🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Giáo trình cây khoai lang Ebooks Nhóm Zalo ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TS. NGUYỄN VIẾT HƢNG (Chủ biên) - PGS.TS. ĐINH THẾ LỘC PGS.TS. DƢƠNG VĂN SƠN - PGS.TS. NGUYỄN THẾ HÙNG Giáo trình CÂY KHOAI LANG (Sách chuyên khảo dùng cho đào tạo sau Đại học) NHÀ XUẤT BẢN NÔNG NGHIỆP Hà Nội - 2010 1 2 LỜI NÓI ĐẦU Khoai lang không những là cây trồng quan trọng cung cấp lương thực cho con người, mà còn là cây cung cấp nguồn thức ăn cho ngành chăn nuôi. Mặt khác khoai lang còn là cây thực phẩm, nguyên liệu cho các nhà máy chế biến công nghiệp tạo ra các mặt hàng có giá trị kinh tế cao. Cuốn Giáo trình Cây khoai lang này được biên soạn nhằm cung cấp tài liệu giảng dạy, học tập và nghiên cứu cho giáo viên và sinh viên, đáp ứng nhu cầu đổi mới về nội dung và phương pháp giảng dạy Đại học ngành Trồng trọt. Trong quá trình biên soạn, tập thể tác giả đã cố gắng tham khảo các tư liệu và cập nhật những thông tin mới về những thành tựu nghiên cứu cũng như phát triển khoai lang trên thế giới và trong nước. Tuy nhiên do thời gian, trình độ và năng lực có hạn nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp và bạn đọc gần xa để cuốn giáo trình ngày càng được hoàn thiện hơn. Mọi đóng góp xin gửi về Khoa Nông Học - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Tập thể tác giả 3 4 Chƣơng 1 GIÁ TRỊ KINH TẾ - TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN KHOAI LANG TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƢỚC 1.1. GIÁ TRỊ KINH TẾ Ngƣời ta đã nghiên cứu các thành phần dinh dƣỡng của khoai lang nhƣ: Caroten, axit ascorbic, calo, protein, vitamin, enzym,... có ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khoẻ con ngƣời. Gần đây nhiều ý kiến cho rằng khoai lang sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề lƣơng thực toàn cầu của thế kỷ 21 - Khoai lang sẽ là một cây lƣơng thực đặc biệt quan trọng ở các nƣớc Châu Á và Châu Phi, những nơi mà dân số sẽ tăng mạnh trong tƣơng lai. Một số giống khoai lang củ có chứa lƣợng vitamin, chất khoáng và protein cao hơn nhiều loại rau khác. Mặc dù có những thuận lợi về dinh dƣỡng và đặc điểm nông sinh học, nhƣng việc sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên thế giới có xu hƣớng giảm trong những thập kỷ qua. Nguyên nhân chủ yếu là do chƣa giải quyết đƣợc vấn đề bảo quản sau thu hoạch cũng nhƣ chế biến thành lƣơng thực, thực phẩm phù hợp với thị hiếu của ngƣời tiêu dùng. 1.1.1. Thành phần dinh dƣỡng Củ khoai lang là sản phẩm thu hoạch chính. Khoai lang đƣợc xem nhƣ nguồn cung cấp calo là chủ yếu, nó cho lƣợng calo cao hơn khoai tây (113 calo so với 75calo/100g). Thành phần dinh dƣỡng chính của khoai lang là đƣờng và tinh bột; ngoài ra còn các thành phần khác nhƣ: Protein, các vitamin (vitamin C, tiền vitamin A (caroten), B1, B2...), các chất khoáng (P, Fe...) góp phần quan trọng trong dinh dƣỡng của con ngƣời, nhất là ở các nƣớc nghèo, đang phát triển. Sau đây là các chỉ tiêu chính đánh giá phẩm chất củ khoai lang. 1.1.1.1. Khả năng sản xuất năng lượng Cây khoai lang có thời gian sinh trƣởng ngắn (trung bình 120 - 130 ngày) nhƣng thành phần dinh dƣỡng ở củ khoai lang khá cao nếu so với nhiều loại cây trồng khác. Kết quả cho thấy khoai lang dẫn đầu trong số 07 cây lƣơng thực quan trọng nhất của các nƣớc đang phát triển về mặt năng suất năng lƣợng/ha/ngày. Khoai lang có thể cung cấp 201MJ/ha/ngày gần tƣơng đƣơng với cây khoai tây (205MJ/ha/ngày), cao hơn nhiều so với cao lƣơng, lúa, lúa mì, sắn, ngô. 5 Bảng 1.1: Khả năng sản xuất năng lƣợng và một số thành phần dinh dƣỡng củ khoai lang so với một số cây khác Cây trồng Năng suất năng lượng (MJ/ha /ngày) Putein (g) Canxi (mg) Sắt (mg) β - Caroten (mg) Thyamin (mg) Riboglatin (mg) Niacin (mg) Axit ascorbic (mg) Khoai lang 201 3,6 67 1,5 0 - 42 0,22 0,08 1,5 62 Sắn 146 1,7 66 1,9 0 - 0,25 1,10 0,05 1,1 48 Khoai tây 205 5,9 25 2,3 - 0,31 0,11 3,4 85 Chuối 184 3,3 20 1,5 1,0 - 2,6 0,09 0,09 1,3 38 Lúa 138 4,1 14 0,3 - 0,04 0,02 0,7 - Lúa mỳ 142 7,5 21 1,1 - 0,21 0,06 1,4 - Ngô 155 5,7 13 1,9 0,3 0,23 0,09 1,3 - Cao lương 100 7,6 11 4,7 - 0,33 0,08 2,3 - (Nguồn: Adolph và Liu, 1989) Nhƣ vậy những cây trồng có năng suất cao trên một đơn vị diện tích và trên một đơn vị thời gian, có khả năng cho năng suất ngay trong cả điều kiện khó khăn nhƣ khoai lang sẽ đóng một vai trò hết sức có ý nghĩa trong hệ thống sản xuất lƣơng thực của thế giới. 1.1.1.2. Chất khô Củ khoai lang thƣờng có hàm lƣợng nƣớc cao, do vậy hàm lƣợng chất khô tƣơng đối thấp. Trung bình khoảng 30%, nhƣng có biến động lớn phụ thuộc vào các yếu tố nhƣ giống, nơi trồng, khí hậu, độ dài ngày, loại đất, tỷ lệ bị sâu bệnh và kỹ thuật trồng trọt (Bradbury, Holloway, 1988; Collinsetal, 1982; Ngô Xuân Mạnh, 1996). Bảng 1.2: Thành phần tƣơng đối các chất trong chất khô củ khoai lang Thành phần Giá trị % chất khô trung bình Khoảng biến động - Tinh bột 70 30 - 85 - Đường tổng số 10 5 - 38 - Protein tổng số (N = 6,25) 5 1,2 - 10,0 - Lipid 1 1,0 - 2,5 - Khoáng chất 3 0,6 - 4,5 - Chất xơ tổng số 10 - - Vitamin, axit hữu cơ < 1 - (Nguồn: Woolfe, 1992) 6 Tỷ lệ tinh bột khoai lang trung bình chiếm 70% chất khô nhƣng có một khoảng biến động rất lớn giữa các giống, điều kiện trồng trọt và thu hoạch khác nhau, khoảng biến động 30 - 85% cho phép các nhà chọn tạo giống có thể nâng cao chất lƣợng củ khoai lang thông qua việc nâng cao tỷ lệ tinh bột bằng con đƣờng chọn tạo giống. Ở Đài Loan hàm lƣợng chất khô biến động từ 13,6 - 35,1%, ở Braxin từ 22,9 - 48,2%. Ở Việt Nam chỉ tiêu chất khô cũng đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Theo Lê Đức Diên và Nguyễn Đình Huyên (1967) cho thấy hàm lƣợng chất khô của 25 giống khoai lang ở Việt Nam biến động từ 18,4 - 41,5% và từ 19,2 - 33,6% (Ngô Xuân Mạnh, Đinh Thế Lộc, Nguyễn Đặng Hùng 1992 - 1994). Vũ Tuyên Hoàng và CS (1992) khi nghiên cứu hàm lƣợng chất khô của các giống khoai lang trồng vụ Đông và vụ Hè cho thấy: Hàm lƣợng chất khô biến động từ 23,4 - 33,8% (vụ Đông) và từ 23,0 - 33,0% (vụ Hè). 1.1.1.3. Gluxít Gluxít là thành phần chủ yếu của chất khô, chiếm tới 80 - 90% lƣợng chất khô (24 - 27% trọng lƣợng chất tƣơi), (Woolfe J.A, 1992). Thành phần gluxít chủ yếu là tinh bột và đƣờng. Ngoài ra còn có các hợp chất khác nhƣ pectin, hemicellulose chiếm số lƣợng ít. Thành phần tƣơng đối của gluxít biến động không những phụ thuộc vào giống và độ chín của củ, mà còn phụ thuộc vào thời gian bảo quản, nấu nƣớng, chế biến và có ảnh hƣởng đáng kể đến các yếu tố chất lƣợng nhƣ độ cứng, độ khô, cảm giác ngon miệng và hƣơng vị. Woolfe J.A (1992) cho rằng nơi trồng với các điều kiện sinh thái cụ thể hình nhƣ là tác nhân quan trọng ảnh hƣởng đến từng loại gluxit. Trong quá trình sinh trƣởng và phát triển của khoai lang gluxit biến đổi không ngừng từ dạng này sang dạng khác (Bùi Huy Đáp, 1984; Nguyễn Đặng Hùng và Vũ Thị Thƣ, 1993). + Tinh bột Tinh bột là thành phần quan trọng của gluxít, chiếm 60 - 70% chất khô (Woolfe J.A, 1992; Palmer J.K, 1982). Giống là yếu tố quan trọng nhất ảnh hƣởng đến hàm lƣợng tinh bột trong củ khoai lang. Kết quả nghiên cứu 18 giống khoai lang trồng ở Braxin có hàm lƣợng tinh bột biến đổi từ 42,6 - 78,7%, chất khô (Cereda M.Petal, 1982). Các giống trồng ở Philippin và Mỹ (Hoa Kỳ) biến động từ 33,2 - 72,9% chất khô (Bienman và Marlett, 1986) Ở Ấn Độ: 11,0 - 25,5% chất tƣơi (31 giống) Ở Đài Loan: 7 - 22,2% chất tƣơi (272 giống) Ở Thái Lan: 4,1 - 26,7% chất tƣơi (75 giống) Việt Nam: 11,6 - 17,48% chất tƣơi (28 giống); (Ngô Xuân Mạnh, Đinh Thế Lộc, Nguyễn Đặng Hùng, 1992 - 1994). Ngoài giống, còn có một số yếu tố khác ảnh hƣởng đến hàm lƣợng tinh bột nhƣ thời vụ, địa điểm trồng, phân bón, thời gian thu hoạch, thời gian bảo quản, cách nấu nƣớng, chế biến,... 7 + Đƣờng Hàm lƣợng đƣờng tổng số trong củ khoai lang biến động phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất di truyền của giống, thời gian thu hoạch, bảo quản... Các giống trồng ở Philippin có hàm lƣợng đƣờng tổng số biến động từ 5,6 - 38,3% chất khô (Trƣơng V.D và CS, 1986); các giống ở Mỹ biến động từ 2,9 - 5,5%. Còn ở Việt Nam theo Lê Đức Diên và Nguyễn Đình Huyên (1967) phân tích ở 50 mẫu giống cho thấy hàm lƣợng đƣờng biến động từ 12,26 - 18,52% chất khô và từ 3,63 - 6,77% chất tƣơi (Ngô Xuân Mạnh, Đinh Thế Lộc, Nguyễn Đặng Hùng, 1992 - 1994). Trong củ khoai lang tƣơi những đƣờng chủ yếu là saccaroza, glucoza và fructoza, đƣờng Mantoza cũng có nhƣng với một lƣợng nhỏ. (Trƣơng V.D và CS, 1986). + Xơ tiêu hoá Nhóm xơ tiêu hoá bao gồm các hợp chất pectin, hemixenlulose và xenlulose. Xơ tiêu hoá có khả năng làm giảm các bệnh ung thƣ, các bệnh đƣờng tiêu hoá, đái đƣờng, tim mạch (Collins W.W, 1985). Các hợp chất pectin có vai trò lớn trong việc tạo các tính chất lƣu hoá. Hàm lƣợng xơ tiêu hoá trong các giống khoai lang của đảo Tonga là 4% chất tƣơi; ngoài ra còn có lignin chứa 0,4% chất tƣơi. Ở Mỹ hàm lƣợng xơ tiêu hoá là 3,6% chất tƣơi. 1.1.1.4. Protein và axit amin Theo Woolfe J.A (1992) thì trung bình hàm lƣợng protein thô là 5% chất khô hoặc 1,5% chất tƣơi. Hàm lƣợng protein trong củ khoai lang thay đổi tuỳ theo giống, điều kiện canh tác, điều kiện môi trƣờng. Ở Đài Loan trong cùng một điều kiện trồng trọt nhƣ nhau, hàm lƣợng protein thô trong 300 dòng khoai lang biến động từ 1,27 - 10,07% chất khô; trong đó phần lớn có hàm lƣợng protein là 4 - 5% (Li L, 1974); ở Mỹ biến động từ 4,38 - 8,98% chất khô. Nghiên cứu trên 141 giống địa phƣơng, 66 giống chọn lọc và 93 giống nhập nội, Cheng (1978) đã cho biết hàm lƣợng protein trong củ của các giống khoai lang khác nhau biến đổi từ 1,3% đến 10% chất khô. Thành phần protein trong củ khoai lang đầy đủ hơn sắn và ngô. Kết quả này phù hợp với kết quả của Purcell et all (1972). Cũng theo Cheng hàm lƣợng protein trong củ khoai lang phụ thuộc vào khí hậu, đất đai thời vụ nhiều hơn là yếu tố giống. Ở Việt Nam theo Lê Đức Diên và Nguyễn Đình Huyên (1967) phân tích ở 50 mẫu khoai lang khác nhau cho thấy hàm lƣợng protein thô biến động từ 2,81 - 6,22% chất khô (trung bình 1,8%) và từ 2,73 - 5,42% chất khô (Hoàng Kim và C.S, 1990). - Khoai lang vụ Xuân thƣờng có hàm lƣợng protein cao hơn vụ Đông. - Khoai lang vùng nhiệt đới có hàm lƣợng protein cao hơn vùng ôn đới. 8 - Nền phân đạm cao trong đất cũng dẫn đến tăng hàm lƣợng protein trong củ. - Kali nói chung ít ảnh hƣởng đến hàm lƣợng protein trong củ. Tuy nhiên cần lƣu ý hàm lƣợng protein trong củ cao sẽ dẫn đến tăng hàm lƣợng nƣớc giảm hàm lƣợng tinh bột trong củ, giảm khả năng bảo quản. Chọn tạo giống khoai lang vừa có hàm lƣợng tinh bột và protein cao là một công việc không dễ dàng đối với nhà chọn tạo giống (Cheng, 1978). 1.1.1.5. Vitamin Khoai lang là nguồn cung cấp đáng kể vitamin C và chứa một lƣợng vừa phải vitamin B1, B2, B6, B5 và axit folic. Ngoài ra khoai lang còn là nguồn caroten (tiền vitamin A) - rất quan trọng đối với dinh dƣỡng của con ngƣời và gia súc, đặc biệt là trong các giống khoai lang ruột vàng. Nói chung khoai lang có hàm lƣợng vitamin C biến động từ 20 - 50mg/100g chất tƣơi (Ezell B.D & Wilcox M.S, 1952). Sự biến động hàm lƣợng vitamin C còn phụ thuộc vào các mẫu giống khác nhau. Theo số liệu công bố của Viện dinh dƣỡng (Từ Giấy và CS, 1994) thì các loại khoai lang khác nhau hàm lƣợng vitamin C biến động từ 23mg/100g chất tƣơi (khoai lang trắng) đến 30mg/100g chất tƣơi (khoai lang vàng). Caroten - (tiền vitamin A) có vai trò dinh dƣỡng rất quan trọng đối với ngƣời và động vật. Sự thiếu hụt vitamin A thƣờng gây nên các bệnh về mắt, thậm chí dẫn đến sự mù loà. Ở Mỹ, các giống khoai lang có hàm lƣợng caroten biến động từ 0,030 - 3,308mg/100g chất tƣơi (Bureau J.C và Bushway R.J, 1986). Các giống có ruột màu kem đến màu vàng chứa hàm lƣợng β - caroten từ 0,184 - 0,368mg/100g chất tƣơi; các giống ruột màu vàng da cam đậm là nguồn rất giàu β - caroten, biến động từ 3,36 - 19,60mg/100g chất tƣơi (Woolfe A.J, 1992). Ở Việt Nam theo các tác giả Từ Giấy và C.S (1994); Lê Doãn Diên và CS (1990) hàm lƣợng caroten ở giống khoai lang ruột trắng và giống ruột vàng da cam biến động từ 0,3 - 3,4mg/100g chất tƣơi. 1.1.1.6. Các chất khoáng Theo Woolfe J.A (1992) trong củ khoai lang có hàm lƣợng tro trung bình khoảng 1% chất tƣơi. Trong số các chất khoáng, kali là nguyên tố có với hàm lƣợng lớn nhất, sau đó là phốt pho, can xi, ma nhê v.v... Các nguyên tố vi lƣợng nhƣ Fe, Cu, Mn, Zn, S và Cl đều có mặt, thậm chí có thể có một số nguyên tố nhƣ Ni, Pb, Hg, Si... Ngoài ra hàm lƣợng các chất khoáng trong củ khoai lang phụ thuộc vào giống, nơi trồng và loại phân bón đƣợc sử dụng bón cho khoai lang. 9 1.1.1.7. Caroten Sắc tố caroten quyết định màu sắc thịt ruột củ nhƣ màu kem, màu vàng (da cam hay cam đậm) tuỳ theo hàm lƣợng β - caroten. Tỷ lệ này thƣờng cao trong các giống ruột vàng, vàng đậm. Các giống ruột củ màu trắng thƣờng không có caroten. Ý nghĩa quan trọng của β - caroten trong khẩu phần ăn là hoạt tính tiền vitamin A. Sắc tố caroten tổng số đƣợc kiểm soát bởi khoảng 6 gen cộng tính và có thể tìm thấy sự phân ly tăng tiến trong các tổ hợp giữa các bố mẹ nhất định (Martin, 1983). 1.1.1.8. Độc tố và các chất ức chế Độc tố trong khoai lang thƣờng gặp là độc tố cho gan và phổi. Đó là các chất furanotecpenoit, sesquitecpen hay ipoeamaron. Những độc tố này xuất hiện khi mô khoai lang bị tổn thƣơng hoặc sâu bọ, nấm mốc xâm nhập. Hàm lƣợng ipoeamaron trong khoai lang ở Mỹ trong khoảng 0,1 - 7,6mg/100g khoai lang tƣơi. Củ khoai lang trong điều kiện bảo quản tốt cũng chứa một lƣợng nhỏ furanotecpenoit (khoảng 0,04mg/100g củ tƣơi). 1.1.1.9. Enzym Khoai lang chứa nhiều enzym xúc tác cho quá trình cắt mạch hay tổng hợp riêng lẻ trong tế bào củ. Trong đó enzym gây ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng củ khoai lang trong quá trình bảo quản là enzym amylaza. Enzym amylaza bao gồm α - amylaza và β - amylaza. Trong đó α - amylaza có khả năng phân cách ngẫu nhiên mối liên kết 1 - 4 glucosit thủy phân tinh bột chủ yếu tạo thành một lƣợng dextrin nhỏ và một lƣợng không nhiều mantoza và glucoza và glucoza. β - amilaza thủy phân tinh bột chủ yếu tạo mạch mantoza và một lƣợng nhỏ dextrin phân tử lớn. Do vậy, mức độ hoạt động của enzym amylaza là một chỉ tiêu quan trọng ảnh hƣởng đến chất lƣợng củ khoai lang trong bảo quản cũng nhƣ trong chế biến. Ngoài enzym amylaza còn có enzym polyphenol oxyclaza cũng gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng cảm quan, màu sắc và các sản phẩm từ củ khoai lang. 1.1.2. Giá trị sử dụng Ở các nƣớc trồng khoai lang trên thế giới, khoai lang đƣợc sử dụng rộng rãi với mục đích làm lƣơng thực, thực phẩm, làm rau cho ngƣời, làm thức ăn cho gia súc và chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau trong công nghiệp. Theo số liệu thống kê của Tổ chức Lƣơng thực - Nông nghiệp thế giới (FAO) thì củ khoai lang trên thế giới đƣợc sử dụng nhƣ sau: - Làm lƣơng thực: 77% - Thức ăn gia súc: 13% - Làm nguyên liệu chế biến: 3% - Số bị thải loại, bỏ đi: 6% 10 Việc sử dụng khoai lang nhiều vào mục đích nào phụ thuộc trình độ phát triển của các nƣớc trồng. Ở các nƣớc phát triển lƣợng khoai lang củ đƣợc sử dụng làm lƣơng thực chỉ đạt 55%, trong khi đó sử dụng làm nguyên liệu chế biến tăng đến 25% (Horton D.E, 1988). Trung Quốc là nƣớc trồng nhiều khoai lang nhất thế giới. Những năm trƣớc 1960 lƣợng khoai lang đƣợc sử dụng 50% làm lƣơng thực, 30% làm thức ăn gia súc, khoảng 10% dùng làm nguyên liệu chế biến tinh bột và nấu rƣợu, cồn. Tuy nhiên, từ những năm 1970 trở về sau lƣợng củ khoai lang sử dụng làm lƣơng thực đã giảm xuống còn 15%; sử dụng làm nguyên liệu chế biến đã tăng lên đến 44% và 30% dùng làm thức ăn gia súc. Ở Nhật Bản theo số liệu thống kê thì năm 1984 nông dân sử dụng 6% khoai lang làm lƣơng thực, 30% làm rau và nguyên liệu chế biến, khoảng 29% đƣợc dùng để chế biến tinh bột, 12% dùng làm thức ăn gia súc (Woolfe J.A, 1992). - Sản lƣợng khoai lang trên đầu ngƣời lớn nhất tại các quốc gia mà sử dụng khoai lang làm lƣơng thực chính trong khẩu phần ăn, đứng đầu là quần đảo Solomon với 160kg/ngƣời/năm và Burundi với 130kg/ngƣời/năm. - Ở Mỹ: North Carolina, bang đứng đầu Mỹ về sản xuất khoai lang hiện nay cung cấp 40% sản lƣợng khoai lang hàng năm của quốc gia này. Mississippi cũng là bang chủ lực trong việc trồng khoai lang. Tại đây khoai lang đƣợc trồng trên diện tích khá lớn và đóng góp khoảng 19 triệu USD vào nền kinh tế bang này và hiện có khoảng 150 trang trại trồng khoai lang. Lễ hội khoai lang quốc gia (Hoa Kỳ) đƣợc tổ chức hàng năm tại Vardaman vào tuần đầu tiên của tháng 11 và Vardaman đƣợc gọi là “Thủ đô khoai lang” (The Sweet potato Capital). Thị trấn Benton, Kentucky kỷ niệm khoai lang cùng với Lễ hội ngày Tater vào thứ hai đầu tiên của tháng 4 hằng năm. - Khoai lang đã từng là một phần quan trọng trong khẩu phần ăn tại Hoa Kỳ trong phần lớn những ngày lễ hội lịch sử của quốc gia này, đặc biệt là tại khu vực Đông Nam. Tuy nhiên trong những năm gần đây thì nó đã trở nên ít phổ biến hơn. Tiêu thụ bình quân đầu ngƣời tại Hoa Kỳ ngày nay chỉ khoảng 1,5 - 2kg mỗi năm, trong khi trong thập niên 1920 là 13kg. Kent Wrench viết: “Khoai lang đã gắn liền với thời kỳ khó khăn trong suy nghĩ của tổ tiên chúng ta và khi họ trở nên giàu có đủ để thay đổi thực đơn của mình thì ngƣời ta ít ăn khoai lang hơn”. Ở Việt Nam từ ngày xa xƣa ngƣời nông dân đã có truyền thống sử dụng củ khoai lang làm lƣơng thực, thực phẩm và thức ăn gia súc; ngọn và lá đƣợc sử dụng làm rau xanh; thân lá dùng làm thức ăn cho gia súc (thức ăn tƣơi hoặc phơi khô). Tuy nhiên có đến 90% sản phẩm khoai lang đƣợc sử dụng chủ yếu ở vùng nông thôn; ở các thành phố đƣợc sử dụng với một lƣợng rất ít. Ở Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh xấp xỉ 1% củ khoai lang thu hoạch đƣợc sử dụng dƣới dạng quà ăn sáng và làm bánh. 11 Ở vùng nông thôn có tới 60% sản lƣợng khoai lang đƣợc dùng làm thức ăn gia súc dƣới dạng củ tƣơi. Ở vùng đồng bằng Bắc bộ và Bắc Trung bộ, duyên hải miền Trung, một lƣợng lớn khoai lang đƣợc phơi khô (củ thái lát, thân lá phơi khô giã thành bột). (Quách Nghiêm, 1992). Việc sử dụng khoai lang theo các hƣớng khác nhau phụ thuộc chủ yếu vào chất lƣợng củ. Theo tác giả Mỹ Collins W.W (1988) đề nghị hƣớng sử dụng khoai lang có thể dựa vào các chỉ tiêu phẩm chất củ nhƣ sau: * Khoai lang sử dụng làm lƣơng thực: + Hàm lƣợng chất khô : ≥ 35% + Hàm lƣợng đƣờng : 1 - 2% + Hàm lƣợng caroten : < 5mg/100g + Không gian giữa các tế bào : < 10mg/100g * Khoai lang dùng làm thức ăn gia súc: + Hàm lƣợng chất khô : 30 - 35% + Hàm lƣợng đƣờng : 5% + Hàm lƣợng caroten : 5 - 10mg/100g + Không gian giữa các tế bào : < 10mg/100g * Khoai lang dùng làm thức ăn tráng miệng: + Hàm lƣợng chất khô : 24 28% + Hàm lƣợng đƣờng : Không giới hạn + Hàm lƣợng caroten : ≥ 12mg/100g + Không gian giữa các tế bào : < 10mg/100g Những sản phẩm khoai lang đƣợc sử dụng bao gồm: 1.1.2.1. Dùng làm lương thực, thực phẩm cho người + Sử dụng ăn tƣơi (luộc) + Thái lát phơi khô giã thành bột để làm bánh. + Đồ khoai lang khô với đậu xanh, đậu đen. + Hầm với xƣơng để làm xúp. + Rán, chiên + Dùng lá và ngọn làm rau xanh (luộc, xào),... 1.1.2.2. Dùng làm thức ăn gia súc + Làm thức ăn cho lợn, gia cầm + Làm thức ăn tƣơi xanh cho trâu bò (đặc biệt dự trữ cho mùa Đông). 12 + Làm thức ăn ủ chua cho trâu bò, lợn + Thân lá làm thức ăn cho cá nuôi ở ao hồ,... 1.1.2.3. Dùng trong công nghiệp thực phẩm và các lĩnh vực khác * Dùng trong công nghiệp thực phẩm: + Khoai lang nghiền nhừ (pure) + Mứt ƣớt và các đồ ngọt khác. + Các sản phẩm đóng hộp + Khoai lang chiên + Sấy khô + Pha chế với bột mỳ để chế biến bánh mì, bánh ngọt, bánh xốp, bánh quy, mì sợi, miến, nƣớc chấm, bánh nƣớng,... + Nƣớc giải khát không cồn, rƣợu (rƣợu sôchu ở Nhật Bản) * Dùng trong công nghiệp khác: Giấy, dệt, vải sợi, phụ gia dƣợc phẩm, màng phủ sinh học,... 1.1.2.4. Khoai lang dùng làm thuốc Một số bài thuốc, món ăn chữa bệnh từ khoai lang: - Chữa cảm sốt mùa nóng, chữa táo bón. - Cho trẻ biếng ăn, ăn dặm bột khoai lang vàng quấy với bột, sữa; cho phụ nữ sinh con bị thiếu sữa. - Chữa quáng gà, viêm tuyến vú, đau lƣng mỏi gối, đi tiểu nhiều lần, phụ nữ băng huyết. - Chữa ngộ độc vì sắn, say tàu xe, vàng da, mụn nhọt,... 