Phạm Thị Phương Thảo * , Vương Ngọc Đăng Khoa , Lê Thị Hoàng Yến , Phan Hữu Nghĩa , Đỗ Hữu Thông , Phạm Thị Hoàng Ái , Lê Văn Hòa Phạm Phước Nhẫn

* Tác giả liên hệ (ptpthao@ctu.edu.vn)

Abstract

The purpose of this work was to evaluate the effects of silicon and calcium as foliar application on tuber yield and quality of purple sweet potato (Ipomoea batatas (L.) Lam.). The experiment was conducted from June to Sptember 2015 at Thanh Loi commune of Binh Tan district, Vinh Long province. The randomized complete block design (RCBD) was set up with three replications of 11 treatments including the control (without spraying calcium or silicon) and applying CaCl2, CaO, Ca(NO3)2, Na2SiO3 and CaSiO3 at 250 and 500 mg/L concentrations, respectively. The tuber yield was performed at 140 days after planting and the tuber qualily was analyzed at harvest and post harvest times. The results showed that the plant growth as well as the quality of tuber roots were not affected by foliar supplement of silicon and calcium two times before harvest (at 35 and 70 days after planting). Applying CaO, Ca(NO3)2, Na2SiO3 and CaSiO3 at the level of 500 mg/L recorded  marketable tuber yields over 20 tons/ha which were significantly higher than that from the control treatment.
Keywords: Calcium, Ipomoea batatas (L.) Lam., Japanese purple sweet potato, silicon, tuber quality, tuber yield

Tóm tắt

Thí nghiệm được thực hiện nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung silic và calcium qua lá đến năng suất và chất lượng củ khoai lang tím Nhật (Ipomoe batatas (L.) Lam). Đề tài được bố trí tại xã Thành Lợi, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long từ tháng 6/2015 đến tháng 12/2015. Thí nghiệm được bố trí theo thể khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD), 11 nghiệm thức và 3 lần lặp lại gồm không bón (đối chứng), bổ sung phân CaCl2, CaO, Ca(NO3)2, Na2SiO3 và CaSiO3 ở hai mức nồng độ nguyên chất là 250 và 500 mg/L tương ứng cho từng loại phân. Đánh giá năng suất vào thời điểm 140 ngày sau khi trồng, đánh giá chất lượng ở thời điểm thu hoạch và theo thời gian tồn trữ. Kết quả thí nghiệm cho thấy, các nghiệm thức bổ sung phân silic và calcium ở các dạng và liều lượng khác nhau vào hai thời điểm 35 và 70 NSKT chưa thể hiện sự khác biệt về các chỉ tiêu sinh trưởng và chất lượng củ. Các nghiệm thức CaO, Ca(NO3)2, Na2SiO3 và CaSiO3 ở nồng độ 500 mg/L có năng suất củ thương phẩm lớn hơn 20 tấn/ha và cao hơn so với nghiệm thức đối chứng.
Từ khóa: Ipomoea batatas (L.) Lam., khoai lang tím Nhật, calcium, silic, năng suất củ, chất lượng củ

Article Details

Tài liệu tham khảo

Hình 2: Vị trí nảy mầm trên củ khoai lang tím Nhật tại thời điểm 14 ngày sau khi thu hoạch, nảy mầm ở thân củ (a) và dây cuống (b)

Tỷ lệ hao hụt trọng lượng củ khoai lang tím Nhật trong quá trình tồn trữ giữa các nghiệm thức có hoặc không bổ sung phân silic và calcium ở các thời điểm 14 và 28 ngày sau thu hoạch (NSTH) khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê (Bảng 3). Nhìn chung, tỷ lệ hao hụt trọng lượng của củ khoai lang gia tăng theo thời gian tồn trữ nhưng tỷ lệ hao hụt khá thấp do hô hấp của các loại củ thấp hơn so với rau hoặc trái cây. Theo Nguyễn Minh Thủy (2010), hao hụt trọng lượng gia tăng thường do hệ keo của tế bào bị lão hóa, làm giảm tính háo nước nên tốc độ bay hơi nước tăng lên đáng kể, kết quả là hao hụt khối lượng rất nhiều. Sự thoát hơi nước liên tục diễn ra trong quá trình tồn trữ do củ khoai lang hô hấp và diễn ra các phản ứng nội sinh khác sau thu hoạch, nhiệt độ tồn trữ là nguyên nhân chủ yếu thúc đẩy sự héo và làm giảm giá trị thương phẩm của củ sau thu hoạch (Trần Minh Tâm, 2000; Nguyễn Mạnh Khải et al., 2006).

