứu thành công mô hình có khả năng phân loại cà chua theo độ già sinh lý của cà chua Thí nghiệm được tiến hành trên 60 quả cà chua giống Bonaparte trong quá trình phát triển và chín Nghiên cứ đã đưa ra 14 độ tuổi khác nhau từ khi quả bắt đầu phát triển, sinh trưởng, chín và giai đoạn sau thu hoạch như sau: trái nhỏ; trái cây có kích thước trung bình; quả xanh chưa trưởng thành; quả có màu xanh lá cây trưởng thành; quả bắt đầu giai đoạn chín; quả có màu cam ánh sáng; quả màu da cam; quả màu đỏ; quả chín đỏ; quả chín đỏ sau 3 ngày lưu trữ, quả chín đỏ sau 6 ngày lưu trữ; quả chín đỏ sau 9 ngày lưu trữ; quả chín

đỏ sau 12 ngày lưu trữ Lưu trữ ở điều kiện 18°C và độ ẩm là 80%

1.4.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

Ở Việt Nam cho đến thời điểm hiện nay, các đề tài nghiên cứu về cà chua thường tập trung vào vấn đề chọn giống, trồng trọt hay vấn đề bảo quản, chế biến một số sản phẩm từ cà chua Hiện chưa có nghiên cứu nào về xác định độ tuổi sinh học cho quả cà chua mà mới chỉ dựa vào kinh nghiệm của người trồng Xuất phát từ thực tế này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu nhằm đưa ra được mô hình toán học để xác định tuổi sinh học cho giống cà chua Savior vụ thu đông, một giống cà chua rất có tiềm năng phát triển ở nước ta, nhằm năng cao giá trị chất lượng, đáp ứng tiêu chuẩn sản xuất và tiêu dùng cũng như tránh được những tổn thất, thiệt hại sau thu hoạch

Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Là giống cà chua Savior trồng vụ thu đông 2014

2.1.2 Địa điểm thực hiện đề tài

Địa điểm thực hiện đề tài: Viện nghiên cứu Rau quả- Trâu Quỳ- Gia Lâm

2.1.3 Thời gian thực hiện

Đề tài được thực hiện từ tháng 8 năm 2014 đến tháng 10 năm 2015

2.1.4 Thiết bị

Thước kẹp điện tử Pamme (Mitutoyo Corporation, Nhật Bản)

Máy đo màu Minolta CM2500d (Konica Minolta, Tokyo, Nhật Bản)

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Thiết lập mô hình toán học để xác định độ tuổi sinh học của quả giống

cà chua Savior trồng ở nhà lưới vụ thu đông

2.2.2 Thiết lập mô hình toán học để xác định độ tuổi sinh học của quả giống

cà chua Savior trồng ở ngoài đồng ruộng vụ thu đông

2.2.3 Kiểm định mô hình toán học dự đoán tuổi sinh học cho quả cà chua Savior

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm tiến hành song song trên hai điều kiện trồng cà chua:

Điều kiện 1: Cà chua trồng ở nhà lưới

Điều kiện 2: Cà chua trồng ở ngoài đồng ruộng

Từ 600 cây cà chua trồng trong nhà lưới và ngoài đồng, chúng tôi tiến hành đeo biển cho 800 hoa cà chua ở mỗi điều kiện và chia làm 3 đợt Sau đó chọn 340 quả

ở điều kiện nhà lưới và 360 quả ở điều kiện ngoài đồng để theo dõi sự phát triển khối lượng và màu sắc ở trên cây Kế hoạch được thực hiện như bảng 3.1

Bảng 2.1 Kế hoạch thực hiện đo mẫu quả trên cây

Khi đeo biển cho hoa ta chú ý các điểm sau: đối với cây, loại bỏ các cây đầu tiên và cuối cùng mỗi luống và hai luống ngoài cùng bên phải và bên trái Đối với hoa, loại bỏ các chùm hoa trên ngọn và dưới cùng Trong mỗi chùm được đeo loại bỏ bông hoa ở ngọn

