Luận án Ảnh hưởng của kali và canxi trên năng suất, phẩm chất khoai lang tím nhật (ipomoea batatas (l.) lam) ở tỉnh Vĩnh Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LÊ THỊ THANH HIỀN ẢNH HƢỞNG CỦA KALI VÀ CANXI TRÊN NĂNG SUẤT, PHẨM CHẤT KHOAI LANG TÍM NHẬT (Ipomoea batatas (L.) Lam) Ở TỈNH VĨNH LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ NGÀNH: 62 62 01 10 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LÊ THỊ THANH HIỀN ẢNH HƢỞNG CỦA KALI VÀ CANXI TRÊN NĂNG SUẤT, PHẨM CHẤT KHOAI LANG TÍM NHẬT (Ipomoea batatas (L.) Lam) Ở TỈNH VĨNH LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ NGÀNH: 62 62 01 10 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: GS.TS. NGUYỄN BẢO VỆ 2016 i LỜI CẢM TẠ Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Nguyễn Bảo Vệ đã tận tình hƣớng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi và những lời khuyến khích quý báu trong việc nghiên cứu để tôi hoàn thành luận án này. TS. Lê Vĩnh Thúc đã giúp đỡ tôi hoàn chỉnh luận án. Xin chân thành biết ơn Hội đồng đánh giá luận án cấp cơ sở Đã dành nhiều thời gian để đọc và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận án đƣợc hoàn thiện. Xin chân thành cám ơn - Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Cần Thơ - Ban Chủ nhiệm Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng - Ban Chủ nhiệm Khoa Sau đại học - Phòng Quản lý Khoa học của Trƣờng Đại học Cần Thơ - Các Phòng Ban chức năng khác của Trƣờng Đại học Cần Thơ - Quý Thầy, Cô, anh chị em Bộ môn Khoa học Cây trồng. - Ban Giám đốc Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Vĩnh Long - KS Bùi Văn Tùng, PGS.TS. Trần Văn Hâu, ThS Trƣơng Thị Minh Tâm, ThS Nguyễn Thị Thanh Thủy, ThS Nguyễn Linh Phi. Xin trân trọng ghi nhớ Tất cả những đóng góp chân tình, sự động viên, giúp đỡ nhiệt tình của bè bạn và các anh em mà tôi không thể liệt kê hết trong trang cảm tạ nầy. Trân trọng nhớ ơn sự động viên, hỗ trợ của mẹ, chồng và con trai trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu. Kính dâng! Cha mẹ suốt đời gian khổ nuôi dạy con khôn lớn nên ngƣời. Lê Thị Thanh Hiền ii TÓM TẮT Đề tài “Ảnh hƣởng của kali và canxi trên năng suất, phẩm chất khoai lang Tím Nhật (Ipomoea batatas (L.) Lam) ở tỉnh Vĩnh Long” đƣợc thực hiện nhằm (i) Tìm ra hạn chế trong kỹ thuật bón phân của nông dân; Quan hệ giữa năng suất củ khoai lang với Ktđ, Catđ trong đất; (ii) Xác định liều lƣợng bón K liều cao, bón Ca cho khoai lang; (iii) Tìm biện pháp xử lý CaCl2 trƣớc và sau thu hoạch cho khoai lang Tím Nhật trồng tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long. Đề tài đã thực hiện điều tra 60 hộ dân về kỹ thuật bón phân; Khảo sát 20 mẫu về Ktđ, Catđ trong đất; Kts, Cats trong củ, năng suất củ tƣơng ứng với 20 ruộng đã lấy mẫu đất ở đầu vụ và 4 thí nghiệm (TN) đã đƣợc thực hiện tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long và Trƣờng Đại học Cần Thơ từ năm 2011-2014. Ba thí nghiệm đƣợc bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên, 3 lần lặp lại, diện tích mỗi lô thí nghiệm 35 m2 là: TN bón K gồm 7 nghiệm thức (NT) từ NT1 đến NT5 bón (100 N + 80 P2O5) kg/ha kết hợp 5 liều lƣợng K (0, 100, 150, 200, 250 kg K2O/ha), NT6 và NT7 bón (250 K2O + 80 P2O5) kg/ha kết hợp với 2 liều lƣợng N (125 và 187 kg N/ha); TN bón Ca gồm 5 NT đều bón (100 N + 80 P2O5 + 200 K2O) kg/ha kết hợp với 5 liều lƣợng Ca (0, 100, 200, 300, 400 kg CaO/ha); TN số lần phun CaCl2 gồm 6 NT, các NT đều bón (100 N + 80 P2O5 + 200 K2O) kg/ha, từ NT1 đến NT5 kết hợp với số lần phun CaCl2 0,4% là 0, 1, 2, 3, 4 lần/vụ và NT6 kết hợp bón 200 kg CaO/ha. Đối với thí nghiệm nồng độ và thời gian ngâm CaCl2 đƣợc bố trí theo kiểu thừa số 2 nhân tố (nồng độ CaCl2 và thời gian ngâm), hoàn toàn ngẫu nhiên, 3 lần lặp lại, gồm 12 nghiệm thức là 4 nồng độ CaCl2 (0, 1, 3, 5%) kết hợp với 3 thời gian ngâm (20, 40, 60 phút), khối lƣợng củ khoai lang của mỗi lô thí nghiệm là 10 kg củ thƣơng phẩm có khối lƣợng