Bảng 3: Tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ hao hụt trọng lượng, độ cứng và tỷ lệ củ khoai lang tím Nhật hư hỏng theo thời gian tồn trữ

Ghi chú: Những số có chữ theo sau giống nhau trong cùng một cột thì khác biệt không ý nghĩa thống kê qua phép thử Duncan; **: khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1%; ns: không khác biệt

Kết quả khảo sát sự thay đổi độ cứng củ khoai lang tím Nhật theo thời gian tồn trữ tại thời điểm 14 và 28 NSTH cho thấy, độ cứng củ khoai lang của các nghiệm thức bổ sung silic và calcium ở các dạng và liều lượng khác nhau có độ cứng trên 2 kgf/mm2 nhưng không có sự khác biệt qua phân tích thống kê (Bảng 3). Nhìn chung, độ cứng thịt củ có xu hướng giảm dần theo thời gian tồn trữ có thể do trong quá trình tồn trữ protopectin bị thủy phân thành đường và pectin ở dạng hòa tan dưới tác dụng của enzyme polygalacturonase làm cho cấu trúc nông sản bị mềm dần, độ cứng thịt củ khoai lang tím Nhật ở thí nghiệm không khác biệt nhiều so với nghiên cứu ảnh hưởng của phân kali lên độ cứng củ khoai lang tím Nhật của Trương Thị Minh Tâm (2014) (độ cứng dao động từ 2,37 – 2,73 kgf/mm2). Nguyên nhân làm giảm độ cứng sau thời gian tồn trữ là do sự giảm các pectin không hòa tan và sự gia tăng pectin hòa tan (Nguyễn Mạnh Khải et al., 2006).

Kết quả khảo sát tỷ lệ củ khoai lang bị hư hỏng theo thời gian tồn trữ cho thấy, tỷ lệ củ hư hỏng gia tăng theo thời gian tồn trữ (Bảng 3) và nấm bệnh xuất hiện trên củ chủ yếu là nấm Botryodiplodia sp. (Hình 3). Tại thời điểm 28 NSTH, củ khoai lang của nghiệm thức có bổ sung CaSiO3 250 mg/L vẫn chưa có dấu hiệu hư hỏng trong khi củ của nghiệm thức CaO 500 mg/L có tỷ lệ hư hỏng cao nhất (27,8%) ở cả hai thời điểm khảo sát, và không có nghiệm thức nào có tỷ lệ củ hư hỏng thấp hơn so với nghiệm thức đối chứng. Kết quả nghiên cứu phù hợp với nhận định của Trần Minh Tâm (2000) và Edmunds et al. (2008) là do đặc tính mỏng của vỏ nên củ dễ bị xay xát, tạo điều kiện cho các vi khuẩn và nấm bệnh gây hư hỏng củ khoai lang sau thu hoạch như nấm Diplodia sp. hoặc Botryodiplodia sp hoặc Rhizobus stolonifer... (Nelson, 2008). Kết quả thí nghiệm chưa thể hiện rõ vai trò của phân silic và calcium đến việc hạn chế sự hư hỏng củ sau thu hoạch mặc dù nhiều tác giả đã công bố vai trò quan trọng của silic và calcium trong quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng, gia tăng khả năng tự bảo vệ của thực vật, giúp thực vật chống chịu lại những tác động bất lợi của các vi sinh vật gây hại, nấm bệnh tấn công… (Matichenkov và Calvert, 1999; Onifade et al., 2004 ; Sulaiman et al., 2004; Ma và Yamaji, 2006; Mali và Aery, 2008).