1.1.3. Hiệu quả kinh tế xã hội 1.1.3.1. Hiệu quả kinh tế Khoai lang là một cây trồng không kén đất, có thể trồng đƣợc trên các loại đất tốt, giàu dinh dƣỡng cũng nhƣ trên các loại đất xấu, nghèo dinh dƣỡng, bạc màu, cát ven biển, đất than bùn v.v... Vì vậy ngƣời ta đều có thể trồng khoai lang ở bất kỳ chỗ nào có đất trống, sau một thời gian ngắn có thể thu đƣợc một sản lƣợng khoai lang đáng kể để chống đói, nhất là ở các vùng trung du miền núi, vùng đồng bào dân tộc, vùng sâu, vùng xa, trong những ngày tháng giáp hạt. Khoai lang có thời gian sinh trƣởng ngắn, có khối lƣợng sinh khối cao, ít bị sâu bệnh hại, có tính thích ứng và đề kháng mạnh, chịu đƣợc điều kiện thâm canh cao, đầu 13 tƣ chi phí sản xuất thấp,... Tất cả những lợi thế đó cộng với ƣu thế của giống mới là tiền đề tạo nên năng suất cao của khoai lang. Năng suất trung bình có thể đạt đƣợc 15 - 20 tấn/ha; năng suất cao có thể đạt đƣợc 35 - 40 tấn/ha. Một ha khoai lang trồng trong thời gian 4 tháng có thể đạt đƣợc năng suất 20 tấn/ha, giá bán thấp nhất cũng đƣợc 1000đ/kg, thu nhập của ngƣời nông dân sẽ đạt đƣợc 20 triệu đ/ha/1 vụ. Đó là chƣa kể một lƣợng thân lá tƣơng đƣơng với củ dùng làm thức ăn gia súc. Hiện nay ngƣời ta sử dụng khoai lang nhƣ là một cây có giá trị cao trong các cơ cấu luân canh cây trồng ở nhiều vùng với mục đích nâng cao hệ số sử dụng ruộng đất: Từ 1 - 2 vụ/năm tăng lên 3 - 4 vụ/năm, tăng sản lƣợng trên một đơn vị diện tích gieo trồng và cải tạo đất. Ví dụ: Công thức luân canh: Lúa xuân - lúa mùa chuyển thành: - Lúa xuân - lúa mùa sớm - khoai lang đông - Khoai lang xuân - lúa mùa sớm - đậu tƣơng đông 1.1.3.2 Hiệu quả xã hội Tăng vụ khoai lang trong sản xuất nông nghiệp (nhất là vụ Đông) đã có tác dụng tạo công ăn việc làm cho ngƣời nông dân vùng trồng lúa giữa hai vụ lúa hoặc tăng vụ khoai lang Hè Thu ở các tỉnh trung du miền núi. Ở các vùng khó khăn, thiếu lƣơng thực, khoai lang là cây chủ lực để xoá đói giảm nghèo cho ngƣời nông dân. Ngày nay nhờ những tiến bộ kỹ thuật mới trong công tác chọn tạo giống khoai lang, ngƣời ta đã đƣa vào sản xuất những giống có năng suất, chất lƣợng cao đã giúp ngƣời nông dân không những xoá đƣợc đói nghèo mà còn có thể vƣơn lên làm giàu từ nghề trồng khoai lang. Điển hình là “Câu lạc bộ tỷ phú khoai lang” tại xã Mỹ Thái, huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang do Bí thƣ đoàn xã Nguyễn Văn Cƣờng làm chủ nhiệm, đã tập hợp 12 thanh niên thành lập câu lạc bộ tháng 01/2007. Sau một thời gian ngắn, cây cho thu hoạch, Câu lạc bộ lãi hàng tỷ đồng. Riêng chủ nhiệm Câu lạc bộ Nguyễn Văn Cƣờng đã đƣợc chia lãi 1,6 tỷ đồng/năm. Đến nay Câu lạc bộ đã mở rộng ra toàn xã và đang xây dựng thƣơng hiệu cho nông sản (Tiền phong số 271 ra ngày thứ 2: 28/9/2009). - Hiện nay ở các tỉnh Tây Nguyên cũng nhƣ một số tỉnh vùng đồng bằng sông Cửu Long, nhiều nông dân đã ký hợp đồng với các doanh nghiệp Nhật Bản trồng khoai lang giống chất lƣợng cao của Nhật, một vụ trồng (4 tháng) đạt đƣợc năng suất khoảng 25 tấn/ha, giá thu mua của doanh nghiệp Nhật là 3000đ/kg. Nhƣ vậy thu nhập 1ha khoai lang đạt đƣợc 75 triệu đ/ha/vụ. 14 1.2. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU KHOAI LANG TRÊN THẾ GIỚI 1.2.1. Tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới Tình hình diện tích, năng suất và sản lƣợng khoai lang thế giới (2003 - 2008) Bảng 1.3: Diện tích khoai lang (ha) Châu lục 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Toàn thế giới 9.378.381 9.114.522 8.899.536 9.004.193 9.093.081 8.177.865 Châu Phi 2.968.380 3.053.705 3.090.129 3.156.713 3.182.895 3.321.545 Châu Mỹ 286.826 291.527 294.619 264.717 273.782 301.441 Châu Á 6.005.252 5.649.427 5.394.549 5.461.823 5.515.354 4.333.059 Châu Âu 5.548 6.371 6.285 6.686 6.600 5.606 Châu Đại Dương 112.375 113.492 113.954 114.254 114.450 125.214 Bảng 1.4: Năng suất khoai lang (tạ/ha) Châu lục 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Toàn thế giới 139,053 141,341 141,605 137,617 138,896 134,666 Châu Phi 40,047 39,809 40,710 41,955 42,346 42,302 Châu Mỹ 95,709 97,623 94,659 99,724 100,573 94,622 Châu Á 191,647 200,195 203,787 196,454 198,245 208,638 Châu Âu 109,634 125,236 116,393 120,593 119,697 119,796 Châu Đại Dương 55,765 56,826 56,685 56,774 56,731 56,350 Bảng 1.5: Sản lƣợng khoai lang (tấn) Châu lục 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Toàn thế giới 130.409.265 128.826.408 126.022.125 123.913.012 126.299.661 110.1280.298 Châu Phi 11.887.484 12.156.699 12.580.126 13.244.090 13.478.430 14.012.761 Châu Mỹ 2.745.203 2.845.974 2.788.839 2.639.880 2.753.527 2.852.296 Châu Á 115.089.086 113.099.015 109.934.052 107.299.738 109.339.414 92.490.499 Châu Âu 60.825 79.788 73.153 80.629 79.000 67.158 Châu Đại Dương 626.667 644.932 645.955 648.675 649.290 705.584 (Nguồn: FAO, 2009) 15 Khoai lang là một trong 5 cây có củ quan trọng trên thế giới: sắn, khoai lang, khoai mỡ, khoai sọ, khoai tây. Nếu không tính khoai tây (cây có củ cho vùng ôn đới) thì khoai lang là cây có củ đứng sau sắn ở các vùng nhiệt đới và á nhiệt đới. Theo số liệu thống kê của FAO cho thấy: - Hiện nay trên thế giới có tổng số 113 nƣớc trồng khoai lang. Trong đó: + Châu Phi: 40 nƣớc + Châu Mỹ: 35 nƣớc + Châu Á: 23 nƣớc + Châu Âu: 04 nƣớc + Châu Đại Dƣơng: 11 nƣớc - Năm 2007 diện tích trồng khoai lang trên thế giới đạt: 9.093.081ha, năng suất bình quân đạt 13,9 tấn/ha và tổng sản lƣợng 126.299.661 tấn. - Về diện tích trong những năm gần đây có xu hƣớng giảm từ 9.378.381ha (2003) xuống 9.093.081ha (2007) trong đó giảm nhiều nhất là Châu Á, Châu Mỹ giảm ít nhƣng Châu Phi, Châu Âu và Châu Đại Dƣơng lại có xu hƣớng tăng, tuy không nhiều. - Về năng suất: Từ năm 2003 đến 2005 năng suất có xu hƣớng tăng, nhƣng sau đó lại giảm. Năng suất bình quân ở Châu Á cao nhất: 19,8 tấn/ha và thấp nhất là Châu Đại dƣơng 5,7 tấn/ha (năm 2007). Theo Woolfe A.J (1992) sản lƣợng khoai lang bình quân trên đầu ngƣời đạt cao ở một số nƣớc trên thế giới giai đoạn 1983 - 1985 nhƣ sau: Nước Sản lượng/đầu người (kg) - Đảo Solomon 193 - Tonga 161 - Ruanda 150 - Papua Niughinê 136 - Uganda 125 - Niu zilân 100 - Trung Quốc 91 - Ghinê xích đạo 90 - Đảo Cook 75 Nói chung trong những năm gần đây diện tích trồng khoai lang trên thế giới có xu hƣớng giảm, năng suất tuy có tăng nhƣng chậm và không ổn định, do đó tổng sản lƣợng cũng giảm và bình quân sản lƣợng trên đầu ngƣời cũng giảm. Tuy nhiên, theo dự báo của Cơ quan tƣ vấn về nghiên cứu nông nghiệp quốc tế (CGIAR) của Liên Hợp Quốc cho biết sản xuất các cây có củ nhƣ sắn, khoai tây, khoai 16 lang từ nay đến năm 2020 sẽ lần lƣợt tăng với tốc độ: 1,74; 2,02 và 2,7%/năm. Một số tài liệu nƣớc ngoài đề cập tới vai trò của cây có củ nhƣ một trong những chỗ dựa quan trọng của nhân loại trong thế kỷ 21. Bởi hiện tại tiềm năng cải tiến năng suất của cây có củ là rất lớn trong lúc đó mặc dù năng suất của các cây ngũ cốc đã khá cao nhƣng trong một phạm vi nào đó đã đạt đến mức giới hạn của năng suất trần. Ngoài ra cây có củ có thể trồng đƣợc ở những vùng đất xấu, khô hạn,... Bảng 1.6: Diện tích, năng suất, sản lƣợng của 5 cây có củ thế giới năm 2008 Cây trồng Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (tấn) - Khoai lang 8.177.865 134,666 110.128.298 - Sắn 18.695.162 124,604 232.950.180 - Khoai tây 18.192.405 172,676 314.401.107 - Từ vạc 4.927.802 104,970 57.728.233 - Môn sọ 1.646.243 71,518 11.773.733 (Nguồn: FAO, 2009) Nếu xét về diện tích thì khoai lang đứng thứ ba sau khoai tây và sắn (diện tích chỉ bằng 1/2 khoai tây và sắn) nhƣng năng suất lại đứng thứ hai (sau khoai tây) và cao hơn sắn. Điều đó chứng tỏ tiềm năng tăng năng suất của khoai lang là rất lớn. 1.2.2. Những kết quả nghiên cứu về khoai lang trên thế giới Từ nhiều năm nay trong các cơ quan nghiên cứu khoa học thuộc Cơ quan tƣ vấn về nghiên cứu nông nghiệp quốc tế (CGIAR) của Liên Hợp Quốc, có tới 5 cơ quan coi trọng công tác nghiên cứu các cây có củ trong các chức năng hoạt động của mình. Đó là Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp nhiệt đới (CIAT); Trung tâm khoai tây quốc tế (CIP); Viện nghiên cứu tài nguyên di truyền thực vật quốc tế (IPGRI); Viện nông nghiệp nhiệt đới quốc tế (IITA) và Viện nghiên cứu chính sách lƣơng thực quốc tế (IFPRI). Sau đây là một số kết quả nghiên cứu đạt đƣợc đối với khoai lang: 1.2.2.1. Chọn tạo giống khoai lang Những năm gần đây công tác chọn tạo giống khoai lang của thế giới đã đạt đƣợc nhiều thành tựu to lớn. Nhật Bản đã chọn tạo đƣợc và đang trồng phổ biến những giống khoai lang năng suất cao, chất lƣợng tốt nhƣ mã củ đẹp, vỏ nhẵn, hàm lƣợng chất khô cao (phần lớn trên 30% khối lƣợng tƣơi). Trung Quốc đã chọn tạo và trồng phổ biến một số giống khoai lang mới có khả năng cho năng suất cao đạt từ 45 - 60 tấn củ tƣơi/ha. Từ đó đã có một số giống đƣợc nhập vào Việt Nam nhƣ: Giống Hoa bắc 48; Cao nông 58 - 14 (năng suất cao, chất lƣợng tốt), Bất luận xuân (năng suất cao) v.v... 17 Philippin đã chọn tạo đƣợc những giống có phẩm chất tốt, ruột củ vàng, hàm lƣợng caroten cao nhƣ VSP1, VSP2, VSP3,... Những giống này cũng đã đƣợc nhập vào Việt Nam. Với nguồn vật liệu phong phú và đa dạng, chƣơng trình chọn tạo giống khoai lang của CIP đã tạo ra đƣợc hàng loạt vật liệu chọn tạo giống cho củ có hàm lƣợng chất khô cao. CIP đã và đang giúp một số nƣớc đang phát triển chọn tạo giống khoai lang theo phƣơng pháp này. Từ các vật liệu chọn tạo này, kết hợp với việc sử dụng các vật liệu chọn tạo giống trong nƣớc, các nƣớc đang phát triển có thể đẩy mạnh công tác chọn tạo giống ở nƣớc mình để có thể chọn tạo đƣợc những giống khoai lang có tiềm năng cho năng suất cao, phẩm chất tốt, hàm lƣợng chất khô cao, chống chịu sâu bệnh tốt. Ở một số nƣớc tiên tiến trên thế giới, phƣơng pháp chuyển gen đã và đang đƣợc áp dụng vào công tác chọn tạo giống khoai lang. Về mặt an toàn sinh học, nhiều ngƣời chƣa ủng hộ hoặc thậm chí phản đối sử dụng các giống chuyển nạp gen; tuy nhiên đây vẫn đang là một hƣớng đƣợc thực hiện ở một số nƣớc tiên tiến. Khoai lang vừa có đặc điểm sinh sản vô tính và sinh sản hữu tính. Theo Mai Thạch Hoành (1986): Đặc điểm cây lai luôn tự thụ và sinh sản vô tính; lai hữu tính ban đầu tạo ra các cá thể lai và nhân lên - chọn lọc qua các thế hệ vô tính. Vì vậy chọn tạo giống khoai lang có 4 cách sau: * Lai hữu tính theo phƣơng pháp thụ phấn tự do (Open pollination). Thiết lập vƣờn lai thu hạt tự nhiên (phƣơng pháp này chỉ xác định đƣợc mẹ). * Lai xác định: Bố mẹ đƣợc xác định rõ ràng nhờ cách ly độc lập giữa bố và mẹ trong tập đoàn trƣớc khi lai (phƣơng pháp này có thể xác định đƣợc các cặp bố mẹ lai thuận nghịch nhờ cách ly bố, mẹ ở một khu lai độc lập). * Gây đột biến nhân tạo nhờ các hoá chất và các tia phóng xạ trên hạt hay trên đỉnh sinh trƣởng của cây gieo từ hạt. * Chọn lọc các đột biến tự nhiên: Khi khoai lang gặp các điều kiện bất thuận lớn các biến dị mầm và tế bào xảy ra, nên ngƣời chọn giống có thể duy trì và chọn lọc đƣợc một giống mới khác với giống ban đầu. Với khoai lang là cây nhân giống vô tính nên chọn lọc quần thể nhằm cải lƣơng giá trị trung bình của quần thể và tăng tần suất các tính trạng có lợi là rất cần thiết, sau đó tiến hành chọn lọc cá thể kết hợp với nhiều tính trạng khác nhau theo những phƣơng pháp thích hợp. Lai trở lại (Back cross) để tạo ra các cá thể mới có nhiều tính trạng tốt hơn nhờ tăng đƣợc dị hợp tử ở con lai. Ở khoai lang, phƣơng pháp lai phổ biến là lai từng cặp và lai đa giao. Cho đến nay nhiều giống đã đƣợc công nhận và phổ biến ở Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Mỹ và các nƣớc khác là kết quả của lai theo các mục đích và phƣơng pháp khác nhau. Lai từng cặp có hiệu quả để cải tiến nhanh các tính trạng nhất định, nhƣng lai đa giao đảm bảo khả năng cải tiến di truyền lâu dài thông qua cơ hội tái tổ hợp và sự biểu hiện các nhóm gen mới ở con lai vừa đƣợc tạo ra. 18 1.2.2.2. Nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng của củ khoai lang Các thành phần dinh dƣỡng nhƣ: Protein và các axitamin, gluxit (đƣờng và tinh bột), độc tố, caroten, calo, enzym... của khoai lang có ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khoẻ con ngƣời đã đƣợc tiến hành nghiên cứu. * Protein và axit amin Khoai lang có hàm lƣợng protein thấp, song do năng suất cao nên sản lƣợng protein trên một đơn vị diện tích không thua kém các loại hạt ngũ cốc khác. Protein trong củ khoai lang có thành phần axit amin cân đối và có đầy đủ các axit amin không thay thế cần thiết cho con ngƣời. * Gluxit - Tinh bột: Theo Woolfe J.A (1992): Tinh bột là thành phần quan trọng của gluxit, chiếm 60 - 70% chất khô. Giống là yếu tố quan trọng nhất ảnh hƣởng đến hàm lƣợng tinh bột trong củ khoai lang. - Đƣờng: Hàm lƣợng đƣờng tổng số trong củ khoai lang biến động phụ thuộc vào giống, thời gian thu hoạch, bảo quản... Trong củ khoai lang tƣơi có những loại đƣờng chủ yếu là saccaroza, glucoza và Fructoza; đƣờng Mantoza cũng có nhƣng với một lƣợng nhỏ (Trƣơng V.D và C.S, 1986). - Xơ tiêu hoá: Có khả năng làm giảm các bệnh ung thƣ, các bệnh đƣờng tiêu hoá, tim mạch, đái tháo đƣờng (Collins W.W, 1985). * Caroten: Chứa nhiều trong các giống khoai ruột vàng, các giống ruột trắng hầu nhƣ không có caroten. Ý nghĩa trong khẩu phần ăn là hoạt tính tiền Vitamin A. 1.3. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NGHIÊN CỨU KHOAI LANG Ở VIỆT NAM 1.3.1. Nguồn gốc và sự phát triển Theo cuốn “Truyền thuyết Hùng Vƣơng” của Nguyễn Khắc Xƣơng (1979), cây khoai lang đã đƣợc nhắc đến nhƣ là một cây trồng có từ rất lâu đời ở nƣớc ta. Theo các tài liệu cổ nhƣ sách “Thực vật bản thảo”, “Lĩnh nam tạp kỷ” và “Quảng Đông tân ngữ” của Lê Quý Đôn (Viện Hán nôm, 1995) thì cây khoai lang gần nhƣ chắc chắn là cây trồng nhập nội và có thể đƣợc đƣa vào nƣớc ta từ nƣớc Lã Tông (đảo Luzon ngày nay) vào khoảng cuối đời nhà Minh cai trị nƣớc ta. Trong “Thảo mộc trang” có đoạn viết: “Cam thự (Khoai lang) là loài củ thuộc loài thử dự, rễ và lá nhƣ rễ khoai, củ to bằng nắm tay, to nữa bằng cái bình, da tía, thịt trắng, ngƣời ta luộc ăn. Ngƣời vùng biển đào đất trồng khoai đến mùa Thu đẫy củ, dỡ về thái nhỏ nhƣ gạo, tích trữ lƣơng ăn, sống lâu trăm tuổi (Bùi Huy Đáp, 1984; Viện Hán nôm, 1995). - Sách “Biên niên lịch sử Cổ trung đại Việt Nam” (Nhà xuất bản Khoa học Xã hội 1987) đã có ghi: “Năm 1558 (năm Mậu Ngọ), khoai lang từ Philippin đƣợc đƣa vào Việt Nam, trồng đầu tiên ở An Trƣờng - Thủ đô tạm thời của đời Lê Trung Hƣng (Hậu Lê), nay thuộc huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hoá”. 19 Nhƣ vậy khoai lang đã có mặt ở Việt Nam cách đây khoảng gần 450 năm. Điều này cũng đã đƣợc khẳng định về vai trò của cây khoai lang trong đời sống của ngƣời nông dân Việt Nam thông qua kho tàng tục ngữ ca dao Việt Nam. - “Đƣợc mùa chớ phụ ngô khoai Đến khi thất bát lấy ai bạn cùng”. - “Lúa béo vàng, lang béo mỡ”. - “Ông Cống, ông Nghè cũng sống bằng khoai Ông Tổng, ông Cai không khoai cũng chết”. - “Tối ăn khoai đi ngủ, Sáng ăn củ đi làm, Trƣa ăn lang trừ bữa”. Khoai lang cũng đã trở thành cây đặc sản, nổi tiếng ở một số vùng quê: “Quê ta ngọt mía Nam Đàn Ngon khoai chợ Rỗ Thơm cam xã Đoài”. Trong quá trình phát triển sản xuất nông nghiệp ở nƣớc ta khoai lang đã chiếm một vị trí quan trọng trong sản xuất lƣơng thực, đứng thứ 3 sau lúa và ngô. Ở những vùng sản xuất lúa gặp khó khăn, vùng đất bạc màu, đất cát ven biển... khoai lang đã chiếm vị trí ngang hoặc cao hơn sản xuất lúa. 1.3.2. Vai trò của cây khoai lang trong sản xuất nông nghiệp Từ những năm thập kỷ 80 thế kỷ 20 về trƣớc, sản xuất lƣơng thực ở nƣớc ta còn gặp nhiều khó khăn nên cây khoai lang đƣợc đặt vào vị trí chiến lƣợc trong việc giải quyết lƣơng thực và là cây cứu đói cho nhiều vùng sản xuất nhất là ở những vùng đất đai cằn cỗi, khô hạn, sản xuất nông nghiệp có nhiều khó khăn, năng suất lúa thấp, khoai lang đã vƣơn lên vị trí hàng đầu, hơn cả lúa và ngô. Mặc dù hiện nay sản xuất lƣơng thực ở nƣớc ta đã đạt đƣợc những thành tựu đáng kể, sản xuất lúa không những đảm bảo an toàn lƣơng thực quốc gia, có dự trữ mà còn dƣ thừa để xuất khẩu (hàng năm đạt trên dƣới 5 triệu tấn gạo), năng suất ngô đã đạt khá cao (bình quân 5 - 7 tấn/ha) nhƣng khoai lang vẫn còn chiếm một vai trò thích đáng trong sản xuất nông nghiệp ở nƣớc ta bởi: - Khoai lang có tính thích ứng và đề kháng rất mạnh nên có thể trồng ở nhiều vùng khác nhau, nhiều vụ khác nhau trong năm trong điều kiện đất đai khác nhau vẫn cho năng suất cao nếu đầu tƣ thâm canh. - Có thời gian sinh trƣởng ngắn (3 - 5 tháng) nên là cây trồng tăng vụ, nâng cao hệ số sử dụng ruộng đất từ hai vụ một năm lên 3 - 4 vụ/năm. - Có tác dụng cải tạo đất. Phân bón còn lại trong đất cộng với xác hữu cơ (thân lá khoai lang) đã có tác dụng làm tăng độ phì đất, đất tơi xốp, cung cấp dinh dƣỡng cho cây trồng sau nó. - Sự sinh trƣởng phát triển của khoai lang rất nhanh ở cả hai bộ phận trên và dƣới mặt đất nên chỉ trong 1 thời gian ngắn (3 - 4 tháng) chúng ta có thể thu đƣợc một lƣợng sinh khối lớn (có thể đạt 15 - 20 tấn/ha thân lá và 15 - 20 tấn củ/ha). 20 Đứng về giá trị tuyệt đối, khoai lang là cây trồng có lƣợng sinh khối lớn hơn một số cây lƣơng thực (lúa, ngô, cao lƣơng...). - Sản phẩm của khoai lang là rất đa dạng. Đối với ngƣời là loại thức ăn dễ tiêu hoá, nhuận tràng, có đầy đủ các axit amin không thay thế đƣợc cần thiết cho ngƣời, giàu caroten (ở những giống khoai ruột vàng), sản phẩm chế biến cũng rất phong phú (ăn tƣơi, chiên rán, xào nấu, chế biến thành bột làm bánh, mứt kẹo, miến, đồ hộp v.v...). Ngoài ra khoai lang còn có tác dụng làm thuốc chữa bệnh. Đối với gia súc, gia cầm là loại thức ăn phổ biến hàng ngày và thức ăn dự trữ ở các vùng nông thôn Việt Nam. Ở miền núi, các vùng chăn nuôi tập trung (Mộc Châu - Sơn La) khoai lang là loại thức ăn tƣơi mùa Đông cho trâu bò sữa. - Khoai lang là cây trồng hiện nay không những có tác dụng tạo công ăn việc làm, xoá đói giảm nghèo, mà còn làm tăng thu nhập, tăng hiệu quả kinh tế cho ngƣời nông dân, giúp họ vƣơn lên làm giàu nhờ khoai lang (điển hình là câu lạc bộ tỷ phú khoai lang tại xã Mỹ Thái huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang (năm 2007) nhƣ đã nêu ở trên. 1.3.3. Diện tích - năng suất - sản lƣợng khoai lang ở Việt Nam. Bảng 1.7: Diện tích, năng suất, sản lƣợng khoai lang trong những năm gần đây Năm Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (tấn) 2003 219.600 71,794 1.576.600 2004 201.800 74,940 1.512.300 2005 188.400 77,521 1.460.500 2006 181.700 80,060 1.454.700 2007 180.000 80,555 1.450.000 2008 162.200 81,621 1.323.900 (Nguồn: FAO, 2009) Trong những năm qua nhờ Nhà nƣớc có những chính sách đúng đắn cũng nhƣ chúng ta đã đạt đƣợc những tiến bộ kỹ thuật mới, nhất là đƣa vào sản xuất những giống mới có năng suất cao, chất lƣợng tốt, thúc đẩy việc sản xuất lƣơng thực. Sản lƣợng lƣơng thực hàng năm đã đạt trên dƣới 40 triệu tấn. Đời sống nhân dân đƣợc nâng cao, bữa ăn đã đƣợc cải thiện, đòi hỏi không những ăn no mà phải đƣợc ăn ngon. Bên cạnh đó việc chế biến thực phẩm thành những sản phẩm có giá trị dinh dƣỡng cao, hợp với thị hiếu ngƣời tiêu dùng còn rất hạn chế. Chính vì những lẽ đó đã dẫn đến sự suy giảm cả về diện tích, năng suất và sản lƣợng khoai lang. Nói chung diện tích trồng khoai lang cả nƣớc đã giảm từ 219.600ha (2003) xuống còn 180.000ha (2007). Mặc dù năng suất có tăng lên nhƣng rất chậm so với sự giảm nhanh về diện tích nên tổng sản lƣợng khoai lang cũng đã giảm từ 1.576.600 tấn (2003) giảm xuống còn 1.450.000 tấn (2007). Tuy nhiên sự tăng giảm ở các vùng sản xuất cũng khác nhau. 21 1.3.4. Sự phân vùng trồng khoai lang ở nƣớc ta Bảng 1.8: Các vùng trồng khoai lang ở Việt Nam Chỉ tiêu Năm Vùng Diện tích (1000ha) Sản lượng (1000 tấn) 2003 2004 2005 2006 2007 2003 2004 2005 2006 2007 1. ĐB sông Hồng 48,2 40,5 37,3 33,7 31,7 417,2 361,0 345,1 317,2 299,8 2. Đông Bắc 50,4 47,0 42,1 42,6 42,3 312,3 300,5 269,2 272,0 278,1 3. Tây Bắc 6,6 6,7 6,7 7,4 7,3 31,1 32,2 33,0 36,3 38,3 4. Bắc Trung Bộ 73,1 67,2 59,9 56,6 55,1 431,9 414,5 371,4 348,1 335,9 5. Nam Trung Bộ 14,3 12,3 11,8 11,5 10,4 83,4 74,6 73,1 68,7 62,4 6. Tây Nguyên 10,1 10,1 10,4 12,3 12,5 81,7 77,5 85,9 125,0 123,1 7. Đông Nam Bộ 6,2 5,9 5,0 3,7 4,3 35,7 33,0 29,2 22,1 33,6 8. ĐB sông Cửu Long 10,7 12,1 12,1 13,4 14,0 183,3 219,0 236,2 271,5 285,5 (Nguồn: Niên giám thống kê bộ NN & PTNT, 2008) - Các vùng có xu hƣớng giảm là: Đồng bằng sông Hồng, Đông Bắc, Bắc Trung bộ, Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ. Trong đó vùng Bắc Trung bộ giảm mạnh nhất (trong 05 năm diện tích giảm 18.000ha, sản lƣợng giảm 96.000 tấn); thứ hai là vùng đồng bằng Sông Hồng (diện tích giảm 16.500ha và sản lƣợng giảm 117.400 tấn). Mặc dù vùng Bắc Trung bộ diện tích giảm nhiều hơn vùng đồng bằng sông Hồng, song do năng suất bình quân cao hơn nên sản lƣợng giảm ít hơn. - Các vùng có xu hƣớng tăng là: Tây Bắc, Tây Nguyên và đồng bằng Sông Cửu Long. Trong đó tăng nhiều nhất là đồng bằng sông Cửu Long (diện tích tăng 3.300ha; sản lƣợng tăng 102.200 tấn) tiếp đó là Tây Nguyên (diện tích tăng 2.400ha; sản lƣợng tăng 41.400 tấn). 