củ tƣơng đƣơng nhau. Giống khoai lang Tím Nhật đƣợc sử dụng trong thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu cho thấy: (i) Giống khoai lang Tím Nhật đƣợc trồng phổ biến (chiếm tỷ lệ 98,3%). Số lần bón phân trong vụ khoai lang quá nhiều (phổ biến từ 7-8 lần/vụ). Lƣợng phân của nông dân bón cho một vụ khoai lang trung bình là (100 N + 80 P2O5 + 100 K2O) kg/ha chƣa đủ. Năng suất củ khoai lang và hàm lƣợng Ktđ trong đất có tƣơng quan chặt với hệ số tƣơng quan r=0,87**. Năng suất củ khoai lang và hàm lƣợng Catđ trong đất có tƣơng quan chặt với hệ số tƣơng quan r=0,711**; (ii) Bón 200 kg K2O/ha cho năng suất củ thƣơng phẩm 30,8 tấn/ha, tăng 57,9% so với ĐC không bón K, tăng 31,6% so với ĐC bón theo nông dân (100 kg K20/ha). Lợi nhuận tăng thêm so với ĐC không bón K là 109 triệu đồng/ha và so với ĐC bón theo nông dân là 72 triệu đồng/ha ở thời điểm thí nghiệm. Nâng cao phẩm chất củ: tăng hàm lƣợng đƣờng tổng số, tinh bột, hàm lƣợng anthocyanin (0,490%). Kéo dài thời gian bảo quản (TGBQ) thêm 2 tuần so với iii không bón K; (iii) Bón 200 kg CaO/ha cho năng suất củ thƣơng phẩm 33,3 tấn/ha. Năng suất củ thƣơng phẩm tăng thêm với ĐC không bón Ca có hệ số ảnh hƣởng ở mức cao. Lợi nhuận tăng thêm so với ĐC không bón Ca là 25,2 triệu đồng/ha ở thời điểm thí nghiệm. Nâng cao phẩm chất củ: tăng hàm lƣợng đƣờng tổng số, tinh bột, hàm lƣợng anthocyanin (0,515%). Kéo dài TGBQ thêm 2 tuần so với không bón Ca; (iv) Trƣớc thu hoạch, phun CaCl2 0,4%, phun 4 lần/vụ (phun thời điểm 60, 75, 90 và 105 NSKT) đã nâng cao phẩm chất củ: tăng hàm lƣợng anthocyanin (0,528%). Kéo dài TGBQ thêm 2 tuần so với không phun CaCl2; (v) Sau thu hoạch, xử lý củ với dung dịch CaCl2 1% trong 20 phút đã kéo dài TGBQ thêm 2 tuần so với xử lý nƣớc. Từ khoá: Anthocyanin, Canxi, Kali, Khoai lang Tím Nhật. iv SUMMARY The study “Effects of potassium and calcium on yield and quality of Japanese Purple sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam) in Vinh Long province” was carried out to (i) Find out limitations of fertilization technique of farmers; The relationship between sweet potato tubers yield with K and Ca exchange in soil; (ii) To determine high-rate of K, Ca application; (iii) To find out the method of pre-harvest and post-harvest CaCl2 supply for sweet potato cultivated in Binh Tan district, Vinh Long province. This study investigated 60 farmers about fertilization technique; Surveyed 20 samples of K and Ca exchange in soil and K total, Ca total in tubers, the quality of tubers corresponding with 20 fields sampling in early harvest; Four experiments were conducted in Binh Tan district, Vinh Long province and Can Tho University from 2011 to 2014. Three experiments were arranged randomized complete block design with three replications, each replication was 35 m 2 . (1) Experiment: K application consisted of 7 treatments; the first to fifth treatments were applied (100 N + 80 P2O5)kg.ha -1 combined 5 rates of K application (0, 100, 150, 200, 250 kg K2O.ha -1 ), the last two treatments were applied (250 K2O + 80 P2O5)kg.ha -1 combined with 2 rates of N (125 and 187 kg N.ha -1 ). Experiment: Ca application included 5 treatments which were applied (100 N-80 P2O5- 200 K2O)kg. ha -1 combined with 5 rates of Ca (0, 100, 200, 300 and 400 kg CaO.ha -1 ). Experiment: CaCl2 spray includes 6 treatments, the first to fifth treatments were applied (100 N+80 P2O5+200 K2O)kg.ha -1 combined with CaCl2 0.4% spray (0, 1, 2, 3 and 4 times/crop). The experiment of immersing time and concentration in CaCl2, it was arranged under two factorial experiment in a complete randomized design with three replications, including 12 treatments using 10 kg of tubers for each replications; sweet potatoes immersed in CaCl2 solution (0, 1, 3 and 5%) in 20, 40 and 60 minutes. Japanese Purple sweet potatoes were used in the experiment. The study results show that: (i) Japanese Purple sweet potato was