Luận án Ảnh hưởng của giống và biện pháp canh tác đến năng suất và phẩm chất khoai lang tím (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ở Đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG VÀ BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ PHẨM CHẤT KHOAI LANG TÍM (Ipomoea batatas (L.) Lam.) Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ NGÀNH: 9 62 01 10 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG VÀ BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ PHẨM CHẤT KHOAI LANG TÍM (Ipomoea batatas (L.) Lam.) Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ NGÀNH: 9 62 01 10 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG VÀ BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ PHẨM CHẤT KHOAI LANG TÍM (Ipomoea batatas (L.) Lam.) Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ NGÀNH: 9 62 01 10 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1. GS. TS. LÊ VĂN HÒA 2. PGS. TS. PHẠM PHƯỚC NHẪN 2018 Luận án Tiến sĩ Khóa 2014-2018 Trường Đại học Cần Thơ ii Chuyên ngành Khoa học Cây trồng Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng LỜI CẢM TẠ Xin thể hiện lòng tri ân sâu sắc đến GS. TS. Lê Văn Hòa đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ kinh phí nghiên cứu, truyền đạt nhiều tri thức và những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình làm việc, học tập và nghiên cứu tại trường. PGS. TS. Phạm Phước Nhẫn đã động viên, hướng dẫn và nhiệt tình hỗ trợ hoàn thiện luận án tốt nghiệp. Xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng, Khoa Sau đại học và các đơn vị phòng ban. Quý thầy cô giảng dạy các môn học nghiên cứu sinh; quý thầy cô tham dự các hội đồng bảo vệ đề cương, tiểu luận và các chuyên đề Nghiên cứu sinh đã tư vấn và định hướng nghiên cứu cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Quý thầy cô, các anh chị và các em đang công tác tại Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng, Bộ môn Sinh lý Sinh hóa đã động viên và nhiệt tình giúp đỡ. GS.TS. Nguyễn Thị Lang, PGS.TS Lê Văn Vàng và TS. Huỳnh Kỳ đã giúp đỡ tôi sưu tập các giống khoai lang. Các em Phan Hữu Nghĩa, Lê Thị Hoàng Yến, Trần Nguyễn, Lê Anh Duy, Phòng Ngọc Hải Triều, các sinh viên lớp Hoa viên cây cảnh khóa 36, Công nghệ rau hoa quả và cảnh quan khóa 37, 38, 39 và 40, một số cán bộ và sinh viên trường CĐ Kinh tế Kỹ thuật Cần Thơ và Viện lúa ĐBSCL đã đồng hành cùng tôi thực hiện và phân tích các chỉ tiêu thí nghiệm. Phòng Nông nghiệp huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long; Gia đình chú Trần Văn Chính tại huyện Bình Tân, Vĩnh Long; gia đình chú Sáu Thành tại huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng đã nhiệt tình giúp đỡ thực hiện các thí nghiệm ngoài đồng và mô hình canh tác. Xin trân trọng ghi nhớ công ơn của gia đình và người thân đã luôn tạo điều kiện giúp đỡ tôi yên tâm trong học tập và công tác. Xin chân thành cảm ơn sự động viên, chia sẻ, hỗ trợ của thầy cô, các anh chị, các em và bạn bè đã luôn bên tôi trong những lúc khó khăn, dành tình cảm tốt đẹp và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong học tập và nghiên cứu. Phạm Thị Phương Thảo Luận án Tiến sĩ Khóa 2014-2018 Trường Đại học Cần Thơ iii Chuyên ngành Khoa học Cây trồng Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng TÓM TẮT Đề tài “Ảnh hưởng của giống và biện pháp canh tác đến năng suất và phẩm chất khoai lang tím (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ở Đồng bằng sông Cửu Long” được thực hiện nhằm: (i) Đánh giá đặc tính sinh trưởng, đa dạng di truyền, năng suất và phẩm chất của 10 dòng/giống khoai lang tím (KLT) tại Đồng bằng sông Cửu Long và đề xuất một số dòng/giống khoai lang có năng suất và phẩm chất tốt; (ii) Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kỹ thuật canh tác nhằm gia tăng năng suất và phẩm chất các dòng/giống được chọn và (iii) Xây dựng mô hình canh tác đạt năng suất trên 30 tấn/ha cho các dòng/giống này. Kết quả các thí nghiệm cho thấy 10 dòng/giống khoai lang tím có quan hệ di truyền nằm trong khoảng từ 42-100%, trong đó giống KLT Nhật Lord, KLT Malaysia và KTL HL491 được chọn để tiếp tục đánh giá. Giống KLT Malaysia có năng suất tổng và thương phẩm cao nhất, KLT Nhật Lord có hàm lượng chất khô và tinh bột cao và KLT HL491 có hàm lượng anthocyanins và flavonoids cao nhất. Năng suất thương phẩm của cả 03 giống khoai lang tím khảo sát đạt cao nhất tại 140 ngày sau khi trồng. Hàm lượng tinh bột và chất khô gia tăng theo thời gian thu hoạch, hàm lượng anthocyanins đạt cao nhất ở thời điểm 160 ngày sau khi trồng. Bổ sung kali ở mức 200 và 250 kg K2O/ha kết hợp với bổ sung phân hữu cơ (phân Đại Hùng, 1,1 tấn/ha) cho năng suất tổng và năng suất thương phẩm cao nhất, đồng thời giúp gia tăng hàm lượng đường tổng số, anthocyanins và flavonoids. Sử dụng liều lượng NPK 100-80-200 kg/ha giúp gia tăng năng suất khoai lang, gia tăng hàm lượng NPK trong thịt củ, thân lá