Hình 3: Củ khoai lang hư hỏng do nấm Botryodiplodia sp. gây hại

Kết quả Bảng 4 cho thấy, độ ẩm thịt củ giữa các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê, dao động từ 66,5% đến 68,4%. Nhìn chung, việc bổ sung silic và calcium với các dạng và liều lượng khác nhau không ảnh hưởng đến hàm lượng ẩm của thịt củ khoai lang do cùng một giống vì độ ẩm thịt củ khoai lang cũng phụ thuộc nhiều vào giống và mùa vụ canh tác (Ngô Xuân Mạnh, 1996). Kết quả tương đồng với nghiên cứu của nhiều tác giả về việc hàm lượng ẩm của thịt củ khoai lang tím thường dao động trong khoảng 70% (Trương Thị Minh Hạnh và Lê Viết Triển, 2009; Nguyễn Công Tạn và ctv., 2014).

Sự thay đổi hàm lượng anthocyanin của thịt củ khoai lang tím Nhật theo thời gian sau thu hoạch bằng phương pháp pH vi sai được trình bày ở Bảng 3 cho thấy, hàm lượng anthocyanin trong 100 g trọng lượng khô (TLK) của các nghiệm thức bổ sung calcium và silic khác biệt không có ý nghĩa qua phân tích thống kê tại thời điểm thu hoạch. Tại thời điểm 14 ngày sau thu hoạch (NSTH), nghiệm thức CaO 250 mg/L, CaSiO3 250 mg/L và Ca(NO3)2 500 mg/L có hàm lượng anthocyanin đạt hơn 22 mg/100 g TLK và khác biệt so với nghiệm thức đối chứng qua phân tích thống kê. Kết quả thí nghiệm cho thấy, hàm lượng anthocyanin ở các nghiệm thức có hoặc không có bổ sung calcium và silic tại thời điểm thu hoạch không cải thiện hàm lượng anthocyanin tại thời điểm thu hoạch, mặc dù theo Arreola et al. (2008), việc bổ sung Ca(NO3)2 liều lượng 200 - 400 mg/L hàng tuần đã giúp gia tăng hàm lượng anthocyanin trong lá bắc hoa trạng nguyên. Nhìn chung, hàm lượng anthocyanin khảo sát trong thịt củ khoai lang tím Nhật không chênh lệch lớn so với kết quả khảo sát về anthocyanin trong một số giống khoai lang tím tại Nhật (Montilla et al., 2011) và Bangladesh (Ahmed et al., 2011). Một số nghiệm thức duy trì hàm lượng anthocyanin trong củ ở mức cao sau 14 ngày tồn trữ cũng sẽ đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực chế biến thực phẩm. Theo nghiên cứu của Terahara et al. (2004) và Truong et al. (2012), thịt củ khoai lang tím có chứa nhiều anthocyanin, là hợp chất màu tự nhiên có vai trò chống oxy hóa, giúp hỗ trợ chữa bệnh ung thư, viêm, lão hóa, tăng sức đề kháng cho cơ thể...

Khảo sát hàm lượng đường tổng số (mg/g trọng lượng tươi (TLT)) trong củ khoai lang tím Nhật cho thấy, hàm lượng đường tổng số có xu hướng tăng dần theo thời gian sau khi thu hoạch (Bảng 3). Kết quả bổ sung phân calcium và silic của thí nghiệm không làm gia tăng hàm lượng đường tổng số trong thịt củ khoai lang mặc dù theo nghiên cứu của Lê Thị Thanh Hiền và ctv. (2014) cho thấy, việc bón phân có chứa calcium qua đất với hàm lượng từ 200 kgCaO/ha sẽ giúp gia tăng lượng đường tổng số và tinh bột trong thành phần thịt củ khoai lang. Nhìn chung, hàm lượng chất khô, đường tổng số và tinh bột có mối liên quan chặt với nhau và phụ thuộc nhiều vào giống, thời điểm thu hoạch, điều kiện khí hậu và kỹ thuật canh tác (Cervantes-Flores et al., 2011). Điều kiện bảo quản cũng ảnh hưởng đến sự biến đổi của hàm lượng đường tổng số và tinh bột trong thịt củ khoai lang, đặc biệt trong khoảng thời gian làm lành vết thương và trong quá trình tồn trữ, hàm lượng chất khô có thể giảm trong thời gian đầu bảo quản và sau đó tăng lên (Zhang et al., 2002 ; Namutebi et al., 2004), riêng hàm lượng đường thường tăng nhanh trong thời gian xử lý các vết thương và ổn định hoặc tăng nhẹ trong khoảng 4 tuần đầu tiên bảo quản tiếp sau đó (Zhang et al., 2002).