commonly cultivated (98.3%). Farmers used fertilizer formula (100 N+80 P2O5+100 K2O)kg.ha -1 and applied 7-8 times/crop. Tuber yield and K exchange concentrations in soil had high correlation (r=0.87**). Tuber yield and Ca exchange in soil had high correlation (r=0,711**); (ii) Commercial tuber yield was 30.8 tonnes ha -1 as apply 200 kg K2O.ha -1 , up to 57.9% (no use K) and 31.6% (using 100 kg K2O.ha -1 ). Net profit increased 109 million (no use K) and 72 million.ha -1 (according to farmers) at the same time. The qualities of sweet potato such as increasing sugar content, starch and anthocyanin (0.490%) were improved. Prolonged 2 weeks more storage compared with no K application. (iii) v Commercial tuber yield was 33.3 tonnes.ha -1 as apply 200 kg CaO.ha -1 . Tuber yield increased with no Ca application had high coefficient of influence. Net profit increased 25.2 million.ha -1 more than no Ca application at the same time. The qualities of sweet potato such as increasing sugar content, starch and anthocyanin (0.515%) were improved. Prolonged 2 weeks more for storage compared with no Ca application. (iv) Pre-harvest, spraying CaCl2 0.4% four times/crop at 60 day after planting and 15 day/times, improved quality of sweetpotato: increased anthocyanin (0.528%). (v) Post-harvest, sweet potatoes immersed in CaCl2 1% in 20 minutes lasted 2-week storage time more than water. Keywords: Anthocyanin, Calcium, Japanese Purple Sweet Potato, Potassium vi CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Lê Thị Thanh Hiền vii MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cảm tạ................................................................................................... i Tóm tắt ...................................................................................................... ii Summary .................................................................................................. iv Lời cam đoan ............................................................................................ vi Mục lục.................................................................................................... vii Danh sách bảng ......................................................................................... x Danh sách hình ...................................................................................... xvii Chữ viết tắt ........................................................................................... xviii Chƣơng 1: GIỚI THIỆU .................................................................................... 1 Chƣơng 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 4 2.1 Sơ lƣợc về cây khoai lang ............................................................................ 4 2.1.1 Đặc điểm của cây khoai lang .................................................................... 4 2.1.2 Thời kỳ sinh trƣởng và phát triển của cây khoai lang .............................. 4 2.1.3 Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của cây khoai lang .................................... 5 2.2 Thành phần dinh dƣỡng của khoai lang ...................................................... 6 2.2.1 Hàm lƣợng chất khô trong củ ........................................................... 6 2.2.2 Hàm lƣợng chất xơ thô trong củ ............................................................... 7 2.2.3 Hàm lƣợng tinh bột trong củ ..................................................................... 7 2.2.4 Hàm lƣợng đƣờng tổng số trong củ .......................................................... 8 2.2.5 Hàm lƣợng protein thô trong củ ............................................................... 8 2.2.6 Hàm lƣợng các vitamin, caroten, khoáng và dƣỡng chất khác ................. 9 2.3 Vai trò của K, một số kết quả nghiên cứu về ảnh hƣởng của K ................ 10 đối với cây trồng 2.3.1 Vai trò của K đối với cây trồng .............................................................. 