1.3.5. Những kết quả đạt đƣợc trong nghiên cứu và phát triển sản xuất khoai lang ở Việt Nam Trong những năm qua, nghề trồng khoai lang ở nƣớc ta cũng đã đạt đƣợc những kết quả đáng kể về kỹ thuật thâm canh tăng năng suất, trong đó có những tiến bộ kỹ thuật đáng chú ý sau đây: 1.3.5.1. Sự hình thành khoai lang vụ Đông Cùng với sự ra đời của vụ lúa xuân ở miền Bắc Việt Nam (từ 1970) và sự thành công trong công tác chọn tạo giống lúa ngắn ngày có thể gieo cấy đƣợc ở cả hai vụ (vụ Xuân và mùa sớm) trong sản xuất nông nghiệp ở vùng đồng bằng và Trung du Bắc bộ (đặc biệt đối với vùng chuyên canh lúa) đã hình thành một chế độ luân canh mới: - Lúa xuân + lúa mùa sớm + khoai lang đông,... Ƣu điểm của chế độ luân canh này là nâng cao đƣợc hệ số sử dụng ruộng đất, tăng tổng sản lƣợng trên một đơn vị diện tích gieo trồng, góp phần tăng thu nhập, giải 22 quyết việc làm và xoá đói cho ngƣời nông dân. Ngoài ra còn góp phần cải tạo và bồi dƣỡng đất. 1.3.5.2. Chọn tạo giống khoai lang - Phục tráng giống khoai lang bằng phƣơng pháp gơ giống bằng củ. Do quá trình trồng trọt lâu đời của ngƣời nông dân với tập quán trồng bằng dây (sinh sản vô tính), nên đã làm cho giống khoai lang bị thoái hoá (năng suất thấp và chất lƣợng giảm). Để làm cho giống khoẻ lại (phục tráng), một tiến bộ kỹ thuật mới (phục tráng bằng cách gơ củ) đã đƣợc áp dụng trong sản xuất, mục đích để làm cho các giống khoai lang (nhất là các giống truyền thống, đặc sản đã có từ lâu đời ở địa phƣơng) trẻ lại, phục hồi các đặc tính tốt, năng suất và chất lƣợng của giống. - Nhân giống khoai lang bằng hạt Trong những năm qua các nhà chọn tạo giống bằng phƣơng pháp lai hữu tính đã chọn tạo ra đƣợc những giống khoai lang tốt. Chúng ta cũng đã nhập nội hạt các giống khoai lang tốt phù hợp với điều kiện sản xuất ở nƣớc ta. Các hạt giống đó cũng đã đƣợc nghiên cứu bằng phƣơng pháp nhân giống bằng hạt, từ đó đƣợc tiếp tục nhân giống bằng dây phục vụ sản xuất. 1.3.5.3. Nghiên cứu áp dụng biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp IPM trên cây khoai lang Nội dung bao gồm: - Xác định thành phần sâu bệnh hại trên cây khoai lang. - Nghiên cứu bọ hà trong sản xuất và bảo quản khoai lang. - Xây dựng và áp dụng quy trình huấn luyện cho nông dân sản xuất khoai lang (đã đƣợc công nhận là tiến bộ kỹ thuật quốc gia). - Nhập nội các giống tốt Bắt đầu từ năm 1963, chúng ta cũng đã tiến hành nhập nội một số giống khoai lang tốt từ các nƣớc và trồng có kết quả trong sản xuất nhƣ: Hoa Bắc 48, Bất Luận Xuân, Cao Nông 58 - 14, Hẹ, Hoàng Long (giống đƣợc tuyển chọn từ 1 giống nhập nội) của Trung Quốc, VSP1, VSP2, VSP3, VSP4... của Trung tâm cây có củ Quốc tế tại Philippin; Xushu 11, Xushu 18... của Trung Quốc. - Các giống chọn tạo ở Việt Nam Trong nhiều năm qua, các cơ quan nghiên cứu cũng đã tiến hành chọn tạo giống khoai lang (chọn dòng vô tính và lai hữu tính). Kết quả đạt đƣợc là đã có nhiều giống đƣợc công nhận giống quốc gia phục vụ tốt cho sản xuất đại trà. + Viện CLT&CTP đã có các giống: V15 - 70 (K4); số 143; số 8; KL - 5; KL1; KB1, H1.2,... + Viện KHKT Nông nghiệp Việt Nam có các giống: VX - 37; Cực Nhanh; VX93,... + Ở Viện KHKT Nông nghiệp miền Nam (Trung tâm Hƣng Lộc) có giống HL4, HL3,... - Ngoài ra trong sản xuất cũng đã đạt đƣợc một số tiến bộ kỹ thuật mới trong thâm canh tăng năng suất khoai lang nhƣ: Kỹ thuật trồng khoai lang trên đất ƣớt, sử dụng phân kali bón cho khoai lang, kỹ thuật tƣới nƣớc cho khoai lang vụ Đông,... 23 1.3.6. Xu hƣớng và triển vọng phát triển sản xuất khoai lang ở Việt Nam Trong xu hƣớng phát triển nông nghiệp hiện nay, Đảng và Nhà nƣớc đã quan tâm đúng mức đến sản xuất nông nghiệp, nên chúng ta đã đạt đƣợc những thành tựu đáng khích lệ. Năm 2008, sản xuất lƣơng thực đã đạt hơn 40 triệu tấn và xuất khẩu khoảng 5 triệu tấn gạo. Trong những năm qua, việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng theo phƣơng châm tăng tổng thu nhập trên một đơn vị diện tích gieo trồng, ngƣời nông dân đã chọn lựa những cây trồng có hiệu quả kinh tế cao để đầu tƣ thâm canh, do đó đối với cây khoai lang diện tích có chiều hƣớng giảm xuống và năng suất tăng lên một cách chậm chạp. Tuy nhiên, cây khoai lang vẫn còn giữ một vai trò và vị trí nhất định trong sản xuất lƣơng thực bởi là cây trồng có tính thích ứng rộng, thời gian sinh trƣởng ngắn, đòi hỏi mức độ đầu tƣ thâm canh không thật cao cũng đã đạt đƣợc năng suất khá cao. Vì vậy ở những vùng sản xuất lƣơng thực khó khăn, có thể nói khoai lang là cây chủ lực. Hạn chế chủ yếu của khoai lang là bảo quản khoai lang tƣơi gặp nhiều khó khăn trong điều kiện nóng ẩm ở nƣớc ta, trong lúc đó công nghệ chế biến sản phẩm phát triển còn rất chậm, chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu của sản xuất dẫn đến sản phẩm khoai lang chƣa trở thành hàng hoá. Để cây khoai lang thực sự có một vị trí xứng đáng trong sản xuất nông nghiệp ở nƣớc ta, trong những năm tới cần tập trung vào những vấn đề chủ yếu sau đây: * Tập trung chọn tạo các giống khoai lang ngắn ngày có năng suất cao và đặc biệt là phẩm chất ngon để sử dụng làm lƣơng thực thực phẩm và những giống khoai lang có năng suất sinh vật cao, nhất là năng suất thân lá, giàu protein để phục vụ cho việc làm thức ăn gia súc. * Đẩy mạnh việc chế biến sản phẩm sau thu hoạch, đặc biệt là công nghệ sản xuất tinh bột, nhất là tinh bột từ củ khoai lang tƣơi để từ đó chế biến ra nhiều loại lƣơng thực thực phẩm phục vụ cho đời sống con ngƣời. * Nhà nƣớc cần có cơ chế chính sách đầu tƣ cơ sở vật chất, thiết bị máy móc chế biến và thu mua sản phẩm cho những vùng sản xuất khoai lang tập trung. 24 Chƣơng 2 NGUỒN GỐC - PHÂN LOẠI KHOAI LANG 2.1. NGUỒN GỐC VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 2.1.1. Nguồn gốc Khoai lang có nguồn gốc nguyên thủy từ vùng nhiệt đới Châu Mỹ. Hầu hết các bằng chứng về khảo cổ học, ngôn ngữ học và sử học đều cho thấy Châu Mỹ là khởi nguyên của cây khoai lang (Trung hoặc Nam Mỹ). Theo Engel (1970) từ những mẫu khoai lang khô thu đƣợc tại hang động Chilca Canyon (Peru) sau khi phân tích phóng xạ cho thấy có độ tuổi từ 8000 đến 10.000 năm. Một bằng chứng nữa của các nhà khảo cổ học về cây khoai lang đã đƣợc phát hiện tại thung lũng Casma của Peru có độ tuổi xấp xỉ 2000 năm trƣớc công nguyên (Ugent và Poroski 1983). Bằng chứng về ngôn ngữ học cho thấy sự xuất hiện của cây khoai lang tại vùng Mayan của Trung Mỹ khoảng giữa 2600 đến 1000 năm trƣớc công nguyên (Austin, 1977). Vì vậy khoai lang đƣợc coi là nguồn lƣơng thực quan trọng của ngƣời Mayan ở Trung Mỹ và ngƣời Péruvian ở vùng núi Andet (Nam Mỹ). Theo quan điểm của OBrien (1972) và ý kiến của Yen (1982) trung tâm chính xác khởi nguyên của khoai lang là Trung hoặc Nam Mỹ. Nhƣng cây khoai lang thực sự lan rộng ở Châu Mỹ khi ngƣời Châu Âu đầu tiên đặt chân tới. 2.1.2. Lịch sử phát triển Vào năm 1492 trong chuyến vƣợt biển đầu tiên Christopher Columbus đã tìm ra Tân Thế Giới (Châu Mỹ) và phát hiện ra khoai lang đƣợc trồng ở Hispaniola và Cu Ba. Từ đó khoai lang mới thực sự lan rộng ở Châu Mỹ và sau đó đƣợc di thực đi khắp thế giới. Đầu tiên khoai lang đƣợc đƣa về Tây Ban Nha, tiếp đó lan tới một số nƣớc Châu Âu và đƣợc gọi là batatas (hoặc padada) sau đó là spanish Potato (hoặc Sweet potato). - Các nhà thám hiểm Bồ Đào Nha đã du nhập cây khoai lang vào Châu Phi (có thể bắt đầu từ Môdămbic hoặc Ănggôla), theo hai con đƣờng: Từ Châu Âu và trực tiếp từ vùng bờ biển Trung Mỹ, sau đó lan sang Ấn Độ. - Các thƣơng gia Tây Ban Nha đã du nhập cây khoai lang vào Philippin (Yen 1982) và từ Philippin vào Phúc Kiến (Trung Quốc) năm 1594. Tuy nhiên cũng có ý kiến cho rằng khoai lang vào Trung Quốc có thể sớm hơn từ Ấn Độ hoặc Myanma. - Ngƣời Anh đã đƣa khoai lang đến Nhật Bản vào năm 1615 nhƣng đã không phát triển đƣợc. Đến năm 1674 cây khoai lang đã đƣợc tái nhập vào Nhật Bản từ Trung Quốc. Những ngƣời Tây Ban Nha đã du nhập cây khoai lang vào các quần đảo Nam Thái Bình Dƣơng qua chuyến đi vòng quanh thế giới của Magenlăng 1521. Những ngƣời thám hiểm đầu tiên đã đặt chân lên đảo Tân Tây Lan, Hawaii và những đảo về phía Tây có những vị trí rất tách biệt và từ đó trở thành cây lƣơng thực cực kỳ quan trọng (Dixơn, 1932). Cũng có giả thuyết cho rằng cây khoai lang đã đƣợc đƣa đến Nam Thái Bình Dƣơng trƣớc khi Magenlăng đặt chân đến; mặc dù giả thuyết này hiện nay vẫn còn bị nghi ngờ. 25 Cây khoai lang đƣợc trồng trong phạm vi rộng lớn giữa vĩ tuyến 40 độ Bắc đến 32 độ Nam và lên đến độ cao 3000m so với mặt nƣớc biển (Woolfe J.A, 1992). Tuy nhiên cây khoai lang vẫn đƣợc trồng nhiều ở các nƣớc nhiệt đới, á nhiệt đới Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ La Tinh. Ngoài ra cũng có thể trồng đƣợc ở những nơi có nhiệt độ cao thuộc vùng ôn đới. 2.2. PHÂN LOẠI 2.2.1. Phân loại thực vật Cây khoai lang (Ipomoca batatas L.) thuộc họ bìm bìm (Convolvulaceae) chi Ipomoea. Chi Ipomoea có khoảng 500 loài với số nhiễm sắc thể cơ bản là 15 và đƣợc phân thành 13 chi. Cây khoai lang đƣợc phân loại trong chi Batatas với khoá phân loại nhƣ sau: Họ (Family) : Convolvulaceae Tộc (Tribe) : Ipomoea Chi(Genus) : Ipomoea Chi phụ (Sub - genus) : Quamoclit Phân chi (Section) : Batatas Loài (Species) : Ipomoea batatas (L) Lam Nhìn chung vấn đề phân loại học và mối quan hệ chủng loại của khoai lang với các loài hoang dại thuộc phân chi Batatas vẫn còn nhiều vấn đề cần tranh cãi do tính dị hợp của khoai lang và sự tồn tại của nhiều biến dị đồng dạng giữa khoai lang và các loài hoang dại. Hiện nay trong nội bộ phân chi Batatas có 13 loài hoang dại có quan hệ với khoai lang (bảng 2.1). Bảng 2.1: Các loài Ipomoea hoang dại có quan hệ gần gũi với khoai lang trong phân chi Batatas Loài Mức bột thể Phân bố địa lý I.trichocarpa Elliot 2n Mỹ, Mêhicô, Achentina I.lacunosa L 2n Mỹ I.X.lencantha Jacquin 2n Khắp thế giới I.triloba 2n Caribê I.tenuissima Choisy 2n Caribê I.ramosissima Choisy 2n Trung, Nam Mỹ I.trifida G.Don 2n (3n, 4n, 6n) Trung Mỹ, Cu Ba I.tiliacea Choisy 4n Caribê (Braxin, Châu Á) I.cynanchifolia Meisner 2n Braxin I.X.gradifolia O Donell 2n Braxin, Paraguay, Uruguay I.littoralis Blume 4n Thái Bình Dương, Châu Úc, Châu Á I.tabascana - Mê hi cô I.umbraticola - Mê hi cô, Trung Mỹ I.batatas (L) Lam 6n Khắp thế giới 26 Cây khoai lang là dạng lục bội thể tự nhiên (6n = 90) quen thuộc nhất trong phân chi Batatas. Nó là loài lục bội duy nhất có khả năng tạo củ để làm lƣơng thực. Tuy vậy bản chất và nguồn gốc của lục bội thể vẫn còn là vấn đề đang đƣợc tranh luận và cho đến nay chƣa có một giả thuyết chắc chắn xác định đƣợc các loài tổ tiên tham gia vào sự tiến hoá của khoai lang trồng ngày nay. Jing và Kehr (1953) nghiên cứu sự phân chia giảm nhiễm ở các giống khoai lang của Mỹ, đã đƣa ra giả thuyết là khoai lang có nguồn gốc đa bội khác nguồn. Họ cho rằng khoai lang ngày nay hình thành từ một tổ hợp lai giữa một tứ bội thể và một nhị bội thể; sau đó xảy ra quá trình phân đôi nhiễm sắc thể ở con lai bất dục. Ngƣợc lại một số nhà nghiên cứu khác cho rằng, khoai lang trồng là một tứ bội cùng nguồn. Nishiyama (1971 - 1982) và Shiotani (1988) cho rằng khoai lang hình thành do sự đa bội hoá của loài lƣỡng bội I.trifida hay I.lencantha. Quá trình thuần hoá từ thể lục bội hoang dại thành dạng trồng trọt là kết quả đột biến của một số gen và tăng liều lƣợng của gen. Ngày nay phần lớn các nhà nghiên cứu nhất trí giả thuyết là I.trifida (gồm các dạng nhị bội, tứ bội và lục bội) là họ hàng gần gũi nhất của khoai lang. 2.2.2. Phân loại theo năng suất và phẩm chất Theo Lê Đức Diên, dựa vào năng suất và phẩm chất, có thể phân loại khoai lang thành 4 nhóm sau: 2.2.2.1. Nhóm năng suất cao, phẩm chất tốt Đặc điểm: Thời gian sinh trƣởng (TGST) dài 5 - 6 tháng, năng suất đạt 15 tấn/ha, hệ số kinh tế: 0,65 - 0,8; hàm lƣợng tinh bột 21,6 - 26,4%; hàm lƣợng nƣớc 51,4 - 68,4%; protein 1,63 - 1,87%. Sử dụng làm lƣơng thực là chính. Đại diện là các giống: Khoai Lim, khoai Bông, khoai Xộp, Chiêm Lƣơng,... 2.2.2.2. Nhóm năng suất cao, phẩm chất kém Đặc điểm: TGST từ 5 - 6 tháng, năng suất trên dƣới 20 tấn/ha; hàm lƣợng nƣớc 76,3 - 80%; hàm lƣợng tinh bột 18,2%; protein thấp 0,98% đƣợc sử dụng trong chăn nuôi là chính. Đại diện là các giống Bất Luận Xuân, Học Viện 1, Hồng Quảng,... 2.2.2.3. Nhóm năng suất thấp, phẩm chất tốt: Đặc điểm: TGST từ 3 - 4 tháng, năng suất khoảng 6 - 8 tấn/ha; hàm lƣợng nƣớc 61 - 67%; hàm lƣợng tinh bột 21 - 30%; hàm lƣợng protein 0,89 - 0,95%; sử dụng làm vật liệu lai tạo và công nghiệp thực phẩm. Đại diện là các giống: 3 tháng Nam Đàn, khoai Nghệ, Cực Nhanh,... 2.2.2.4. Nhóm năng suất thấp, phẩm chất kém. Đặc điểm: TGST từ 3 - 4 tháng, năng suất khoảng 5 - 7 tấn/ha, phẩm chất kém, hàm lƣợng nƣớc trong củ nhiều. Đại diện là các giống: khoai Tím, khoai Chiêm Ngàn,... 27 2.2.3. Phân loại theo hàm lƣợng nƣớc trong củ Việc phân loại này do các nhà khoa học Trung Quốc đề xƣớng. Theo cách phân loại này khoai lang có hai biến chủng lớn: + Khoai ngọt + Khoai nhiều nƣớc. Bảng 2.2: So sánh đặc điểm khoai lang ngọt và khoai lang nhiều nƣớc Bộ phận Giống khoai ngọt Giống khoai nhiều nước Lá Hình tim, có gân màu vàng hoặc tím Lá màu xanh Thân Thô, ngắn, có lông Thân dài (Cũng có giống ngắn) Vỏ củ Thô dày Mỏng, lá trơn, có hình lồi lõm Màu ruột củ Trắng hoặc vàng, nước ít, phẩm chất tốt Trắng hoặc vàng, nhiều nước, dẻo Sản lượng Thấp Cao Khả năng cất giữ Khó Dễ, về sau đường tăng lên Công dụng Làm bột Ăn tươi hoặc dùng làm rau 2.3. ĐẶC ĐIỂM DI TRUYỀN VÀ NGUỒN GEN KHOAI LANG 2.3.1. Đặc điểm di truyền và nguồn gen khoai lang Cây khoai lang là cây lục bội (6n = 90) với số nhiễm sắc thể cơ bản là n = 15. Nguồn gốc hình thành và bản chất của thể lục bội này vẫn còn là vấn đề tranh luận của giới khoa học. Yen (1974) đã cho rằng khoai lang có thể là một thể lục bội hỗn hợp cùng nguồn và khai thác nguồn. Tuy nhiên Jones (1965) và Kumagai et all (1990) đã giải thích về bản chất lục bội của Yen (1974) một cách có cơ sở hơn thông qua kết quả nghiên cứu về tế bào học và sự di truyền của Bamilaza. Chính đặc điểm lục bội trên mà cây khoai lang có tính dị hợp tử cao và sự biến động rất lớn đối với nhiều tính trạng (Austin, 1988) Theo Vũ Đình Hoà (1996) cây khoai lang mang đặc điểm cả sinh sản hữu tính và sinh sản vô tính. Hạt có thể thu đƣợc bằng cách lai giữa các giống hay các kiểu gen có tính trạng ƣu việt bằng thụ phấn tự do trong vƣờn đa giao hay thụ phấn tự do hoàn toàn. Mỗi cây con có đặc điểm di truyền khác nhau với tất cả các cây khác đều có tiềm năng trở thành giống mới. Do bản chất đa bội, sự biểu hiện và mức độ của các tính trạng là kết quả của sự tái tổ hợp các gen và ƣu thế lai. Tính tự bất hợp cao ở khoai lang chứng tỏ tính dị hợp tử là cần thiết để duy trì sức sống và năng suất. Vì vậy các phƣơng pháp chọn giống phải hƣớng vào việc tăng hay duy trì tính dị hợp tử và xem xét cả hiệu ứng di truyền cộng và không cộng. Từ kết quả nghiên cứu 40 tổ hợp lai, Jones (1969) đã đi đến kết luận rằng phƣơng sai di truyền cộng quan trọng hơn phƣơng sai di truyền không cộng đối với tất cả các tính trạng. Từ năm 1995 Trung tâm Tài nguyên di truyền thực vật - Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam đã bắt đầu nghiên cứu bảo tồn, khai thác, sử dụng nguồn gen cây có củ (trong đó có khoai lang). Kết quả sau 10 năm nghiên cứu (1995 - 2005) đặc biệt giai đoạn 2001 - 2005 đạt đƣợc những thành tựu đáng kể. 28 Bảng 2.3. Kết quả duy trì, bảo quản các tập đoàn cây có củ TT Tên tập đoàn 2001 2002 2003 2004 2005 1 Khoai lang 524 524 531 528 529 2 Khoai môn - so 450 450 420 430 436 3 Khoai từ - mỡ 190 190 198 211 214 4 Khoai sáp 80 (50) 80 (50) 80 (51) 87 (54) 98(58) 5 Sắn 128 128 134 136 141 6 Dong riềng 70 70 70 78 81 7 Gừng, nghệ, riềng 92 92 92 110 118 8 Các loại cây khác 70 70 70 71 75 Tổng 1604 1604 1595 1651 1692 (Nguồn: Trung tâm Tài nguyên di truyền thực vật, 2001 - 2005) Trên cơ sở các dữ liệu thu đƣợc, ngƣời ta đã xây dựng các bản đồ phân bố nguồn gen cây có củ. Với các loại bản đồ này có thể kiểm kê đánh giá đƣợc mức độ đa dạng và phân bố của các loại cây có củ tổng thể cũng nhƣ của từng loại cây. Từ đó có thể xác định đƣợc các hệ số đa dạng nguồn gen của từng vị trí thu thập để có thể xây dựng đƣợc kế hoạch thu thập lƣợng mẫu giống cần thiết cho bảo tồn, cũng nhƣ xác định các vùng có sự đa dạng cao, đề xuất vùng bảo tồn tại chỗ các nguồn gen. Nghiên cứu đặc điểm di truyền và nguồn gen khoai lang là những nghiên cứu cơ bản nhằm phục vụ cho công tác chọn tạo giống khoai lang. Do bản chất đa bội sự biểu hiện và mức độ của các tính trạng là kết quả của sự tái tổ hợp các gen và ƣu thế lai. Tính tự bất hợp cao ở khoai lang chứng tỏ tính dị hợp tử là cần thiết để duy trì sức sống và năng suất. Vì vậy các phƣơng pháp chọn tạo giống phải hƣớng vào việc tăng hay duy trì tính dị hợp tử và xem xét cả hiệu ứng di truyền cộng và không cộng. - Nghiên cứu 40 dòng từ quần thể hạt thụ phấn tự do, Jones, Steinbauer và Pope (1969) cũng cho thấy hệ số di truyền của 10 tính trạng của củ khoai lang nhƣ sau: Khối lƣợng củ: 0,41; số củ: 0,32; gân củ: 0,30; hình dạng củ: 0,62; khía củ: 0,51; sự oxy hoá ruột củ: 0,64; màu sắc củ: 0,66; độ dày vỏ củ: 0,45; màu sắc vỏ củ: 0,81 và màu tím vỏ củ: 0,74 và cũng đi đến kết luận: Vai trò của phƣơng sai di truyền cộng quan trọng hơn vai trò của phƣơng sai di truyền không cộng đối với tất cả tính trạng trừ tính trạng gân củ và số củ. SaKai (1964) nhận xét: Một số nghiên cứu về phƣơng sai di truyền ở khoai lang cho thấy tỷ lệ chất khô và tỷ lệ tinh bột chủ yếu do tác động cộng tính của một nhóm gen kiểm soát. - Về nguồn gen khoai lang: Theo báo cáo của Bacusmo và C.S (1994) ngân hàng gen khoai lang của Philippin hàng năm lƣu giữ 2777 mẫu. Theo Komaki (1994) số lƣợng nguồn gen khoai lang đƣợc lƣu giữ ở Nhật Bản năm 1993 lên tới 3.455; ở Trung Quốc theo Xiao - Ding và C.S (1994) hằng năm số lƣợng giống khoai lang địa phƣơng tham gia trong tập đoàn lƣu giữ cũng lên tới khoảng 3000 mẫu,... 2.3.2. Di truyền một số tính trạng chủ yếu Kết quả cải tiến di truyền thông qua chọn lọc phụ thuộc vào mức độ biến dị di truyền của tính trạng. Hệ số di truyền đƣợc xem là một giá trị quan trọng đối với các nhà chọn giống trong việc quy hoạch và thiết lập các chƣơng trình chọn giống. Hệ số di 29 truyền là thƣớc đo sự tƣơng ứng giữa giá trị kiểu hình và giá trị kiểu gen. Giá trị ƣớc lƣợng của một số tính trạng chủ yếu từ những nghiên cứu năm 1969 đến nay đƣợc tổng hợp trong bảng sau: Bảng 2.4: Giá trị ƣớc lƣợng của hệ số di truyền của một số tính trạng chủ yếu Tính trạng Hệ số di truyền (%) Nghĩa rộng Nghĩa hẹp Chiều dài thân - 60 Màu sắc vỏ củ 97 81 Màu sắc thịt củ 97 53 - 66 Khối lượng củ 71 25 - 44 Số củ 73 - 83 32 - 43 Hàm lượng chất khô (%) - 48 - 65 Tinh bột thô (%) - 57 Chất xơ - 47 Khả năng kháng sâu hà 34 - 36 (Nguồn: Vũ Đình Hòa, ĐHNN Hà Nội, 1976) 2.3.3. Mô tả đánh giá và phân nhóm tập đoàn khoai lang Việt Nam Trên cơ sở đánh giá 46 chỉ tiêu hình thái nông học với 528 mẫu giống Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật cho thấy: - Nhìn chung các mẫu giống trong tập đoàn khoai lang đang bảo tồn có sự biến động khá cao về đặc điểm hình thái nông học. - Tổng số 119 nhóm giống đã đƣợc xác định trên cơ sở phân tích các đặc điểm hình thái. - Trong tập đoàn có 62 mẫu giống ra hoa thƣờng xuyên với nhiều đặc điểm tốt. - Ngoài ra trong thời gian tới sẽ bắt đầu tập trung đánh giá chất lƣợng củ theo hƣớng có hàm lƣợng caroten và anthosianin cao. - Trong tập đoàn có: + 210 mẫu giống có hàm lƣợng chất khô cao (trên 30%) đặc biệt các giống Hoàng Long Đỏ; Lim Bắc Thái; Thống Nhất 12 là những nguồn gen tốt cho chọn tạo giống có tỷ lệ chất khô cao. + Các giống có năng suất cao và hàm lƣợng caroten cao nhƣ Long Khánh 6; khoai Nghệ; Lệ Cần; VSP4; 4220028 có thể khuyến cáo đƣa vào sản xuất. + Trong tập đoàn giống có 7 mẫu giống có màu ruột củ tím (Hà Nam ngọn trắng; khoai lang Đỏ; khoai Rau Răm; Trồi Sa Đỏ; Cần Sa 2, Đặc Lý 2) và 02 giống có màu ruột củ da cam (khoai lang 236, khoai Nghệ) sau khi sấy khô vẫn giữ đƣợc màu sắc bền và đẹp. Trong năm tới, các tập đoàn sẽ đƣợc nghiên cứu sâu theo hƣớng hợp lý hoá tập đoàn, tạo tập đoàn hạt nhân và tiêu chuẩn hoá các phƣơng pháp bảo quản lƣu giữ, đặc biệt khai thác sử dụng nguồn gen tăng lợi ích trong sinh kế cho nhà nông. 30 Chƣơng 3 ĐẶC ĐIỂM THỰC VẬT HỌC VÀ SINH TRƢỞNG PHÁT TRIỂN 3.