ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Cây cỏ ngọt (Stevia rebaudiana) được nuôi cấy in vitro và nhập nội, hiện đang được lưu giữ tại Trung tâm nghiên cứu trồng và chế biến cây thuốc Hà Nội - Viện Dược liệu Cây có chiều cao từ 4 đến 6 cm, với 3-4 cặp lá và hơn 4 rễ.
Thí nghiệm được tiến hành trên hệ thống khí canh và vườn thực nghiệm tại Viện Sinh Học Nông Nghiệp – Đại học Nông Nghiệp Hà Nội
Hình 3.1: sơ đồ hệ thống khí canh
Nội dung nghiên cứu
Thí nghiệm 1 nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của các loại dinh dưỡng đến khả năng sống, sinh trưởng và phát triển, cũng như hệ số nhân giống của cây cỏ ngọt khi trồng trên hệ thống khí canh Kết quả sẽ giúp xác định loại dinh dưỡng tối ưu cho cây cỏ ngọt, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất trong điều kiện canh tác hiện đại.
Công thức 1: môi trường Anthura
Công thức 2: môi trường Knop (đ/c)
Công thức 3: môi trường SH1 (do viện sinh học nông nghiệp – ĐHNNHN pha chế)
Thí nghiệm được tiến hành với chế độ phun là 10 phút một lần, mỗi lần
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 32
Thí nghiệm 2: nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng phát triển và hệ số nhân giống của cây cỏ ngọt
Từ kết quả của thí nghiệm 1 chúng tôi chọn dung dịch dinh dưỡng phù hợp nhất cho cây cỏ ngọt để tiến hành thí nghiệm này
Công thức 1: dung dịch phù hợp nhất của thí nghiệm 1 (đ/c)
Công thức 2: 1/2 nồng độ dung dịch công thức 1
Công thức 3: 3/2 nồng độ dung dịch công thức 1
Thí nghiệm được tiến hành với chế độ phun 10 phút một lần, mỗi lần 10 giây
Thí nghiệm 3 tập trung vào việc nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nghỉ giữa các lần phun dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng và phát triển của cây cỏ ngọt, cũng như hệ số nhân giống của chúng Kết quả sẽ giúp hiểu rõ hơn về cách tối ưu hóa quá trình chăm sóc cây nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất.
Công thức 1: phun dinh dưỡng 10 phút 1 lần
Công thức 2: : phun dinh dưỡng 20 phút 1 lần
Công thức 3: : phun dinh dưỡng 30 phút 1 lần
Thời gian phun cho mỗi lần là 10 giây Dinh dưỡng được sử dụng là dinh dưỡng tối ưu ở công thức 1 và nồng độ tối ưu ở thí nghiệm 2
Thí nghiệm 4: Nghiên cứu về thời gian phun dung dịch dinh dưỡng của mỗi lần phun
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 33
Dung dịch được sử dụng là dung dịch tối ưu từ thí nghiệm 1, với nồng độ tối ưu xác định ở thí nghiệm 2 và thời gian nghỉ giữa các lần phun là thời gian tối ưu được xác định ở thí nghiệm 3.
Thí nghiệm 5: nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ α- NAA đến khả năng ra rễ của cành giâm cỏ ngọt
Nhúng nhanh ngọn cỏ ngọt sau khi cắt vào dung dịch α- NAA trong 3 giây cho mỗi công thức thí nghiệm
Thí nghiệm 6: nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ BA đến khả năng tạo chồi của cây cỏ ngọt
Phun dung dịch BA cho cây mẹ cỏ ngọt sau mỗi lần cắt ngọn
Thí nghiệm 7 tập trung vào việc đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của cây cỏ ngọt được trồng trên đồng ruộng, với nguồn giống được nhân giống từ các phương pháp khác nhau.
Công thức 1: cây giống nhân bằng cành giâm địa canh (đ/c)
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 34
Công thức 2: cây giống nhân bằng nuôi cấy invitro
Công thức 3: cây giống nhân bằng khí canh
Thí nghiệm được trồng theo quy trình của Trung tâm nghiên cứu trồng và chế biến cây thuốc Hà Nội.