10 2.3.2 Một số kết quả nghiên cứu về ảnh hƣởng của K đối với cây trồng ........ 11 2.3.3 Triệu chứng thiếu K trên cây khoai lang ................................................ 14 2.3.4 Các dạng phân bón có chứa K ................................................................ 15 2.4 Vai trò của Ca, một số kết quả nghiên cứu về ảnh hƣởng của Ca ............. 15 đối với cây trồng 2.4.1 Vai trò của Ca đối với cây trồng ............................................................. 15 2.4.2 Một số kết quả nghiên cứu về ảnh hƣởng của Ca đối với cây trồng ...... 19 2.4.3 Triệu chứng thiếu Ca trên cây khoai lang ............................................... 24 2.4.4 Các dạng phân bón có chứa Ca ............................................................... 24 2.5 Sự tƣơng tác của một vài dinh dƣỡng khoáng đối với cây trồng ............... 24 2.6 Tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng củ khoai lang đáp ứng.............................25 yêu cầu thị trƣờng viii Chƣơng 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................. 26 3.1 Phƣơng tiện nghiên cứu ............................................................................. 26 3.1.1 Địa điểm nghiên cứu ............................................................................... 26 3.1.2 Thời gian nghiên cứu .............................................................................. 28 3.1.3 Giống và phân bón .................................................................................. 29 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 29 3.2.1 Điều tra hiện trạng canh tác khoai lang tại ............................................. 29 huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long. 3.2.2 Khảo sát hiện trạng dƣỡng chất Ktđ, Catđ trong đất và Kts, Cats ............. 29 trong củ khoai lang tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long. 3.2.3 Thí nghiệm ảnh hƣởng liều lƣợng bón K đến năng suất, ....................... 30 phẩm chất và thời gian bảo quản củ khoai lang 3.2.4 Thí nghiệm ảnh hƣởng liều lƣợng bón Ca đến phẩm chất và ................. 30 thời gian bảo quản củ khoai lang 3.2.5 Thí nghiệm ảnh hƣởng số lần phun CaCl2 đến phẩm chất và ................ 31 thời gian bảo quản củ khoai lang 3.2.6 Thí nghiệm ảnh hƣởng nồng độ và thời gian ngâm CaCl2 đến .............. 33 thời gian bảo quản củ khoai lang 3.3 Kỹ thuật canh tác ....................................................................................... 34 3.4 Chỉ tiêu theo dõi ......................................................................................... 34 3.4.1 Sự sinh trƣởng và năng suất .................................................................... 34 3.4.2 Phẩm chất củ lúc thu hoạch .................................................................... 36 3.4.3 Thời gian bảo quản củ ............................................................................ 38 3.5 Xử lý số liệu ............................................................................................... 40 Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 41 4.1 Hiện trạng canh tác khoai lang tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long ........ 41 4.1.1 Thông tin chung về các hộ dân canh tác khoai lang ............................... 41 4.1.2 Kỹ thuật trồng khoai lang ....................................................................... 44 4.1.3 Kỹ thuật bón phân cho khoai lang .......................................................... 46 4.1.4 Sâu bệnh hại, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật ........................................ 49 4.1.5 Thu hoạch, năng suất và hiệu quả kinh tế ............................................... 50 4.1.6 Phẩm chất củ bên ngoài .......................................................................... 51 4.2 Dƣỡng chất Ktđ, Catđ trong đất và Kts, Cats trong củ khoai lang ................ 