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG Cây Khoai lang thuộc họ bìm bìm (Convolvulaceae). Là cây thân thảo, sống hằng năm, thân mềm bò hoặc leo, hoa lƣỡng tính, quả sóc, lá đơn mọc cách, lá đều đặn hoặc có khía. - Khoai lang thuộc loại thực vật lớp 2 lá mầm. Vì vậy khoai lang có những đặc điểm cơ bản sau đây: + Phôi thƣờng có hai lá mầm. + Cây dạng thảo. + Rễ phôi hay rễ sơ sinh thƣờng phát triển thành rễ chính; từ đấy sinh ra các rễ thứ sinh (rễ bên). + Hệ dẫn của thân thƣờng gồm một đai liên tục (trục ống) hoặc gián đoạn (trụ thật) của các bó dẫn. + Lá thƣờng có cuống với sự phân gân thẳng hoặc có hệ gân hình cung hay song song. + Hoa mẫu 5, ít khi mẫu 4 + Quang hợp theo kiểu C3. (xem chƣơng 4 mục 1.1) Hình 3.1 - Hình thái cây khoai lang 31 3.2. RỄ 3.2.1. Sự hình thành rễ * Trong điều kiện trồng bằng hạt, gặp điều kiện thuận lợi hạt sẽ nảy mầm, sau khi gieo 3 - 5 ngày ra rễ chính, 5 - 7 ngày trên rễ chính bắt đầu ra rễ con, 20 - 25 ngày lá đầu tiên xuất hiện, rễ con ra nhiều. * Trong điều kiện trồng bằng dây (sinh sản vô tính) kể từ khi đặt dây đến khi ra rễ mất khoảng 5 - 7 ngày. Rễ đƣợc hình thành ở các mắt đốt thân từ trên xuống dƣới. Mỗi một mắt đốt thân có thể ra đƣợc 10 - 15 rễ, nhƣng trong thực tế thƣờng chỉ có 5 - 7 rễ, trong đó có khoảng 2 - 3 rễ có khả năng phân hoá thành rễ củ. Theo Wilson (1970) quan sát về hình thái có thể xếp rễ khoai lang thành 3 loại bao gồm 10 dạng sau: 1. Loại rễ phụ: (Rễ phát triển trên các mắt đốt thân) đƣợc chia làm 2 loại và 7 dạng khác nhau: A. Rễ hƣớng địa - Rễ cám - Rễ to - Rễ hình dây - Rễ thon dài - Rễ củ B. Rễ khuynh hƣớng trung gian (chủ yếu rễ phát triển trên mặt đất) - Rễ cám - Rễ to 2. Loại rễ nằm ngang: - Rễ hình thành từ rễ già 3. Loại rễ mọc ra từ củ - Rễ đầu củ - Rễ bên củ 3.2.2. Quá trình phát triển của rễ Trong thực tế sản xuất, căn cứ vào đặc tính, chức năng nhiệm vụ và mức độ phân hoá có thể chia rễ khoai lang thành 3 loại: - Rễ con (còn gọi là rễ cám, rễ nhỏ) - Rễ củ - Rễ nửa chừng (còn gọi là rễ đực, rễ lửng) 32 3.2.2.1. Rễ con Bắt đầu mọc ở các mắt gần sát mặt đất, 7 - 10 ngày sau khi bén rễ, rễ con phát triển ở lớp đất mặt và phát triển tối đa ở giai đoạn sau trồng khoảng 1,5 - 2 tháng, sau đó rễ con phát triển chậm dần. Khi thân khoai lang bò trên mặt đất, trong điều kiện thuận lợi ở các mắt đốt thân cũng sẽ mọc ra nhiều rễ con và rễ con đó cũng có thể phân hoá thành rễ củ. Sự phát triển của rễ con có liên quan đến sự phát triển thân lá trên mặt đất. Tuy nhiên trong điều kiện rễ con phát triển quá nhiều sẽ ảnh hƣởng đến sự hình thành và lớn lên của củ. Biện pháp khống chế tốt nhất là nhấc dây và cày xả luống. - Về giải phẫu rễ con (rễ hút thức ăn) có cấu tạo nhƣ sau: + Một lớp vỏ bên ngoài dày, gồm nhiều tế bào + Một lớp nội bì rõ ràng + Một lớp nội bì phát triển + Bốn nhóm mô và libe sơ cấp cùng bốn nhóm gỗ sơ cấp. Chức năng chủ yếu của rễ con là hút nƣớc và chất dinh dƣỡng để nuôi cây. 3.2.2.1. Rễ củ - Đƣợc phân hoá hình thành từ rễ con. Trong điều kiện thuận lợi, sau khi trồng 15 - 20 ngày, trong rễ con có sự phân hoá và hoạt động của tƣợng tầng quyết định rễ con phân hoá thành rễ củ và sau đó phát triển thành củ khoai lang. Củ khoai lang đƣợc hình thành ổn định (còn gọi là củ hữu hiệu) vào thời điểm sau trồng khoảng 30 ngày (đối với giống ngắn ngày) và 35 - 40 ngày (đối với giống trung bình và dài ngày). Sự phân hoá hình thành củ khoai lang còn phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, độ ẩm đất và sự cân bằng dinh dƣỡng. - Về giải phẫu rễ củ có cấu tạo nhƣ sau: + Ngoại bì gồm nhiều lớp tế bào, phía dƣới có lớp tƣợng tầng nên gọi là tƣợng tầng ngoại bì để sinh ra tế bào vỏ ở phía ngoài và tế bào lục bì ở phía trong. Vòng gồm nhiều bó mạch ở ngay dƣới lớp ngoại bì. Vòng này cũng có lớp tƣợng tầng, gọi là tƣợng tầng mạch để sinh ra lớp libe thứ cấp ở phía ngoài và gỗ thứ cấp, tế bào bọc mô dự trữ ở bên trong. Ngoài ra còn có các ống dẫn nhựa nằm rải rác ở lớp bọc mô, giữa gỗ thứ cấp của vòng các bó mạch và lõi của rễ. Xung quanh những ống dẫn nhựa này cũng có lớp tƣợng tầng gọi là lớp tƣợng tầng đặc biệt phát triển từ những tế bào bọc mô để sinh ra ống nhựa mủ mới và các tế bào bọc mô phát triển về mọi hƣớng. - Củ khoai lang thƣờng tập trung nhiều ở các mắt gần sát mặt đất. Thời gian đầu phát triển chủ yếu theo chiều dài, thời gian cuối phát triển theo chiều ngang. Màu sắc hình dáng và số củ trên một cây nhiều hay ít phụ thuộc vào giống. 33 3.2.2.3. Rễ nửa chừng Là loại rễ có khả năng hình thành củ, nhƣng trong quá trình phát triển gặp điều kiện bất thuận nhƣ nhiệt độ quá cao, quá thấp, độ ẩm đất bão hoà (mƣa nhiều, đất ngập nƣớc) không cân bằng dinh dƣỡng NPK, đặc biệt là quá nhiều đạm nên không phát triển thành củ. Những ảnh hƣởng này chủ yếu ức chế hoạt động của tƣợng tầng, thân lá phát triển quá nhanh. Điều đáng chú ý là khi đã hình thành rễ nửa chừng, sau đó có gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi thì rễ nửa chừng cũng không phát triển thành củ đƣợc. Rễ đực thƣờng có đƣờng kính 2 - 5mm, dài 20 - 30cm, mọc thẳng tuột và rất nhanh, không phình to thành củ đƣợc. Trong sản xuất, để sự hình thành và phát triển rễ khoai lang thuận lợi cần lƣu ý các vấn đề kỹ thuật sau: * Chất lƣợng dây giống khi trồng, * Thời gian từ khi cắt dây đến khi trồng, * Kỹ thuật làm đất lên luống, * Kỹ thuật trồng (phƣơng pháp trồng) Thời vụ trồng (lƣu ý đến điều kiện nhiệt độ và độ ẩm đất khi trồng). 3.3. THÂN Sau khi dây khoai lang bén rễ, rễ con đã phát triển thì các mầm nách trên thân cũng bắt đầu phát triển tạo thành các thân phụ (cành cấp 1) và từ cành cấp 1 lại phát triển tiếp cành cấp 2. Thân chính của khoai lang đƣợc hình thành từ đỉnh sinh trƣởng ngọn phát triển dài ra của dây khoai lang đem trồng. 3.3.1. Đặc điểm hình thái thân Thân khoai lang chủ yếu là thân bò, nhƣng cũng có những giống thân đứng hoặc thân leo. Chiều dài thân có khi tới 3 - 4m, trung bình khoảng 1,5 - 2m, đƣờng kính thân thƣờng nhỏ trung bình khoảng 0,3 - 0,6cm. Trên thân có rất nhiều đốt, mỗi đốt mang một lá. Chiều dài đốt trung bình khoảng 3 - 7cm. Tiết diện thân thƣờng tròn hoặc có cạnh, một số giống trên thân thƣờng có lông. Màu sắc thân cũng tuỳ giống khác nhau: Trắng vàng, xanh đậm, xanh nhạt,... 3.3.2. Quá trình phát triển của thân Thân khoai lang bao gồm thân chính đƣợc phát triển từ phần ngọn của dây khoai lang đem trồng và thân phụ đƣợc phát triển từ nách lá (cành cấp 1 và cấp 2). Thân chính và thân phụ tạo thành bộ khung thân khoai lang giúp cho lá phát triển thuận lợi. Quá trình phát triển của thân, phụ thuộc vào đặc tính giống, điều kiện ngoại cảnh và biện pháp kỹ thuật trồng. 34 Trong sản xuất để có năng suất cao thƣờng ngƣời ta chọn những giống khoai lang có chiều dài thân ngắn hoặc trung bình, thân đứng hoặc bán đứng, đƣờng kính thân lớn và chiều dài đốt ngắn (nhặt mắt). Bảng 3.1: Một số đặc trƣng chủ yếu của thân khoai lang Chỉ tiêu Giống Chiều dài thân chính (cm) Chiều dài đốt (cm) Đường kính thân (cm) Hình dạng thân Khả năng cho năng suất Hồng Quảng 158,30 3,03 0,51 Hơi đứng Cao Bất Luận Xuân 138,50 2,83 0,40 Đứng Cao Hoa Bắc 48 110,25 2,35 0,60 Đứng Tương đối cao Lim Lá Nhỏ 297,50 5,52 0,35 Bò Trung bình Đỏ Ngọn 202,70 4,16 0,33 Bò Thấp Đồng Diều 397,60 6,75 0,25 Bò Thấp (Nguồn: Đại học Nông nghiệp I Hà Nội, 1996) 3.4. LÁ 3.4.1. Đặc điểm hình thái lá Lá khoai lang mọc cách, có cuống dài (trên dƣới 10cm). Nhờ có cuống dài nên lá khoai lang có thể xoay chuyển phiến lá ra ngoài ánh sáng mặt trời. Hình dạng màu sắc lá phụ thuộc vào giống: Hình tim, mũi mác, xẻ thùy (nông, sâu hoặc chân vịt). Màu lá vàng nhạt, xanh, xanh đậm. Có một số giống, màu sắc lá thân và màu sắc lá ngọn cũng khác nhau. Hình 3.2 - Lá khoai lang giống CIP8 Hình 3.3 - Lá khoai lang giống KL5 Hình 3.4 - Lá khoai lang giống KB1 35 1 2 3 4 1. Lá hình tim 2. Lá xẻ thuỳ nông 3. Lá xẻ chân vịt 4. Lá xẻ thuỳ sâu Hình 3.5 - Các dạng lá của khoai lang 3.4.2. Sự phát triển của lá Khoai lang là một cây trồng có số lƣợng lá nhiều, bao gồm lá trên thân chính (40 - 50 lá) và lá trên các thân phụ (cành cấp 1, 2). Tổng số lá trên cây khoảng 300 - 400 lá. Do đặc điểm thân bò, số lƣợng lá trên cây nhiều đã dẫn đến hiện tƣợng lá che khuất nhau nhiều làm giảm hiệu suất quang hợp, đồng thời giảm tuổi thọ của lá, ảnh hƣởng tới quá trình tích luỹ vật chất khô. Để tạo cho cây khoai lang có đƣợc một kết cấu lá hợp lý, nâng cao khả năng quang hợp cần phải chú ý đến việc chọn giống, bố trí mật độ khoảng cách trồng hợp lý cũng nhƣ tác động biện pháp chăm sóc, tƣới nƣớc, bón phân đầy đủ. Trong sản xuất, để hạn chế sự bò lan của thân, tạo điều kiện phân cành nhiều nhằm có đƣợc một bộ khung thân lá phát triển hợp lý, cần bấm ngọn cho khoai lang. Bấm ngọn có tác dụng ức chế sự sinh trƣởng ngọn, tăng khả năng phân cành (cấp 1 và 2). 36 Bấm ngọn thƣờng đƣợc tiến hành vào lúc thân chính dài khoảng 40 - 50cm. Biện pháp này chỉ áp dụng cho những giống có chiều dài thân chính dài hoặc thời vụ trồng có điều kiện thuận lợi cho sự bò lan của thân chính. Bảng 3.2: Một số đặc trƣng chủ yếu của lá khoai lang Giống Số lá trên thân chính Chiều dài cuống lá (cm) Hình dạng lá Hồng Quảng 49,5 13,60 Mũi mác, khía nông Khoai Hẹ 55,1 8,00 Chân vịt, xẻ thùy sâu Lim Lá Nhỏ 75,2 6,05 Hình tim, nhỏ Hoa Bắc 48 44,2 13,65 Hình tim Đỏ Ngọn 52,1 5,70 Mũi mác, khía hơi sâu Đồng Điều 92,1 5,16 Mũi mác, khía nông (Nguồn: Đại học Nông nghiệp 1 Hà Nội, 1996) 3.5. HOA, QUẢ VÀ HẠT 3.5.1. Đặc điểm hình thái hoa và quả khoai lang Khoai lang thuộc họ bìm bìm; hoa hình chuông có cuống dài, giống hoa rau muống. Hoa thƣờng mọc ở nách lá hoặc đầu ngọn thân, mọc riêng rẽ hoặc thành chùm 3 - 7 hoa, mỗi hoa chỉ nở một lần vào lúc sáng sớm và héo vào lúc giữa trƣa. Tràng hoa hình phễu, màu hồng tía, cánh hoa dính liền, mỗi hoa có một nhị cái và 5 nhị đực cao thấp không đều nhau và đều thấp hơn nhị cái. Sau khi nở hoa nhị đực mới tung phấn. Phấn chín chậm, cấu tạo hoa lại không thuận lợi cho tự thụ phấn nên thƣờng trong những quả đậu, tỷ lệ tự thụ phấn khoảng 10%, còn 90% thụ phấn khác cây, khác hoa. Trong sản xuất khoai lang thƣờng thụ phấn nhờ gió hoặc côn trùng. Quả khoai lang thuộc dạng quả sóc, hình hơi tròn, có 3 mảnh vỏ, mỗi quả có 1 - 4 hạt. Hạt khoai lang thƣờng có màu nâu đen, hình bầu dục hay đa giác, vỏ cứng do đó có thể duy trì khả năng sống đƣợc 20 năm hoặc lâu hơn. Hình 3.6 - Các bộ phận của hoa khoai lang 37 Hình 3.7 - Hoa khoai lang Hình 3.8 - Hạt khoai lang Hình 3.9 - Quả khoai lang 38 3.5.2. Nở hoa thụ phấn và hình thành quả Khoai lang có nguồn gốc nhiệt đới. Điều kiện ngoại cảnh thuận lợi cho sự ra hoa khoai lang thƣờng là nhiệt độ tƣơng đối cao (>200C), trời ấm áp và đặc biệt là phải có điều kiện ánh sáng ngày ngắn (8 - 10 giờ ánh sáng/ngày), cƣờng độ ánh sáng yếu (bằng 26,4% cƣờng độ ánh sáng trung bình). Ở Việt Nam, khoai lang thƣờng ra hoa vào mùa Đông, gặp điều kiện nhiệt độ thấp, việc thụ phấn thụ tinh không thuận lợi ảnh hƣởng tới sự kết hạt của khoai lang. Bởi vậy trong công tác chọn tạo giống khoai lang bằng phƣơng pháp lai hữu tính, thƣờng ngƣời ta phải che ánh sáng để giảm bớt thời gian chiếu sáng trong một ngày, giảm cƣờng độ ánh sáng nhằm xúc tiến cho khoai lang ra hoa sớm tạo điều kiện thuận lợi cho công việc lai tạo. Sau khi thụ tinh khoảng 1 - 2 tháng thì quả chín. Khi quả chín, quả tự tách vỏ làm hạt bắn ra ngoài. Vỏ hạt khoai lang cứng và dày. Bởi vậy khi gieo hạt cần xử lý hạt để hạt dễ mọc. Xử lý hạt khoai lang có thể bằng hai phƣơng pháp: - Xử lý bằng nƣớc nóng (3 sôi 2 lạnh). - Xử lý bằng axit sulfuric (H2SO4) đậm đặc trong 20 - 60 phút, sau đó vớt ra dùng nƣớc lã rửa sạch, ủ cho nảy mầm mới đem gieo. 3.6. SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN 3.6.1. Các thời kỳ sinh trƣởng và phát triển Sinh trƣởng và phát triển là hai quá trình thống nhất trong mối quan hệ thúc đẩy cây trồng hoàn thành chu kỳ sống của nó. Cây khoai lang có tính đặc thù là bộ phận thu hoạch (củ) không phải là cơ quan sinh thực mà do cơ quan sinh dƣỡng (rễ) phân hoá mà thành. Mặt khác mối quan hệ giữa hai quá trình này vừa có tác dụng xúc tiến vừa có tác dụng khống chế lẫn nhau. Bởi vậy để có năng suất thu hoạch khoai lang cao, cần tác động các biện pháp kỹ thuật nhằm thúc đẩy cả hai quá trình này phát triển thuận lợi. Căn cứ vào những đặc điểm chủ yếu và yêu cầu ngoại cảnh có thể chia sinh trƣởng và phát triển của cây khoai lang ra làm 4 thời kỳ. 3.6.1.1. Thời kỳ mọc mầm ra rễ a) Đặc điểm Trong điều kiện thuận lợi, từ 5 - 7 ngày sau khi trồng khoai lang bắt đầu ra rễ từ các mắt đốt trên thân, nhƣng mầm thì phát triển chậm hơn. Đặc điểm chủ yếu của thời kỳ này là sự hình thành và phát triển của rễ con, mầm của đỉnh sinh trƣởng ngọn. Một số rễ con bắt đầu phân hoá thành rễ củ, bộ phận thân lá trên mặt đất phát triển chậm. Nhiệt độ không khí càng cao thì càng có lợi cho thời kỳ sinh trƣởng này. Nhiệt độ thích hợp 20 - 250C. Thời kỳ này nếu nhiệt độ xuống dƣới 150C thì khoai lang sẽ chậm ra rễ và mọc mầm; nếu nhiệt độ xuống thấp hơn nữa và kéo dài trong 5 - 7 ngày có thể dẫn đến dây khoai lang bị chết; độ ẩm đất 70 - 80% độ ẩm tối 39 đa đồng ruộng, đất thoáng. Ngoài ra chất lƣợng dây giống cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hƣởng tới khả năng mọc mầm ra rễ của khoai lang. Để đảm bảo cho thời kỳ mọc mầm ra rễ phát triển thuận lợi cần phải chú ý tới chất lƣợng dây giống khi trồng, kỹ thuật làm đất lên luống, thời vụ và phƣơng pháp trồng. b) Các biện pháp kỹ thuật tác động đến mọc mầm, ra rễ Trong kỹ thuật trồng cây khoai lang, vấn đề trƣớc hết là cần đảm bảo sau khi trồng tỷ lệ cây sống đạt đƣợc 100%, là cơ sở để cây khoai lang mọc mầm ra rễ thuận lợi. Để đạt đƣợc yêu cầu đó trong sản xuất cần lƣu ý tới các vấn đề sau: - Kỹ thuật làm đất phải đảm bảo tơi, xốp, thoáng trong điều kiện vụ Đông để kịp thời vụ phải trồng khoai trên đất ƣớt thì nhất thiết trƣớc khi đặt dây trồng phải có một lƣợng đất bột rải lên đỉnh luống nhằm làm giảm bớt độ ẩm trên luống, tạo độ thoáng giúp dây khoai lang ra rễ tốt. - Chất lƣợng dây giống tốt: Dây bánh tẻ; không trồng dây già, dây gốc, dây đã ra rễ, ra hoa trƣớc. - Chọn thời vụ và thời gian trồng thích hợp, đảm bảo nhiệt độ từ 150C trở lên. Nhiệt độ càng cao càng có lợi cho dây khoai lang mọc mầm ra rễ. - Kỹ thuật trồng: Nếu điều kiện nhiệt độ và độ ẩm đất thuận lợi thì trồng dây phẳng dọc luống. Trồng xong phải ấn chặt cổ dây. Nếu điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không thuận lợi có thể chọn phƣơng pháp trồng dây áp tƣờng để đảm bảo tỷ lệ dây sống cao. - Sau khi trồng 10 - 15 ngày nên xới xáo nhẹ quanh gốc dây để rễ phát triển thuận lợi. 3.6.1.2. Thời kỳ phân cành kết củ a) Đặc điểm Đặc điểm chủ yếu của thời kỳ này là rễ con tiếp tục phát triển và đạt đến mức tối đa vào cuối thời kỳ này, rễ củ tiếp tục phân hoá hình thành, cuối giai đoạn này số củ trên một cây đã có xu hƣớng ổn định (củ hữu hiệu); bộ phận thân lá trên mặt đất, nhất là cành cấp 1 bắt đầu phát triển nhanh dần. Nhiệt độ thích hợp cho thời kỳ này là 25 - 280C, nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều không có lợi cho quá trình phân hoá hình thành củ; độ ẩm đất 70 - 80% độ ẩm tối đa đồng ruộng, nhu cầu nƣớc của cây khoai lang bắt đầu tăng lên nhƣng độ ẩm đất cũng chỉ 70 - 80% độ ẩm tối đa đồng ruộng, đảm bảo độ thoáng khí trong luống khoai. Ngoài ra một yêu cầu quan trọng trong thời kỳ này là dinh dƣỡng. Để thời kỳ này sinh trƣởng phát triển thuận lợi cần lƣu ý tới việc xới xáo làm cỏ, vun, bón thúc và tƣới nƣớc cho cây khoai lang. b) Các biện pháp kỹ thuật tác động đến thời kỳ phân cành kết củ Mục đích chủ yếu thời kỳ này là cần tạo điều kiện thuận lợi để đạt đƣợc số củ hữu hiệu cao nhất. 40 - Số củ trên một cây chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính của giống, tuy nhiên cũng cần chú ý đến các điều kiện sau đây nhằm thúc đẩy quá trình phân hoá hình thành củ thuận lợi: - Đất trong luống phải tơi xốp thoáng. Nếu đất bị dí cần phải tiến hành xới xáo đảm bảo đất tơi xốp, củ phân hoá thuận lợi. - Chú ý đến thời vụ trồng. Ở những thời vụ trồng nào vào thời kỳ này có điều kiện nhiệt độ tƣơng đối cao (22 - 240C) và đặc biệt chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm lớn sẽ đảm bảo cho sự hình thành củ thuận lợi. - Làm luống cao to, nở sƣờn cũng là một điều kiện thuận lợi giúp củ hình thành tốt. 3.6.1.3. Thời kỳ sinh trưởng thân lá a) Đặc điểm Đặc điểm chủ yếu thời kỳ này là tốc độ phát triển thân lá - bộ phận trên mặt đất tăng rất nhanh. Thân chính vƣơn dài, cành cấp 1 và cấp 2 phát triển mạnh để tạo thành bộ khung thân lá hoàn chỉnh; tốc độ lớn của củ bắt đầu tăng. Diện tích lá tăng nhanh, đạt đến trị số tối đa, sau đó bắt đầu giảm xuống từ từ. Sự sinh trƣởng thân lá, nhất là diện tích lá ở thời kỳ này có liên quan chặt chẽ đến tốc độ lớn của củ. Nói chung nhiệt độ càng cao, sinh trƣởng thân lá càng mạnh; nhiệt độ thích hợp cho thời kỳ này là 28 - 300C. Nhu cầu nƣớc của cây khoai lang tăng lên rất nhanh và tăng tối đa khi thân lá đạt tới trị số cao nhất. Tuy nhiên để củ phát triển thuận lợi, độ ẩm đất thời kỳ này cũng cần đảm bảo 70 - 80% độ ẩm tối đa đồng ruộng. Trong thời kỳ này khoai lang cũng cần nhiều chất dinh dƣỡng đặc biệt là đạm để phát triển thân lá và kali để củ lớn. Để tạo điều kiện cho thời kỳ này sinh trƣởng phát triển thuận lợi cần tác động các biện pháp kỹ thuật thích hợp nhƣ bấm ngọn, nhấc dây, cày xả luống và vun, bón phân thúc và tƣới nƣớc. b) Các biện pháp kỹ thuật tác động đến sinh trưởng thân lá Sự phát triển thân lá của khoai lang phải tuân theo quy luật: Từ sau khi củ hữu hiệu đã ổn định, thân lá khoai lang bắt đầu phát triển nhanh, khối lƣợng thân lá tăng dần cho đến khi đạt trị số tối đa (khoảng sau khi trồng 80 - 90 ngày đối với giống trung bình và dài ngày) sau đó từ từ giảm xuống cho đến thu hoạch. Để đảm bảo sự sinh trƣởng phát triển này, trong sản xuất cần lƣu ý các biện pháp sau đây: - Bón thúc đạm sớm: Thƣờng bón thúc 2 lần (20 - 30 ngày sau trồng và 45 - 60 này sau trồng) nhằm thúc đẩy thân lá phát triển nhanh. - Bón kali muộn (sau trồng 45 - 60 ngày và 80 - 90 ngày) nhằm hạn chế sự phát triển thân lá, đồng thời có tác dụng giúp củ lớn nhanh. 