2.3.2 Mô hình toán học để xác định tuổi sinh học của quả giống cà chua Savior trồng trong nhà lưới vụ thu đông

Quá trình phát triển và chín của quả cà chua Savior được đặc trưng bởi sự

mô tả kết hợp của hai chỉ tiêu khối lượng và màu sắc tương ứng Trong quá trình phát triển, khối lượng của quả cà chua tăng dần cho đến khi đạt giá trị tối đa Khi quả gần đạt được khối lượng tối đa sẽ bắt đầu quá trình chín, phản ánh bởi sự thay đổi màu sắc từ màu xanh lá cây đến màu đỏ đặc trưng của giống cà chua Bởi việc sử dụng dữ liệu về sự thay đổi màu sắc và đường kính trong quá trình phát triển và chín mà mô hình toán học mô tả sự gia tăng khối lượng cùng với sự

thay đổi màu của giống cà chua Savior được thiết lập, từ đó xác định được tuổi sinh học cho cà chua

2.3.2.1 Mô hình hóa sự thay đổi kích thước (khối lượng)của quả

Trong quá trình phát triển của quả, khối lượng của quả xanh dần tăng lên cho đến khi kích thước quả đạt được giá trị tối đa Mô hình tiêu chuẩn đơn giản Gompertz mô tả sự phát triển đó, trong đó thông số đầu vào là khối lượng với hàm số thời gian là (ngày) Mô hình 1:

Trong đó:

km: hệ số tỉ lệ phát triển

Mmax : khối lượng tối đa của quả

C : hệ số thay đổi thứ nguyên từ hàm Gompertz

Với và là các biến số trong đó các giá trị là chung cho một giống trong khi khác nhau đối với từng quả Mô hình Gompertz đã được chứng minh là phù hợp nhất để mô hình hóa sự phát triển khối lượng của quả

2.3.2.2 Mô hình hóa sự thay đổi màu sắc của quả

Sự thay đổi màu sắc trong quá trình chín của quả được mô tả bằng mô hình toán logistic của tác giả Hertog và cộng sự (2004, 2007a, 2007b) Sự thay đổi màu sắc ( tính theo °Hue) được mô tả bằng mô hình 2

Trong đó:

: hệ số biểu thị tốc độ thay đổi màu sắc

: giá trị màu sắc nhỏ nhất

: giá trị màu sắc ban đầu

Các thông số , và phụ thuộc vào từng giống quả và được ước lượng từ mô hình

2.3.2.3 Mô hình hóa sự chuyển đổi sinh học

Tổng hợp từ các dữ liệu đã được hiệu chuẩn cho ta nhận thấy rằng sự thay đổi màu sắc chỉ khi quả cà chua đã đạt tới sự tăng trưởng về kích thích tối đa bước vào giai đoạn bão hòa kích thước Điều này có nghĩa trong giai đoạn phát triển của quả thì không xảy ra sự thay đổi về màu sắc, quả cà chua có màu xanh

và khối lượng quả không ngừng tăng lên Khi vào đến giai đoạn chín thì kích thước sẽ bão hòa không tăng lên nhiều và bắt đầu quá trình chín xảy ra với sự biến đổi màu sắc Dựa vào quy luật này Van de Poel và cộng sự (2012) đã đưa ra

mô hình trong đó có sự kết hợp giữa sự thay đổi màu sắc và sự phát triển của

quả Sự chuyển đổi sinh học này được mô tả trong phương trình (3) sau:

Trong đó:

: hệ số biểu thị tốc độ thay đổi màu sắc

( ): hệ số biểu thị tốc độ thay đổi màu sắc tối đa

: khối lượng tối đa của quả

M: khối lượng của quả

s (không thứ nguyên): thể hiện độ dốc của sự chuyển đổi và được ước lượng từ mô hình