Phương pháp nghiên cứu
Thí nghiệm được thực hiện ngẫu nhiên với ba lần lặp lại, mỗi công thức theo dõi 30 cá thể trong bồn khí canh có diện tích 50x100cm, pH 6,0 và EC dung dịch từ 245 – 360 µS/cm (riêng thí nghiệm 7 bố trí mỗi công thức 3m²) Mỗi tuần, dung dịch dinh dưỡng được bổ sung một lần, với loại dung dịch, nồng độ và chế độ phun tùy thuộc vào từng thí nghiệm Thí nghiệm 5 và 6 áp dụng dung dịch dinh dưỡng cùng chế độ phun tối ưu từ các thí nghiệm 1, 2, 3 và 4.
Thí nghiệm được bố trí trên hệ thống khí canh và vườn thực nghiệm của viện Sinh học nông nghiệp – Đại học Nông Nghiệp Hà Nội
3.3.2 Các chỉ tiêu theo dõi
Các chỉ tiêu thí nghiệm được quan sát và đo đếm định kỳ 7 ngày một lần + Tỷ lệ cây sống (%) = Số cây sống x 100/ số cây ban đầu
+ Tỷ lệ ra rễ (%) = Số cây ra rễ x 100/ số cây ban đầu
+ Số lần cắt ngọn/ tháng (lần)
Tổng số ngọn thu được
+ Hệ số nhân (HSN) Tổng số cây ban đầu
Tổng chiều cao đo được
+ Chiều cao cây trung bình (cm): Tổng số cây theo dõi
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 35
Tổng số lá đếm được
+ Số lá/cây Tổng số cây theo dõi
+ Khối lượng cây: cân bằng cân phân tích
+ Đo diện tích lá bằng máy đo diện tích lá CI-202 area meter.
Phương pháp xử lí số liệu
Kết quả nghiên cứu được xử lí theo phương pháp thống kê sinh học trên phần mềm IRRSTAT 5.0 và Excel
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 36
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Nghiên cứu nhân giống cỏ ngọt bằng kỹ thuật khí canh
Việc ứng dụng công nghệ khí canh đã mang lại hiệu quả vượt trội trong việc nhân giống các loại cây như khoai tây, cẩm chướng, ớt ngọt và cà chua, với hệ số nhân cao hơn so với phương pháp truyền thống Tại trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, kỹ thuật khí canh đã được áp dụng trong giai đoạn vườn ươm cây nuôi cấy mô, cho thấy tỷ lệ sống cao và sự sinh trưởng mạnh mẽ của cây giống Tuy nhiên, trong quá trình ra cây từ nuôi cấy mô, việc phát triển cây cỏ ngọt gặp nhiều khó khăn Do đó, chúng tôi đã thực hiện các thí nghiệm nhân giống cỏ ngọt bằng phương pháp khí canh nhằm nâng cao hiệu quả ra cây và tăng tốc độ nhân giống sau khi nuôi cấy mô.
4.1.1 Ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến khả năng sinh trưởng, phát triển và hệ số nhân giống của cây cỏ ngọt trên nền khí canh
Mỗi loài cây trong hệ thống khí canh cần loại dinh dưỡng phù hợp, tương tự như phân bón trong địa canh Để cây sinh trưởng và phát triển tốt, dinh dưỡng phải đầy đủ và cân đối Trong địa canh, cây chủ yếu cần các nguyên tố đa lượng vì đất đã cung cấp sẵn nguyên tố vi lượng, nhưng trong khí canh, nguyên tố vi lượng cần được chú trọng hơn để đảm bảo sự phát triển toàn diện của cây Do đó, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm để khảo sát ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng và hệ số nhân giống của cây cỏ ngọt.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã tiến hành nghiên cứu luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp với ba loại dinh dưỡng: Anthura, Knop và SH1 (SH1 là dung dịch do Viện Sinh học Nông nghiệp pha chế) Sau hai tháng theo dõi, chúng tôi đã thu được những kết quả đáng chú ý từ thí nghiệm này.
4.1.1.1 Ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến khả năng sống và sinh trưởng, phát triển của cây Cỏ ngọt trên hệ thống khí canh
Bảng 4.1 Ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến sinh trưởng, phát triển của cây cỏ ngọt trên nền khí canh
Tỷ lệ cây sống (%) (sau 2 tháng)
Trồng đến cắt ngọn lần thứ nhất (ngày)
Cắt ngọn đến bật mầm (ngày)
Khoảng cách giữa các lần cắt (ngày)
Dựa trên kết quả từ bảng 4.1, chúng tôi nhận thấy rằng từng loại dinh dưỡng có ảnh hưởng khác nhau đến sự sinh trưởng và phát triển của cây cỏ ngọt khi được trồng trong môi trường khí canh.