41 - Đảm bảo độ ẩm thích hợp (70 - 80%). Nếu thiếu ẩm cần tƣới, có thể tƣới nhiều lần để đảm bảo tăng năng suất. - Bấm ngọn nhấc dây để hạn chế sinh trƣởng thân lá. 3.6.1.4. Thời kỳ phát triển củ a) Đặc điểm Đặc điểm chủ yếu của thời kỳ này là khối lƣợng củ tăng lên rất nhanh, nhất là vào giai đoạn cuối khi thân lá phát triển chậm dần và đi đến giảm sút. Nhiệt độ bình quân thích hợp cho thời kỳ này là 22 - 240C; sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm, giữa bề mặt luống khoai và độ sâu củ phát triển. Sự chênh lệch nhiệt độ này càng cao thì tốc độ lớn của củ càng nhanh. Nhu cầu nƣớc ở thời kỳ này cũng tăng lên, độ ẩm đất thích hợp là 70 - 80% độ ẩm tối đa đồng ruộng. Nhu cầu dinh dƣỡng (nhất là kali) cũng tăng lên rất nhanh; đất cũng phải thoáng khí. Quá trình phát triển củ xen kẽ với quá trình sinh trƣởng thân lá nên các biện pháp kỹ thuật tác động vào thời kỳ sinh trƣởng thân lá cũng chính là phục vụ cho sự lớn lên của củ khoai lang. Điều cần lƣu ý là phải cung cấp đầy đủ kali vào lúc khối lƣợng củ bắt đầu tăng nhanh để khoai lang đạt năng suất cao. b) Các biện pháp kỹ thuật tác động đến phát triển củ Sự phát triển của củ có quy luật ngƣợc lại với sự phát triển thân lá. Khi thân lá bắt đầu giảm xuống là lúc tốc độ lớn của củ tăng nhanh. Bởi vậy những biện pháp kỹ thuật tác động vào thời kỳ sinh trƣởng thân lá đồng thời cũng có tác dụng thúc đẩy quá trình phát triển của củ. Ngoài biện pháp bón phân kali nhƣ đã nêu ở trên ở thời kỳ này cũng cần chú ý tác động các biện pháp kỹ thuật nhƣ sau: - Cày xả luống và vun: Mục đích để tạo điều kiện tơi xốp trong luống khoai giúp củ phình to nhanh. - Ở các thời vụ dễ bị mƣa ngập vào giai đoạn này (vụ Xuân trồng muộn, vụ Hè Thu) cần làm luống cao to, dễ thoát nƣớc. Nếu gặp mƣa úng ngập phải tiêu thoát nƣớc ngay tránh khoai lang bị thối. - Có biện pháp phòng trừ bọ hà hại củ. - Thu hoạch kịp thời để đảm bảo năng suất, chất lƣợng củ. 3.6.2. Mối quan hệ giữa sinh trƣởng thân lá và phát triển củ Đối với cây khoai lang năng suất củ cao hay thấp phụ thuộc chủ yếu vào tình hình sinh trƣởng thân lá tốt hay xấu. Bởi vậy giữa thời kỳ sinh trƣởng thân lá và phát triển củ có một mối quan hệ rất mật thiết vừa có tác dụng xúc tiến, vừa có tác dụng khống chế. Mối quan hệ này đƣợc gọi là mối quan hệ giữa hai bộ phận trên và dƣới mặt đất và đƣợc ký hiệu: T/R. 42 3.6.2.1. Mối quan hệ T/R Để biết đƣợc trị số T/R của một ruộng khoai lang, ngƣời ta thƣờng tiến hành lấy mẫu xác định khối lƣợng chất khô của bộ phận thân lá (trên mặt đất) và bộ phận rễ củ (dƣới mặt đất) ở các thời điểm từ sau khi trồng đến thu hoạch (mỗi lần xác định có thể cách nhau 15 - 30 ngày). Trị số T/R là tỷ lệ giữa hai bộ phận này. Đem các trị số T/R vẽ lên đồ thị sẽ có đƣợc đồ thị đƣờng biểu diễn T/R. (Xem đồ thị đƣờng biểu diễn T/R). Căn cứ vào đồ thị đƣờng biểu diễn T/R có thể rút ra các nhận xét sau: - Đƣờng biểu diễn T/R càng về sau càng thấy giảm dần chứng tỏ rằng sự phát triển của thân lá càng về sau càng chậm dần, trong lúc đó sự phát triển của củ càng nhanh dần. - Đƣờng biểu diễn T/R dốc sớm chứng tỏ rằng quá trình hình thành củ tiến hành sớm. - Đƣờng biểu diễn T/R càng dốc mạnh và nhanh thì quá trình tập trung vật chất vào củ càng mạnh. - Điều khiển mối quan hệ T/R phát triển tốt hay xấu là khâu quan trọng trong kỹ thuật tăng năng suất khoai lang. Căn cứ vào những kết quả thu đƣợc cho thấy: + Trị số T/R ở thời kỳ đầu có thể thay đổi tuỳ giống và thời vụ trồng... (trị số này luôn luôn lớn hơn 1) + Ở thời kỳ thu hoạch trị số T/R càng nhỏ càng tốt, thƣờng tốt nhất khoảng 0,3 - 0,4. + Trị số T/R giảm dần từ khi trồng cho đến khi thu hoạch. T/R 5 4 3 2 1 30 45 60 75 90 105 120 §å thÞ ®-êng biÓu diÔn T/R Đồ thị đường biểu diễn T/R 43 3.6.2.2. Quá trình lớn lên của củ khoai lang a) Sự lớn lên của củ khoai lang trong một ngày đêm Phan Văn Trì (Trung Quốc, 1962) đã nghiên cứu quá trình lớn lên của củ khoai lang trong một ngày đêm (vào giai đoạn củ khoai lang lớn nhanh nhất). Kết quả thu đƣợc nhƣ sau: Bảng 3.3: Quá trình lớn lên của củ khoai lang trong một ngày đêm (cm) Giờ Ngày 6 - 12 12 - 18 18 - 24 0 - 6 Cả ngày 19/11 20/11 21/11 22/11 Bình quân 1,60 1,60 0,80 0,80 0,88 1,30 1,60 1,20 0,30 1,10 2,50 2,20 1,40 2,20 2,08 1,70 2,00 0,9 1,4 1,5 7,10 7,40 4,30 4,70 5,56 (Nguồn: Tác vật học báo kỳ I 1964 - Tiếng Trung Quốc) Ghi chú: Các số liệu đƣợc nhân lên 20 lần và tính bằng (cm) theo chu vi củ. Căn cứ vào kết quả số liệu thu đƣợc ở bảng trên ta có thể rút ra nhận xét: Trong một ngày đêm tốc độ lớn của củ khoai lang chủ yếu là vào ban đêm từ 18 giờ đến 6 giờ. Nhƣ vậy có nghĩa là ban ngày nhiệm vụ chủ yếu của cây khoai lang là tiến hành quang hợp sản xuất ra chất khô, ban đêm chủ yếu là quá trình vận chuyển tích lũy vật chất khô vào củ. b) Quá trình phình to của củ khoai lang Kết thúc thời kỳ phân cành kết củ số lƣợng củ của 1 cây khoai lang đã đƣợc xác định (củ hữu hiệu). Thƣờng đối với giống ngắn ngày số củ hữu hiệu đƣợc xác định vào khoảng sau khi trồng 30 ngày với giống trung bình và dài ngày khoảng trên dƣới 40 ngày. Kết thúc thời kỳ này, cây khoai lang bƣớc sang thời kỳ lớn lên của củ. Quá trình lớn của củ khoai lang: Bắt đầu sau khi hình thành củ hữu hiệu kéo dài cho đến khi thu hoạch. Trong suốt thời kỳ này, giai đoạn đầu cho đến khi thân lá đạt đến trị số tối đa tốc độ lớn của củ chậm và tốc độ lớn của củ bắt đầu tăng nhanh kể từ sau khi thân lá giảm xuống cho đến khi thu hoạch. Giai đoạn lớn nhanh nhất của củ khoai lang thƣờng trong vòng một tháng trƣớc khi thu hoạch. Khoai lang có đặc điểm thời kỳ chín không rõ ràng. Vì vậy, trong sản xuất thƣờng phải dựa vào thời gian sinh trƣởng của từng giống mà quyết định thời điểm thu hoạch để đảm bảo năng suất và chất lƣợng củ. Nếu vì một lý do nào đó mà kéo dài thời gian thu hoạch, năng suất sẽ không tăng lên nữa nhƣng phẩm chất của củ sẽ giảm. Đây là một vấn đề cần lƣu ý trong sản xuất khoai lang. 44 Chƣơng 4 ĐẶC TÍNH SINH LÝ VÀ YÊU CẦU SINH THÁI 4.1. ĐẶC TÍNH SINH LÝ 4.1.1. Những đặc điểm cần lƣu ý Khoai lang là loài thực vật hai lá mầm; ngoài những đặc tính sinh lý chung của thực vật, đối với khoai lang cần lƣu ý một vài đặc điểm sau: 4.1.1.1. Quang hợp - Khoai lang quang hợp theo chu trình C3 (chu trình Calvin). Sản phẩm đầu tiên đƣợc tạo nên trong chu trình này là một hợp chất có 3C: axit phosphoglyxeric (APG). Chu trình C3 là chu trình quang hợp cơ bản nhất của thế giới thực vật và nó xảy ra trong tất cả thực vật thƣợng đẳng hay hạ đẳng, thực vật C3, C4 hay thực vật CAM. Trong chu trình nhiều sản phẩm sơ cấp của quang hợp đƣợc tạo ra. Đó là các hợp chất C3, C5, C6... Đây là các nguyên liệu quan trọng để tổng hợp nên các sản phẩm quang hợp thứ cấp nhƣ đƣờng, tinh bột, axit amin, protein, lipib... - Đặc điểm cây khoai lang có thân bò, số lƣợng lá một cây lớn (300 - 400 lá/cây) nên kết cấu tầng lá không hợp lý, lá bị che khuất nhau làm giảm hiệu suất quang hợp thuần và hệ số sử dụng ánh sáng của khoai lang, ảnh hƣởng đến khối lƣợng vật chất đồng hoá (vật chất khô) đƣợc tạo ra cung cấp cho cây. 4.1.1.2. Sự biến đổi tính chất hoá - lý sinh trong củ khoai lang sau thu hoạch Sau khi thu hoạch, củ khoai lang vẫn là cơ thể sống cho nên vẫn tiếp diễn một loạt các quá trình hoá - lý sinh phức tạp mà điển hình là quá trình hô hấp, sự hình thành chu bì vết thƣơng, nảy mầm, thối v.v... Theo Nguyễn Đình Huyên thì cƣờng độ hô hấp giảm dần và hệ số hô hấp tăng dần theo thời gian bảo quản. Đây là dấu hiệu chuyển dần từ hô hấp hiếu khí sang hô hấp yếm khí. Nếu độ ẩm của không khí thấp mà thông gió thì củ khoai chóng mất nƣớc, sức đề kháng của củ sẽ giảm. - Mọc mầm: Là quá trình sinh lý thông thƣờng của củ. Khi mọc mầm hoạt động sinh lý của củ rất mạnh, cƣờng độ hô hấp tăng đến cực đại, quá trình chuyển hoá tinh bột thành đƣờng để nuôi mầm diễn ra khá mạnh làm cho hàm lƣợng chất khô trong củ giảm. - Tổn hao chất khô trong củ chính là tổn hao tinh bột. Thƣờng sau bảo quản 50 ngày tinh bột giảm xuống gần 1/2 so với ban đầu. - Thƣờng bị bọ hà phá hoại củ nhất là trong điều kiện thích hợp: Nhiệt độ 26 - 300C và độ ẩm không khí khoảng 80%. 45 4.1.2. Cơ cấu sinh lý quá trình hình thành củ khoai lang Theo Wilson (1970) xét về mặt hình thái thì rễ củ khoai lang là một trong 10 dạng rễ của cây khoai lang. Trong 10 dạng rễ đó có 1 dạng nằm trong loại rễ hƣớng địa có nhiều khả năng phân hoá hình thành củ hơn cả (xem mục 3.2; chƣơng 3 tr 29). Cũng theo Wilson (1970) và Lowe (1973): Củ khoai lang là kết quả của sự phình to của một số rễ trong bộ rễ khoai lang. Những rễ này về mặt sinh lý có khả năng hình thành củ cũng giống nhƣ trƣờng hợp thân ngầm của cây khoai tây; nó có những dấu hiệu cho biết rễ này có khả năng phân hoá và bắt đầu quá trình phân hoá hình thành củ. Để nhận biết xu hƣớng phát triển thành rễ củ để cho củ khoai lang, theo Wilson (1970) có thể dựa vào các biểu hiện sau: - Mô phân sinh phát triển nhanh (những rễ này thƣờng mọc ở các mắt gần sát mặt đất (gọi là mỏ ác) (Togari, 1950). - Có khả năng phân hoá hình thành củ (có hoạt động của tƣợng tầng sơ cấp và thứ cấp). - Không làm chức năng hút nƣớc và dinh dƣỡng. Những điều kiện sau đây ức chế khả năng hình thành rễ củ: + Rễ phơi ra ánh sáng (nghĩa là rễ phải ở trong điều kiện bóng tối - rễ hƣớng địa). + Rễ nằm trong đất úng nƣớc, thiếu không khí hoặc đất khô, dí chặt. + Rễ nằm trong môi trƣờng có hàm lƣợng đạm ở dạng NO3−cao. Nhƣ vậy sự hình thành củ khoai lang đƣợc quyết định bởi hai yếu tố chủ yếu là sự phân hoá bên trong (tƣợng tầng sơ cấp và tƣợng tầng thứ cấp) và ảnh hƣởng của các điều kiện bên ngoài. 4.1.2.1. Yếu tố bên trong Artsch Wager (1924) đã phát hiện thấy trong rễ phân hoá thành củ có xuất hiện tƣợng tầng thứ cấp. Wilson (1970) và Lowe (1973) đã nhấn mạnh: Sự phát triển mạnh của việc hình thành mô dậu sẽ thúc đẩy sự hình thành tƣợng tầng sơ cấp và thứ cấp. Mặt khác sự phát triển hƣớng tâm theo hƣớng hoá gỗ của nhu mô ruột lại ngăn cản quá trình phân hoá củ và nếu hoạt động này mạnh lên rễ sẽ phát triển theo xu hƣớng hình thành rễ nửa chừng (rễ đực). Và cũng theo Wilson và Lowe thì có mối quan hệ chi phối giữa việc hình thành tƣợng tầng sơ cấp đặc biệt trong trung trụ và việc hình thành tƣợng tầng thứ cấp với khả năng hình thành củ khoai lang. a) Sự phân hoá hình thành và hoạt động của tượng tầng sơ cấp Tƣợng tầng sơ cấp đƣợc hình thành giữa bó mạch gỗ sơ cấp và libe sơ cấp, do tế bào trụ bì và một số tế bào nhu mô ruột phân hoá mà thành. Về mặt cấu tạo, tế bào tƣợng tầng sơ cấp là các tế bào có màng mỏng hình chữ nhật. Thời gian xuất hiện sau khi trồng từ 15 - 20 ngày. Sự phát triển của các tƣợng tầng sơ cấp theo dạng hình cánh cung, sau phát triển thành hình đa giác, cuối cùng trở thành tròn. Thời gian đầu, bề ngoài rễ không có gì thay đổi, song bên trong thì đƣờng kính trung trụ tăng dần. 46 b) Sự phân hoá hình thành và hoạt động của tượng tầng thứ cấp Tƣợng tầng thứ cấp do các tế bào nhu mô ruột phân hoá mà thành và cũng có cấu tạo là những tế bào có màng mỏng, hình chữ nhật. Thời gian xuất hiện chậm hơn tƣợng tầng sơ cấp, vào khoảng sau khi trồng trên dƣới 25 ngày. Tƣợng tầng thứ cấp trƣớc hết đƣợc hình thành xung quanh bó mạch gỗ sơ cấp, gỗ thứ cấp và sau đó ở bất cứ vị trí nào trong tế bào nhu mô ruột. Hoạt động của tƣợng tầng thứ cấp chủ yếu là sản sinh ra các tế bào nhu mô có khả năng dự trữ. Hình 4.1 - Sự phát triển của rễ con thành ba loại rễ chính ở khoai lang (Theo Kays, 1985) Hình 4.2 - Cấu trúc cắt ngang của củ khoai lang non (Theo Edmond và Ammarman, 1971) 47 SƠ ĐỒ TƢỢNG TRƢNG SỰ HÌNH THÀNH CỦ KHOAI LANG Hình 4.3 - Sự hình thành củ khoai lang c) Những yếu tố ảnh hưởng Hoạt động của tƣợng tầng sơ cấp và thứ cấp để hình thành rễ củ khoai lang chịu ảnh hƣởng của các yếu tố nội tại sau đây: 48 + Số bó mạch gỗ nhiều hay ít: Tƣợng tầng thứ cấp chủ yếu xuất hiện xung quanh các bó mạch gỗ (sơ cấp và thứ cấp). Số bó mạch gỗ nhiều, tƣợng tầng thứ cấp sẽ nhiều và do đó có lợi cho việc sản sinh ra các tế bào nhu mô có khả năng dự trữ. + Mối quan hệ giữa hoạt động của tƣợng tầng với sự hoá gỗ của tế bào nhu mô có khả năng dự trữ (tế bào trung tâm) lớn hay nhỏ thể hiện ở bảng sau: Bảng 4.1: Quan hệ giữa hoạt động của tƣợng tầng và sự hoá gỗ của tế bào trung tâm Mức độ hoạt động của tượng tầng Mức độ hoá gỗ của tế bào trung tâm (tế bào nhu mô có khả năng dự trữ) Nhỏ Vừa Lớn Lớn Vừa Nhỏ Rễ củ Rễ củ, rễ cám Rễ cám Rễ đực, rễ củ Rễ cám, rễ củ Rễ cám Rễ đực Rễ cám, rễ đực Rễ cám (Nguồn: Tác vật học báo kỳ I 1964 - Tiếng Trung Quốc) + Đặc tính giống và phẩm chất dây giống cũng có ảnh hƣởng tới quá trình phân hoá và hình thành rễ củ. 4.1.2.2. Điều kiện bên ngoài Điều kiện bên ngoài có ảnh hƣởng tới sự hình thành và lớn lên của củ khoai lang bao gồm các yếu tố chủ yếu sau đây: + Nhiệt độ - Nhiệt độ bình quân: 22 - 240C - Chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm và giữa bề mặt luống khoai lang với độ sâu củ phát triển. Chênh lệch này càng lớn càng có lợi cho sự lớn lên của củ khoai lang. + Độ ẩm đất vừa phải (70 - 80%), không bị ngập nƣớc. + Độ thoáng khí trong đất: Đất phải thoáng khí, không bị dí chặt. + Cân bằng dinh dƣỡng NPK: Không nên bón nhiều đạm (nhất là đạm ở dạng NO3- . Ở Việt Nam tỷ lệ NPK bón thích hợp là: 2: 1: 3. 4.1.3. Diện tích lá và cơ sở lý luận của việc nâng cao sản lƣợng khoai lang 4.1.3.1. Hiệu suất quang hợp thuần và hệ số sử dụng ánh sáng của khoai lang Khoai lang có 2 nhƣợc điểm ảnh hƣởng đến năng suất, đó là: + Hiệu suất quang hợp (HSQH) thuần thấp, thƣờng chỉ đạt 3 - 5g/m2lá/ngày đêm. + Hệ số sử dụng ánh sáng yếu, thƣờng khoảng 0,76 - 1,28% (cao nhất 2%) Tại sao khoai lang có bộ lá phát triển khá lớn (300 - 400lá/cây) nhƣng HSQH thuần thấp và hệ số sử dụng ánh sáng yếu. Đó chính là do khoai lang có đặc tính thân bò nên đã tạo ra kết cấu tầng lá không hợp lý, lá bị che khuất nhau nhiều, là nguyên nhân chủ yếu làm giảm hệ số sử dụng ánh sáng dẫn đến HSQH thuần thấp. 49 Nhƣ chúng ta đã biết, lá cây trồng nói chung và lá khoai lang nói riêng là cơ quan chủ yếu để quang hợp tạo ra sản lƣợng vật chất khô đó là tích số giữa HSQH thuần với diện tích lá và thời gian sinh trƣởng. HSQH thuần (g/m2lá/ngày) x Diện tích lá (m2) x Thời gian sinh trƣởng (ngày) và đƣợc tính theo công thức: ΔW = - 11,5A2+ 74A (A là chỉ số diện tích lá). Mặt khác HSQH thuần lại đƣợc tính theo công thức: P P − L Lt(gam/m2lá/ ngày) 2 1 ⎛ ⎞ + 1 2. ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ 2 - P1 và P2 là khối lƣợng vật chất khô thu đƣợc ở 2 lần theo dõi 1 và 2 (tính bằng gam). - t là thời gian giữa 2 lần theo dõi 1 và 2 (tính bằng ngày) - L1 và L2 là chỉ số diện tích lá ở 2 lần theo dõi 1 và 2 (tính bằng m2) vào diện tích lá (chỉ số diện tích lá). Nhƣ vậy rõ ràng là sản lƣợng vật chất khô của cây khoai lang phụ thuộc chủ yếu 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 102 62,5 118 112 82 30 10 0 1 2 3 4 5 6 A Đồ thị 4.1 - Biểu diễn quan hệ giữa sản lượng vật chất khô (ΔW) với chỉ số diện tích lá (A) 4.1.3.2. Chỉ tiêu diện tích lá và những yếu tố ảnh hưởng a) Định nghĩa Chỉ số diện tích lá bằng tỷ số giữa diện tích lá và diện tích đất (nó chiếm). Sự phát triển diện tích lá khoai lang chịu ảnh hƣởng của nhiều yếu tố kỹ thuật nhƣ giống, mật độ, khoảng cách trồng, phân bón và thời vụ; trong đó phân bón là yếu tố có 50 ảnh hƣởng trực tiếp đến sự phát triển diện tích lá và do đó ảnh hƣởng đến hiệu suất quang hợp thuần và tích lũy chất khô của cây khoai lang. Sau đây là một số kết quả nghiên cứu về mối liên quan giữa phân bón với diện tích lá, HSQH thuần và tích lũy chất khô của cây khoai lang. b) Quan hệ giữa mức phân bón khác nhau với diện tích lá, HSQH thuần và tích lũy chất khô * Thí nghiệm thứ nhất Trịnh Vĩnh Phục và Trƣơng Thụy Tuyền (Sở Nghiên cứu Khoa học Nông nghiệp Từ Châu - Giang Tô - Trung Quốc, 1961 - 1962) trên cơ sở tác động các mức phân bón khác nhau để nghiên cứu sự diễn biến của diện tích lá, hiệu suất quang hợp thuần, tích lũy chất khô và năng suất khoai lang. Thí nghiệm đƣợc tiến hành với 3 mức phân bón: + Mức phân bón cao (45 tấn phân chuồng/ha) năng suất đạt 33,825 tấn/ha. + Mức phân bón trung bình (30 tấn phân chuồng/ha) năng suất đạt 42,05 tấn/ha. + Mức phân bón thấp (20 tấn phân chuồng/ha) năng suất đạt 34,8 tấn/ha. Kết quả cho thấy. - Về năng suất + Ở mức phân bón trung bình (30 tấn/ha) khoai lang đạt năng suất cao nhất (42 tấn/ha). + Ở mức phân bón thấp (chỉ bằng 1/2 mức phân bón cao), năng suất đạt 34,8 tấn/ha, cao hơn ở mức phân bón cao (45 tấn/ha) 1 tấn/ha. - Về diễn biến của chỉ số diện tích lá và HSQH thuần ở các mức phân bón khác nhau đƣợc trình bày ở bảng sau. Bảng 4.2: Diễn biến chỉ số diện tích lá, HSQH thuần ở các mức phân bón khác nhau Thời gian Mức phân bón và chỉ tiêu Sau trồng 70 - 80 ngày Sau trồng 100 - 120 ngày Khi thu hoạch * Phân bón cao: - Chỉ số diện tích lá - HSQH thuần (g/m2lá/ngày) * Phân bón trung bình - Chỉ số diện tích lá - HSQH thuần (g/m2lá/ngày) * Phân bón thấp - Chỉ số diện tích là - HSQH thuần (g/m2lá/ngày) 3,5 4 - 8 3,5 6 - 10 3,5 4,8 5,3 1 - 2 4,2 2 - 4 3,6 2 - 4 4,5 - 3,5 - 3,0 - (Nguồn: Tác vật học báo kỳ I, 1964 - Tiếng Trung Quốc) 51 ChÊt kh« [c©n/mÉu (TQ)] ChØ sè diÖn tÝch l¸ Đồ thị 4.2 §å thÞ biÓu diÔn quan hÖ gi÷a diÖn tÝch l¸ vµ tÝch luü chÊt kh« - Biểu diễn quan hệ giữa diện tích lá và tích lũy vật chất khô Từ những kết quả thu đƣợc ở bảng 4.2 có thể rút ra nhận xét: Ở thời điểm diện tích lá khoai lang phát triển cao nhất, chỉ số diện tích lá đạt đƣợc diễn biến từ 3,5 - 4,2 là thích hợp. * Thí nghiệm thứ hai Năm 1962 - 1966, Bộ môn Sinh lý thực vật trƣờng, Đại học Tổng hợp Hà Nội - Việt Nam, dƣới sự chủ trì của giáo sƣ Lê Đức Diên đã bố trí thí nghiệm các liều lƣợng phân bón khác nhau để nghiên cứu sự diễn biến diện tích lá, HSQH thuần, tích lũy chất khô và mối quan hệ giữa chúng với nhau. Thí nghiệm đƣợc tiến hành với 7 mức phân bón khác nhau (mức bón cho 1 ha): - CT1: 7 tấn phân chuồng (C7) - CT2: C7 + N20 + P15 + K80 - CT3: C15 + N20 + P15 + K80 - CT4: C20 + N40 + P15 + K80 - CT5: C30 + N60 + P45 + K100 - CT6: C30 + N80 + P45 + K200 - CT7: Đối chứng: không bón phân Kết quả thu đƣợc nhƣ sau: 52 - Mối quan hệ giữa mức phân bón với diện tích lá Trong điều kiện nƣớc ta phân bón có ảnh hƣởng lớn đến diện tích lá khoai lang do đó đã có tác dụng đối với hoạt động quang hợp và thấy rằng: Mối quan hệ giữa mức phân bón với diện tích lá là mối quan hệ thuận dƣới dạng hàm số đƣờng thẳng (phân bón tăng diện tích lá tăng). - Mối quan hệ giữa mức phân bón với HSQH thuần: Là mối quan hệ có phần phức tạp hơn. Nói chung phân bón tăng, HSQH thuần tăng; nhƣng ở mức phân bón rất cao (CT6) HSQH thuần lại giảm. Lý do là phân bón có tác dụng đối với diện tích lá nhanh và mạnh hơn đối với HSQH thuần đến mức độ cao diện tích lá gây tác dụng nghịch lên HSQH thuần. Trong thực tế ở mức thu hoạch năng suất trung bình 8 - 9 tấn củ/ha, ruộng khoai lang có HSQH thuần trung bình 4 - 4,2 gam/m2lá/ngày với cực đại diện tích lá 21 - 22 x 103m2lá/ha (tức chỉ số diện tích lá = 2,1 - 2,2) và trƣờng quang hợp (tức thế năng quang hợp) là: 1,0 - 1,1 x 106m2lá/ngày. - Mối quan hệ giữa diện tích lá và HSQH thuần (trên cơ sở thí nghiệm mức phân bón nhƣ nhau, nhƣng mật độ trồng khác nhau). Kết quả cho thấy: Có mối tƣơng quan nghịch dƣới dạng hàm số đƣờng thẳng giữa diện tích lá và HSQH thuần. Nhƣ vậy diện tích lá tăng (vƣợt qua một mức nhất định nào đó) HSQH thuần sẽ giảm mà sản lƣợng vật chất khô là tích số giữa diện tích lá và HSQH thuần. Cho nên phải giải quyết mối quan hệ giữa diện tích lá và HSQH thuần thật hợp lý để đảm bảo thu hoạch cực đại. - Quan hệ giữa diện tích lá với tổng lƣợng vật chất khô: Kết quả cho thấy có mối tƣơng quan thuận dƣới dạng hàm số đƣờng thẳng giữa diện tích lá với tổng lƣợng vật chất khô. Nói chung diện tích lá càng lớn, thu hoạch chất khô càng cao; cực đại diện tích lá đạt tới 50 x 103m2/ha (chỉ số diện tích lá = 5) đảm bảo sản lƣợng chất khô đạt 18 tấn/ha. - Quan hệ giữa diện tích lá với độ tăng chất khô/ngày Theo kết quả tính toán ở các thí nghiệm cho thấy: Ở mức diện tích lá = 35 - 40 x 103m2lá/ha (tức chỉ số diện tích lá = 3,5 - 4) đảm bảo cƣờng độ tăng chất khô cực đại: 240 - 270 kg/ha/ngày tƣơng ứng với HSQH thuần từ 5 - 6gam/m2lá/ngày. Rõ ràng ở thời điểm này hệ số quang hợp của ruộng khoai lang hoạt động với hiệu suất cực đại. - Quan hệ giữa HSQH thuần với tổng lƣợng vật chất khô Đây là mối quan hệ khá phức tạp. Nhìn chung ở mức thu hoạch thấp có HSQH thuần thấp; ở mức thu hoạch trung bình (12 - 13 tấn chất khô/ha) có HSQH thuần cao nhất; ở mức thu hoạch chất khô cao, HSQH thuần lại giảm (do lá bị che khuất nhau nhiều). Vì vậy sản lƣợng khoai lang phụ thuộc vào diện tích lá nhiều hơn vào HSQH thuần. Từ những kết quả nghiên cứu trên đây cho phép rút ra kết luận: - Đối với cây khoai lang việc nâng cao sản lƣợng thu hoạch phụ thuộc nhiều vào diện tích lá và HSQH thuần. 53 - Cần thiết phải tác động các biện pháp kỹ thuật thích hợp (phân bón, tƣới nƣớc, mật độ trồng...) để xúc tiến quá trình phát triển diện tích lá hợp lý nâng cao HSQH thuần theo quy luật: + Thời gian đầu (sinh trƣởng thân lá) cần tập trung đẩy nhanh để chỉ số diện tích lá sớm đạt trị số 3 - 3,5. + Duy trì diện tích lá phát triển ở mức chỉ số diện tích lá đạt 3,5 - 4,2 trong một thời gian khá dài. + Sau đó giữ cho diện tích lá giảm xuống một cách từ từ cho đến khi thu hoạch. 