Bảng 4: Độ ẩm thịt củ, hàm lượng anthocyanin theo phương pháp pH vi sai và đường tổng số theo thời gian tồn trữ

Ghi chú: Những số có chữ theo sau giống nhau trong cùng một cột thì khác biệt không ý nghĩa thống kê qua phép thử Duncan; ** và *: khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 1% và 5%; ns: không khác biệt

Các nghiệm thức bổ sung CaO, Ca(NO3)2, Na2SiO3 và CaSiO3 nồng độ 500 mg/L vào hai thời điểm 35 và 70 NSKT có số củ thương phẩm cao và năng suất củ thương phẩm đều lớn hơn 20 tấn/ha, cao hơn so với không bổ sung.

Các nghiệm thức bổ sung phân silic và calcium ở các dạng và liều lượng khác nhau không cải thiện được hàm lượng đường và tinh bột của củ khoai lang tím Nhật HL491. Các nghiệm thức CaO 250 mg/L, CaSiO3 250 mg/L và Ca(NO3)2 500 mg/L có hàm lượng anthocyanin cao hơn so với nghiệm thức không bổ sung ở thời điểm 2 tuần sau thu hoạch.

Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung các hóa chất calcium và silic trên một số giống khoai lang tím nhằm cải thiện năng suất và chất lượng củ khoai.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Abd-El-Baky, M.M.H., A.A. Ahmed, M.A. El-Nemr and M.F. Zaki. 2010. Effect of potassium fertilizer and foliar zinc application on yield and quality of sweet potato. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 6(4) : 386-394.

Arreola, J.A., A.M.C. González, L.A.V. Aguilar, M.T.C. León, J.P. Pineda and E.A. García. 2008. Effect of calcium, boron and molybdenum on plant growth and bract pigmentation in poinsettia. Revista Fitotecnia Mexicana, 31:165-172.

Ahmed, M., M.S. Akter and J.B. Eun. 2011. Optimization conditions for anthocyanin and phenolic content extraction form purple sweet potato using response surface methodology. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 62(1): 91–96.

Cervantes-Flores, J.C., B. Sosinski, K.V. Pecota, R.O.M. Mwanga, G.L. Catignani, V.D. Truong, R.H. Watkins, M.R. Ulmer and G.C. Yencho. 2011. Identification of quantitative trait loci for dry-matter, starch, and b-carotene content in sweetpotato. Molecular Breeding, 28:201–216.

Chattopadhyay, A., I. Chakraborty, S.K. Mukhopadhyay, P.R. Kumar and H. Sen. 2006. Compositional changes of sweet potato as influenced by cultivar, harvest date and cooking. Acta Horticulturae, 703, 211–217.

Dubois, M., K.A. Gilles, J. K. Hamilton, P.A. Rebers and F. Smith. 1956. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analytical Chemistry, 28: 350-356.

Edmunds, B., M. Boyette, C. Clark, D. Ferrin, T.Smith and G. Holmes. 2008. Postharvest handling of sweetpotatoes. North Carolina Cooperative Extension Service. 53pp.

Eneji, A.E., S. Inanaga, S. Muranaka, J. Li, P. An, T. Hattori and W. Tsuji. 2008. Growth and nutrient use in four grasses under drought stress as mediated by silicon fertilisers. Journal of Plant Nutrition, 31:355–365.

