Nghiên cứu ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng thủy canh đến khả năng sinh trưởng, phát triển của cây dưa leo tại thành phố đà nẵng

KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG NGUYỄN THỊ KIM PHƯỚC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG THỦY CANH ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA CÂY DƯA LEO TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ KIM PHƯỚC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG

DINH DƯỠNG THỦY CANH ĐẾN KHẢ NĂNG

SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA CÂY DƯA LEO

TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÀ NẴNG, 2016

KHOA SINH - MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ KIM PHƯỚC

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ MÔI TRƯỜNG

DINH DƯỠNG THỦY CANH ĐẾN KHẢ NĂNG

SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA CÂY DƯA LEO

TẠI THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Người hướng dẫn: ThS Đàm Minh Anh

Niên khóa 2012 - 2016

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các số liệu, kết quả trình bày trong khóa luận là trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Nếu có gì sai sót, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Kim Phước

Lời đầu tiên với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn ThS Đàm Minh Anh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, hoàn thành khóa luận

Tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của quý thầy cô giáo trong khoa Sinh – Môi trường, Trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng

đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

Vì thời gian và năng lực có hạn nên khóa luận không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô để

đề tài hoàn thiện hơn Tôi xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2016 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Kim Phước

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu đề tài 2

3 Ý nghĩa 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Sơ lược về kỹ thuật thủy canh 3

1.1.1 Khái niệm về kỹ thuật thủy canh 3

1.1.2 Ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật thủy canh 3

1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp thủy canh trên thế giới và ở Việt Nam 4

1.2.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp thủy canh trên thế giới 4

1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp thủy canh ở Việt Nam 7

1.3 Vai trò của các nguyên tố khoáng trong kỹ thuật thủy canh 8

1.3.1 Vai trò sinh lý của nguyên tố nitơ 8

1.3.2 Vai trò sinh lý của nguyên tố phospho 9

1.3.3 Vai trò sinh lý của nguyên tố Kali 10

1.3.4 Vai trò sinh lý của Lưu huỳnh 10

1.3.5 Vai trò sinh lý của Canxi 11

1.3.6 Vai trò sinh lý của sắt 11

1.3.7 Vai trò sinh lý của Magie 12

1.3.8 Vai trò sinh lý của kẽm (Zn) 12

1.3.9 Vai trò sinh lý của đồng (Cu) 12

1.4 Giới thiệu về cây dưa leo 12

1.4.1 Nguồn gốc 12

1.4.2 Phân loại 13

1.4.4 Giá trị của cây dưa leo 14

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Đối tượng nghiên cứu 16

2.2 Phương pháp nghiên cứu 17

2.2.1 Phương pháp thiết kế thí nghiệm 17

2.2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển 18

2.2.3 Phương pháp xác định biểu hiện giới tính và khả năng ra hoa đậu quả 18

2.2.4 Phương pháp đánh giá năng suất 19

2.2.5 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng và độ an toàn của rau 19

2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu 21

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 22

3.1 Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng và phát triển của dưa leo 22

3.1.1 Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến động thái tăng trưởng chiều dài thân chính của cây dưa leo 22

3.1.2 Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến khả năng ra lá trên thân chính của dưa leo 24

3.2 Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến năng suất của dưa leo trồng bằng kỹ thuật thủy canh 26

3.2.1 Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến khả năng ra hoa và tỉ lệ đậu quả của dưa leo 26

3.2.2 Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến số quả, trọng lượng quả, chiều dài quả của dưa leo 28

3.2.3 Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến năng suất của dưa leo 29

3.3 Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến các chỉ tiêu phẩm chất của dưa leo 30

dưa leo 30

3.3.2 Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến độ an toàn của dưa leo 32

3.4 Sơ bộ đánh giá hiệu quả kinh tế của dưa leo trồng bằng kỹ thuật thủy canh 34

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36

1 Kết luận 36

2 Kiến nghị 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

PHỤ LỤC 42

Số hiệu bảng Tên bảng Trang

Bảng 3.1

Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến động thái tăng trưởng chiều dài thân chính của cây dưa leo

22

số quả, trọng lượng quả, chiều dài quả của dưa leo 28

Bảng 3.8 Tính toán giá thành sản phẩm dưa leo trồng bằng kỹ

Số hiệu hình Tên hình Trang

Hình 3.1

Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến động thái tăng trưởng chiều dài thân chính của cây dưa leo

23

Hình 3.2

Ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng đến số lá trung bình trên thân chính của dưa leo

25

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Rau là thực phẩm thiết yếu trong các bữa ăn hàng ngày của con người

Trong số những loại rau ăn tươi, dưa leo (Cucumis sativus L.) là loại rau ăn

quả có thời gian sinh trưởng ngắn, cho năng suất cao, thu hoạch được nhiều lần, thời gian bảo quản quả tương đối dài và thuận tiện trong việc vận chuyển

đi xa Ngoài ra, do có thành phần dinh dưỡng phong phú nên dưa leo đã trở thành món ăn thông dụng của nhiều nước và được sử dụng dưới nhiều hình thức khác nhau