4.1.4. Khả năng nâng cao hệ số sử dụng ánh sáng của cây khoai lang 4.1.4.1. Kết cấu tầng lá và sự phân bố cường độ ánh sáng ở những chỉ số diện tích lá khác nhau Cũng theo kết quả nghiên cứu của Trịnh Vĩnh Phục và Trƣơng Thụy Tuyền (Trung Quốc, 1961 - 1962) đã nhận xét: Do chỉ số diện tích lá khác nhau mà hình thành kết cấu tầng lá và sự phân bố cƣờng độ ánh sáng khác nhau. Bảng 4.3: Kết cấu tầng lá và sự phân bố cƣờng độ ánh sáng ở các chỉ số diện tích lá khác nhau trên cây khoai lang Chỉ số diện tích lá Chỉ tiêu Tầng lá 5,26 4,02 2,88 Độ cao tầng lá (cm) % Cường độ ánh sáng tự nhiên Độ cao tầng lá (cm) % Cường độ ánh sáng tự nhiên Độ cao tầng lá (cm) % Cường độ ánh sáng tự nhiên 1 2 3 4 5 6 48 37,6 31,5 27,9 25,3 19,7 100 10,3 3,8 2,2 1,6 0,6 33,4 28,4 26,3 22,4 18,3 - 100 16,5 5,5 4,0 3,1 - 31,0 23,0 22,0 15,3 - - 100 19,9 10,3 4,8 - - (Sở Nghiên cứu Khoa học Từ Châu - Giang Tô - Trung Quốc, 1961 - 1962) Từ những kết quả thu đƣợc ở bảng 10 có thể thấy: - Chỉ số diện tích lá càng lớn số lần tầng lá càng nhiều. - Càng xuống các tầng lá phía dƣới thì phần trăm (%) cƣờng độ ánh sáng tự nhiên mà cây thu nhận đƣợc càng giảm. - Số lần tầng lá của ruộng khoai lang nói chung sẽ bằng chỉ số diện tích lá + 1. 54 - Kết cấu tầng lá đƣợc cải biến (nghĩa là chỉ số diện tích lá hợp lý, sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến sự phân bố cƣờng độ ánh sáng. Chỉ số diện tích lá càng cao, tình trạng lá che khuất càng nghiêm trọng gây nên sự giảm rõ rệt cƣờng độ ánh sáng của tầng lá dƣới. Trong một phạm vi nhất định, cƣờng độ ánh sáng cao, thấp có thể chi phối trực tiếp đến HSQH thuần, rất ảnh hƣởng đến sản lƣợng thu hoạch khoai lang. Ngoài ra nếu kết cấu tầng lá không hợp lý sẽ làm cho tuổi thọ của lá giảm, số lần rụng lá tăng lên làm tiêu hao năng lƣợng vật chất khô. Bởi vậy nâng cao hệ số sử dụng ánh sáng của khoai lang là một vấn đề hết sức cần thiết. Muốn vậy hai vấn đề đặt ra cần giải quyết là: - Điều khiển sự phát triển diện tích lá thích hợp theo quy luật. - Lƣợng bức xạ ánh sáng mặt trời rơi xuống mặt ruộng và hai yếu tố hạn chế là nhiệt độ và lƣợng mƣa. 4.1.4.2. Lượng bức xạ ánh sáng mặt trời và hai yếu tố hạn chế nhiệt độ và lượng mưa * Tổng lƣợng bức xạ ánh sáng mặt trời rơi xuống mặt ruộng theo số liệu của Tổng cục khí tƣợng thủy văn thì: - Hàng năm lƣợng bức xạ ánh sáng mặt trời rơi xuống mặt ruộng ở Việt Nam rất lớn: 6,4 tỷ kilocalo. - Lƣợng bức xạ ánh sáng mặt trời đó đƣợc phân phối đều ở các tháng trong năm. Chênh lệch giữa tháng thấp nhất và cao nhất khoảng 2 lần (ở Liên Xô cũ chênh nhau tới 10 lần). - Nếu tính cho mùa thu hoạch khoai lang Đông Xuân (từ tháng 1 - 5) thì lƣợng bức xạ ánh sáng mặt trời rơi vào mặt ruộng khoảng 2,3 tỷ kilocalo. Theo tính toán 85% lƣợng bức xạ ánh sáng này sẽ làm bay hơi nƣớc trên mặt ruộng, số còn lại (15%) cây trồng có thể lợi dụng để quang hợp. Để cân bằng với 85% lƣợng bức xạ (1,955 tỷ kilocalo) chúng ta cần xét đến hai yếu tố hạn chế là nhiệt độ và lƣợng mƣa. + Nhiệt độ Đồng bằng Bắc bộ, tháng giêng là tháng có nhiệt độ bình quân thấp nhất trong năm (ở Hà Nội là 13,70C). Đối với khoai lang, nhiệt độ tới hạn ảnh hƣởng đến hoạt động sinh lý bình thƣờng của cây là 120C. + Lƣợng mƣa - Theo tính toán thì 85% lƣợng bức xạ ánh sáng mặt trời rơi xuống mặt ruộng có tác dụng làm bốc hơi nƣớc mặt ruộng trong mùa thu hoạch khoai lang Đông Xuân (tháng 1 - 5) là 1,955 tỷ kilocalo. 55 - Nhiệt lƣợng này phải đƣợc cân bằng với lƣợng mƣa từ tháng 1 đến tháng 5. - Ẩm nhiệt bay hơi của nƣớc ở 280C là 580Kcalo/1kg. Nhƣ vậy 1,955 tỷ kilocalo sẽ làm bốc hơi 1 lƣợng nƣớc là: 1,955 10 9 × Kcalo= 3,37 x 106dm3nƣớc/ha = 337mm nƣớc 580 Nghĩa là trong thời gian từ tháng 1 đến tháng 5 cần phải có ít nhất một lƣợng mƣa 337mm để cân bằng với khối năng lƣợng 1,955 tỷ Kcalo đó. - Theo số liệu thống kê của Tổng cục khí tƣợng thủy văn, lƣợng mƣa trung bình nhiều năm ở Hà Nội từ tháng 1 đến tháng 5 là 347mm; lớn hơn 337mm nƣớc cần có (Đây chƣa tính đến lƣợng nƣớc dự trữ có trong đất vào đầu mùa khi trồng khoai lang). Nhƣ vậy rõ ràng là hai yếu tố nhiệt độ và lƣợng mƣa ở miền Bắc nƣớc ta không là những yếu tố hạn chế để nâng cao hệ số sử dụng ánh sáng cho cây khoai lang. Vấn đề còn lại là trong sản xuất cần tác động các biện pháp kỹ thuật thích hợp để điều khiển diện tích lá khoai lang phát triển hợp lý, đúng quy luật để tận dụng đến mức tối đa lƣợng bức xạ ánh sáng mặt trời sử dụng vào quang hợp làm tăng năng suất khoai lang. Trên thực tế sản xuất khoai lang ở nƣớc ta những vùng sản xuất có kinh nghiệm thâm canh đều có thể đạt đƣợc năng suất khoai lang từ 15 - 20 tấn/ha, hoặc cao hơn nữa là tƣơng đối phổ biến. Điều kiện ngoại cảnh thuận lợi là một yếu tố quan trọng giúp cây khoai lang phát huy hết hiệu quả tăng năng suất của chúng. 4.1.5. Quá trình phân phối, vận chuyển và tích lũy vật chất khô Đối với cây khoai lang trong quá trình quang hợp sản phẩm vật chất khô đƣợc tạo ra sẽ đƣợc phân phối, tích lũy vào các bộ phận thân lá và rễ củ nhằm xúc tiến quá trình sinh trƣởng phát triển của các bộ phận này thuận lợi, tạo nên năng suất củ và thân lá cao. Khi nghiên cứu quá trình này có thể rút ra những nhận xét sau: - Về trị số tuyệt đối: Lƣợng vật chất khô phân phối vào hai bộ phận (thân lá và rễ củ) đƣợc tăng dần (tăng tỷ lệ thuận) theo thời gian sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang từ lúc trồng đến lúc thu hoạch. - Về tỷ lệ phân phối: Lƣợng vật chất khô tạo ra đƣợc phân phối theo tỷ lệ nghịch ở hai bộ phận (thân lá và rễ củ) theo thời gian sinh trƣởng phát triển. Thời kỳ đầu phân phối cho bộ phận trên mặt đất là chủ yếu, thời kỳ cuối phân phối cho bộ phận dƣới mặt đất là chủ yếu. Tỷ lệ phân phối này phụ thuộc nhiều vào điều kiện ngoại cảnh và biện pháp kỹ thuật tác động. 56 4.2. YÊU CẦU SINH THÁI 4.2.1. Nhiệt độ Khoai lang có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Châu Mỹ La tinh. Do đó nhiệt độ tƣơng đối cao là điều kiện thuận lợi cho sự sinh trƣởng thân lá cũng nhƣ sự hình thành và phát triển của khoai lang. Ogle (1950) khi nghiên cứu xử lý trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau (10,15,21 và 230C) đối với 3 giống khoai lang (Unit I, Proto Rico, Goldrush) đã có nhận xét: Nhiệt độ tối thích là khoảng giữa 21 - 230C. Hartner và Whitney trồng giống khoai lang Yellow gersey trên đất cát pha đƣợc giữ ở các nhiệt độ khác nhau từ 10 đến 45,50C đã có những nhận xét: - Ở nhiệt độ 100C lá chuyển màu vàng và cây sẽ chết. - Ở nhiệt độ 150C phần lớn lá vẫn giữ đƣợc màu xanh, nhƣng cây không lớn đƣợc. - Ở nhiệt độ từ 20 đến 250C cây sinh trƣởng nhanh hơn, tỷ lệ thuận với nhiệt độ. - Nhiệt độ từ 450C cây sinh trƣởng không tốt bằng ở nhiệt độ 250C. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đối với cây khoai lang còn tuỳ thuộc vào điều kiện từng thời kỳ sinh trƣởng, phát triển khác nhau của cây và có liên quan chặt chẽ đối với thời vụ trồng. Nói chung khi nhiệt độ không khí trung bình từ 150C trở lên thì có thể trồng đƣợc khoai lang, tuy nhiên nhiệt độ thích hợp cho thời kỳ mọc mầm ra rễ của khoai lang là 20 - 250C. Nếu điều kiện nhiệt độ dƣới 100C khoai lang có thể bị chết, dây mới trồng không bén rễ đƣợc. Thời kỳ phân cành kết củ, điều kiện nhiệt độ cao sẽ có lợi cho sự phát triển để sinh trƣởng ngọn của dây khoai lang và sự phân cành cấp 1. Nhiệt độ thích hợp thời kỳ này là 25 - 280C. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều không có lợi cho quá trình phân hoá hình thành củ. Nhiệt độ thích hợp nhất cho sự sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang từ 20 - 300C, nhiệt độ càng cao đặc biệt trong điều kiện đủ nƣớc và chất dinh dƣỡng thân lá phát triển càng tốt, sự hình thành củ thuận lợi do đó số củ trên một cây càng nhiều. Mặt khác nhiệt độ cao cũng thuận lợi cho quá trình phát triển của củ, tuy nhiên ngoài nhiệt độ bình quân hàng ngày (22 - 240C) tốc độ lớn của củ khoai lang còn phụ thuộc vào biên độ chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm, giữa bề mặt luống khoai và độ sâu củ phát triển; chênh lệch này càng lớn thì càng có lợi cho sự lớn lên của củ khoai lang. Ở Việt Nam từ miền Trung Trung Bộ trở vào đến Nam Bộ nhiệt độ quanh năm thƣờng cao nên thích hợp cho sự sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang. Ở các tỉnh miền Bắc thƣờng có một mùa Đông giá lạnh (từ tháng 11 - 12 đến tháng 1 - 2) nên nhiệt độ thấp trong mùa Đông đã có ảnh hƣởng ít nhiều đến sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang ở cả vùng đồng bằng cũng nhƣ trung du miền núi trong những thời vụ cụ thể. 57 Ví dụ: - Vụ khoai lang Đông Xuân: (trồng tháng 11 - 12, thu hoạch tháng 4 - 5) cần lƣu ý ảnh hƣởng của điều kiện nhiệt độ thấp khi trồng cũng nhƣ giai đoạn phân hoá hình thành củ - Mặt khác ở các tỉnh miền núi cao do mùa đông giá lạnh, nhiệt độ thấp kéo dài kèm theo sƣơng giá, sƣơng muối nên không trồng đƣợc khoai lang Đông Xuân. - Vụ khoai lang Đông (trồng tháng 9 - 10, thu hoạch tháng 1 - 2) ở các tỉnh đồng bằng Trung du Bắc bộ cần lƣu ý trồng sớm để tranh thủ khi nhiệt độ còn cao thân lá phát triển sớm. Đồng thời phải có biện pháp hạn chế ảnh hƣởng của nhiệt độ thấp trong thời gian lớn của củ bằng các biện pháp kỹ thuật nhƣ bón nhiều phân hữu cơ, làm luống thấp và nở sƣờn, tƣới nƣớc và bón phân kali. Các tỉnh miền núi không trồng đƣợc vụ khoai lang này. - Vụ khoai lang Xuân (trồng tháng 2 - 3, thu hoạch tháng 6 - 7). Nói chung ở đồng bằng thời vụ này có điều kiện nhiệt độ thuận lợi cho cây khoai lang sinh trƣởng phát triển. Các tỉnh trung du miền núi cần trồng muộn tháng 3 để tránh những đợt rét muộn của mùa Đông. - Vụ khoai lang Hè Thu (trồng tháng 5 - 6 thu hoạch 8 - 9). Vụ này ở các tỉnh miền Nam có điều kiện nhiệt độ rất thuận lợi, song ở các tỉnh miền Bắc thời vụ này nằm trong mùa mƣa bão nhiệt độ cao nên thân lá phát triển quá mạnh không cân đối với sự phát triển của củ nên năng suất không cao. Điều quan trọng của vụ này là cần phải chọn chân đất cao thoát nƣớc để hạn chế bớt ảnh hƣởng xấu của điều kiện nhiệt độ đối với cây khoai lang. 4.2.2. Ánh sáng Khoai lang có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới. Nhƣng khoai lang cũng đã đƣợc trồng thí nghiệm có kết quả ở vùng ôn đới có nhiệt độ cao, mùa hè tƣơng đối nóng. Ở các vùng đó cũng nhƣ các vùng nhiệt đới khoai lang sinh trƣởng phát triển thuận lợi do có điều kiện cƣờng độ ánh sáng cao. Vì có nguồn gốc nhiệt đới nên cây khoai lang có phản ứng ánh sáng ngày ngắn (<13 giờ ánh sáng/ngày). Thời gian chiếu sáng thích hợp trong một ngày từ 8 - 10 giờ ánh sáng. Tuy nhiên trong điều kiện ngày dài hơn khoai lang cũng sinh trƣởng phát triển đƣợc. Cƣờng độ ánh sáng cũng là một yếu tố có ảnh hƣởng đến sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang. Nói chung cƣờng độ ánh sáng mạnh thuận lợi cho sự phát triển của khoai lang. Ngƣợc lại cƣờng độ ánh sáng yếu (cƣờng độ ánh sáng bằng 26,4% cƣờng độ ánh sáng trung bình) có tác dụng xúc tiến quá trình ra hoa của khoai lang. Nhƣ vậy trong thực tế sản xuất khoai lang ra hoa trong điều kiện ngày ngắn đêm dài. Ngƣời ta đã có nhận xét ở các vùng ôn đới khoai lang thƣờng dễ ra hoa vào mùa Đông hay đầu mùa Xuân. Khoai lang có đặc điểm thân bò, lá bị che khuất nhau nhiều nên đã làm giảm hệ số sử dụng ánh sáng của khoai lang, do đó ảnh hƣởng đến quang hợp. 58 Trong ruộng khoai lang, tầng lá trên cùng nhận đƣợc 100% cƣờng độ ánh sáng tự nhiên, song xuống các tầng lá dƣới khả năng thu nhận ánh sáng đã giảm xuống một cách nhanh chóng. Điều đó không những ảnh hƣởng tới quá trình quang hợp mà còn làm cho tuổi thọ của lá giảm, số lần rụng lá tăng lên, tiêu hao vật chất dinh dƣỡng. Hệ số sử dụng ánh sáng của khoai lang thƣờng rất thấp khoảng 0,76 - 1,28%. Bởi vậy để nâng cao hệ số giờ sử dụng ánh sáng của khoai lang lên khoảng 2%. Chúng ta cần chú ý đến việc chọn giống (thân ngắn, ít bò lan, khả năng ra cành nhiều, lá đứng...) bố trí mật độ khoảng cách trồng hợp lý vv... để nâng cao năng suất. Việt Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa không những có nhiệt độ cao mà còn có điều kiện ánh sáng đầy đủ, tổng lƣợng bức xạ ánh sáng mặt trời rơi vào mặt ruộng lớn và tƣơng đối rải đều ở các tháng trong năm nên ánh sáng không phải là yếu tố hạn chế năng suất. Bởi vậy ở nƣớc ta khoai lang có thể trồng đƣợc quanh năm và đạt năng suất cao nếu đƣợc chú ý đầu tƣ thâm canh. 4.2.3. Nƣớc Khoai lang là một cây hoa màu trồng cạn, thời gian sinh trƣởng ngắn (3 - 5 tháng) nhƣng trong quá trình sinh trƣởng phát triển khoai lang đã tổng hợp đƣợc một lƣợng vật chất hữu cơ khá lớn. Đó là nhờ khoai lang đã sử dụng năng lƣợng ánh sáng mặt trời tổng hợp CO2 và NH2 tạo nên chất hữu cơ - nguyên liệu để tạo ra các bộ phận của cây khoai lang cũng nhƣ tất cả các vật chất dự trữ vào củ. Nhƣ vậy nƣớc đóng một vai trò quan trọng trong quá trình sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang. Lƣợng mƣa thích hợp nhất đối với khoai lang từ 750 - 1000mm/năm, khoảng xấp xỉ 500mm trong cả vụ trồng. Mặc dù độ ẩm thích hợp cho khoai lang nói chung là khoảng 70 - 80% độ ẩm tối đa đồng ruộng, nhƣng nhu cầu về nƣớc đối với khoai lang qua từng thời kỳ sinh trƣởng phát triển cũng có khác nhau. Nhu cầu nƣớc của khoai lang có thể chia ra làm 3 giai đoạn. + Giai đoạn đầu (từ trồng đến kết thúc thời kỳ phân cành kết củ) nhu cầu nƣớc của khoai lang còn thấp nên độ ẩm đất chỉ cần đảm bảo 65 - 75% độ ẩm tối đa đồng ruộng nhƣng lại là giai đoạn quan trọng bởi nó ảnh hƣởng tới quá trình hình thành củ, quyết định số củ trên 1 cây khoai lang. Tuy nhiên nếu độ ẩm đất quá cao (90 - 100%) thì có lợi cho quá trình mọc mầm ra rễ, song lại ảnh hƣởng không tốt tới sự phân hoá hình thành củ làm giảm số lƣợng củ trên 1 dây khoai lang. Lƣợng nƣớc cần trong giai đoạn này thấp khoảng 15 - 20% tổng lƣợng nƣớc cần trong suốt thời kỳ sinh trƣởng phát triển bởi vào lúc này sinh trƣởng của cây khoai lang tăng chậm, nhất là bộ phận trên mặt đất. Kết hợp với giai đoạn này cây khoai lang có khả năng chịu hạn khá. + Giai đoạn thứ hai: (chủ yếu là giai đoạn thân lá phát triển). Từ sau khi kết thúc thời kỳ phân cành kết củ, số củ hữu hiệu đã ổn định, cây khoai lang bƣớc vào thời kỳ 59 sinh trƣởng mạnh của bộ phận trên mặt đất, số lá và diện tích lá tăng, cành cấp 1, 2, 3 phát triển mạnh tạo nên một lƣợng sinh khối lớn - Lúc này củ cũng bƣớc vào giai đoạn phát triển nhƣng với tốc độ chậm. Để tạo nên đƣợc lƣợng sinh khối lớn cây khoai lang cần rất nhiều nƣớc. Lƣợng nƣớc cần tăng dần từ đầu cho đến khi thân lá đạt đến trị số tối đa. Lƣợng nƣớc cần cho giai đoạn này chiếm cao nhất. Khoảng 50 - 60% tổng lƣợng nƣớc cần trong suốt thời kỳ sinh trƣởng. Tuy nhiên để cho luống khoai có đủ độ thoáng khí, độ ẩm đất cũng chỉ cần đảm bảo 70 - 80% độ ẩm tối đa đồng ruộng. Đây là giai đoạn cây khoai lang cần đƣợc cung cấp đầy đủ nƣớc. Trong sản xuất tƣới vào giai đoạn này hiệu quả tăng năng suất rất rõ, nhất là trong điều kiện thời vụ nào gặp hạn thời tiết khô hanh (vụ Đông ở miền Bắc Việt Nam). + Giai đoạn thứ ba: Sau khi thân lá đạt tới đỉnh cao nhất, giảm xuống từ từ cho đến khi thu hoạch bộ phận trên mặt đất về cơ bản hầu nhƣ ngừng sinh trƣởng và giảm sút. Quá trình phát triển tập trung chủ yếu vào sự vận chuyển tích luỹ vật chất hữu cơ từ thân lá vào củ. Tốc độ lớn của củ tăng nhanh, nhất là vào thời điểm trƣớc khi thu hoạch khoảng 1 tháng; cung cấp nƣớc vào lúc này không có tác dụng xúc tiến sự phát triển thân lá mà chính để phục vụ quá trình vận chuyển tích luỹ vật chất đồng hoá vào củ. Do đó lƣợng nƣớc cần vào giai đoạn này đã bắt đầu giảm xuống, chỉ khoảng trên dƣới 20% tổng lƣợng nƣớc cần trong suốt thời kỳ sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang. Tuy nhiên để củ phát triển thuận lợi cũng cần đảm bảo độ ẩm đất 70 - 80% độ ẩm tối đa đồng ruộng. Trong sản xuất thƣờng ngƣời ta ít tƣới vào giai đoạn này bởi giai đoạn này nếu độ ẩm trong đất quá cao hoặc gặp trời mƣa củ khoai lang rất dễ bị thối. Cung cấp nƣớc cho khoai lang là một biện pháp kỹ thuật trong thâm canh tăng năng suất khoai lang. Song phải cung cấp một cách hợp lý trên cơ sở dựa vào nhu cầu nƣớc qua từng thời kỳ sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang kết hợp với việc xác định độ ẩm đất trên đồng ruộng. Nói một cách khác trong sản xuất cần dựa vào các thời vụ trồng cụ thể (vụ Đông Xuân, vụ Đông, và vụ Hè Thu) để có chế độ tƣới cụ thể về cả lƣợng nƣớc tƣới, thời kỳ tƣới và phƣơng pháp tƣới thích hợp. 4.2.4. Đất đai Khoai lang có đặc tính thích ứng và đề kháng rất mạnh nên trồng ở bất cứ loại đất nào cũng có thể cho năng suất. Nói chung khoai lang dễ tính không kén đất. Ở tất cả các loại đất có thành phần cơ giới cũng nhƣ tính chất hoá học khác nhau cũng đều có thể trồng đƣợc khoai lang. Cây khoai lang ƣa đất cát pha có tỷ lệ mùn cao, nhƣng vẫn có thể trồng trên đất bạc màu thoái hoá và nghèo dinh dƣỡng. Tuy nhiên thích hợp nhất cho khoai lang phát triển tốt vẫn là loại đất thịt nhẹ, tơi xốp, lớp đất mặt sâu. Một trong những điều kiện quan trọng để cho củ khoai lang phát triển thuận lợi là đất phải thoáng, tơi xốp, đất dí chặt củ khoai lang chậm lớn phát triển cong queo. Theo Gourke (1985) ở Papua Niu Ghinê khoai lang đƣợc trồng trên đất thịt nặng, đất than bùn cũng nhƣ đất pha cát, trên đất bằng phẳng cũng nhƣ đất sƣờn dốc nghiêng 60 tới 400. Đất có kết cấu chặt và nghèo dinh dƣỡng sẽ hạn chế quá trình hình thành củ khoai lang, dẫn đến năng suất thấp. Độ xốp của đất làm tăng hoạt động phân hoá rễ củ. Ở giai đoạn phát triển ban đầu, sự hô hấp của rễ củ chiếm khoảng 25% của toàn bộ cây dƣới điều kiện bình thƣờng. Sự thiếu oxy cũng nhƣ độ xốp của đất kém sẽ có thể ảnh hƣỏng đến toàn bộ quá trình phân hoá và lớn lên của củ. Kotama và C.S (1965) cho rằng đất có độ ẩm cao thƣờng làm tăng quá trình phát triển thân lá hơn quá trình phát triển củ dẫn đến số củ trên cây thƣờng ít. Những trƣờng hợp nhƣ vậy thƣờng xảy ra ở các loại đất thịt nặng có độ xốp kém. Bourke (1985) cũng cho rằng độ pH tối thích cho sự sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang là 5,6 - 6,6. Tuy nhiên cây khoai lang vẫn có thể sinh trƣởng phát triển tốt ở các loại đất có độ pH = 4,5 - 7,5 trừ đất sét nặng có hàm lƣợng nhôm trong đất cao. Cây khoai lang mẫn cảm với chất kiềm, muối và rất mẫn cảm với độc tố nhôm. Cây khoai lang có thể chết trong vòng 6 tuần sau khi trồng trên đất có độ nhôm cao, không đƣợc bón vôi khi trồng (Baufort - Murphy, 1989). Chính do tính thích ứng rộng nhƣ vậy mà ở Việt Nam trên các loại đất cát ven biển miền Trung, đất đồi xấu vùng trung du miền núi, hay ở các vùng đất bạc màu nghèo dinh dƣỡng, đất thịt nặng thƣờng bị ngập đều có thể trồng khoai lang cho năng suất khá cao nếu biết đầu tƣ biện pháp kỹ thuật thâm canh hợp lý. 4.2.5. Chất dinh dƣỡng 4.2.5.1. Nhu cầu dinh dưỡng khoáng của cây khoai lang Nhu cầu dinh dƣỡng khoáng của cây đƣợc biểu thị ở số lƣợng và tốc độ hấp thụ các chất khoáng trong suốt quá trình sinh trƣởng phát triển của nó. Nhu cầu chất khoáng của cây trồng là một trong ba yếu tố quan trọng làm căn cứ để xác định chế độ bón phân hợp lý nhằm đạt năng suất cao. Đối với từng loại cây trồng thì nhu cầu dinh dƣỡng là chỉ số tƣơng đối ổn định nhƣng nhu cầu phân bón thì lại thay đổi tuỳ theo đặc điểm đất đai, phân bón và điều kiện khí hậu, thời tiết. Đối với khoai lang nhu cầu dinh dƣỡng khoáng cũng rất lớn kể cả các nguyên tố đa lƣợng và nguyên tố vi lƣợng nhƣng trƣớc hết chủ yếu vẫn là 3 nguyên tố đa lƣợng đạm, lân, kali. Theo kết quả phân tích của ISo E (Đài Loan) tỷ lệ NPK trong thân lá khoai lang là 0,81 - 0,15 - 0,05% trọng lƣợng khô; trong củ là 1,80 - 1,14 - 3,0% trong lƣợng khô. Vì vậy muốn đạt năng suất 150 tạ/ha, khoai lang cần lấy của đất khoảng (70kg N+ 20kg P2O5 + 110kg K2O)/ha. Ở Marilen (Mỹ) bón đủ lƣợng NPK theo tỷ lệ 3:9:12 (50kg N + 160kg P2O5 + 200kg K2O)/ha năng suất đạt 235 - 270tạ/ha. Trong điều kiện đó lƣợng các chất dinh dƣỡng khoai hút qua đất nhƣ sau: 61 Chất dinh dưỡng Lá và dây Củ Tổng số Đạm 49,7 53,4 103,1 Lân 13,7 26,8 40,5 Kali 107,6 102,2 209,8 Canxi 24,6 5,9 30,5 Manhê 5,2 4,7 9,9 Khoai lang là loại cây rất chịu phân, nếu năng suất 120 tạ/ha thì khoai lang lấy của đất là 33 - 37 kg N; 9 - 15 kg P2O5 và 33 - 72 kg K2O. Theo Lê Đức Diên và Nguyễn Đình Huyên (1967) ở Việt Nam nhu cầu chất dinh dƣỡng của khoai lang cần có để đạt năng suất 100tạ củ/ha đƣợc thể hiện ở bảng số liệu 4.4. Bảng 4.4: Nhu cầu dinh dƣỡng của cây khoai lang Giống và mức thu hoạch (tấn/ha) Số lượng chất dinh dưỡng hút (kg/ha) Nhu cầu chất dinh dưỡng cho 100 tạ củ (kg) N P2O5 K2O N P2O5 K2O 1. Khoai Lim 6,41 24,6 11,4 80,4 38,5 17,8 125,6 11,03 37,6 21,5 130,3 34,2 19,5 118,5 18,30 59,3 33,9 204,6 32,4 18,5 111,8 24,50 76,2 46,3 275,0 31,1 18,9 112,3 32,60 