Sau 2 tháng, tỷ lệ cây cỏ ngọt sống cao nhất đạt 88,9% ở công thức dung dịch SH1, cho thấy sự khác biệt rõ rệt so với hai công thức còn lại Cụ thể, công thức dung dịch Anthura chỉ đạt tỷ lệ sống 57,8%, trong khi công thức dung dịch Knop có tỷ lệ thấp nhất là 52,2% Sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê Đặc biệt, trong hai tuần đầu tiên, cây ở công thức Knop phát triển tốt với rễ mới, nhưng từ tuần thứ 3, một số cây bắt đầu ngừng sinh trưởng, dẫn đến tình trạng héo úa và chết dần.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã thực hiện nghiên cứu về luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp, cho thấy sau 2 tháng theo dõi, tỷ lệ cây sống của công thức sử dụng dung dịch Knop là thấp nhất.
Cây cỏ ngọt cho thấy khả năng sinh trưởng vượt trội khi sử dụng dung dịch SH1, với chiều cao trung bình đạt 11,8 cm và số cặp lá trung bình là 6,3 cặp sau 2 tuần theo dõi So với các dung dịch khác, chiều cao cây sử dụng Anthura chỉ đạt 9,8 cm và 5,3 cặp lá, trong khi dung dịch Knop cho chiều cao trung bình 10,2 cm và 5,67 cặp lá Kết quả này cho thấy rằng dung dịch SH1 mang lại điều kiện tốt nhất cho sự phát triển của cây cỏ ngọt.
Thời gian từ khi trồng đến lần cắt ngọn đầu tiên phụ thuộc vào sinh trưởng ban đầu của cây Ngọn cắt cần có 3-4 cặp lá và cao 5-6 cm Sử dụng công thức SH1, thời gian này là 13 ngày, sớm hơn 2 ngày so với Knop và Anthura, cả hai đều có thời gian cắt ngọn đầu tiên là 15 ngày, sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê Thời gian từ cắt ngọn đến khi cây bắt đầu bật mầm là 3 ngày với SH1, trong khi với Anthura và Knop là 4 ngày.
Công thức sử dụng SH1 cho thời gian bật mầm nhanh hơn và cây sinh trưởng khỏe hơn, dẫn đến khoảng cách giữa các lần cắt ngọn chỉ 7 ngày Trong khi đó, công thức sử dụng Anthura và Knop có thời gian bật mầm chậm hơn và sinh trưởng kém hơn, khiến khoảng cách giữa các lần cắt ngọn kéo dài lên tới 9 ngày.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng dung dịch SH1 giúp cây cỏ ngọt sinh trưởng và phát triển tốt hơn, đồng thời khoảng cách giữa các lần cắt ngọn cũng ngắn hơn so với khi sử dụng dung dịch Anthura và Knop.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 39
4.1.1.2 Đánh giá ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến hệ số nhân giống của cây cỏ ngọt trên hệ thống khí canh
Bảng 4.2 Ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến hệ số nhân giống của cây cỏ ngọt trồng trên nền khí canh
Công thức Số cây ban đầu Số lần cắt Số chồi thu được
Hệ số nhân (lần/cây mẹ/2 tháng)
Hình 4.1 Ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến hệ số nhân của cây cỏ ngọt
Số lần cắt ngọn là chỉ tiêu quan trọng phản ánh sự sinh trưởng và phát triển của cây mẹ cũng như các mầm nách Khi cây mẹ phát triển tốt, các mầm nách cũng sẽ sinh trưởng thuận lợi, dẫn đến tăng số lần cắt ngọn và hệ số nhân giống Ngược lại, nếu cây sinh trưởng chậm, số lần cắt ngọn sẽ giảm, đặc biệt là khi sử dụng dung dịch Anthura.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 40
Sau 2 tháng theo dõi, Knop chỉ đạt 6 lần cắt ở cả 2 công thức Tuy nhiên, khi sử dụng dung dịch SH1, cây sinh trưởng nhanh hơn, dẫn đến số lần cắt ngọn tăng lên, đạt 7 lần cắt trong 2 tháng, cao hơn so với 2 công thức còn lại.