Ở nước ta, quá trình đô thị hóa đang diễn ra mạnh làm cho diện tích đất nông nghiệp đang ngày càng bị thu hẹp, năng suất sản xuất các loại cây trồng không cao Mặt khác, tình trạng rau không an toàn, rau tồn tại kim loại nặng, hàm lượng nitrat dư thừa quá nhiều, dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật cũng như các chỉ tiêu vi sinh vật còn tồn đọng trong thực phẩm gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người tiêu dùng

Hiện nay, kỹ thuật thủy canh được ứng dụng rộng rãi trên thế giới như Nhật Bản, Hà Lan, Úc với những ưu điểm vượt trội như sản phẩm rau trồng cho năng suất cao, chất lượng tốt, đảm bảo tốt về độ an toàn [9] Tại Việt Nam, việc ứng dụng kỹ thuật thủy canh trong sản xuất rau trồng còn gặp một

số hạn chế như: quá trình điều chế dinh dưỡng thủy canh đòi hỏi cao về kỹ thuật, chi phí cao Ngoài ra, việc sử dụng các loại hóa chất tinh khiết để pha chế dung dịch còn ảnh hưởng tiêu cực đến tâm lý người sản xuất và người tiêu dùng Vì vậy, để ứng dụng kỹ thuật này trong sản xuất thực tiễn rộng rãi

và cho hiệu quả kinh tế cao cần có những nghiên cứu cải tiến phù hợp, đặc biệt là việc cải tiến điều chế các loại dung dịch dinh dưỡng về quy trình và giảm giá thành sản xuất là vấn đề có ý nghĩa thực tiễn cao

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi tiến hành chọn đề tài: “Nghiên

cứu ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng thủy canh đến khả năng sinh trưởng, phát triển của cây dưa leo tại thành phố Đà Nẵng”

2 Mục tiêu đề tài

Đánh giá ảnh hưởng của một số môi trường dinh dưỡng thủy canh được điều chế từ các loại phân bón đến khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của dưa leo từ đó lựa chọn môi trường dinh dưỡng tối ưu, đạt hiệu quả kinh tế cao

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sơ lược về kỹ thuật thủy canh

1.1.1 Khái niệm về kỹ thuật thủy canh

Thủy canh (hydroponic) là hình thức canh tác trồng cây không cần đất, cây được trồng trực tiếp vào dịch dinh dưỡng Cây trồng sử dụng dinh dưỡng hòa tan trong nước dưới dạng dung dịch và tùy theo từng kỹ thuật mà toàn bộ hoặc một phần bộ rễ cây được ngâm trong dung dịch dinh dưỡng Trồng cây trong dung dịch đã được đề xuất từ lâu đời bởi các nhà khoa học như Knop, Kimusa [15], [17] Những năm gần đây phương pháp này tiếp tục được nghiên cứu hoàn thiện và sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới

1.1.2 Ưu điểm và nhược điểm của kỹ thuật thủy canh

1.1.2.1 Ưu điểm

Ứng dụng kỹ thuật thủy canh trồng rau có thể chủ động điều chỉnh dinh dưỡng cho cây, các loại dinh dưỡng được cung cấp theo nhu cầu của từng loại rau, đồng thời có thể loại bỏ được các chất có hại cho cây trồng và không có các chất tồn dư của vụ trước

Tiết kiệm nước do cây sử dụng trực tiếp nước trong các dụng cụ chứa dung dịch, nước ít bị thất thoát do ngấm vào đất và bốc hơi

Giảm chi phí nhân công do giảm được một số khâu như: không làm đất, không làm cỏ, vun xới đất và không phải tưới nước

Sản phẩm rau an toàn đối với sức khỏe con người do không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, không có vi sinh vật gây hại… và có thể điều chỉnh được dinh dưỡng

Trồng được rau trái vụ do chủ động được các yếu tố môi trường tác động như điều chỉnh dinh dưỡng, nhiệt độ, ánh sáng…

Nâng cao được năng suất và chất lượng rau do cung cấp đầy đủ các yêu cầu dinh dưỡng đới với rau, hạn chế sâu bệnh, cỏ dại… Theo Lê Đình Lương (1995), năng suất của cây trồng trong dung dịch có thể cao hơn so với trồng

Yêu cầu trình độ kỹ thuật cao về công nghệ sản xuất cũng như việc phải hiểu biết đầy đủ về đặc tính sinh vật, hóa học của cây trồng…[17]

1.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp thủy canh trên thế giới và ở Việt Nam

1.2.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp thủy canh trên thế giới

Kỹ thuật thủy canh đã có từ lâu, nhưng khoa học hiện đại về thủy canh thực tế đã xuất hiện vào khoảng năm 1936 do W.E.Gericke - người đầu tiên

sử dụng thuật ngữ “hydroponics” ở trường đại học California công bố Những năm 60 của thế kỷ 19 Sachs & Knop (Đức) đã sản xuất ra các dung dịch để nuôi cây Trong những năm 30 của thế kỷ 20 W.F.Gericke (California) đã phổ biến rộng rãi thủy canh ở nước Mỹ Những nông trại thủy canh di động đã cung cấp thực phẩm rau tươi cho lính Mỹ trong suốt thời gian chiến tranh quân sự tại Nam Thái Bình Dương [9]