99,8 56,1 357,0 30,6 17,2 109,5 2 Khoai Hồng Quảng 18,54 40,8 33,8 130,5 22,0 18,3 70,4 33,19 68,5 50,8 208,4 20,5 15,3 62,8 44,60 89,2 66,0 269,0 20,0 14,6 60,3 (Nguồn: Lê Đức Diên, Nguyễn Đình Huyên, 1967) Từ những kết quả thu đƣợc ở trên có thể rút ra nhận xét về nhu cầu dinh dƣỡng các chất khoáng chủ yếu của khoai lang nhƣ sau: + Về số lƣợng: Cần nhiều nhất là kali, sau đó là đạm và cuối cùng là lân. + Về thời kỳ: Thời kỳ sinh trƣởng thân lá cây khoai lang cần chủ yếu là đạm, thời kỳ phát triển củ cần chủ yếu là kali, còn lân cần suốt trong thời kỳ sinh trƣởng phát triển đặc biệt là thời kỳ phát triển rễ. 62 4.2.5.2. Tác dụng của các nguyên tố chủ yếu (N.P.K) - Thí nghiệm ở Đài Loan, ISoE đi đến kết luận: Tác dụng của đạm và kali thể hiện rõ trong việc tăng số lƣợng và trọng lƣợng củ, tác dụng của lân là tăng trọng lƣợng trung bình từng củ và tỷ lệ giữa củ và dây lá. Samuels.G và CS thấy đạm và lân làm tăng tỷ lệ caroten trong củ, năng suất củ cũng tăng, kali làm tăng năng suất nhƣng không ảnh hƣởng đến tỷ lệ caroten trong củ. - Khi nghiên cứu tác dụng của các nguyên tố N.P.K các tác giả Trung Quốc đã nhận xét: + Kali có tác dụng đẩy mạnh hoạt động của bộ rễ và của tƣợng tầng, đẩy mạnh khả năng quang hợp, hình thành và vận chuyển gluxít về rễ. Thiếu kali khoai chậm lớn, ít củ, tỷ lệ tinh bột giảm, tỷ lệ xơ tăng, không bảo quản đƣợc lâu. + Đạm có tác dụng thúc đẩy sinh trƣởng thân lá. Thời kỳ đầu khoai lang cần tƣơng đối nhiều đạm, thiếu đạm cây sinh trƣởng kém, lá nhỏ, chuyển vàng sớm, cành ít, quang hợp yếu, năng suất giảm. Nhƣng bón quá nhiều đạm cây thƣờng bị vống, nếu gặp mƣa thân lá phát triển mạnh, lá che khuất nhau nhiều ảnh hƣởng đến quang hợp kết hợp với đất ẩm trong thời gian dài sẽ ảnh hƣởng đến quá trình phân hoá hình thành củ, củ ít, chậm lớn năng suất giảm nhiều. + Lân có ảnh hƣởng lớn đến khả năng quang hợp và vận chuyển chất dinh dƣỡng. Thiếu lân năng suất thấp, phẩm chất củ giảm, không để đƣợc lâu. Nhiều kết quả thí nghiệm cho thấy trong điều kiện đủ lân thì hiệu quả của đạm càng rõ hơn. Tuy nhiên chỉ khi nào phối hợp cả ba nguyên tố một cách thật hợp lý mới có thể nâng cao năng suất. Tỷ lệ phối hợp NPK bón cho khoai lang phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trƣớc hết là tình hình đất đai. Nói chung nếu đất nghèo nguyên tố nào thì phải tăng cƣờng bón thêm nguyên tố đó. Nhƣng không phải nhất thiết hoàn toàn nhƣ vậy vì khả năng sử dụng các nguyên tố dinh dƣỡng trong đất của cây trồng ngoài tính chất đất đai còn phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết, phụ thuộc vào mối quan hệ qua lại giữa các nguyên tố.v.v... Ví dụ ở Mỹ thƣờng bón với tỷ lệ 1: 2: 3 hay 1: 2: 6. Nói chung có thể bón với tỷ lệ 1: 1: 3; nơi nào thiếu kali và lân nên bón với tỷ lệ 1: 2: 4; nơi nào thiếu lân nên bón với tỷ lệ 1: 1,15: 1,5. Ở Việt Nam đất trồng khoai lang thƣờng là những loại đất xấu, bạc màu, nghèo dinh dƣỡng nên thƣờng bón với tỷ lệ 2: 1: 3 là thích hợp. Ngoài các nguyên tố đa lƣợng, khoai lang cũng cần một số nguyên tố vi lƣợng nhƣng với lƣợng rất ít. Tuy nhiên hiện tƣợng thiếu vi lƣợng đối với khoai lang thƣờng rất ít xảy ra vì vậy trong sản xuất hiện nay ngƣời ta cũng chƣa nghiên cứu bón phân vi lƣợng cho khoai lang. 63 4.2.5.3. Những biểu hiện thiếu các nguyên tố dinh dưỡng ở lá khoai lang Hình 4.4 - Một số biểu hiện thiếu các nguyên tố dinh dưỡng ở lá khoai lang 64 Chƣơng 5 KỸ THUẬT TRỒNG 5.1. LÀM ĐẤT VÀ LÊN LUỐNG 5.1.1. Làm đất Khoai lang là cây trồng không kén đất, trồng trên bất cứ loại đất nào (đồi núi, cát ven biển, bạc màu, đất thịt, đất cát pha...) cũng đều cho thu hoạch. Kỹ thuật làm đất cho khoai lang cần phải đảm bảo những yêu cầu sau: * Làm đất sâu: Có tác dụng để làm đƣợc luống cao, to, tạo điều kiện cho rễ và củ phát triển thuận lợi. * Làm đất tơi xốp: Đất tơi xốp là một yêu cầu cần thiết đảm bảo đầy đủ oxy cho rễ con phát triển đồng thời giúp cho củ phình to nhanh, không bị cong queo. * Đảm bảo giữ màu, giữ nƣớc và chủ động thoát nƣớc tốt. Tuy vậy việc làm đất cũng phải tùy thuộc vào từng loại đất, thời vụ trồng mà có biện pháp kỹ thuật làm đất thích hợp Ví dụ: Vụ Đông Xuân trên các loại chân đất thịt, đất vàn, kỹ thuật làm đất chủ yếu là làm ải. Nhƣng việc làm ải trong vụ Đông Xuân cũng cần lƣu ý đảm bảo đủ độ ẩm trong đất khi trồng. Vì vậy sau khi cày ải xong, 2 - 3 ngày sau cần phải bừa ải ngay để giữ ẩm cho đất. Vụ Đông do ảnh hƣởng của những trận mƣa cuối mùa vì vậy gặt lúa mùa xong, đất còn ƣớt nhƣng phải tiến hành làm đất ngay để đảm bảo thời vụ trồng. Trong điều kiện đó phải áp dụng biện pháp kỹ thuật làm đất ƣớt. Sau khi cày đất lên luống, trên mỗi luống cần cho thêm một ít đất bột để giảm bớt độ ẩm đất trƣớc khi đặt dây trồng. Sau trồng khoảng trên dƣới một tháng, khi thời tiết chuyển sang khô hanh, đất trong luống khô dần phải tiến hành làm đất lại, làm đất nhỏ và vun luống lên hoàn chỉnh. Trên các chân đất cát (đặc biệt là đất cát ven biển) sau khi gặt lúa mùa phải tiến hành cày lên luống ngay để đảm bảo đủ độ ẩm khi trồng mà không đƣợc làm đất ải. 5.1.2. Lên luống Lên luống cho khoai lang nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho bộ phận dƣới mặt đất phát triển nhất là củ. Lên luống cần chú ý tới 2 mặt: Kích thƣớc luống và hƣớng luống. * Kích thƣớc luống: Luống rộng hay hẹp, cao hay thấp phụ thuộc vào điều kiện đất đai, giống, thời vụ, mật độ, khoảng cách trồng v.v... Thông thƣờng trên các loại đất xấu, đất khó thoát nƣớc, giống dài ngày, thời vụ có thời gian sinh trƣởng dài, mật độ khoảng cách trồng thƣa, kích thƣớc luống phải rộng và 65 luống phải cao. Một yêu cầu cơ bản của kỹ thuật lên luống khoai lang là phải nở sƣờn (không lên luống hình tam giác). Trong sản xuất hiện nay kích thƣớc luống thƣờng dao động từ 1 - 1,2m chiều rộng và 30 - 45 cm chiều cao. * Hƣớng luống: Tùy thuộc vào kích thƣớc của ruộng trồng mà xác định, nhƣng nói chung theo hƣớng đông tây là thích hợp nhất. Theo hƣớng này có hai điều lợi: - Thời gian đầu không bị ảnh hƣởng của gió mùa Đông Bắc làm lật ngƣợc dây. - Vào giai đoạn cuối, thân lá đã giảm xuống, củ lớn nhanh không bị ánh nắng mặt trời chiếu thẳng góc vào sƣờn luống làm nhiệt độ trong luống khoai tăng lên có thể là điều kiện thuận lợi cho bọ hà phá hoại củ phát triển. 5.2. KỸ THUẬT TRỒNG Thực tiễn sản xuất từ trƣớc đến nay trong nghề trồng khoai lang ở nƣớc ta đã có nhiều cách trồng khác nhau xuất phát từ tính chất đất đai, thời vụ, chất lƣợng dây giống và tập quán của từng vùng mà mỗi địa phƣơng đã áp dụng những phƣơng pháp trồng khác nhau. Những phƣơng pháp trồng đó là: Trồng nằm ngang luống, trồng dây kiểu móc câu, trồng dây kiểu đáy thuyền, trồng dây kiểu áp tƣờng, trồng dây phẳng dọc luống.v.v... Mỗi một cách trồng đều có những ƣu và nhƣợc điểm, song hiện nay trong sản xuất hai phƣơng pháp đƣợc phổ biến rộng rãi là: Trồng dây phẳng dọc luống và trồng dây áp tƣờng. 5.2.1. Trồng dây phẳng dọc luống Phƣơng pháp này áp dụng cho các ruộng đã đƣợc lên luống hoàn chỉnh. * Ƣu điểm - Hầu hết các mắt đốt trên thân đƣợc nằm ở vị trí rất thuận lợi cho việc phân hoá hình thành củ. Do đó số lƣợng củ trên 1 dây sẽ tăng lên. - Củ đƣợc phân bố đều trong luống tạo điều kiện thuận lợi cho củ phát triển. - Thân lá phát triển đều ở cả hai bên sƣờn luống tạo điều kiện cho kết cấu tầng lá hợp lý nâng cao đƣợc hệ số sử dụng ánh sáng và hiệu suất quang hợp thuần của khoai lang. - Tiến hành các biện pháp chăm sóc, làm cỏ, xới xáo, tƣới nƣớc, bón phân thúc, vun luống... đƣợc dễ dàng. * Nhƣợc điểm - Kỹ thuật trồng tƣơng đối phức tạp nên thƣờng tốn nhiều công, giá thành chi phí cao. - Tỷ lệ dây chết cao (bởi phải trồng nông) nhất là trong những thời vụ khi trồng gặp rét (vụ Đông Xuân). Để khắc phục nhƣợc điểm này khi trồng cần chú ý sau khi lấp đất cần ấn chặt cổ dây. 66 5.2.2. Trồng dây áp tƣờng Luống chỉ cần lên một bên sƣờn, đặt dây nghiêng dựa vào sƣờn luống đó, xong lên nốt sƣờn luống còn lại để lấp dây. * Ƣu điểm - Kỹ thuật trồng đơn giản, trồng nhanh, đỡ tốn công. - Dây đƣợc trồng sâu nên tỷ lệ dây chết rất thấp. * Nhƣợc điểm - Số lƣợng mắt đốt ra củ nằm sâu, ở vị trí không thuận lợi nên số củ trên dây ít. - Củ chỉ phát triển ở một bên sƣờn luống. - Thân lá phát triển không đều ở cả hai bên sƣờn luống, kết cấu tầng lá không hợp lý, lá bị che khuất nhau nhiều làm giảm hệ số sử dụng ánh sáng dẫn đến hiệu suất quang hợp thuần thấp. - Không thuận lợi cho việc chăm sóc, làm cỏ, xới xáo, bón phân, nhấc dây, tƣới nƣớc,... 1. Phẳng dọc luống; 2. Áp tƣờng (nghiêng); 3. Đáy thuyền; 4. Móc câu; 5. Đứng Hình 5.1 - Các phương pháp đặt dây 67 5.3. THỜI VỤ TRỒNG 5.3.1. Các căn cứ để xác định thời vụ trồng Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới, gió mùa, khí hậu nóng ẩm, nhiệt độ cao, mƣa nhiều, lƣợng mƣa phân bố tƣơng đối đều nên rất thuận lợi cho cây khoai lang sinh trƣởng phát triển. Do đó có thể trồng quanh năm. Tuy nhiên cũng cần lƣu ý tới những đặc điểm riêng của từng vùng khí hậu khác nhau để bố trí thời vụ cho thích hợp. Bởi vậy để sắp xếp thời vụ trồng hợp lý cũng cần phải dựa vào những yếu tố sau đây: * Điều kiện ngoại cảnh cụ thể (chủ yếu là nhiệt độ và lƣợng mƣa) có liên quan đến các thời kỳ sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang. * Đặc điểm của giống: Các giống trung bình và dài ngày thƣờng đƣợc sắp xếp trồng vào vụ Đông Xuân và vụ Xuân. Các giống ngắn ngày thƣờng đƣợc trồng vào vụ Đông và vụ Hè Thu. Dựa vào đặc tính chịu rét hay chịu nóng của giống để phân bố vào thời vụ thích hợp. * Điều kiện đất đai và chế độ luân canh cây trồng: Đất ngoài bãi tránh thời kỳ ngập nƣớc, chế độ luân canh 2 vụ hay 3 vụ mà chọn vụ trồng cho thích hợp. Luân canh 2 vụ thì trồng vụ Đông Xuân; luân canh 3 vụ thì trồng khoai lang vụ Đông,... * Mức độ đầu tƣ thâm canh và yêu cầu kinh tế cụ thể của từng địa phƣơng. Nói chung ở Việt Nam đã hình thành 4 thời vụ trồng chủ yếu. 5.3.2. Các thời vụ trồng khoai lang ở Việt Nam 5.3.2.1. Vụ khoai lang Đông Xuân Diện tích trồng khoai lang đông xuân hiện nay ở nƣớc ta chiếm tỷ trọng tƣơng đối lớn so với tổng diện tích trồng khoai lang trong cả nƣớc. Nói chung vụ Đông Xuân có thể trồng đƣợc ở tất cả các vùng trừ các tỉnh miền núi phía Bắc và Tây Nguyên. Diện tích trồng khoai lang đông xuân tập trung chủ yếu trên đất canh tác 1 lúa - 1 màu. Thời vụ trồng tháng 11 - 12, thu hoạch tháng 4 - 5. Khoai lang đông xuân có những ƣu nhƣợc điểm chính sau đây: * Ƣu điểm - Nằm trong cơ cấu luân canh 2 vụ: Lúa mùa - khoai lang đông xuân nên thời vụ không khẩn trƣơng, đảm bảo làm đất kỹ, nhất là có điều kiện làm ải. - Thời gian sinh trƣởng dài (5 - 6 tháng) nên có thể sử dụng các giống dài ngày có tiềm năng năng suất cao. - Nói chung các giai đoạn sinh trƣởng phát triển (nhất là sinh trƣởng thân lá và phát triển củ) nằm trong điều kiện ngoại cảnh tƣơng đối thuận lợi. 68 - Giai đoạn củ lớn nằm trong điều kiện nhiệt độ thích hợp, chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm khá lớn, có mƣa xuân, thời gian lớn của củ dài nên có lợi cho quá trình phình to của củ; khi thu hoạch nhiệt độ cao, không mƣa nên đạt năng suất cao. * Nhƣợc điểm - Bắt đầu tháng 12 trở đi nhiệt độ bắt đầu giảm, thƣờng bị rét và hạn, có gió mùa Đông Bắc nên nếu trồng muộn khó bén rễ, tỷ lệ dây chết cao. - Các giai đoạn sinh trƣởng đầu nằm trong mùa khô hanh nên bộ phận trên mặt đất sinh trƣởng chậm, khả năng hình thành củ kém. - Vào giai đoạn cuối khi nhiệt độ và lƣợng mƣa tăng dần đã thúc đẩy thân lá phát triển mạnh mà không có xu hƣớng giảm xuống (cá biệt có năm thân lá vẫn tăng lên đều đặn cho đến khi thu hoạch) không có lợi cho quá trình vận chuyển, tích lũy vật chất khô vào củ. Để khắc phục những nhƣợc điểm trên cầp áp dụng các biện pháp kỹ thuật sau: - Tranh thủ trồng sớm vào đầu tháng 11 để lợi dụng đƣợc điều kiện nhiệt độ và độ ẩm đất còn khá cao. - Đối với thời vụ này để tránh các ảnh hƣởng xấu của điều kiện nhiệt độ thấp sau khi đặt dây chú ý nên lấp đất sâu khoảng 5 - 7 cm và phải ấn chặt dây. - Cần điều tiết việc tƣới nƣớc và bón phân hợp lý nhằm thúc đẩy sự phát triển cân đối giữa hai bộ phận trên và dƣới mặt đất. 5.3.2.2. Vụ khoai lang Đông Khoai lang vụ Đông chủ yếu đƣợc trồng ở vùng đồng bằng trung du Bắc bộ và Bắc khu 4 cũ. Với sự xuất hiện của những giống lúa ngắn ngày và sự hình thành vụ lúa xuân, cơ cấu mùa vụ gieo cấy lúa đã có những thay đổi. Diện tích gieo cấy hai vụ lúa trƣớc đây (lúa chiêm và lúa mùa) đã chuyển đổi dần thành cơ cấu ba vụ trong năm: Lúa xuân - lúa mùa sớm - cây vụ Đông. Sự hình thành khoai lang vụ Đông cũng đƣợc xuất phát từ đó và đƣợc trồng chủ yếu trên diện tích tăng vụ vùng hai vụ lúa hoặc một vụ lúa - một màu, khoai lang đông đƣợc trồng tháng 9, thu hoạch cuối tháng 1, đầu tháng 2 năm sau. Trồng khoai lang đông có những ƣu nhƣợc điểm chính sau đây: * Ƣu điểm - Khoai lang đông nằm trong cơ cấu luân canh 3 vụ: Lúa xuân - lúa mùa sớm - khoai lang đông nên đã có tác dụng: + Nâng cao hệ số sử dụng ruộng đất. + Tăng tổng sản lƣợng thu hoạch trên một đơn vị diện tích gieo trồng tăng thu nhập cho ngƣời nông dân. + Cải tạo và bồi dƣỡng đất. - Thời gian sinh trƣởng ngắn (trên dƣới 4 tháng) có thể chọn các giống ngắn ngày hoặc trung bình có năng suất cao để trồng. 69 - Tận dụng thời gian nhàn rỗi sau khi gặt mùa sớm, tạo công ăn việc làm cho ngƣời nông dân. * Nhƣợc điểm - Thời vụ khẩn trƣơng nên có ảnh hƣởng tới kỹ thuật làm đất. Hơn nữa khi trồng (tháng 9) còn gặp những trận mƣa cuối mùa nên phải trồng khoai lang trên đất ƣớt. - Thời gian sinh trƣởng thân lá và phát triển củ nằm vào những tháng mùa đông rét nhất, trời khô hanh, nhiệt độ và độ ẩm đất không thích hợp đã làm cho thân lá phát triển kém, chỉ số diện tích lá thấp, thời gian lớn hữu hiệu của củ ngắn nên đã ảnh hƣởng trực tiếp đến tốc độ lớn của củ vào giai đoạn cuối. Để khắc phục những nhƣợc điểm trên cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật sau: - Tranh thủ trồng sớm để tận dụng khi điều kiện nhiệt độ còn cao giúp cho thân lá phát triển sớm. - Áp dụng biện pháp kỹ thuật trồng khoai lang trên đất ƣớt. Nội dung cơ bản của biện pháp đó đƣợc tóm tắt nhƣ sau: + Ngay sau khi gặt lúa mùa sớm xong, khi đất ruộng còn ƣớt (thậm chí còn nƣớc) phải cày lên luống ngay. + Lên luống xong cần cho một ít đất bột khô lên đỉnh luống (để làm giảm độ ẩm) sau đó mới tiến hành trồng. + Sau khi trồng xong khoảng 20 - 25 ngày khi thời tiết bắt đầu chuyển sang mùa khô hanh, đất trong luống đã khô dần; lúc đó tiến hành cày lại ở giữa rãnh luống, làm đất nhỏ và vun vào cho luống khoai hoàn chỉnh. - Cần tiến hành bón thúc sớm (nhất là đạm) để xúc tiến thân lá sinh trƣởng thuận lợi ngay từ đầu, đảm bảo yêu cầu phát triển của diện tích lá. Nếu thân lá phát triển kém, có thể bón thúc thêm phân đạm vào thời điểm giữa của thời kỳ sinh trƣởng thân lá. - Cung cấp đầy đủ nƣớc cho thời kỳ sinh trƣởng thân lá và phát triển củ. Thực tiễn sản xuất cho thấy năm nào vụ Đông thời tiết khô hanh nhiều, tƣới nƣớc cho khoai lang đã có tác dụng tăng năng suất rõ rệt. 5.3.2.3. Vụ khoai lang Xuân Thời vụ khoai lang xuân có thể trồng đƣợc trên nhiều loại đất đai khác nhau ở tất cả các tỉnh miền Bắc và miền Nam chủ yếu trên diện tích đất 2 màu - 1 lúa. Thời vụ trồng tháng 2 - 3, thu hoạch tháng 6 - 7 * Ƣu điểm - Thời vụ không khẩn trƣơng, đảm bảo thuận lợi cho việc làm đất. - Thời gian sinh trƣởng tƣơng đối dài (4 - 5 tháng) nên tận dụng đƣợc các giống có thời gian sinh trƣởng trung bình và dài ngày có tiềm năng năng suất cao. 70 - Nói chung điều kiện ngoại cảnh thuận lợi thích hợp cho quá trình sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang từ khi trồng cho đến giai đoạn củ lớn. Sinh trƣởng thân lá mạnh, thời gian lớn hữu hiệu của củ khá dài. * Nhƣợc điểm - Thời kỳ sinh trƣởng cuối của thân lá vẫn tiếp tục tăng lên mà không có dấu hiệu giảm xuống do nhiệt độ và lƣợng mƣa tăng, ảnh hƣởng đến quá trình tập trung vật chất khô vào củ. - Những năm nào mƣa sớm (vào cuối tháng 5 đầu tháng 6 đã có mƣa lớn) làm cho ruộng khoai bị ngập úng, củ dễ bị thối, nếu không đƣợc thoát nƣớc nhanh thƣờng phải thu hoạch non khi củ chƣa già làm giảm năng suất và phẩm chất củ. Trong thực tế sản xuất hiện nay, ngƣời nông dân có xu hƣớng thu hẹp diện tích trồng khoai lang xuân; thay vào đó họ trồng các cây có hiệu quả kinh tế cao nhƣ ngô, đậu tƣơng, lạc, khoai tây và một số loại rau,... 5.3.2.4. Vụ khoai lang Hè Thu Đƣợc trồng chủ yếu ở các tỉnh phía Nam. Ở các tỉnh miền Bắc chỉ trồng đƣợc ở những nơi nào có đất cao thoát nƣớc nhƣ các tỉnh vùng trung du miền núi. Vùng đồng bằng vụ Hè Thu nằm vào mùa mƣa bão nên thƣờng không trồng đƣợc khoai lang. Vụ khoai lang Hè Thu đƣợc trồng tháng 5 - 6, thu hoạch tháng 8 - 9 - Nói chung điều kiện ngoại cảnh tƣơng đối thuận lợi phù hợp với quy luật sinh trƣởng phát triển của cây khoai lang nên có thể cho năng suất khá. 5.4. MẬT ĐỘ KHOẢNG CÁCH TRỒNG 5.4.1. Các căn cứ để xác định mật độ khoảng cách trồng Năng suất khoai lang đƣợc quyết định bởi 3 yếu tố: - Số dây trên một đơn vị diện tích - Số củ trên một dây - Khối lƣợng trung bình một củ Xác định mật độ khoảng cách trồng chính là tác động vào yếu tố thứ nhất (số dây trên một đơn vị diện tích). Giữa 3 yếu tố này có một mối quan hệ hữu cơ. Khi tăng mật độ trồng thì số củ và khối lƣợng củ sẽ giảm và ngƣợc lại. Bởi vậy cơ sở của vấn đề trồng dày hợp lý đối với khoai lang chính là để điều hoà hợp lý mối quan hệ giữa các yếu tố tạo thành năng suất trên. Do tính đặc thù của cây khoai lang, bộ phận thu hoạch (củ) là do cơ quan sinh dƣỡng (rễ) phân hoá mà thành, bị chi phối trực tiếp bởi quá trình sinh trƣởng thân lá tốt hay xấu. Điều này đã đƣợc để cập tới ở chƣơng III về mối quan hệ giữa bộ phận trên và dƣới mặt đất (T/R) của cây khoai lang. 71 Nhƣ vậy mật độ khoảng cách trồng hợp lý đã có ảnh hƣởng trực tiếp tới sự phát triển thân lá, tạo nên một kết cấu tầng lá hợp lý, nâng cao hệ số sử dụng ánh sáng và hiệu suất quang hợp thuần của cây, có lợi cho quá trình vận chuyển tích lũy vật chất khô vào củ làm tăng khối lƣợng củ là điều kiện thuận lợi để nâng cao năng suất. Để xác định mật độ khoảng cách trồng hợp lý cần dựa vào các điều kiện: Đặc điểm của giống, điều kiện đất đai, thời vụ trồng, phƣơng thức trồng và khả năng đầu tƣ thâm canh. 5.4.2. Mật độ trồng hợp lý Theo Lonolonkrisna W.Y (1948 - 1955) ở Ấn Độ thì thay đổi mật độ trồng tăng năng suất từ 5 - 35%. Ở Quảng Đông (Trung Quốc) theo Trịnh Huy Nghĩa (1963) mật độ trồng 22.500 - 45.000dây/ha khoai lang sinh trƣởng tốt cho năng suất cao nhất. Ở Mỹ thƣờng trồng với mật độ 35.000 - 36.000 dây/ha; ở Nhật Bản thƣờng trồng dày hơn 40.000 - 60.000 dây/ha. Ở Việt Nam những kết quả nghiên cứu bƣớc đầu cho thấy: - Ở đất bạc màu (Bắc Giang) mật độ trồng có thể dao động từ 33.000 - 40.000 dây/ha. - Ở đất cát ven biển (Nghệ An) mật độ trồng có thể dao động từ 27.000 - 32.000 dây/ha. - Thí nghiệm nghiên cứu ở trƣờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội (1970 - 1971) vụ Đông Xuân cho kết quả ở bảng 5.1. Bảng 5.1: Ảnh hƣởng của mật độ trồng khác nhau đến các yếu tố tạo thành năng suất và năng suất khoai lang Chỉ tiêu Mật độ (dây/ha) Số củ 1 dây Khối lượng củ bình quân 1 dây (gam) Năng suất củ (tạ/ha) Năng suất SVH (tạ/ha) Hệ số kinh tế 24.000 32.000 40.000 48.000 56.000 4,0 4,0 3,6 2,1 2,6 613,84 470,21 497,67 350,28 319,05 163,0 169,2 172,2 152,4 149,2 425,3 448,8 443,5 428,5 410,7 0,38 0,37 0,39 0,37 0,36 (Nguồn: Đại học Nông nghiệp I Hà Nội, 1970 - 1971) Trong thực tiễn sản xuất khi tính đến mật độ khoảng cách trồng khoai lang thƣờng ngƣời ta đề cập đến số lƣợng dây trồng trên một mét chiều dài của luống. Theo cách đó ngƣời ta đã xác định mật độ khoảng cách trồng hợp lý cho khoai lang dao động từ 4 - 7 dây/1m chiều dài luống tùy thuộc vào thời gian sinh trƣởng của giống, điều kiện đất đai và thời vụ trồng khác nhau. 72 5.5. GIỐNG 5.5.1. Vai trò của giống khoai lang trong thâm canh tăng năng suất Từ những thập kỷ 50 của thế kỷ 20 ngƣời ta đã xác định đƣợc vai trò của các biện pháp kỹ thuật trong tăng năng suất cây khoai lang. Kết quả nghiên cứu của Lononlonkrisna W.Y (1948 - 1955) đối với khoai lang trong điều kiện ở miền Nam Ấn Độ thấy rằng: - Thay đổi giống làm tăng năng suất: 15 - 50% - Thay đổi cách gơ giây giống làm tăng năng suất: 40 - 100% - Thay đổi phân bón và cách bón phân làm tăng năng suất: 50 - 150% - Thay