Hệ số nhân giống là chỉ tiêu quan trọng trong nhân giống cây trồng, ảnh hưởng lớn đến thành công của quy trình này Dinh dưỡng là một yếu tố quyết định đến sự sinh trưởng và phát triển của cây, từ đó tác động tới hệ số nhân giống vô tính Cây cỏ ngọt cho thấy sự sinh trưởng tốt nhất và khả năng bật mầm nhanh nhất khi sử dụng dung dịch SH1, đạt hệ số nhân giống cao nhất là 7,97 lần trong 2 tháng Ngược lại, công thức sử dụng dung dịch Anthura và Knop có tốc độ sinh trưởng chậm hơn, với hệ số nhân giống lần lượt là 4,77 và 4,4 lần, đạt 6 lần cắt ngọn trong 2 tháng Kết quả giữa các công thức này không có sự khác biệt về ý nghĩa thống kê.
4.1.1.3 Đánh giá ảnh hưởng của loại dung dịch dinh dưỡng đến khả năng ra rễ của cành giâm cỏ ngọt trên hệ thống khí canh
Qua thời gian theo dõi 2 tháng chúng tôi thu được kết quả sau:
Khả năng ra rễ của ngọn giâm sau khi cắt ngọn là yếu tố quyết định thành công của thí nghiệm nhân giống Dù hệ số nhân giống cao, nếu chất lượng ngọn cắt kém và khả năng ra rễ thấp, thí nghiệm vẫn sẽ thất bại Chúng tôi đã theo dõi quá trình ra rễ của ngọn cắt cỏ ngọt và thu được những kết quả đáng chú ý.
Kết quả thí nghiệm cho thấy tỷ lệ ngọn giâm cỏ ngọt ra rễ trên bồn khí canh đạt 85% với dung dịch Anthura, trong khi đó, dung dịch Knop và SH1 có tỷ lệ ra rễ là 100% Đặc biệt, ngọn giâm ra rễ nhanh hơn khi sử dụng dung dịch SH1.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 41
Ảnh hưởng của nguồn giống đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây cỏ ngọt
Hệ số nhân giống của cỏ ngọt trên nền khí canh đã cho thấy nhiều ưu điểm, nhưng câu hỏi đặt ra là liệu cây cỏ ngọt nhân giống bằng phương pháp này có khả năng sống và cho năng suất tốt như cây được nhân giống bằng các phương pháp khác hay không Để tìm hiểu, chúng tôi đã thực hiện thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nguồn giống đến sinh trưởng và năng suất của cây cỏ ngọt Cây giống được lấy từ ba nguồn: nuôi cấy mô, khí canh và địa canh, sau đó trồng ra đồng ruộng Cây giống từ nuôi cấy mô được giâm vào cát trong nhà lưới hai tuần trước khi trồng, trong khi cây từ khí canh được giâm ra rễ trên nền khí canh và cây từ cành giâm được giâm ra rễ trên cát Kết quả thu được sau hai tháng theo dõi sẽ cung cấp cái nhìn rõ hơn về hiệu quả của từng phương pháp nhân giống.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 63
4.2.1 Ảnh hưởng của nguồn giống đến sinh trưởng,phát triển của cây cỏ ngọt
Bảng 4.17 Ảnh hưởng của nguồn giống đến sinh trưởng của cây cỏ ngọt trồng trên đồng ruộng
Tỷ lệ sống (%) (sau 2 tháng)
Chiều cao (cm) (sau 2 tuần)
Số cặp lá (sau 2 tuần)
• Ghi chú: Sau khi trồng 2 tuần phải bấm ngọn để tạo tán
Tỷ lệ sống của cây Cỏ ngọt sau 2 tháng theo dõi ở các phương pháp khí canh và cành giâm lần lượt đạt 98,7% và 97%, trong khi cây giống từ in vitro chỉ đạt 93,3% Các chỉ tiêu sinh trưởng của cây từ cành giâm và khí canh cao hơn đáng kể so với cây in vitro, do cây in vitro chưa quen với điều kiện tự nhiên, dẫn đến sự phát triển kém hơn Cụ thể, cây từ cành giâm có chiều cao trung bình 15,2 cm, số cặp lá 10,3 và diện tích lá 2,23 cm²; cây từ in vitro có chiều cao trung bình 7,4 cm, số lá 6,5 và diện tích lá 1,57 cm²; trong khi cây từ khí canh có chiều cao trung bình 19,3 cm, số cặp lá 13,9 và diện tích lá 2,13 cm².