Guntzer, F., K. Catherine and M. Jean-Dominique. 2012. Benefits of plant silicon for crops: a review. Agronomy for Sustainable Development, 32:201–213.

Huỳnh Thị Kim Cúc, Phạm Châu Huỳnh, Nguyễn Thị Lan và Trần Khôi Nguyên. 2004. Xác định hàm lượng anthocyanin trong một số nguyên liệu rau quả bằng phương pháp pH vi sai. Tạp Chí Khoa học và Công nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 3(7): 47- 54.

Lê Thị Thanh Hiền, Lê Vĩnh Thúc, Nguyễn Thị Thanh Thủy và Nguyễn Bảo Vệ. 2014. Ảnh hưởng của liều lượng bón Canxi lên sinh trưởng, năng suất và phẩm chất khoai lang tím Nhật (Ipomoea batatas (L.) Lam.) ở huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long. Tạp chí Khoa học trường Đại học Cần Thơ, số chuyên đề: Nông nghiệp (4):24-31.

Liu, C., F. Li, C. Luo, X. Liu, S. Wang, T. Liu and X. Li. 2009. Foliar application of two silica sols reduced cadmium accumulation in rice grains. Journal of Hazardous Materials, 161:1466-1472.

Ma, J.F. and N. Yamaji. 2006. Silicon uptake and accumulation in higher plants. Trends in Plant Science, 11:392–397.

Mai Thạch Hoành. 2011. Cây sinh sản vô tính – Chọn tạo giống khoai lang. Nhà xuất bản Nông nghiệp.

Mai Thạch Hoành. 2012. Nghiên cứu tiềm năng năng suất và chất lượng củ của các giống khoai lang nhập nội. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Việt Nam. 8 trang.

Mali, M. and N.C. Aery. 2008. Influence of silicon on growth, relative water contents and uptake of silicon, calcium and potassium in wheat grown in nutrient solution. Journal of Plant Nutrition, 31:1867–1876.

Matichenkov, V.V. and D.V. Calvert. 1999. Silicon fertilisers for citrus in Florida. Florida State Horticultural Society, 112:5-8.

Montilla, E.C., S. Hillebrand and P. Winterhalter. 2011. Anthocyanins in purple sweet potato (Ipomoea batatas L.) varieties. Fruit, vegatable, Cereal science and Biotechnology in Global Science Books, pp 19 – 24.

Namutebi, A., H. Natabirwa, B. Lemaga, R. Kapinga, M. Matovu, S. Tumwegamire, J. Nsumba, J. and J. Ocom. 2004. Long-term storage of sweet potato by small-scale farmers through improved post harvest technologies. Journal of Agricultural Sciences,9 (1): 922-930.

Nelson, S. 2008. Java black rot of Okinawan sweetpotato. Department of Plant and Environmental Protection Sciences. College of Tropical Agriculture and Human Resources (CTAHR). University of Hawai’i at Mänoa, Honolulu, Hawai.

Neumann, D. and U.Z. Nieden. 2001. Silicon and heavy metal tolerance of higher plants. Phytochemistry, 56:685–692.

Ngô Xuân Mạnh. 1996. Nghiên cứu các chỉ tiêu phẩm chất và một số biện pháp chế biến nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng khoai lang. Luận án Phó tiến sĩ khoa học. Trường Đại học Nông nghiệp I-Hà Nội. 128 trang.

Nguyễn Công Tạn, Vũ Văn Định, Đỗ Thanh Tân và Trần Việt Tiệp. 2014. Phát triển mạnh trồng khoai lang siêu cao sản và chất lượng cao để sản xuất ethanol sinh học, tinh bột, thực phẩm và làm giàu cho nông dân. Viện nghiên cứu và phát triển công nghệ nông lâm Thành Tây, trang 4 – 29.

Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Thị Bích Thủy và Đinh Sơn Quang. 2006. Giáo trình bảo quản nông sản. Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội, 200 trang.

Nguyễn Minh Thủy. 2010. Kỹ thuật sau thu hoạch rau quả. Nhà xuất bản Nông nghiệp.