2.3.2.4 Mô hình hóa xác định tuổi sinh học của quả cà chua

Hai thông số khối lượng quả và màu sắc quả được sử dụng để xác định

cung cấp điểm bắt đầu, tuổi sinh học cho biết các giá trị đã được tính toán từ thực nghiệm cùng với khung thời gian đã được tiêu chuẩn hóa trong một quan hệ của

mô hình phát triển chung Tuổi sinh học ( ) được tính toán từ các giá trị thời gian thực nghiệm (ngày), liên hệ với ngày thu hoạch bằng việc thêm một hằng số chuẩn không thay đổi ( dt (ngày)) Mô hình 4:

tage = texp + dt

Thông số chuẩn dt là hằng số đặc trưng cho quả Tại thời điểm thu hoạch, , bằng hằng số chuẩn dt

Các mô hình kết hợp các phương trình trên đã được thực hiện và mô hình

các thông số đã được ước tính sử dụng phần mềm OptiPa (Hertog et al., 2007b),

một công cụ tối ưu hóa được tích hợp với phần mềm Matlab (Matlab R2007b, The MathWorks, Inc., Natick, MA, USA) Dựa trên dữ liệu khối lượng (đường kính) và màu sắc đo được khi quả trên cây và các thống số , , s, , , , và được ước tính để ấn định tuổi sinh học cho quả

2.3.3 Kiểm định mô hình toán xác định độ tuổi sinh học cho quả cà chua

2.3.3.1.Kiểm định mô hình sử dụng dữ liệu chuỗi thời gian

Để kiểm định mô hình toán để xác định tuổi sinh học cho cà chua trồng trong nhà lưới, chúng tôi sử dụng bộ dữ liệu về màu sắc và khối lượng theo dõi trên 360 quả trồng ở ngoài đồng ruộng và cố định các thông số đặc trưng cho giống như , H0, Hmin, s, C, km thu được khi xây dựng mô hình cho cà chua trồng trong nhà lưới, sau đó ước lượng hai thông số đặc trưng cho từng quả là dt

và Mmax bằng phần mềm Optipa Ngược lại, để kiểm định mô hình toán để xác định tuổi sinh học cho cà chua trồng ngoài đồng, chúng tôi sử dụng bộ dữ liệu của 340 quả trồng trong nhà lưới, cố định các thông số đặc trung cho giống thu được khi xây dựng mô hình cho cà chua trồng ngoài đồng sau đó ước lượng dt và

Mmax Sau đó, so sánh giá trị dt và Mmax thu được khi xây dựng và kiểm định mô hình để xác nhận tính đúng đắn và hợp lệ của mô hình

2.3.4 Phương pháp phân tích

2.3.4.1 Khối lượng quả

Đường kính quả được đo bằng thước kẹp điện tử Pamme, sai số 0,01

mm Khối lượng quả cà chua được tính toán từ đường kính quả bằng cách sử dụng mật độ trung bình là 0,873 g/cm3

Công thức tính khối lượng quả:

2.3.4.2 Màu sắc quả

Khi quả đủ độ lớn thì tiến hành đo màu quả bằng máy đo màu Minolta CM2500d (Konica Minolta, Tokyo, Nhật Bản) Không gian màu L*a*b* được phát triển năm 1976, hiện nay được sử dụng rộng rãi nhất trong khoa học và công nghệ thực phẩm Thông qua các chỉ số L* a* b* để quan sát sự biến đổi màu sắc của quả Trong đó:

L*: Chỉ số thể hiện độ sáng của vỏ quả có màu từ đen (0) đến trắng (100) a*: Chỉ số thể hiện dải màu xanh lá cây (-60) đến màu đỏ (+60)

b*: Chỉ số thể hiện dải màu từ xanh nước biển (-60) đến vàng (+60)

Màu sắc luôn luôn được đo trên hai điểm nằm đối diện nhau trên đường xích đạo của quả Mỗi giá trị màu là giá trị trung bình của hai lần đo

Khi đo hạn chế tối đa gây thương tích cho quả tránh ảnh hưởng tới kết quả thí nghiệm