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 64
4.2.2 Ảnh hưởng của nguồn giống đến năng suất của cây cỏ ngọt
Số liệu thu được sau 2 tháng theo dõi
Bảng 4.18 Ảnh hưởng của nguồn giống đến năng suất cỏ ngọt trên đồng ruộng
Khối lượng cá thể (tươi) (g)
Khối lượng cá thể (khô) (g)
Năng suất lý thuyết (g/ô thí nghiệm)
Năng suất thực thu (g/ô thí nghiệm)
• Ghi chú: năng suất thu được tính bằng khối lượng dược liệu khô
Năng suất thực thu của cây có nguồn gốc từ cành giâm đạt 346,2 g/ô thí nghiệm, trong khi cây có nguồn gốc khí canh đạt 356,4 g/ô thí nghiệm, cả hai đều cho kết quả cao và không khác nhau về ý nghĩa thống kê Ngược lại, cây có nguồn gốc invitro có năng suất thấp nhất, chỉ đạt 157,5 g/ô thí nghiệm.
Nguồn giống có vai trò quan trọng đối với năng suất cây cỏ ngọt Cả hai phương pháp giâm cành và khí canh đều cho kết quả năng suất cỏ ngọt tương đương nhau.
Sơ bộ hiệu quả kinh tế của việc nhân giống cỏ ngọt từ khí canh
Các thí nghiệm cho thấy cây cỏ ngọt phát triển tốt trên nền khí canh với hệ số nhân giống cao Cây giống nhân bằng phương pháp khí canh cho năng suất tương đương với cây giống từ cành giâm khi trồng trên đồng ruộng Tuy nhiên, phương pháp nhân giống vô tính bằng khí canh yêu cầu cơ sở vật chất đầy đủ, vì vậy chúng tôi tiến hành hạch toán sơ bộ hiệu quả kinh tế của phương pháp này.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội tiến hành nghiên cứu luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp, trong đó so sánh giá thành cây giống giữa hai phương pháp nhân giống: cành giâm và in vitro.
Bảng 4.19 Chi phí/m 2 trong thí nghiệm nhân cây bằng khí canh
Vật tư Đơn vị Chi phí (đồng/m 2 )
Khung giàn + vòi phun chiếc 10.000
Máy bơm cái 4.000 Điện kw 14.000
( Nhà trồng máy bơm, bồn nhựa, tủ điện đã được khấu hao trong 5 năm)
Tổng chi phí cho mỗi mét vuông trong thí nghiệm nhân giống là 606.500đ Sau 2 tháng, số ngọn cắt thu được từ hệ thống khí canh đạt 6.394 ngọn, với số cây giống ban đầu là 625 cây (giá 700đ/cây) Hệ số nhân giống khi sử dụng chất khích thích sinh trưởng BA với nồng độ 1ppm là 10.23 Mật độ trồng trên hệ thống khí canh là 4cm x 4cm Số ngọn cắt này được giâm ra rễ trên nền khí canh.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã nghiên cứu về việc nhân giống cỏ ngọt bằng phương pháp khí canh Mỗi lần cắt, cần sử dụng thêm 2m² bồn trồng khí canh để giâm ngọn cắt, với khoảng cách trồng là 2cm x 2cm Do đó, chi phí cho việc nhân giống cỏ ngọt trên nền khí canh được tính toán theo diện tích 1m².
Sau 2 tháng số cây đủ tiêu chuẩn suất vườn là 100%
Giá thành sản xuất một cây cỏ ngọt từ khí canh là 148đ, trong khi cây giống từ cành giâm có giá 250đ và cây từ in vitro có giá 700đ, theo dữ liệu từ Trung tâm nghiên cứu trồng và chế biến cây thuốc Hà Nội – Viện dược liệu.
Hình 4.12 Cây cỏ ngọt trên hệ thống khí canh
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp……… 67