Nguyễn Thị Lang, Nguyễn Ngọc Hương, Nguyễn Trọng Phước, Trần Bình Tân, Trịnh Thị Lũy, Trần Thị Thanh Xà, Nguyễn Văn Hiếu, Trần Văn Theo và Bùi Chí Bửu. 2013. Đánh giá các giống khoai lang (Ipomoea batatas L.) mới chọn tạo theo hướng năng suất, phẩm chất cao tại Đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, tập 2:139-148.

Nguyễn Xuân Lai. 2011. Nghiên cứu xây dựng quy trình thâm canh tổng hợp cây khoai lang vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Báo cáo tổng kết kết quả thực hiện đề tài thuộc dự án khoa học công nghệ nông nghiệp vốn vay ADB. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

Niên giám thống kê Việt Nam năm 2013. https://gso.gov.vn/default.aspx?tabid=717. Truy cập ngày 10/11/2014.

Njiti, V.N., Q. Xia, L.S. Tyler, L.D. Stewart, A.T. Tenner, C. Zhang, D.Alipoe, F. Chukwuma and M.Gao. 2013. Influence of prohexadione calcium on sweetpotato growth and storage root yield. HortScience, 48:1 73-76.

O’Sullivan, J.N., C.J. Asher and F.P.C. Blamey. 1995. Nutritional disorders of sweetpotato. ACIAR Working Paper No. 45. Dept. of Agr. University of Queensland, Brisbane, 75pp.

Onifade, A., H.N. Atum and T.T. Adebolu. 2004. Nutrition enrichment of sweet potato (Ipomoea batatas L) by solid substrate fermentation using four fungal species. Global Journal of Pure and Applied Sciences, 10(60):31-36.

Parle-Milind and Monika. 2015. Sweet potato as a super food. International Journal of Ayurveda and Pharma Research, 6(4): 557-562.

Saqib, M., C. Zorb and S. Schubert. 2008. Silicon-mediated improvement in the salt resistance of wheat (Triticum aestivum) results from increased sodium exclusion and resistance to oxidative stress. Functional Plant Biology,35:633–639.

Steed, L.E. and V.-D. Truong. 2008. Anthocyanin Content, Antioxidant Activity, and Selected Physical Properties of Flowable Purple-Fleshed Sweetpotato Purees. Journal of Food Science,73:215-221.

Sulaiman, H., O. Sasaki, T. Shimotashiro, N. Chishaki and S. Inanaga. 2004. Effect of calcium application on the growth of sweet potato (Ipomoea batatas Lam.) plant. Pakistan Journal of Biological Sciences, 6 (17):1519-1531.

Terahara, N., I. Konczak, H. Ono, M. Yoshimoto and O. Yamakewa. 2004. Characterization of acylated anthocyanins in callus induced from storage root of purple-fleshed sweet potato (Ipomoea batatas L.). Journal of Biomedicine and Biotechnology, 5: 279-286.

Tổng cục thống kê 2015. https://www.gso.gov.vn. Ngày truy cập 15/05/2016.

Trần Minh Tâm. 2000. Bảo quản và chế biến nông sản sau thu hoạch. Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội.

Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc. 2004. Cây có củ và kỹ thuật thâm canh (Quyển 1 Cây khoai lang). Nhà xuất bản Lao động Xã hội.

Truong, V.D., Z. Hu, R.L. Thompson, G.C. Yencho and K.V. Pecota. 2012. Pressurized liquid extraction and quantification of anthocyanins in purple-fleshed sweet potato genotypes. Journal of Food Composition and Analysis, 26 (2012) 96-103.

Truong, V.D., R.Y. Avula, K. Pecota and C.G. Yencho. 2011. Sweetpotatoes. In: Sinha NK, editor. Handbook of vegetables & vegetable processing. New Jersey: Wiley-Blackwell, p: 717-737.

Zhang, Z, C.C. Wheatley, H. Corke. 2002. Biochemical changes during storage of sweet potato roots differing in dry matter content. Postharvest Biology and Technology, 24:317-325.