và cải thiện một số đặc tính phẩm chất. Sử dụng màng phủ đen cho năng suất tổng và năng suất thương phẩm, hàm lượng chất khô và tinh bột cao hơn so với không sử dụng màng phủ. Bổ sung hexaconazole có hiệu quả trong việc gia tăng số lượng củ, năng suất và một số chỉ tiêu về phẩm chất của ba giống khoai lang tím. Bổ sung hexaconazole với nồng độ 15 mg/L ở dạng Hexaconazole nguyên chất hoặc 100 mg/L ở dạng Anvil ở thời điểm 40, 55 và 70 ngày sau khi trồng cho số lượng củ cao, năng suất thương phẩm đạt trên 26 tấn/ha, tổng năng suất đạt trên 30 tấn/ha, gia tăng hàm lượng anthocyanins và flavonoids. Canh tác trong mùa khô giúp tăng năng suất khoai lang tím hơn so với mùa mưa. Ứng dụng các kỹ thuật đã nghiên cứu cho mô hình 1.000 m2 cho mỗi giống vào mùa khô cho thấy, KLT Malaysia đã đạt năng suất trên 60 tấn/ha và hai giống còn lại đều đạt trên 30 tấn/ha. Các kết quả này cho thấy cả 03 giống khoai lang tím khảo sát, đặc biệt KLT Malaysia, đều phù hợp cho Đồng bằng sông Cửu Long và các biện pháp canh tác thử nghiệm giúp gia tăng năng suất và phẩm chất củ. Từ khóa: Ipomoea batatas (L.) Lam., khoai lang tím, kỹ thuật canh tác, năng suất, phẩm chất. Luận án Tiến sĩ Khóa 2014-2018 Trường Đại học Cần Thơ iv Chuyên ngành Khoa học Cây trồng Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng ABSTRACT The PhD thesis “Effects of varieties and cultivation practices on yield and quality of purple sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) in the Mekong Delta” was conducted: (i) to compare morphological characteristics, genetic diversity, yield and quality of ten collected purple sweet potato (PSP) varieties in the Mekong Delta for further studies; (ii) to evaluate the effectiveness of some cultivation practices on yield and quality of the selected PSP varieties and (iii) to carry out the demonstration plot of 1.000 m2 for each of selected PSP varieties with the target yield more than 30 tons/ha. The results showed that 10 PSP varieties showed highly genetic diversity with the genetic coefficient of 42% to 100% and three PSP varieties, namely PSP HL491, PSP Lord from Japan and PSP Malaysia, were used for further studies. The highest number of roots, marketable yield and total yield were obtained from PSP Malaysia. Meanwhile the highest root dry weight and starch were obtained from PSP Lord. The anthocyanins and flavonoids contents extracted from the tubers of HL491 variety were higher than the others. The highest marketable yield of all three PSP was achieved at 140 days after planting (DAP). In tubers of all three cultivars, the dry biomass and starch content increased with harvested time, while anthocyanins were highest at 160 DAP. Applying potassium (200 to 250 kg K2O/ha) together with organic fertilizer (Dai Hung, 1.1 tons/ha) increased the total and marketable yield, total sugar, anthocyanins and flavonoids of three selected PSP varieties. Using NPK at rates of 100-80-200 kg/ha enhanced yield, quality and NPK content in tubers and shoots. Covering soil surface with the black mulching enhanced the total and marketable yield, dry weight and starch of three selected PSP varieties than control. Spraying hexaconazole at 40, 55 and 70 days after planting increased the number of tubers and tuber yield of three different PSP varieties. Applying 15 mg /L hexaconazole in the form of Hexaconazole (Sigma) or 100 mg /L in the form of of Anvil 5 SC (Syngenta) showed the highest marketable yield (over 26 tons/ha), total yield (over 30 tons/ha), and increased the anthocyanins and flavonoids contents. The yield of three PSP varieties were higher in the dry season than those of the wet season. Applying all the tested cultivation practices in the demonstration plot of 1.000 m2/variety in the dry season could increase the yield with over 60 tons/ha for PSP Malaysia and over 30 tons/ha for the others. All the obtained results confirmed that all the three PSP varieties, especially PSP Malaysia, are very promising and the tested cultivation practices could help increasing yield and quality of PSP in the Mekong Delta. Keywords: cultivation techniques, Ipomoea batatas (L.) Lam., purple sweet potato, quality, root yield. Luận án Tiến sĩ Khóa 2014-2018 Trường Đại học Cần Thơ vi Chuyên ngành Khoa học Cây trồng Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng MỤC LỤC Nội dung Trang TRANG XÁC NHẬN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC .................... i LỜI CẢM TẠ ........................................................................................................ ii LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. v MỤC LỤC ........................................................................................................... vi DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ xi DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ xv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.............................................................................. xv Chương 1: GIỚI THIỆU ....................................................................................... 