51 tại huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long 4.2.1 Dƣỡng chất K trong canh tác khoai lang ............................................... 51 4.2.2 Dƣỡng chất Ca trong canh tác khoai lang ............................................... 53 4.3 Ảnh hƣởng liều lƣợng bón K đến sự sinh trƣởng, ..................................... 55 năng suất, phẩm chất và thời gian bảo quản củ khoai lang 4.3.1 Sự sinh trƣởng và năng suất .................................................................... 55 ix 4.3.2 Phẩm chất củ lúc thu hoạch .................................................................... 64 4.3.3 Thời gian bảo quản củ khoai lang sau thu hoạch .................................... 72 4.4 Ảnh hƣởng liều lƣợng bón Ca đến sự sinh trƣởng, ................................... 81 năng suất, phẩm chất và thời gian bảo quản củ khoai lang 4.4.1 Sự sinh trƣởng và năng suất .................................................................... 81 4.4.2 Phẩm chất củ lúc thu hoạch .................................................................... 87 4.4.3 Thời gian bảo quản củ khoai lang sau thu hoạch .................................... 92 4.5 Ảnh hƣởng của số lần phun CaCl2 đến sự sinh trƣởng, .......................... 101 năng suất, phẩm chất và thời gian bảo quản củ khoai lang 4.5.1 Sự sinh trƣởng và năng suất .................................................................. 101 4.5.2 Phẩm chất củ lúc thu hoạch .................................................................. 107 4.5.3 Thời gian bảo quản củ khoai lang sau thu hoạch .................................. 112 4.6 Ảnh hƣởng của nồng độ và thời gian ngâm CaCl2 đến ........................... 121 thời gian bảo quản củ khoai lang 4.6.1 Tỷ lệ hao hụt khối lƣợng củ trong thời gian bảo quản.......................... 121 4.6.2 Tỷ lệ củ bệnh và chỉ số bệnh củ trong thời gian bảo quản ................... 122 4.6.3 Tỷ lệ củ nẩy mầm trong thời gian bảo quản ......................................... 124 4.6.4 Số mầm/củ trong thời gian bảo quản .................................................... 125 4.6.5 Độ cứng của thịt củ trong thời gian bảo quản ....................................... 125 4.6.6 Độ Brix của củ trong thời gian bảo quản .............................................. 126 4.6.7 Hàm lƣợng đƣờng tổng số của củ trong thời gian bảo quản ................. 127 4.6.8 Hàm lƣợng tinh bột của củ trong thời gian bảo quản .......................... 128 4.6.9 Hàm lƣợng Cats trong củ ....................................................................... 129 4.6.10 Tỷ lệ rò rỉ ion tƣơng đối qua màng tế bào .......................................... 130 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ........................................................ 132 5.1 Kết luận .................................................................................................... 132 5.2 Đề xuất ..................................................................................................... 133 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN .............. 134 ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 135 PHỤ LỤC A (Mẫu phiếu điều tra) PHỤ LỤC B (Số liệu thống kê điều tra, khảo sát; Thang đánh giá cation) PHỤ LỤC C (Bảng PHÂN TÍCH PHƢƠNG SAI của thí nghiệm bón K) PHỤ LỤC D (Bảng PHÂN TÍCH PHƢƠNG SAI của thí nghiệm bón Ca) PHỤ LỤC E (Bảng PHÂN TÍCH PHƢƠNG SAI của thí nghiệm phun CaCl2) PHỤ LỤC F (Bảng PHÂN TÍCH PHƢƠNG SAI của thí nghiệm ngâm CaCl2) PHỤ LỤC G (Một số hình ảnh thí nghiệm) x DANH SÁCH BẢNG Bảng Tên bảng Trang 3.1 Một số đặc tính của đất ruộng thí nghiệm 27 3.2 Đặc điểm khí hậu của tỉnh Vĩnh Long trong thời gian thí nghiệm ngoài đồng từ tháng 1 đến tháng 6/2013 28 3.3 Đặc điểm khí hậu tỉnh Vĩnh Long trong thời gian thí nghiệm ngoài đồng từ tháng 1 đến 6/2014 28 3.4 Các nghiệm thức của thí nghiệm liều lƣợng bón K 30 3.5 T