đổi mật độ trồng làm tăng năng suất: 5 - 35% - Thay đổi kỹ thuật trồng và chăm sóc làm tăng năng suất: nhiều nhất là 15% - Phòng trừ sâu bệnh làm tăng năng suất: dƣới 10% Nhƣ vậy từ lâu ngƣời ta đã xác định đƣợc vai trò hàng đầu của giống trong các biện pháp kỹ thuật thâm canh tăng năng suất. Cho đến nay giống vẫn giữ nguyễn vai trò của nó trong kỹ thuật thâm canh không chỉ nói riêng đối với khoai lang mà còn cho tất cả các cây trồng nông nghiệp khác. Bởi vậy khẳng định giống là biện pháp kỹ thuật “tiền đề” trong thâm canh tăng năng suất là có cơ sở khoa học và thực tiễn. Thực tiễn sản xuất nông nghiệp trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam đã khẳng định giống cây trồng là một nhân tố quyết định năng suất, chất lƣợng và hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Nhờ có bộ giống cây trồng nói chung và khoai lang nói riêng mà chúng ta đã và đang thực hiện chuyển đổi cơ cấu cây trồng mùa vụ nhằm khai thác hiệu quả hơn tiềm năng và khắc phục những hạn chế về đất đai, khí hậu, thời tiết nƣớc ta, làm đa dạng hoá các sản phẩm nông nghiệp theo hƣớng sản xuất hàng hoá, thực hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp, nông thôn. Tuỳ theo mục đích sử dụng, yêu cầu kỹ thuật mà các nhà chọn tạo giống đã chọn tạo các giống khoai lang nhằm phục vụ sản xuất. Chẳng hạn giống khoai lang Cực Nhanh có thời gian sinh trƣởng ngắn (90 - 100 ngày) phẩm chất ngon, năng suất khá (12 - 15 tấn/ha/vụ), tỷ lệ thƣơng phẩm cao đã góp phần vào việc thay đổi cơ cấu luân canh cây trồng ở các vùng sản xuất hai vụ lúa thành 3 vụ (Hai lúa + một vụ khoai lang đông). Các giống KB1, KL1, KL5 có năng suất củ và năng suất thân lá đều cao (30 - 40 tấn/ha/vụ) thích hợp với việc cắt tỉa thân lá phục vụ làm thức ăn gia súc; giống H.1.2 thời gian sinh trƣởng ngắn (khoảng 90 ngày) có đặc điểm thân lá phát triển mạnh, khả năng tái sinh nhanh, năng suất thân lá có thể đạt đƣợc 30 - 37 tấn/ha/vụ; có tỷ lệ chất khô cao, protein, đƣờng, tinh bột trong thân lá cao dùng làm rau ăn cho ngƣời (lá và cuống) và thức ăn cho gia súc (thân lá).v.v... Ngoài ra còn có những giống chịu thâm canh cao để phát huy tiềm năng năng suất của giống, các giống có khả năng chịu rét, hạn, đất nghèo dinh dƣỡng phù hợp với các tỉnh trung du, miền núi. 73 5.5.2. Tiêu chuẩn giống khoai lang tốt Nói một cách khác khoai lang tốt cần đạt đƣợc mục tiêu gì? Một giống khoai lang tốt cần đạt đƣợc các mục tiêu sau: 5.5.2.1. Có năng suất cao Đây là mục tiêu hàng đầu của các nhà chọn tạo giống. Dù ở bất kỳ phƣơng pháp nào (Chọn từ quần thể thụ phấn tự do, chọn dòng vô tính, chọn hệ củ hay lai hữu tính...) trƣớc hết giống mới phải đạt đƣợc năng suất cao; cao hơn những giống hiện đang trồng phổ biến trong sản xuất. Khoai lang là cây trồng có tiềm năng năng suất cao vì vậy mục tiêu năng suất cần đạt đƣợc của một giống khoai lang trong giai đoạn hiện nay phải đạt đƣợc năng suất củ trên 10 tấn/ha/vụ. Tuy nhiên thực tiễn sản xuất cho thấy giống có năng suất cao thƣờng có phẩm chất thấp. Vì vậy cũng cần lƣu ý tới mối quan hệ này khi chọn tạo giống khoai lang. 5.5.2.2. Có chất lượng tốt Về chất lƣợng cần phải đảm bảo ba mặt: Chất lƣợng dinh dƣỡng, chất lƣợng nấu nƣớng và chất lƣợng thƣơng phẩm cao. Chất lƣợng củ khoai lang phụ thuộc vào các thành phần chủ yếu sau: + Hàm lƣợng chất khô (khoảng 20 - 30%) + Hàm lƣợng gluxít: Thƣờng chiếm khoảng 80 - 90% hàm lƣợng chất khô bao gồm các thành phần chủ yếu là tinh bột, đƣờng và xơ tiêu hoá. + Protein và các axit amin + Hàm lƣợng caroten trong củ. 5.5.2.3. Có khả năng thích ứng cao, phù hợp với kỹ thuật sản xuất tiên tiến Chủ yếu là khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận (rét, hạn, đất xấu...) và chống chịu đƣợc ở nhiều vùng, nhiều vụ khác nhau, chống chịu sâu bệnh cao; giống có thể trồng đƣợc ở nhiều vùng, nhiều vụ khác nhau. Giống chịu thâm canh cao, phù hợp với kỹ thuật tiên tiến và cơ giới hoá. 5.5.2.4. Có đặc tính nông sinh học phù hợp với điều kiện sản xuất, thâm canh khác nhau Trong công tác chọn giống khoai lang đã tùy vào mục tiêu sản xuất mà có các tiêu chí sau: Thời gian sinh trƣởng dài hay ngắn, thân lá đứng hay bò lan, chiều dài thân chính dài hay ngắn, khả năng phân cành nhiều hay ít, phân hoá củ sớm hay muộn, ra củ tập trung hay phân tán,... Tuy nhiên trong công tác chọn tạo giống khoai lang các nhà chọn tạo giống không thể chọn tạo đƣợc một giống lý tƣởng đáp ứng đầy đủ các mục tiêu trên, mặt khác trong sản xuất tuỳ theo từng vùng mà ngƣời nông dân cũng chỉ chọn những giống có mục tiêu 74 đáp ứng với điều kiện sản xuất của vùng mình để nhằm phát huy hết hiệu quả của giống trong sản xuất. Tóm lại một giống khoai lang tốt đem trồng phụ thuộc nhiều vào đặc điểm của giống, vào mục đích sử dụng, điều kiện sinh thái từng vùng và yêu cầu sản xuất của ngƣời nông dân. 5.5.3. Hiện tƣợng thoái hóa giống khoai lang, nguyên nhân và biện pháp khắc phục 5.5.3.1. Nguyên nhân thoái hoá giống khoai lang Khoai lang có tính thích ứng và đề kháng mạnh nên trong điều kiện sản xuất nào khoai lang cũng cho thu hoạch dù năng suất cao hay thấp. Tuy nhiên, trong một thời gian khá dài, năm này qua năm khác, với phƣơng thức trồng bằng dây (sinh sản vô tính) lại không đƣợc chọn lọc bồi dƣỡng nên đã làm cho khoai lang thoái hoá dẫn đến năng suất và phẩm chất của khoai lang giảm: - Do sinh sản vô tính trong một thời gian dài. - Do thu hẹp phạm vi vùng sinh thái của chúng. - Do lẫn tạp cơ giới và lẫn tạp sinh vật học. - Do đầu tƣ các biện pháp kỹ thuật chƣa thích đáng. Để khắc phục tình trạng thoái hoá giống, làm giảm năng suất phẩm chất cần tiến hành phục tráng giống và chọn tạo giống mới. 5.5.3.2. Biện pháp khắc phục Dựa vào đặc điểm trên củ khoai lang có những mầm ngủ có thể phát triển thành cây. Những cây khoai lang mọc từ củ phát triển rất khoẻ và đảm bảo chất lƣợng giống, có tác dụng tăng năng suất. Vì vậy trong sản xuất, lợi dụng đặc tính này ngƣời ta đã tiến hành phục tráng giống khoai lang bằng cách nhân gơ giống bằng củ. Các yêu cầu kỹ thuật cần đảm bảo khi gơ giống bằng củ: * Chọn củ: Chọn củ nhỏ hoặc trung bình, không sâu bệnh, không xây xát, thu hoạch cả cây, rũ sạch đất (không rửa) để vào nơi thoáng mát. * Làm đất và lên luống: Đảm bảo nhƣ làm đất trồng rau (làm đất kỹ và nhỏ, luống rộng 1m - 1,2m; cao 20cm, bổ hốc và bón lót phân chuồng hoai 10 tấn/ha). * Mật độ khoảng cách trồng = 40 x 40cm - 1 hốc (nếu củ to có thể cắt ra làm 2 - 3 khoanh). Trồng xong lấp đất kín và phủ một lớp rơm rạ mỏng lên trên mặt luống. * Chăm sóc: Trồng xong tƣới nƣớc (bằng ô doa) để đảm bảo đất đủ ẩm. Khi mầm đã mọc, tỉa bớt những mầm yếu. Khi mầm dài khoảng 20 - 25cm bấm ngọn để phân cành, tạo cho cây có nhiều thân. Sau khi đạt tiêu chuẩn cắt dây (50 - 60 ngày tuổi) sẽ cắt dây đợt 1 đem trồng. Sau khi cắt dây đợt 1 tiến hành chăm sóc (bón thúc phân đạm, tƣới 75 nƣớc) để cắt tiếp đợt 2 và cũng có thể cắt dây đợt 3. Hệ số nhân giống thƣờng 1/8 - 1/10 và sau 3 năm mới phải gơ lại bằng củ. 5.5.4. Tiêu chuẩn một dây giống khoai lang tốt đem trồng Dây khoai lang tốt đem trồng phải đảm bảo những tiêu chuẩn sau: - Dây to mập, khoẻ, lá tƣơi xanh thẫm. - Đốt ngắn (hay còn gọi là nhặt mắt). - Dây không ra rễ, ra hoa trƣớc (dây không quá già, quá non). - Dây không bị sâu bệnh. Trong sản xuất ngƣời nông dân có kinh nghiệm chọn dây bánh tẻ và thƣờng cắt dây đoạn 1, đoạn 2 đem trồng là tốt nhất. 5.5.5. Chọn tạo giống khoai lang bằng phƣơng pháp hữu tính 5.5.5.1. Sự bất hợp và đặc điểm di truyền của khoai lang Hàng rào cản trở quan trọng nhất trong việc chọn tạo giống khoai lang là sự bất hợp và bất dục. Cũng nhƣ các loài hoang dại khác của chi Ipomoea thuộc họ bìm bìm, cây khoai lang có tính tự bất hợp cao. Hệ thống sinh lý này tăng cƣờng sự giao phấn chéo. Các nghiên cứu cho rằng các yếu tố di truyền, ngoại cảnh, sinh lý và bệnh học là những ảnh hƣởng liên tục gây ra sự bất hợp lý, bất hợp lai, bất dục và giảm khả năng ra hoa, đậu quả và kết hạt. Hệ thống di truyền kiểm tra tính tự bất hợp là hệ thống bất hợp bào tử thể đƣợc kiểm soát bởi một hay nhiều locut có mối quan hệ ức chế và mỗi locut có 2 alen biểu thị tƣơng quan trội. Phần lớn các cơ chế bất dục hình thành sau quá trình thụ phấn và thụ tinh. Theo Martin (1981), đa bội thể dẫn tới sự bất dục và gây ra những sai sót trong quá trình phân chia giảm nhiễm. Kết quả là sự phân phối gen không đều. Một tỷ lệ giao tử và phôi nhận đƣợc các tổ hợp gen không thuận lợi, không có khả năng hoạt động đầy đủ trong những hoàn cảnh nhất định. Cây khoai lang là một loại lục bội (6n = 90) có độ dị hợp tử cao và biến dị di truyền lớn về hình thái nhƣ dạng lá, màu sắc vỏ và thịt củ, dạng củ, hàm lƣợng chất khô, tinh bột và các tính trạng khác. Việc chọn giống khoai lang mang đặc điểm của cả cây sinh sản hữu tính và vô tính. Hạt có thể tạo ra bằng cách lai có kiểm soát giữa các giống, bằng con đƣờng thụ phấn tự do hoặc trong rất ít trƣờng hợp bằng con đƣờng tự thụ phấn. Mỗi cây con phát triển từ hạt có đặc tính di truyền khác với những cây khác và đều có khả năng trở thành giống mới. Hơn nữa các kiểu gen tốt đƣợc xác định trong bất kỳ giai đoạn nào của quá trình chọn giống đều có thể duy trì không thời hạn. Do bản chất đa bội, sự biểu hiện bên ngoài và mức độ của các tính trạng khác nhau là kết quả của sự tái tổ hợp các gen và ƣu thế lai. Sự tồn tại của hiện tƣợng tự bất hợp chứng tỏ rằng đối với cây khoai lang độ dị hợp tử là không thể thiếu đƣợc để duy trì sức sống và 76 năng suất. Vì vậy các phƣơng pháp chọn giống cần phải hƣớng vào việc duy trì hay nâng cao độ dị hợp tử, đồng thời lƣu ý các hiệu ứng di truyền cộng và tƣơng tác. 5.5.5.2. Sinh học của sự ra hoa Hoa khoai lang tƣơng tự nhƣ hoa của các loài bìm bìm. Hoa mọc thành từng chùm 5 - 22 hoa từ nách lá. Mỗi hoa chỉ nở một lần vào sáng sớm và héo vào lúc giữa trƣa. Trong điều kiện trời mát hoa nở muộn và kéo dài đến tận chiều. Màu sắc của các bộ phận hoa thay đổi từ trắng sang tím và tím đậm. Hoa hình chuông hay hình phễu. Chiều dài của ống tràng khoảng từ 32 - 35mm. Năm cánh hoa đƣợc dính liền với nhau và các nhị đực đƣợc gắn vào đế của chúng. Mỗi hoa có một nhị cái và 5 nhị đực. Chiều cao của nhị thay đổi theo từng giống. Bao phấn thƣờng có màu trắng. Ở đáy ống tràng có các hạch chứa mật hấp dẫn côn trùng. Bầu có hai ngăn; trong mỗi ngăn có hai noãn. Do đó mỗi quả tối đa có 4 hạt. Quả thụ phấn bằng tay thƣờng chỉ có 1 - 2 hạt, trong khi đó quả thụ phấn tự do phần lớn có 2 - 3 hạt. Hạt chín có 2 mặt phẳng, còn mặt kia tròn có đƣờng kính 2 - 5mm, thƣờng có màu nâu sẫm hoặc đen. Hạt khoai lang có vỏ cứng và có thể duy trì khả năng sống 20 năm hoặc lâu hơn. Vì vậy hạt thƣờng nảy mầm không đều nên thƣờng phải xử lý trƣớc khi gieo. Hạt ngâm vào axít sulfuric (H2SO4) đậm đặc 20 - 60 phút, rửa sạch bằng nƣớc lã hay làm trung tính bằng dung dịch bicabonat và rửa bằng nƣớc sạch. Cũng có thể phá vỡ bằng tay hay cơ giới trƣớc khi gieo. Khoai lang là cây ngày ngắn. Xử lý ánh sáng ngày ngắn hoặc ghép lên các loài dễ ra hoa thuộc chi Ipomoea nhƣ Pharbitisnil có thể thúc đẩy sự ra hoa. Ở các nƣớc ôn đới, khoai lang khó ra hoa, trong khi đó lại ra hoa rất dễ dàng ở Hawaii, Cu Ba, đảo Guam, Philippin, Java, Queensland, New Zealand, Okinaoa, Braxin... Ở miền Bắc Việt Nam nếu trồng vào đầu tháng 9 hoặc sớm hơn, cây khoai lang thƣờng ra hoa vào cuối tháng 10 và kéo dài đến tận tháng 1 hoặc tháng 2. Tuy nhiên nhiệt độ thấp ảnh hƣởng rất rõ rệt tới khả năng thụ phấn, đậu quả và kết hạt. Hơn nữa có sự sai khác về tính di truyền của khả năng ra hoa giữa các giống và ảnh hƣởng của điều kiện ngoại cảnh. Một số giống thể hiện khả năng ra hoa ổn định từ năm này sang năm khác, trong khi đó một số giống khác có sự ra hoa thất thƣờng. Vì thế nên trong chƣơng trình lai cần phải chú ý tới khả năng ra hoa. 5.5.5.3. Mục tiêu chọn giống Cũng nhƣ các cây trồng khác mục tiêu chọn giống ở khoai lang rất đa dạng và tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng, nhƣng chủ yếu vẫn là năng suất củ, chất lƣợng nấu nƣớng, khả năng thích ứng tốt với điều kiện ngoại cảnh cho trƣớc và tính trạng cần thiết để sản xuất và marketing có hiệu quả. Những tính trạng khác cần lƣu ý trong các chƣơng trình chọn giống là ngắn ngày, hàm lƣợng chất khô và khả năng chống chịu với một số dịch hại chủ yếu. Hàm lƣợng chất khô và tinh bột đặc biệt quan trọng đối với các vùng mà khoai lang đƣợc dùng làm lƣơng thực hoặc chế biến tinh bột và các sản phẩm khác từ tinh bột. 77 Trong các loại dịch hại ở khoai lang, sâu hà (Cyclas formicarius Fabr) là loại sâu hại quan trọng nhất không những ảnh hƣởng đến năng suất củ mà quan trọng hơn là làm giảm chất lƣợng củ, ấu trùng trong củ làm cho củ sinh sản ra hợp chất terpene có mùi khó chịu, làm cho củ không thể sử dụng làm thức ăn cho ngƣời và gia súc. Những cố gắng về chọn giống trong vòng 20 năm trở lại đây cho thấy khoai lang không có đủ số gen để kháng sâu hà, nhƣng bằng con đƣờng chọn lọc chu kỳ có thể cải tiến khả năng đề kháng. 5.5.5.4. Các phương pháp chọn tạo giống Nhìn chung đối với cây khoai lang có 3 phƣơng pháp thu nhận các giống cải tiến: * Thu thập đánh giá, chọn từ nguồn gen (tập đoàn) địa phƣơng. * Nhập các giống đã đƣợc tạo ra ở các nƣớc khác và đánh giá chúng trong điều kiện của mình. * Chọn tạo giống mới trong chƣơng trình chọn tạo giống riêng. Trong nội dung này chỉ tập trung vào phƣơng pháp cuối cùng, phƣơng pháp chọn tạo giống mới. Có 2 phƣơng pháp chọn tạo giống cơ bản là sử dụng đột biến cảm ứng và phƣơng pháp lai. a) Đột biến cảm ứng Đột biến cảm ứng ở khoai lang đƣợc quan tâm nhiều vì khoai lang khó cải tiến bằng các phƣơng pháp chọn tạo giống thông thƣờng do mức đa bội thể cao (lục bội) và khả năng ra hoa kém kèm theo tính bất hợp lai. Đột biến tự phát ở khoai lang xảy ra với tần số khá cao và đã hình thành một số giống ƣu tú nhƣ giống “Beniaka” đƣợc trồng gần một thế kỷ ở Nhật Bản. Đầu thế kỷ 20 trƣớc khi kỹ thuật cảm ứng ra hoa đƣợc hoàn thiện, việc cải tiến giống khoai lang ở Hoa Kỳ giới hạn trong việc chọn lọc các đột biến tốt ở các giống đang trồng trong sản xuất, đặc biệt ở các giống Porto Rico. Phần lớn các đột biến tự phát và cảm ứng là các biến đổi màu sắc vỏ và thịt củ. Các biến đổi đột biến ở các yếu tố cấu thành năng suất xảy ra với tần số tƣơng đối thấp. Phần lớn các đột biến xảy ra theo chiều hƣớng không có lợi. Vì vậy việc chọn lọc kỹ lƣỡng và liên tục trong vƣờn sản xuất cây giống là rất cần thiết để loại bỏ các dạng xấu và phân lập các dòng tốt. Ngày nay công tác chọn giống đột biến tập trung chủ yếu vào các biến đổi kiểu cây và tăng hàm lƣợng chất khô và tinh bột. Tác nhân đột biến thƣờng sử dụng là tia X và tia gama với liều lƣợng xử lý là 50 - 150Gy. Bộ phận xử lý thƣờng dùng dây cắt - bộ phận nhân chủ yếu của khoai lang. Tuy nhiên ngọn, củ, lá đều có thể xử lý đột biến. Ethylene inminic và 32P cũng đƣợc dùng để xử lý đột biến bằng cách rót dung dịch vào lỗ đục sẵn trong củ. b) Phương pháp lai Cũng nhƣ các loại cây trồng sinh sản bằng hạt, sau khi kỹ thuật cảm ứng ra hoa đƣợc hoàn thiện vào những năm 30 thế kỷ 20, lai là phƣơng tiện chủ yếu để tạo ra biến dị di truyền thông qua tổ hợp các gen từ các dạng bố mẹ khác nhau. Phƣơng pháp lai 78 chủ yếu là lai từng cặp và đa giao và đồng thời thông qua chọn lọc tổng hợp những tính trạng tốt trong một cá thể hoặc một nhóm cá thể. Phƣơng pháp lai từng cặp có hiệu quả đối với việc cải tiến ngắn hạn của một số tính trạng nhất định. Kỹ thuật đa giao ở khoai lang đầu tiên đƣợc đề xuất làm phƣơng tiện để tăng khả năng đậu quả và kết hạt trong quá trình chọn giống. Ý tƣởng này đã hấp dẫn nhiều nhà chọn giống. Năm 1965, Jones đã đƣa ra một quy trình chọn giống mới, dựa vào khả năng tái tổ hợp và sự biểu hiện của các nhóm gen mới. Do đó kỹ thuật này cho phép nhà chọn giống nâng cao tối đa kết quả chọn lọc thông qua tích luỹ gen có lợi mà vẫn duy trì đƣợc sự biến dị di truyền. Phá vỡ khối liên kết có ý nghĩa cực kỳ quan trọng Các bước cơ bản trong chương trình chọn tạo giống khoai lang Bước 1 : Thiết lập vườn lai Bước 2: Trồng cây con trong vườn ươm, chọn lọc những cây con tốt và nhân dòng (clone) Bước 3: Đánh giá sơ bộ và chọn lọc các dòng tốt Bước 4: Đánh giá các dòng trong thí nghiệm có lặp lại 2 - 3 lần, chọn các dòng tốt Bước 5: Đánh giá chính quy các dòng thí nghiệm, lặp lại 4 lần, chọn các dòng tốt Bước 6: Đánh giá các dòng ở các môi trường khác nhau và chọn các dòng tốt Bước 7: Thí nghiệm đồng ruộng sản xuất Bước 8: Công nhận, đặt tên và phổ biến giống để chuyển các tính trạng có ích từ các loài có quan hệ họ hàng. * Vƣờn lai Các dòng bố mẹ đƣợc trồng trong vƣờn lai cách ly với các ruộng khoai có khả năng ra hoa khác và cho phép chúng thụ phấn tự do nhờ côn trùng có trong tự nhiên. Vƣờn nhƣ vậy gọi là vƣờn đa giao. Cũng có thể thụ phấn bằng tay để tạo ra những tổ hợp nhất định theo kế hoạch. Bằng thụ phấn tự do, nhà chọn giống chỉ biết đƣợc nguồn gốc từ mẹ của hạt, trong khi đó bằng thụ phấn có kiểm soát bằng tay có thể biết đƣợc cả nguồn gốc bố và mẹ của hạt. Trong điều kiện miền Bắc nƣớc ta, khoai lang ra hoa tốt nhất vào cuối Thu, đầu mùa Đông. Để khoai lang ra hoa vào thời tiết Lập Đông, vƣờn lai trồng vào giữa, cuối tháng 9. Dây cắt của các dòng bố mẹ trồng với khoảng cách sao cho việc đi lại dễ dàng thuận tiện. Tốt nhất khoảng cách giữa hai hàng là 1 - 1,2m và dây cách dây trên hàng là 2 - 3 dây/1m của cùng bố mẹ trồng chung một hốc. Số lần lặp lại hay số hốc thay đổi tuỳ theo phƣơng thức lai, nhu cầu số tổ hợp và khả năng ra hoa. Tuỳ theo số lƣợng các dòng tham gia làm bố mẹ, sơ đồ vƣờn đa giao có thể bố trí theo kiểu ô vuông latinh hay khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh. Tại mỗi hốc trồng cắm cọc cao khoảng 2m, đánh dấu số 79 dòng, buộc dây theo cọc để tạo điều kiện thụ phấn bằng tay hoặc nhờ côn trùng. Không bón quá nhiều phân đạm vì sẽ làm thân lá phát triển mạnh và giảm khả năng ra hoa. Vƣờn lai phải đƣợc kiểm tra sâu bệnh và phun thuốc thƣờng xuyên, nhất là đối với các loại sâu hại nằm trong hoa. Nên sử dụng các loại thuốc tiếp xúc và phun vào chiều tối để tránh gây hại cho ong và các loài côn trùng thụ phấn khác. * Thụ phấn Để tiến hành thụ phấn bằng tay có kiểm soát cần tuân thủ 4 bƣớc sau: 1. Ngăn ngừa côn trùng thụ phấn trƣớc khi thụ phấn bằng tay. 2. Thụ phấn bằng tay. 3. Ngăn ngừa côn trùng thụ phấn sau khi thụ phấn bằng tay. 4. Ghi nhận. Kỹ thuật lai khoai lang đơn giản vì hoa và các bộ phận của hoa đều lớn và dễ nhận biết. Thời gian khử đực ở cây mẹ và chọn hoa thụ phấn ở cây bố tốt nhất từ 3 - 5 giờ chiều. Để khử đực hoa cái dùng đao bào một lƣỡi chia đôi ống tràng từ trên đỉnh xuống đáy thành hai phần bằng nhau nhƣng không làm tổn thƣơng bầu nhụy. Nhẹ nhàng kéo xuôi từng nửa một để loại bỏ nhị đực. Hoa đã khử đực có thể đƣợc cách ly bằng giấy bóng mờ, ống hút bằng nhựa hay bằng giấy. Ống giấy có thể tự làm đƣợc với đƣờng kính khoảng 7mm. Cùng thời gian trên dùng kẹp giấy kẹp đầu hoa ở cây dùng làm bố để ngăn ngừa không cho hoa nở. Thụ phấn đƣợc tiến hành vào sáng sớm hôm sau, trùng với thời điểm nở hoa rộ trong ngày, thƣờng từ 7 - 11 giờ sáng. Ngắt những hoa đƣợc kẹp ở cây bố, xé đuôi cánh hoa để làm cán và xát bao phấn nhẹ nhàng lên đầu vòi nhụy của cây mẹ. Sau khi thụ phấn chụp ống cách ly lại, ghi nhãn và buộc vào từng cuống hoa đã thụ phấn. Để ngăn ngừa lẫn tạp phấn, mỗi lần thay đổi cây bố phải rửa hoặc lau sạch tay; 2 - 3 ngày sau khi thụ phấn bỏ ống cách ly cho bầu phát triển. * Thu hoạch và bảo quản hạt Hạt chín sau 5 - 6 tuần kể từ khi thụ phấn. Thu hoạch từng quả kèm theo nhãn khi quả hoàn toàn ngả màu nâu, cuống quả khô và teo lại. Tách hạt trong phòng và có thể gộp chung hạt chắc của cùng bố mẹ vào một bao và ghi chép số hạt thu đƣợc. Hạt khoai lang duy trì sức sống 20 năm trong điều kiện bảo quản tốt (180C và 50% độ ẩm không khí) và 5 năm trong bình hút ẩm để trong tủ lạnh. Có thể bảo quản hạt đơn giản trong bình hút ẩm thủy tinh dƣới đáy đặt một lớp sillicagel hoặc gạo rang. * Vƣờn ƣơm cây con Sau khi xử lý phá ngủ hạt có thể gieo trực tiếp ra vƣờn ƣơm đã chuẩn bị trƣớc. Hạt cũng có thể gieo trong đĩa petri và giữ ở nhiệt độ trong phòng và khi hạt vừa nứt nanh gieo ra vƣờn ƣơm. Hạt thƣờng đƣợc gieo với khoảng cách hàng cách hàng 30cm, cây cách cây 5cm. Thu hoạch dây khi cây con cho 5 dây ngọn trở lên. 80