1 1.1 Tính cấp thiết ................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 2 1.3 Đối tượng nghiên cứu...................................................................................... 3 1.4 Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 3 1.5 Các nội dung chính của đề tài ......................................................................... 4 1.5.1 So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất của một số dòng/giống khoai lang tím tại điều kiện Đồng bằng sông Cửu Long ..... 4 1.5.2 Các nghiên cứu về kỹ thuật canh tác nhằm gia tăng năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím được chọn tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long ................................................................................................ 4 1.5.3 Xây dựng mô hình canh tác cho ba giống khoai lang tím tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long ........................................................................ 4 1.6 Ý nghĩa khoa học của luận án ......................................................................... 5 1.7 Ý nghĩa thực tiễn của luận án.......................................................................... 5 1.8 Những điểm mới của luận án .......................................................................... 6 Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 7 2.1 Nguồn gốc, phân loại và đặc tính sinh trưởng của cây khoai lang (Impomoea batatas (L.) Lam.)................................................................. 7 2.1.1 Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây khoai lang (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ........................................................................................................ 7 Luận án Tiến sĩ Khóa 2014-2018 Trường Đại học Cần Thơ vii Chuyên ngành Khoa học Cây trồng Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 2.1.2 Phân loại và đặc tính thực vật khoai lang (Ipomoea batatas (L.) Lam.) .... 7 2.1.3 Đặc tính sinh trưởng, phát triển và thời điểm thu hoạch củ khoai lang .... 11 2.1.4 Các điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây khoai lang ......................................................................................................... 12 2.2 Giá trị dinh dưỡng và kinh tế của cây khoai lang ......................................... 13 2.3 Các nghiên cứu về di truyền và chọn giống khoai lang được công bố trên thế giới và Việt Nam....................................................................... 16 2.3.1 Những nghiên cứu về di truyền và chọn giống khoai lang được công bố trên thế giới ....................................................................................... 16 2.3.2 Các nghiên cứu về di truyền và chọn giống khoai lang được công bố tại Việt Nam ........................................................................................... 17 2.3.3 Một số giống khoai lang có triển vọng tại Việt Nam ................................ 19 2.4 Các nghiên cứu về kỹ thuật canh tác nhằm gia tăng năng suất và phẩm chất thịt củ khoai lang ............................................................................ 20 2.4.1 Các nghiên cứu về kỹ thuật nhân giống và mật độ trồng .......................... 20 2.4.2 Các nghiên cứu về quản lý sâu bệnh, cỏ dại và che màng phủ trong canh tác khoai lang................................................................................. 22 2.4.3 Ảnh hưởng của việc bổ sung phân bón và hóa chất đến năng suất, phẩm chất của cây khoai lang ................................................................ 23 2.4.4 Các nghiên cứu về vai trò của hợp chất triazoles đối với cây trồng ......... 25 2.4.5 Nghiên cứu về anthocyanins và biện pháp gia tăng hàm lượng anthocyanins trong thịt củ khoai lang tím ............................................. 28 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................... 32 3.1 Phương tiện.................................................................................................... 32 3.1.1 Địa điểm nghiên cứu tại xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long ....................................................................................................... 32 3.1.2 Địa điểm nghiên cứu tại thị trấn Cù Lao Dung, huyện Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng ........................................................................................ 33 3.1.3 Địa điểm phân tích mẫu ............................................................................. 35 3.1.4 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................................................. 