Giá trị góc màu Hue (đơn vị đo là ° (độ)).được tính từ 2 thông số b* và a* theo công thức sau:

2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu

- Xử lý số liệu thực nghiệm bằng phần mềm Microsoft Excel

- Xây dựng mô hình và kiểm định mô hình được thực hiện trên phần mềm

Optipa (Hertog et al., 2007b)

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Mô hình toán xác định độ tuổi sinh học quả cà chua trồng trong nhà lưới

3.1.1 Diễn biến tăng trưởng khối lượng của quả cà chua trong quá trình phát triển và chín

Quá trình phát triển và chín của quả cà chua được thể hiện một phần qua

sự gia tăng kích thước hay khối lượng của quả Sự gia tăng khối lượng của quả ở

ba đợt đeo hoa khác nhau được thể hiện trên hình 3.1a - 3.1c

Hình 3.1a Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua trồng trong nhà lưới

trong quá trình phát triển và chín (đợt 1)

Hình 3.1b Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua trồng trong nhà lưới

trong quá trình phát triển và chín (đợt 2)

Hình 3.1c Sự biến đổi khối lượng của quả cà chua trồng trong nhà lưới

trong quá trình phát triển và chín (đợt 3)

Kết quả hình 3.1a - 3.1c cho thấy trong cả ba đợt đeo hoa khối lượng của quả gia tăng liên tục khoảng 56 ngày kể từ khi ra hoa Sau đó khối lượng quả vẫn

có xu hướng tăng nhưng với tốc độ rất chậm, cùng với đó là cà chua bước vào giai đoạn chín Tổng thời gian phát triển và chín của quả kéo dài 66 ngày Khối lượng trung bình của quả trong 3 đợt đeo hoa tăng từ 1,90g (ngày tuổi thứ 10) đến 97,19g (tính đến ngày thứ 56) Sự gia tăng về khối lượng của quả ở các đợt đeo hoa khác nhau rất khác nhau Đợt 1 quả có khối lượng trung bình dao động

từ 1,9 g đến 94,24 g thấp hơn quả đeo hoa đợt 2 (có khối lượng trung bình từ 2,1

g đến 98,24 g và quả đợt 3 (từ 1,8 g đến 99,08 g) Sự chênh lệch về khối lượng của quả giữa các đợt đeo hoa này là do sự khác nhau về nguồn dinh dưỡng và cường độ chiếu sáng của chúng Những quả của đợt 1phát triển vào giai đoạn thời tiết lạnh, chịu điều kiện nhiệt độ thấp và cường độ ánh sáng yếu nên sự gia tăng khối lượng chậm và đạt giá trị tối đa thấp hơn so với hai đợt còn lại

Trong cùng một đợt đeo hoa khối lượng của các quả có cùng ngày tuổi có

sự dao động khá lớn, điển hình là khi ta so sánh giá trị tối đa mà quả đạt được trong giai đoạn bão hòa, giá trị bão hòa nhỏ nhất là 37,50 g và giá trị lớn nhất là 178,16 g cho đợt 1 tương tự cho đợt 2 là từ 40,37 g đến 190,57 g và đợt 3 là từ 25,72 g đến 175,20 g Điều này được lý giải do các quả nằm ở vị trí khác nhau trong một chùm, các chùm khác nhau trên một cây có cơ hội tiếp nhận ánh sáng, dinh dưỡng và môi trường tiểu khí hậu khác nhau Thông thường những quả ở tầng thấp và ở đầu chùm hoa cho khối lượng lớn hơn những quả ở tầng cao và ở cuối chùm hoa

Như vậy, so sánh với sự gia tăng khối lượng của giống cà chua Bonaparte trong nghiên cứu của Van de Poel et al (2012) [19] thì giống cà chua Savior trong nghiên cứu này có cùng xu hướng phát triển Tuy nhiên do cà chua Bonaparte được trồng trong nhà kính, ở đó có sự kiểm soát chặt chẽ yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, và dịch bệnh nên sự dao động về khối lượng quả trong cùng ngày tuổi không quá lớn như trong nghiên cứu này