Đầu thế kỷ thứ XVII, Boyle đã tiến hành cho cây vào trong lọ nước, ông thấy cây vẫn sinh trưởng và phát triển bình thường từ đó ông kết luận sự tăng trưởng của cây là do hấp thụ nước và chuyển hóa nước thành những chất của thực vật (Browne, 1944) Đến năm 1699, John Wood Word đã trồng bạc

hà trong nước có độ tinh khiết khác nhau, kết quả là nước đục cây sinh trưởng tốt hơn nước cất, ông cho rằng, sinh trưởng của cây là do cây lấy các chất từ đất, cây sinh trưởng trong nước chứa đất tốt hơn là cây sinh trưởng trong nước không chứa đất [23]

Đến thế kỷ thứ XIX, Snachs (1860) và Knob (1861) đã đề xuất phương pháp trồng cây trong dung dịch khi phát hiện 16 nguyên tố cơ bản: C, H, O,

N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl Trong 16 nguyên tố trên nếu thiếu một nguyên tố thì cây không thể hoàn thiện chu kỳ sinh trưởng và phát triển của mình, 7 nguyên tố cây cần với lượng thấp nên được gọi là nguyên tố

vi lượng, các nguyên tố còn lại là nguyên tố đa lượng Các nguyên tố C, H, O cây lấy chủ yếu từ nước (H2O) và không khí (CO2), còn lại các nguyên tố cây phải lấy từ đất Như vậy con người hoàn toàn có thể trồng cây trong dung dịch có đầy đủ các chất dinh dưỡng trên mà không cần dùng đất [14]

Năm 1978, nhà thủy canh Howard Resh đã xuất bản ấn bản đầu tiên của cuốn sách “Thủy canh sản xuất thực phẩm”, cuốn sách này trở thành cẩm

nang của việc làm vườn theo phương pháp thủy canh [26]

Nhiều nhà thực nghiệm trong đó có kể đến Tollens (1882), Tottingham (1914), Shive (1915), Hogland (1919), Trelease (1933) và Arnon (1938) đã sử dụng nhiều công thức và điều kiện khác nhau để trồng cây [15]

Kỹ thuật thủy canh được áp dụng rộng rãi trên thế giới Ở Nhật Bản, năm

1983 – 1984 diện tích trồng cây trong dung dịch là 135 ha các loại rau: Cà chua, dưa, rau diếp, xà lách Năm 1997 diện tích thủy canh của Nhật Bản là

500 ha Năng suất rất cao: cà chua đạt: 130 – 140 tấn/ha, dưa leo đạt: 250 tấn/ha/năm

Ở Đài Loan ứng dụng công nghệ thủy canh để sản xuất rau quả sạch và các loại dưa [30] Singapore là nước trồng nhiều rau diếp, bắp cải, cà chua, su hào phục vụ tiêu dùng trong nước Rau diếp cho thu hoạch rất nhanh, kể từ gieo hạt cho đến khi thu hoạch chỉ khoảng 30 – 45 ngày, các loại rau ôn đới trước đây khó trồng ở Singapore nay mở ra triển vọng áp dụng thủy canh để sản xuất các loại rau này Ước tính năm 1997 rau thủy canh cung cấp 20% cho thị trường nội địa [19]

Ở Anh, Đức, Pháp, Hà Lan các công ty hoa thường thích mua sản phẩm không dùng đất, vì vậy các nước này trồng diện tích khá lớn hoa cẩm chướng

và một số loài hoa có giá trị thương mại bằng kỹ thuật thủy canh Hoa hồng, hoa cúc được trồng rộng rãi ở Colorado và các tiểu bang lân cận để xuất khẩu, năm 1971 các vườn ươm trong những vùng sản xuất trên đã mang về hơn 25 triệu USD lợi nhuận từ việc trồng hoa bằng thủy canh [29]

Năm 1989, cơ sở Hydro Harvert (Ashby Massachuchet, Hoa Kỳ) sản xuất rau thủy canh với diện tích 3.400 m2, trong đó có 69% diện tích trồng rau diếp, 13% trồng cải xoong, 13% trồng hoa cắt và 25% dùng vào các mục đích thí nghiệm khác [33] Sau chiến tranh thế giới thứ II, Mỹ đã xây dựng một cơ

sở sản xuất rau lớn, trong đó có 2 ha trồng cây trong dung dịch Năng suất cây trồng thủy canh rất cao: Dưa chuột 103 tấn/ ha (so với 35 tấn khi trồng đất), hành xanh đạt 63 tấn/ha (trồng đất chỉ đạt 25 tấn/ha) Năm 1994, diện tích trồng rau nhà kính của Mỹ là 220 ha, trong đó 75% là rau thủy canh, gồm có

cà chua, dưa chuột, ớt…[32]

Năm 1980, ở Mashachuchetts có một cơ sở sản xuất rau quanh năm bằng

kỹ thuật thủy canh với diện tích 3400 m2 dùng để trồng rau diếp, cải xoong và hoa cắt cành