35 3.1.5 Vật liệu thí nghiệm ..................................................................................... 36 Luận án Tiến sĩ Khóa 2014-2018 Trường Đại học Cần Thơ viii Chuyên ngành Khoa học Cây trồng Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 3.1.6 Hóa chất và vật tư thí nghiệm .................................................................... 37 3.2 Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 38 3.2.1 So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất của một số dòng/giống khoai lang tím tại điều kiện Đồng bằng sông Cửu Long ... 38 3.2.1.1 Thí nghiệm 1: So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất của 10 dòng/giống khoai lang tím tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long ....................................................................................................... 38 3.2.1.2 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất và phẩm chất của ba giống khoai lang tím được chọn tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long ........................................................... 39 3.2.1.3 Thí nghiệm 3: So sánh đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím tại hai địa điểm trồng khác nhau tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và thị trấn Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng ... 39 3.2.2.1 Thí nghiệm 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của các liều lượng phân kali đến năng suất, phẩm chất và hàm lượng anthocyanins của ba giống khoai lang tím......................................................................................... 40 3.2.2.2 Thí nghiệm 5: Nghiên cứu hiệu quả của việc sử dụng màng phủ đến năng suất và phẩm chất của ba giống khoai lang tím ............................ 40 3.2.2.3 Thí nghiệm 6: Nghiên cứu ảnh hưởng của hexaconazole đến khả năng hình thành củ của ba giống khoai lang tím ................................... 41 3.2.3 Xây dựng mô hình canh tác cho ba giống khoai lang tím tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng mưa đến năng suất của ba giống khoai lang tím trong các thí nghiệm .................................................................................................... 41 3.2.4 Kỹ thuật trồng và chăm sóc trong quá trình thí nghiệm ............................ 42 3.2.5 Phương pháp thu thập, phân tích và đánh giá các chỉ tiêu thí nghiệm ...... 43 3.2.6 Xử lý số liệu ............................................................................................... 51 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 53 4.1 Đặc tính sinh trưởng, đặc tính di truyền, năng suất và phẩm chất của 10 dòng/giống khoai lang tím ..................................................................... 53 4.1.1. Đặc điểm hình thái của các dòng/giống khoai lang tím ........................... 53 4.1.2. Tính đa dạng di truyền của 10 dòng/giống khoai lang tím....................... 56 4.1.3 Đặc tính sinh trưởng của 10 dòng/giống khoai lang tím ........................... 58 Luận án Tiến sĩ Khóa 2014-2018 Trường Đại học Cần Thơ ix Chuyên ngành Khoa học Cây trồng Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng 4.1.4 Chỉ tiêu năng suất của của các dòng/giống khoai lang tím ....................... 65 4.1.5. Phẩm chất thịt củ của các dòng/giống khoai lang tím tại thời điểm thu hoạch ...................................................................................................... 67 4.2 Ảnh hưởng của thời điểm thu hoạch đến năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím .............................................................................. 71 4.2.1 Khối lượng thân lá ...................................................................................... 71 4.2.2 Sự thay đổi tổng số củ trung bình/m2 và số củ thương phẩm/m2 của ba giống khoai lang tím theo thời điểm thu hoạch ..................................... 72 4.2.3 Năng suất thương phẩm và năng suất tổng ................................................ 74 4.2.4 Hàm lượng chất khô và hàm lượng đường tổng số ................................... 76 4.2.5 Hàm lượng anthocyanins và hàm lượng tinh bột ...................................... 78 4.3 Đặc tính sinh trưởng, năng suất và phẩm chất ba giống khoai lang tím tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và thị trấn Cù Lao Dung, tỉnh Sóc Trăng ............................................................................................... 81 4.3.1 Sự phát triển chiều dài dây, số lá và số nhánh ........................................... 81 4.3.2 Chỉ số Spad và diện tích lá ......................................................................... 83 4.3.3 Tổng số củ và số củ thương phẩm ............................................................. 84 4.3.4 Năng suất tổng và năng suất thương phẩm ................................................ 86 4.3.5 Hàm lượng tinh bột ..................................