3.1.2 Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trong quá trình phát triển và chín

Biến đổi màu sắc của quả là một trong những thông số phản ánh quá trình phát triển và chín của quả cà chua Sự biến đổi màu sắc của quả được thể hiện trong hình 3.2a - 3.2c

Hình 3.2a Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trồng ở nhà lưới trong quá

trình phát triển và chín (đợt 1)

Hình 3.2b Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trồng ở nhà lưới trong quá

trình phát triển và chín (đợt 2)

Hình 3.2c Sự biến đổi màu sắc của quả cà chua trồng ở nhà lưới trong quá

trình phát triển và chín (đợt 3)

Từ kết quả hình 3.2a – 3.2c ta thấy khi quả còn xanh giá trị góc màu (° Hue) duy trì không đổi (khoảng 106 °) Khi thành thục về sinh lý, từ ngày thứ 50 – 52 quả bắt đầu đi vào giai đoạn chín Quá trình chín của quả kéo dài khoảng 14 – 16 ngày (từ ngày 54 đến ngày 68 sau khi ra hoa) và có sự dao động giữa các quả Quá trình chín đặc trưng bởi sự chuyển màu của quả, tương ứng với giá trị

°Hue giảm dần, và khi quả chín đỏ thì °Hue giảm xuống còn 50° Sự giảm giá trị màu của quả cũng phụ thuộc nhiều vào điều kiện ngoại cảnh, đặc biệt là nhiệt độ

và ánh sáng Khi gặp điều kiện thuận lợi, nhiệt độ từ 18 – 24 , cường độ ánh sáng mạnh thì sự thay đổi màu sắc (từ màu xanh lục đến màu đỏ) diễn ra nhanh trong khoảng 12 – 14 ngày Ngược lại khi nhiệt độ thấp, cường độ ánh sáng yếu,

sự thay đổi màu sắc diễn ra chậm, kéo dài từ 16 – 18 ngày

Khi so sánh quả đeo hoa đợt 2 - 160 quả (hình 3.2b) với các quả đeo hoa đợt 1 - 100 quả (hình 3.2a) và đợt 3 - 80 quả (hình 3.2c) ta thấy đợt 2 có số lượng quả nhiều hơn so với đợt 1 và đợt 3 nhưng quá trình biến đổi màu sắc ổn định và đồng đều hơn Nguyên nhân là do quả đeo đợt 2 được phát triển vào thời điểm

Trong cùng một độ tuổi (cùng ngày ra hoa) nhưng độ chín của các quả không như nhau Một số quả đạt độ chín đỏ sau 62 ngày ra hoa, một số quá khác đạt độ chín đỏ chậm hơn, khoảng 66 - 68 ngày Điều này được lý giải là do sự khác biệt về vị trí của các quả nằm khác nhau trên cùng một chùm, các chùm khác nhau trên cùng một cây Thông thường những quả tầng thấp sẽ nhận được ánh sáng ít hơn nhưng nguồn dinh dưỡng thì nhiều hơn so với những quả ở tầng cao nhận được nhiều ánh sáng nhưng chất dinh dưỡng ít hơn, chịu tác động của hormone môn thúc đẩy sự chín ethylene cũng không đồng đều

3.1.3 Sự chuyển đổi sinh học của quả cà chua trong quá trình phát triển và chín

Trong tiến trình phát triển của quả cà chua, tại một thời điểm nhất định sẽ xảy ra sự chuyển đổi sinh học của cà chua, nghĩa là khi quả dừng tăng trưởng về kích thước thì tiếp theo đó là sự chuyển màu của quả xảy ra Sự chuyển đổi sinh học của cà chua Savior trồng trong nhà lưới được thể hiện trên hình 3.3a – 3.3c