Hardgrave và cộng sự đã nghiên cứu giá thể để trồng thủy canh cây dưa leo Ông sử dụng giá thể xơ dừa, vụn gỗ thông, ván gỗ thải, than bùn và

vỏ cây Sau 2 năm, ông nhận thấy trồng dưa leo trên vụn gỗ thông cho chất lượng tốt nhất về năng suất và chất lượng quả [31]

Reuveni và cộng sự đã nghiên cứu và chứng minh vai trò của P trong

hệ thống thủy canh chống lại bệnh phấn trắng Nồng độ tối ưu nhất của P là

20 ppm để giúp cây kháng lại bệnh phấn trắng Ngoài ra, ông còn kết hợp thêm 1% phân bón lá mono- kali photphat để bảo vệ những tán lá đã bị nhiễm bệnh Cách xử lí này đã kéo dài đến 21 ngày và ức chế đáng kể sự phát triển của phấn trắng, giảm 72,3% sự hình thành bào tử của nấm [37]

1.2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phương pháp thủy canh ở Việt Nam

Kỹ thuật thủy canh chỉ mới được đưa vào nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 1993 nhờ sự hợp tác giữa Đại học quốc gia Hà Nội với tổ chức R&D Hong kong (Hong Kong Reseach and Development) đã đề xuất việc nghiên cứu chuyển giao kỹ thuật thủy canh vào nước ta Năm 1995, các thử nghiệm đầu tiên trên một số loại cây trồng bắt đầu được triển khai, chủ yếu trên các loại rau, loại cây trồng có giá trị kinh tế cao Cơ quan được chuyển giao tiến hành thử nghiệm là Đại học Nông nghiệp I Hà Nội Đến 10/1995, mạng lưới nghiên cứu và triển khai phát triển ở Hà Nội, thành phố

Hồ Chí Minh, Côn Đảo, Sở Khoa học Công nghệ và môi trường ở một số tỉnh thành Nhóm sinh viên Đại học Khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh, Phân viện công nghệ sau thu hoạch, viện Sinh học nhiệt đới cũng ứng dụng

kỹ thuật thủy canh trong lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất [9]

Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Hồng Lam (1996), Nguyễn Đăng Hân (1997), Nguyễn Thị Dần (1998), Nguyền Quang Thạch và Võ Thị Kim Oanh (1996) đều khẳng định rau ăn lá trồng trên kỹ thuật thủy canh sinh trưởng tốt cho năng suất cao, đảm bảo chất lượng đồng thời có thể cải tiến một số kỹ thuật cây trồng làm hạ giá thành sản phẩm

Trong sản xuất, xí nghiệp dinh dưỡng cây trồng Thăng Long (Từ Liêm Hà Nội) nhờ sự giúp đỡ của Hội liên hiệp khoa học kỹ thuật Việt Nam và khoa học

đất Việt Nam đã tiến hành “Chương trình rau sạch – thủy canh” trên nhiều loại dưa leo, rau ăn lá và rau gia vị (Công ty phân bón sông Gianh, 1998)

Bác Nguyễn Văn Đẹp trưởng cơ sở sản xuất nông nghiệp ở xã Phú An – Bến Cát – Bình Dương dưới sự hỗ trợ của công nghệ Úc (Công ty chuyển giao công nghệ Star Drip Irrigation) đã trồng thủy canh cà chua bằng công nghệ NFT thu được năng suất 150 tấn/ha/vụ

Năm 2010, Đỗ Thị Trường đã nghiên cứu thử nghiệm ảnh hưởng của

một số môi trường dinh dưỡng cho cây cà chua bằng kĩ thuật thủy canh cho năng suất cao đạt 4,9 kg/thùng [25]

Hiện nay, kỹ thuật thủy canh được nghiên cứu và ứng dụng như là kỹ thuật sau nuôi cấy mô Viện sinh học nông nghiệp đã áp dụng hệ thống thủy canh vào giai đoạn vườn ươm cho nhiều loại cây nuôi cấy mô và đạt được một số kết quả Chẳng hạn như: Nguyễn Khắc Thái Sơn và cộng sự đã nghiên cứu cải tiến kỹ thuật thủy canh ứng dụng vào giai đoạn vườn ươm của cây chuối và cây dứa nuôi cấy invitro đã rút ngắn giai đoạn sản xuất được 2 tháng

[21], [22], cây khoai tây tỉ lệ sống đến 90% so với đất là 40% [16] Nguyễn Thị Lý Anh đã nghiên cứu sử dụng kĩ thuật thủy canh để hoàn thiện quy trình

nhân giống cây bạch đàn “Urophilla U6 [1]

Như vậy, kỹ thuật thủy canh đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất, và hiệu quả kinh tế cho các loại cây rau nói chung và cây dưa leo nói riêng Tuy nhiên, việc sử dụng các loại hóa chất trong pha chế dung dịch dinh dưỡng thủy canh gây ảnh hưởng lớn đến tâm lý người sản xuất và người sử dụng Để ứng dụng kỹ thuật này rộng rãi ở Việt Nam đề tài tiến hành sử dụng các loại phân bón thông dụng để điều chế dung dịch dinh dưỡng cho cây dưa leo

1.3 Vai trò của các nguyên tố khoáng trong kỹ thuật thủy canh

1.3.1 Vai trò sinh lý của nguyên tố nitơ

Hàm lượng nitơ (N) trong cây khoảng từ 1 – 3% trọng lượng khô Đối

với thực vật nới chung và cây trồng nói riêng, N có vai trò sinh lý đặc biệt quan trọng đối với sự sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất N có mặt trong rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng có vai trò quyết định trong quá trình trao đổi chất và năng lượng, đến hoạt động sinh lý của cây Nitơ là nguyên tố đặc thù của protein, chất đặc trưng cho sự sống N có trong thành phần của các acid nucleic (AND và ARN), là thành phần quan trọng của cholorophyll, một số phytochrome (auxin và cytokinin) Nitơ còn là thành phần của nhiều vitamin B1, B2, B6, PP đóng vai trò là nhóm hoạt động của nhiều hệ enzyme oxy hóa khử, trong đó có sự tạo thành của adenine

Nitơ tác động nhiều mặt đến sự đồng hóa CO2, khi thiếu nitơ cường độ đồng hóa giảm làm giảm cường độ quang hợp Nitơ còn ảnh hưởng đến chỉ số hóa keo của chất sống như độ ưa nước, độ nhớt từ đó ảnh hưởng đến cường

độ quang hợp, hô hấp và các quá trình sinh lý trao đổi chất [8], [10]

1.3.2 Vai trò sinh lý của nguyên tố phospho

Hàm lượng phospho (P) trong cây khoảng 0,2% khối lượng khô, có nhiều ở hạt Thực vật hấp thụ phospho dưới dạng phosphat vô cơ thường là các ion hóa trị 1 và 2 như H2PO4- và HPO42-

P là thành phần quan trọng trong sự sinh trưởng, P cần thiết cho sự phân chia tế bào, sự tạo hoa và trái, sự phát triển của rễ P là thành phần xây dựng nên các hợp chất hữu cơ quan trọng của chất nguyên sinh như photpho protein, photpho lipit P có mặt trong các đường đơn dạng phosphat este, vitamin (B1, B6…) P có vai trò quan trọng trong trao đổi và tích lũy năng lượng như trong các nucleosittriphosphat giàu năng lượng ATP, UTP, CTP, GTP P còn có mặt trong các hợp chất có hoạt tính sinh học cao như enzyme, coenzyme (NAD+, NADP+, FAD, CoA, tiaminhidrophosphat) Quá trình tạo phitin bắt buộc phải có mặt của P

Ngoài ra, P còn có vai trò đối với quá trình quang hợp, ảnh hưởng đến khâu tổng hợp sắc tố, quá trình phosphoryl hóa, quá trình tạo chất hữu cơ

trong pha tối của quang hợp P kích thích quá trình tổng hợp protein, tổng hợp glucid… làm tăng phẩm chất của hạt và phôi, nâng cao khả năng chống chịu của cây [8], [10]

1.3.3 Vai trò sinh lý của nguyên tố Kali

Hàm lượng Kali (K) trong cây từ 1 – 2% khối lượng chất khô Kali dễ xâm nhập vào tế bào, làm tăng tính thấm của thành tế bào đối với các chất khác, tăng quá trình thủy hóa, làm giảm độ nhớt, tăng lượng nước liên kết Kali ảnh hưởng tích cực đến quá trình đẻ nhánh, hình thành bông và chất lượng hạt

Kali làm thúc đẩy quá trình quang hợp và thúc đẩy sự vận chuyển glucid từ phiến lá vào các cơ quan Kali còn tác động rõ rệt đến quá trình trao đổi protein, lipid và quá trình hình thành các vitamin

Kali giúp cho việc tăng tính chống chịu của cây với nhiệt độ thấp, khô hạn và bệnh [8], [10]

1.3.4 Vai trò sinh lý của Lưu huỳnh

Thực vật hấp thụ lưu huỳnh (S) chủ yếu ở dạng sulfate trong đất qua hệ

rễ Tuy nhiên, qua lỗ khí bộ lá cũng hấp thụ được lưu huỳnh ở dạng SO2 với một lượng đáng kể [8]

S tham gia vào thành phần của một số hợp chất hữu cơ có vai trò cực

kỳ quan của cơ thể sinh vật, có ảnh hưởng quan trọng lên quá trình sinh trưởng, trao đổi chất và hoạt động sinh lý của cây

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật, các hợp chất S biến đổi theo hướng tăng các hợp chất S - protein Vì trong quá trình già hóa của thực vật, quá trình tổng hợp protein bị kìm hãm và sự phân giải các hợp chất protein được tăng cường Các S - sulfate được thải ra ngoài dần dần theo chu trình biến đổi S Tóm lại, vai trò quan trọng nhất của S là sự liên quan của

nó với quá trình trao đổi chất nói chung và trước hết là sự trao đổi carbonhydrate và sự tích luỹ, biến đổi dự trữ năng lượng Chính vì vậy khi

cây thiếu S lá có màu lục nhạt, cây chậm lớn, năng suất và phẩm chất thu hoạch đều giảm rõ rệt [8], [10], [11]

1.3.5 Vai trò sinh lý của Canxi

Thực vật dễ hấp thụ Canxi (Ca) ở dạng CaCO3, domolit (CaMg(CO3)2), phosphate canxi như: CaHPO4, Ca4H(PO4)3.3H2O và apatit

Canxi là thành phần muối pectat của tế bào (pectat calcium) có ảnh hưởng trên tính thấm của màng Trong tế bào, Ca hiện diện ở không bào, mô già ở lá nhiều Ca hơn ở lá non

Ca cần cho sự thâm nhập của NH4+ và NO3- vào rễ, khi môi trường đất

có pH thấp (3 - 4) thì ion Al3+ thường bị keo đất hấp thu sẽ phóng thích ra môi trường và đầu độc rễ

Ca là ion kém linh động nên màng tế bào thực vật ngoại hấp thụ dễ dàng Khi nồng độ Ca cao trong môi trường thì Fe bị kết tủa cho nên các chất này giảm hoặc không di chuyển vào trong tế bào, kết quả lá bị vàng (vì Fe là thành phần cấu tạo của diệp lục tố) Ca còn là chất họat hóa của vài enzyme nhất là ATPase Ca cần với một khối lượng lớn cho thân và rễ Ca cũng cần cho sự hút N2 Cây không được cung cấp đủ Ca sẽ gây ảnh hưởng đến kích thước của trái Sản lượng thu hoạch sẽ bị giảm rất đáng kể nếu như lượng Ca xuống rất thấp dưới 100 ppm Nồng độ trên 100 ppm sản lượng cũng không thấy tăng lên

Khi thiếu Ca, đặc biệt trong môi trường thủy canh thì rễ sẽ bị nhấy nhựa đưa đến sự hấp thu chất dinh dưỡng bị trở ngại, cây ngừng sinh trưởng phát triển và chết Biểu hiện thừa Ca ở ngọn chồi lá non thường bị xoắn, lá bị tua cháy bìa lá, thân cuống hoa gãy [8], [10], [11]

1.3.6 Vai trò sinh lý của sắt

Sắt (Fe) có vai trò quan trọng trong phản ứng oxi hoá khử, là nhân của pooc phyrin Sắt tham dự trong chuyển điện tử ở quang hợp (Ferodoxin và khử nitric)

Sử dụng sắt ở dạng chelat Fe là tốt nhất hoặc FeSO4.7H2O hay Fe- EDTA (Etylendiamin tetra acetat ) cung cấp khoảng 13,2% Fe Một vài loại chelat có thể ở mức dưới 7% [8], [10], [11]

1.3.7 Vai trò sinh lý của Magie

Magie (Mg) là thành phần cấu trúc của diệp lục tố, có tác dụng sâu sắc

và nhiều mặt đến quá trình quang hợp, phụ trợ cho nhiều enzyme đặc biệt là ATPase, liên quan trong biến dưỡng carbohydrat, sự tổng hợp acid nucleic, sự bắt cặp của ATP với các chất phản ứng

Khi thiếu Mg, lá bị vàng, quang hợp kém dẫn đến năng suất giảm Sử dụng Mg dưới dạng MgSO4, H2O, MgO [8], [10], [11]

1.3.8 Vai trò sinh lý của kẽm (Zn)

Zn tham gia trong quá trình tổng hợp auxin Zn có liên quan đến quá trình sinh tổng hợp vitamin nhóm B1, B2, B6, B12

Zn có vai trò thúc đẩy sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá xuống cơ quan dự trữ, tăng khả năng dữ nước, độ ngậm nước của mô do làm tăng quá trình tổng hợp các cao phân tử ưa nước như protein, axit nucleic [8]

1.3.9 Vai trò sinh lý của đồng (Cu)

Cu là thành phần cấu trúc nhiều enzym xúc tác của phản ứng oxi hoá khử, can thiệp vào các phản ứng oxy hoá cần O2 phân tử [8]

1.4 Giới thiệu về cây dưa leo

1.4.1 Nguồn gốc

Dưa leo là loài cây được trồng từ lâu, nó là loài bản địa của lục địa Ấn

Độ [27], [28] Theo A.Decandoole (1982) thì vùng xuất xứ của dưa leo là vùng tây bắc Ấn Độ, từ đây nó được phát triển lên phía tây (Trung Đông) và sau đó sang phía Đông Nam Á Theo Vavilop (1926), Gtaracanov (1968) cho rằng khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam giáp Lào là nơi phát sinh cây dưa leo vì ở đây còn tồn tại các loại dưa leo hoang dại Dưa leo được trồng ở Trung Quốc cách đây 2000 năm [34], [35], [36], [39] Theo Kallo (1958),

Trung Quốc là trung tâm thứ 2 hình thành cây dưa leo, do các cây dưa leo Trung Quốc có hàng loạt tính trạng lặn có giá trị như: Quả dài, tạo quả không qua thụ tinh, quả gai trắng không đắng [6]

- Rễ: Cây dưa leo có bộ rễ phát triển yếu, gồm rễ cái và nhiều rễ phụ ở

gốc Hệ rễ của dưa leo phân bố ở tầng đất 0 – 30cm nhưng tập trung chủ yếu

ở tầng đất 0 – 15cm

- Thân: Thân dưa leo thuộc dạng thân leo, phân cành, chiều cao cây

phụ thuộc vào giống, điều kiện đất đai, dinh dưỡng và được chia thành 4 nhóm: dạng bụi cây cao dưới 10cm, dạng ngắn cây cao 10 – 15cm, dạng cây

trung bình cao 60 – 150cm và dạng cao trên 150 cm

- Lá: Lá dưa leo gồm có lá mầm và lá thật Lá mầm của dưa leo mọc

đối xứng theo trục thân Lá thật có 5 cạnh chia thùy nhọn hoặc có dạng chân vịt hay dạng tròn, trên lá có lông cứng và ngắn Màu sắc lá thay đổi theo tùy

giống xanh vàng hoặc xanh thẫm

- Hoa: Hoa dưa leo có màu vàng Tính đực và tính cái của hoa rất

phong phú được phân chia thành 3 dạng hình, dạng hình đơn tính cùng gốc (monocius), hoa đực và hoa cái trên cùng một cây Dạng hình chỉ có hoa cái (gynoecius) Dạng hình đơn tính khác gốc (dioecius), đó là trên cây tất cả hoa đực hoặc tất cả hoa cái Hoa thuộc loại đơn tính đồng chu, giao phấn nhờ gió

hoặc côn trùng

- Quả: Quả thường thuôn dài, có 3 múi, hạt đính vào giá noãn Hình

dạng, độ dài, khối lượng, màu sắc quả sai khác rất lớn do giống Màu sắc quả

ở hầu hết các giống dưa leo là màu xanh, xanh vàng, khi chín vỏ quả thường nhẵn, có màu vàng [6]

1.4.4 Giá trị của cây dưa leo

1.4.4.1 Giá trị dinh dưỡng của cây dưa leo

Dưa leo là loại dưa leo có giá trị dinh dưỡng cao, được sử dụng phổ biến trong các bữa ăn hàng ngày của nhiều dân tộc trên thế giới dưới nhiều hình thức khác nhau như ăn tươi, nấu chín (canh, xào,…), muối nén,… Quả dưa leo có hàm lượng nước thấp hơn các loại quả khác thuộc họ bầu bí nhưng lại có hàm lượng dinh dưỡng cao Dưa leo có nhiều loại đường và một số loại acid amin, bê-ta carotene, vitamin B1, C, Canxi, Photpho, Sắt và Kali Do đặc điểm giàu các nguyên tố khoáng như Kali và ít Natri nên dưa leo kích thích sự lưu thông nước trong cơ thể, có tác dụng lợi tiểu và tái tạo khoáng Ngoài ra, dưa leo còn có công dụng thanh nhiệt, chống khát, giải độc, tốt cho người tiểu tiện khó, rôm sảy Dưa leo có tác dụng ức chế sự hình thành mỡ trong cơ thể đồng thời làm giảm cholesterol và chống khối u Theo "Bảng thành phần hoá học thức ăn Việt Nam-1972, trong 100g dưa leo ăn được có chứa 95% nước, 0,8 mg protein, 3,0mg gluco, 23 mg Ca, 27 mg Photpho, 0,3 mg tiền vitamin

A (carotene), 0,03 mg B1, 0,04 mg B2, 0,1 mg PP, 5 mg vitamin C [2], [5]

1.4.4.2 Giá trị kinh tế của cây dưa leo

Dưa leo là loại dưa leo có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao Trong vụ Thu – Đông có thời gian chiếm đất 70 – 85 ngày, mỗi ha có thể thu được 15 – 20 tấn quả xanh, trong vụ Xuân – Hè khả năng cho năng suất còn cao hơn Vì vậy, trong những năm gần đây, dưa leo là loại cây trồng đã được một số địa phương mạnh dạn đưa vào sản xuất và thu được hiệu quả kinh tế cao [7], [12]

Một thí dụ điển hình là hợp tác xã Minh Tân, huyện vũ Bản, tỉnh Nam Định Các xã viên thu hoạch dưa leo vụ Xuân được hơn 1,8 tấn/sào (bằng vụ Đông), giá bán 7000 đồng/kg, thu khoảng 1,3 triệu đồng Như vậy, chỉ tính

riêng trồng dưa leo xanh xuất khẩu vụ đông và vụ xuân đã cho thu nhập gần

70 triệu đồng/ha, thêm vụ lúa mùa nữa thì thu nhập cả năm không chỉ dừng lại

ở con số 80 triệu đồng/năm Theo số liệu điều tra của Viện kinh tế Nông nghiệp 1996 tại 4 tỉnh phía bắc gồm Hà Nội, Hà Tây, Nam Định và Thái Bình, cho thấy hiệu quả kinh tế thu được từ việc trồng dưa leo gấp 1,6 - 7,0 lần so với các loại cây trồng khác như lúa, ngô, bắp cải, cà chua,…[12]

Ngoài ra, dưa leo còn là nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến

và là mặt hàng xuất khẩu có giá trị thu ngoại tệ lớn Theo số liệu của Tổng cục rau quả Việt Nam, dưa leo được các nhà máy thực phẩm xuất khẩu ở phía bắc chế biến chẻ thanh đã xuất khẩu sang thị trường châu Âu, năm 1992 là 1.117 tấn, năm 1993 là 2.184 tấn, năm 1994 là 2.309 tấn [26]

Ngoài giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế, dưa leo còn có giá trị xã hội rất lớn, giải quyết công ăn việc làm cho người lao động, tăng sản phẩm xã hội cũng như đem lại giá trị tinh thần và y học cho người dân Dưa leo không chỉ

là loại thực phẩm được ưa chuộng mà còn được người Ai Cập cổ xem như một lễ vật để dâng lên thần thánh Từ thời cổ đại, người Ai Cập cổ đã trồng những cánh đồng dưa leo bên bờ sông Nil

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Dưa leo (Cucurmis sativus): giống dưa leo F1 TN 368 do công ty

TNHH TM Trang Nông cung cấp, thời gian bắt đầu thu hoạch 45- 65 ngày

sau khi gieo

- Dung dịch dinh dưỡng

Dung dịch dinh dưỡng được nhóm đề tài nghiên cứu chế tạo từ các loại phân bón thông dụng gồm 3 dung dịch dinh dưỡng làm dung dịch thử nghiệm ( kí hiệu CT1, CT2, CTĐC) với hàm lượng các nguyên tố chính gồm thành phần các nguyên tố đa lượng như cacbon (C), nitơ (N), phốtpho (P), kali (K), canxi (Ca), magiê (Mg), và lưu huỳnh (S) và thành phần các nguyên tố vi lượng như sắt (Fe), clo (Cl), bo (B), mangan (Mn), đồng (Cu), kẽm (Zn), molypden (Mo) trong mỗi dung dịch với thành phần tỷ lệ ở bảng 2.1

CT1: Phân NPK 10-55-10 Super bloomer + KNO3 đầu trâu + Hóa chất

đa lượng, vi lượng

CT2: Phân NPK 10-55-10 Refresh + KNO3 đầu trâu + Hóa chất đa lượng, vi lượng

CTĐC: Công thức đối chứng Cucumber (Hogland, 1972)

Bảng 2.1 Thành phần các nguyên tố cơ bản trong công thức Hogland

Địa điểm nghiên cứu: Thí nghiệm bố trí tại số 11, đường Chơn Tâm 2,

phường Hòa Khánh nam, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng

Thời gian nghiên cứu từ tháng 7/2015 đến tháng 4/2016

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp thiết kế thí nghiệm

Sử dụng hệ thống trồng cây trong dung dịch không tuần hoàn của trung tâm nghiên cứu rau châu Á (AVRDC) cải tiến, thùng xốp có kích thước 36×50cm, chiều cao 20cm, thể tích của thùng là 36 lít Bên trong thùng được lót một lớp nilong đen, trên nắp mỗi thùng đục các lỗ hình vuông có kích thước 85×85mm Mật độ trồng là 2 cây/thùng xốp

Sử dụng chậu trồng cây là các cốc nhựa, bên trong cốc được lót lưới thưa khoảng 2mm2 chứa các giá thể xơ dừa, bên dưới đáy cốc được đục lỗ để

thoát úng và lấy khí

Thí nghiệm được tiến hành với 3 môi trường dinh dưỡng với 3 công thức CT1, CT2, CTĐC, mỗi môi trường lặp lại 3 lần Các thí nghiệm có cùng một chế độ chăm sóc

Hình 2.1 Mô hình bố trí thí nghiệm 2.2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển

- Các chỉ tiêu sinh trưởng:

Theo dõi khả năng sinh trưởng chiều dài thân chính: Đo từ đốt đầu tiên

lên đỉnh sinh trưởng của thân chính bằng thước dây có chia cm, đo theo giai đoạn sinh trưởng của cây (3 - 4 lá thật, ra tua cuốn, ra hoa cái đầu tiên, thời gian thu quả đợt 1, thời gian thu quả đợt 2)

Theo dõi khả năng ra lá trên thân chính: Đếm số lá trên thân chính,

đánh dấu những lá đã đếm bằng sơn đỏ ở phần mút lá, đếm theo từng giai đoạn sinh trưởng của cây (3 - 4 lá thật, ra tua cuốn, ra hoa cái đầu tiên, thời gian thu quả đợt 1, thời gian thu quả đợt 2)

2.2.3 Phương pháp xác định biểu hiện giới tính và khả năng ra hoa đậu quả

Xác định thời điểm ra hoa, số hoa/cây, số quả/cây, tỉ lệ đậu quả, khối lượng quả

*Xác định thời gian ra hoa cái đầu tiên:

Đề tài xác định thời gian ra hoa đầu tiên từ lúc gieo hạt đến thời điểm cây dưa leo xuất hiện hoa cái đầu tiên

*Theo dõi biểu hiện giới tính và khả năng ra hoa đậu quả