Hình 3.3a Diễn biến phát triển của quả cà chua trong không gian khối

lượng - màu sắc (đợt 1)

Hình 3.3b Diễn biến phát triển của quả cà chua trong không gian khối

Van de Poel B và cộng sự (2012) đã mô tả sự chuyển đổi sinh học đối với giống cà chua Bonaparte như sau: “Một khi quả đã gần như đạt đến khối lượng tối đa, sự thay đổi màu sắc được kích thoạt và khối lượng quả không còn tăng nữa Trong khi khối lượng gần như không thay đổi, màu xanh của cà chua biến đổi và xuất hiện sắc tố đỏ”[19] Như vậy, sự chuyển đổi sinh học của cà chua đến

từ các giống khác nhau nhưng đều tuân theo một quy luật chung

3.1.4 Xây dựng mô hình để xác định tuổi sinh học cho quả giống cà chua Savior

Trong khi xây dựng mô hình xác định tuổi sinh học cho cà chua, chúng tôi giả thiết rằng tất cả quả cà chua trong quần thể mẫu có cùng chung phương thức phát triển và chín cụ thể là trong giai đoạn phát triển quả cà chua có sự gia tăng

về khối lượng Khi khối lượng quả (gần) đạt tối đa thì quả sẽ chuyển sang các giai đoạn chín thể hiện bằng sự biến đổi màu sắc trên vỏ quả Từ số liệu thực nghiệm về khối lượng (g) và màu sắc H (o ) thu được khi theo dõi cà chua trồng trong nhà lưới vụ thu đông, chúng tôi tiến hành khớp dữ liệu thí nghiệm với ba

mô hình được trình bày ở mục 2.3.2.1 – 2.3.2.4 và sử dụng phần mềm Optipa để

ước lượng các thông số đặc trưng cho giống (k m và C, khmax, H min , H o , s ) và đặc trưng cho từng quả M max và dt Kết quả được thể hiện trong Bảng 3.1

Bảng 3.1: Các thông số ước lượng từ mô hình nhà lưới

Các thông số Giá trị ước lượng

Trong số các thông số của mô hình thì dt và Mmax là hai thông số đặc trưng cho từng quả, giá trị của chúng được thể hiện trên đồ thị histodiagram như hình 3.4a và hình 3.4b

Hình 3.4a Đồ thị histodiagram thể hiện phân bố của giá trị dt ước lượng

sự biến động khá lớn về ngày tuổi sinh học của quả

Hình 3.4b Đồ thị histodiagram thể hiện phân bố của giá trị khối lượng

ước lượng từ mô hình

Hình 3.4b cho thấy giá trị Mmax được ước lượng có sự dao động lớn

từ 27g đến 285,5 g với giá trị trung bình là 107,734 37,219 g Ta thấy quả đạt khối lượng lớn nhất ở khoảng 105 g nhận được sự phân bố số lượng quả lớn nhất là 72 quả Khối lượng quả Mmax ở khoảng 124,5 có sự phân bố

69 quả Khối lượng quả Mmax từ 66 g – 85,5 g tương ứng với sự phân bố số lượng quả vào khoảng 40 quả đến 59 quả Sau đó phân bố số lượng quả giảm dần ở các giá trị khối lượng lân cận Đến các quả có khối lượng ở khoảng 27 g hoặc 285,5 g thì sự phân bố vào khoảng 2 đến 3 quả

Nhìn vào sự phân bố ở trên ta thấy được sự dao động khá lớn giữa khối lượng lớn nhất của quả với sự phân bố số lượng quả Sự dao động này thể hiện sự phát triển sinh lý hoàn toàn tự nhiên của giống cà chua Savior

Và để đánh giá sự phù hợp của kết quả thu được từ mô hình thiết lập với kết quả thu được từ thực nghiệm, ta xem xét mối tương quan giữa số liệu về giá trị màu và khối lượng quả thu nhận được thực nghiệm và từ mô hình Kết quả được thể hiện ở hình 3.5a và 3.5b: