Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị kinh tế cao, giữ vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng và phát triển nông nghiệp bền vững tại Việt Nam. Hạt đậu tương chứa hàm lượng dinh dưỡng cao với 40 - 50% protein, 12 - 24% lipid, giàu các axit amin không thay thế như Lysine và Tryptophan cùng nhiều vitamin nhóm B, A, C, E, D, K. Bên cạnh đó, nhờ khả năng cộng sinh cố định đạm khí quyển, đậu tương còn có tác dụng cải tạo và nâng cao độ phì nhiêu của đất.

Tuy nhiên, số liệu thống kê cho thấy diện tích gieo trồng và sản lượng đậu tương tại Việt Nam liên tục suy giảm trong giai đoạn 2012 - 2020 (từ 119,2 nghìn ha năm 2012 xuống 41,6 nghìn ha năm 2020; sản lượng giảm từ 173,5 nghìn tấn xuống 65,4 nghìn tấn). Năng suất bình quân trong nước đạt khoảng 1,57 tấn/ha (năm 2020), chỉ đáp ứng khoảng 1/10 nhu cầu tiêu thụ nội địa, dẫn đến việc phải nhập khẩu khối lượng lớn đậu tương cho ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi (năm 2017 nhập khẩu 918,72 nghìn tấn, trị giá 391,93 triệu USD). Tại Hà Nội, năng suất đậu tương biến động không ổn định qua các năm (từ 12,61 tạ/ha năm 2008 đến 16,1 tạ/ha năm 2010). Một trong những nguyên nhân kỹ thuật hạn chế năng suất là chế độ bón phân chưa cân đối và chưa phù hợp với từng giống cụ thể trong từng thời vụ.

Nhằm xác định chế độ dinh dưỡng khoáng thích hợp cho giống mới, đề tài được thực hiện với các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

  • Mục đích: Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng kali và lân bón đến sinh trưởng và năng suất của giống đậu tương VNUAĐ2 trong điều kiện vụ Xuân năm 2021 tại Gia Lâm – Hà Nội, làm cơ sở khoa học cho việc xây dựng quy trình canh tác đạt năng suất cao.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Đánh giá ảnh hưởng của liều lượng kali và lân bón đến một số chỉ tiêu sinh trưởng của giống đậu tương VNUAĐ2.
    2. Đánh giá ảnh hưởng của liều lượng kali và lân bón đến một số chỉ tiêu sinh lý của giống đậu tương VNUAĐ2.
    3. Đánh giá ảnh hưởng của liều lượng kali và lân bón đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của giống đậu tương VNUAĐ2.
  • Đối tượng nghiên cứu: Giống đậu tương VNUAĐ2 (do Học viện Nông nghiệp Việt Nam lai tạo) và các mức phân bón kali, lân.
  • Phạm vi nghiên cứu:
    • Không gian: Khu thí nghiệm đồng ruộng của Bộ môn Cây công nghiệp – Khoa Nông học – Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Gia Lâm, Hà Nội (loại đất: đất pha cát, phản ứng trung tính).
    • Thời gian: Vụ Xuân năm 2021 (từ tháng 2 đến tháng 9 năm 2021).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và quy chuẩn áp dụng

Nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học về dinh dưỡng khoáng cây trồng:

  • Đạm (N): Đậu tương có khả năng cố định nitơ tự do từ khí quyển nhờ vi khuẩn nốt sần Rhizobium japonicum, tuy nhiên vẫn cần cung cấp đạm nền hợp lý để đáp ứng nhu cầu đầu vụ và tránh ức chế nốt sần.
  • Lân ($P_2O_5$): Thúc đẩy sự phát triển của bộ rễ, tăng số lượng và khối lượng nốt sần hữu hiệu, giảm tỷ lệ rụng hoa, rụng quả, nâng cao tỷ lệ đậu quả và quả chắc.
  • Kali ($K_2O$): Tham gia vào quá trình quang hợp, vận chuyển chất hữu cơ về cơ quan dự trữ (hạt), tăng tính chống đổ và nâng cao khả năng kháng sâu bệnh hại.
  • Quy chuẩn kỹ thuật áp dụng: Quy trình canh tác và phương pháp theo dõi chỉ tiêu thực hiện theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống đậu tương: QCVN 01-58: 2011/BNNPTNT.

Phương pháp bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm đồng ruộng 2 nhân tố được bố trí theo phương pháp ô lớn – ô nhỏ (Split-plot) với 3 lần nhắc lại:

  • Ô lớn (Nhân tố 1 - Mức bón Kali): Gồm 4 mức:
    • $K_1$: 0 kg $K_2O$/ha (đối chứng kali)
    • $K_2$: 60 kg $K_2O$/ha
    • $K_3$: 80 kg $K_2O$/ha
    • $K_4$: 100 kg $K_2O$/ha
  • Ô nhỏ (Nhân tố 2 - Mức bón Lân): Gồm 4 mức:
    • $P_1$: 0 kg $P_2O_5$/ha (đối chứng lân)
    • $P_2$: 70 kg $P_2O_5$/ha
    • $P_3$: 90 kg $P_2O_5$/ha
    • $P_4$: 110 kg $P_2O_5$/ha
  • Quy mô thí nghiệm: 16 công thức kết hợp ($K_1P_1$ đến $K_4P_4$) $\times$ 3 lần nhắc lại = 48 ô thí nghiệm. Diện tích mỗi ô là $4\text{ m}^2$. Khoảng cách giữa các ô là 35 cm. Tổng diện tích khu thí nghiệm là $232\text{ m}^2$ (bao gồm dải bảo vệ và rãnh thoát nước). Mật độ gieo trồng duy trì $35\text{ cây/m}^2$.
  • Nền phân bón chung cho 1 ha: 10 tấn phân chuồng + 30 kg N (urê 46% N) + 300 kg vôi bột. Phân lân sử dụng supe lân (16% $P_2O_5$), phân kali sử dụng kaliclorua (60% $K_2O$).
  • Phương pháp bón: Bón lót 100% (phân chuồng + lân + vôi) + 50% (đạm + kali). Bón thúc chia 2 lần: lần 1 khi cây có 3 - 4 lá thật (25% đạm + kali); lần 2 sau lần một 10 - 12 ngày (25% đạm + kali).

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

  • Chỉ tiêu theo dõi: Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn; động thái chiều cao cây và số lá (theo dõi định kỳ hàng tuần từ 1/4 đến 6/5); chỉ số diện tích lá (LAI) và diện tích lá ($dm^2$/cây) tại 3 thời kỳ (bắt đầu ra hoa, hoa rộ, quả mẩy); số lượng và khối lượng nốt sần; chỉ số diệp lục (SPAD); các yếu tố cấu thành năng suất (số đốt hữu hiệu, số cành cấp 1, chiều cao đóng quả, tổng quả/cây, quả chắc, tỷ lệ quả 1-2-3 hạt, khối lượng 1000 hạt $P_{1000}$); năng suất cá thể, năng suất lý thuyết và năng suất thực thu; mức độ nhiễm sâu bệnh hại (sâu cuốn lá Lamprosema indicata, sâu đục quả Etiella zinckenella, bệnh lở cổ rễ Rhizoctonia solani, bệnh sương mai Peronospora manshurica) và khả năng chống đổ (thang điểm 1 - 5).
  • Xử lý số liệu: Phân tích phương sai (ANOVA) bằng phần mềm IRISTAT 5.0 và Microsoft Excel, đánh giá sai khác thống kê bằng mức ý nghĩa $LSD_{0,05}$ và hệ số biến động $CV%$.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ vai trò dinh dưỡng, kinh tế của cây đậu tương, thực trạng suy giảm diện tích sản xuất đậu tương ở Việt Nam và thành phố Hà Nội. Xác định rõ mục đích nghiên cứu, 3 nhiệm vụ cụ thể của đề tài nhằm tìm ra liều lượng phân bón kali và lân tối ưu cho giống đậu tương VNUAĐ2 trong vụ Xuân 2021 tại Gia Lâm – Hà Nội.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

  • Tình hình sản xuất đậu tương: Tổng hợp số liệu FAOSTAT (1990 - 2019) về diện tích, năng suất, sản lượng đậu tương thế giới và 4 quốc gia dẫn đầu (Mỹ, Brazil, Argentina, Trung Quốc). Điểm lại số liệu diện tích và sản lượng của Việt Nam giai đoạn 2012 - 2020 (Tổng cục Thống kê) và tình hình canh tác tại Hà Nội giai đoạn 2005 - 2010.
  • Cơ sở khoa học và thực tiễn về phân bón: Tổng quan đặc tính sinh học của đậu tương, cơ chế cố định đạm qua nốt sần rễ. Lược khảo các kết quả nghiên cứu trên thế giới (Ashour & Thalooth, Watanabe, Sinha, Dickson, Tiaranan, Smit...) và trong nước (Phạm Đồng Quảng, Nguyễn Văn Bộ, Vũ Đình Chính, Trần Văn Điền, Trần Thị Trường, Tạ Kim Bính, Vũ Thu Hiền...) về hiệu lực riêng rẽ cũng như phối hợp của đạm, lân, kali đối với sinh trưởng, nốt sần và năng suất hạt.

Phần 3: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Mô tả chi tiết vật liệu nghiên cứu (giống đậu tương VNUAĐ2, các loại phân bón hóa học và phân vi sinh Sông Gianh), địa điểm thực hiện (khu thí nghiệm Bộ môn Cây công nghiệp, Học viện Nông nghiệp Việt Nam trên đất pha cát trung tính) và thời gian thực hiện (tháng 2 - 9/2021). Trình bày sơ đồ bố trí thí nghiệm Split-plot (4 mức K $\times$ 4 mức P, 3 lần nhắc lại), quy trình kỹ thuật bón phân, chăm sóc, phòng trừ sâu bệnh theo QCVN 01-58: 2011/BNNPTNT, cùng công thức tính toán và phần mềm xử lý thống kê ANOVA (IRISTAT 5.0).

Phần 4: Kết quả nghiên cứu

Trình bày và phân tích các phát hiện thực nghiệm qua 14 bảng số liệu:

  1. Thời gian sinh trưởng và tỷ lệ mọc mầm: Tỷ lệ mọc mầm đạt 97 - 98%; thời gian từ gieo đến mọc là 5 ngày; thời gian từ mọc đến ra hoa là 31 - 32 ngày; tổng thời gian sinh trưởng dao động từ 97 đến 98 ngày (bón đủ phân rút ngắn 1 - 2 ngày so với đối chứng).
  2. Chỉ tiêu sinh trưởng: Mức bón 80 kg $K_2O$/ha kết hợp 90 kg $P_2O_5$/ha ($K_3P_3$) cho chiều cao đóng quả (13,65 cm), số đốt hữu hiệu (10,8 đốt) và số cành cấp 1 (3,0 cành) đạt cao nhất.
  3. Động thái chiều cao cây và số lá: Tăng dần theo thời gian, đạt cực đại vào ngày 6/5; công thức $K_3P_3$ đạt chiều cao cây cao nhất (53,70 cm) và số lá nhiều nhất (12,9 lá/cây).
  4. Chỉ số diện tích lá (LAI) và diện tích lá: Đạt đỉnh ở giai đoạn hoa rộ; công thức $K_3P_3$ đạt $LAI = 3,06\text{ m}^2\text{ lá/m}^2\text{ đất}$ và diện tích lá $8,45\text{ dm}^2\text{/cây}$.
  5. Khả năng hình thành nốt sần: Số lượng và khối lượng nốt sần tăng dần đến giai đoạn quả mẩy; tổ hợp $K_3P_3$ đạt cao nhất với 77,00 nốt sần/cây và khối lượng nốt sần tươi 0,92 g/cây.
  6. Các chỉ tiêu sinh lý, cấu thành năng suất và năng suất: Mức bón 80 kg $K_2O$/ha + 90 kg $P_2O_5$/ha giúp tăng chỉ số SPAD, tăng số quả chắc, số quả 3 hạt, khối lượng 1000 hạt, nâng cao năng suất cá thể, năng suất lý thuyết và năng suất thực thu so với đối chứng không bón phân.
  7. Sâu bệnh hại và chống đổ: Các công thức được bón phân cân đối có mức độ nhiễm sâu cuốn lá, sâu đục quả, bệnh lở cổ rễ, sương mai thấp hơn và khả năng chống đổ tốt hơn công thức đối chứng không bón.

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Đưa ra kết luận tổng hợp về liều lượng bón tối ưu cho giống đậu tương VNUAĐ2 và kiến nghị áp dụng trong sản xuất vụ xuân tại Gia Lâm – Hà Nội, đồng thời đề xuất tiếp tục thử nghiệm ở các vụ và vùng sinh thái khác.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính từ thực nghiệm

Chỉ tiêu theo dõi Công thức đối chứng ($K_1P_1$: 0 K, 0 P) Trung bình mức Kali cao nhất ($K_3$: 80 kg/ha) Trung bình mức Lân cao nhất ($P_3$: 90 kg/ha) Tổ hợp tối ưu ($K_3P_3$: 80 K + 90 P)
Chiều cao đóng quả (cm) 11,03 13,52 13,70 13,65
Số đốt hữu hiệu (đốt/cây) 8,8 10,4 10,3 10,8
Số cành cấp 1 (cành/cây) 1,6 2,6 2,6 3,0
Chiều cao cây cuối kỳ (cm) (ngày 6/5) 43,45 50,69 50,50 53,70
Số lá trên cây (lá/cây) (ngày 6/5) 11,6 12,6 12,7 12,9
Chỉ số diện tích lá LAI (giai đoạn hoa rộ) 2,56 2,87 2,88 3,06
Diện tích lá ($dm^2$/cây) (giai đoạn hoa rộ) 7,32 8,07 8,17 8,45
Số lượng nốt sần (nốt/cây) (thời kỳ quả mẩy) 45,33 74,17 70,69 77,00
Khối lượng nốt sần (g/cây) (thời kỳ quả mẩy) 0,52 0,85 0,85 0,92

Đóng góp và đề xuất của tác giả

  • Đóng góp khoa học: Cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng chính xác về phản ứng sinh trưởng, khả năng cộng sinh nốt sần và biến động chỉ số diện tích lá của giống đậu tương mới VNUAĐ2 dưới tác động tương tác của các mức kali và lân bón trong điều kiện vụ xuân vùng đồng bằng sông Hồng.
  • Khuyến nghị kỹ thuật: Khuyến nghị áp dụng liều lượng bón 80 kg $K_2O$/ha kết hợp với 90 kg $P_2O_5$/ha trên nền 10 tấn phân chuồng + 30 kg N + 300 kg vôi bột/ha cho giống đậu tương VNUAĐ2 gieo trồng trong vụ xuân tại Gia Lâm – Hà Nội để đạt hiệu quả sinh trưởng, phát triển nốt sần và các yếu tố cấu thành năng suất cao nhất.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thí nghiệm mới chỉ được thực hiện trong phạm vi một vụ gieo trồng duy nhất (vụ Xuân năm 2021), trên một địa bàn nghiên cứu (Gia Lâm – Hà Nội) và trên một nhóm đất đại diện (đất pha cát, phản ứng trung tính).
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu thử nghiệm các mức bón kali và lân cho giống đậu tương VNUAĐ2 ở các vụ gieo trồng khác nhau trong năm (vụ Hè Thu, vụ Đông) và trên các loại đất, tiểu vùng sinh thái khác nhau của Hà Nội và miền Bắc nhằm hoàn thiện quy trình kỹ thuật bón phân đồng bộ.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn đối với:

  • Sinh viên, học viên, nghiên cứu sinh: Thuộc các ngành Nông học, Khoa học cây trồng, Cây công nghiệp, Đất và Dinh dưỡng cây trồng cần tài liệu tham khảo về phương pháp bố trí thí nghiệm ô lớn – ô nhỏ (Split-plot), phương pháp theo dõi chỉ tiêu nông sinh học theo tiêu chuẩn QCVN 01-58: 2011/BNNPTNT và xử lý số liệu nông học bằng phần mềm IRISTAT.
  • Cán bộ khuyến nông và người sản xuất: Tham khảo định mức phân bón cụ thể (80 kg $K_2O$/ha + 90 kg $P_2O_5$/ha) cùng quy trình bón lót, bón thúc theo từng giai đoạn phát triển để áp dụng cho giống đậu tương VNUAĐ2 trong vụ xuân.

Câu hỏi thường gặp

1. Giống đậu tương VNUAĐ2 có nguồn gốc từ đâu và thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện nào?
Giống đậu tương VNUAĐ2 do Học viện Nông nghiệp Việt Nam lai tạo. Thí nghiệm được tiến hành trong vụ Xuân 2021 (từ tháng 2 đến tháng 9 năm 2021) tại khu thí nghiệm đồng ruộng của Bộ môn Cây công nghiệp – Khoa Nông học – Học viện Nông nghiệp Việt Nam (Gia Lâm, Hà Nội) trên nền đất pha cát có phản ứng trung tính.

2. Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp nào và gồm những mức phân bón nào?
Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp ô lớn – ô nhỏ (Split-plot) với 3 lần nhắc lại. Ô lớn gồm 4 mức kali (0, 60, 80, 100 kg $K_2O$/ha); ô nhỏ gồm 4 mức lân (0, 70, 90, 110 kg $P_2O_5$/ha), tạo thành 16 công thức thí nghiệm với tổng diện tích khu thí nghiệm là $232\text{ m}^2$ (kích thước mỗi ô là $4\text{ m}^2$, mật độ gieo trồng 35 cây/$m^2$).

3. Liều lượng phân bón nào cho kết quả sinh trưởng và phát triển nốt sần tốt nhất?
Mức bón phối hợp giữa 80 kg $K_2O$/ha và 90 kg $P_2O_5$/ha ($K_3P_3$) cho kết quả cao nhất: chiều cao cây cuối kỳ đạt 53,70 cm, số lá đạt 12,9 lá/cây, chiều cao đóng quả đạt 13,65 cm, số cành cấp 1 đạt 3,0 cành, số đốt hữu hiệu đạt 10,8 đốt, chỉ số diện tích lá thời kỳ hoa rộ đạt 3,06, số lượng nốt sần thời kỳ quả mẩy đạt 77,00 nốt/cây và khối lượng nốt sần tươi đạt 0,92 g/cây.

4. Phân bón kali và lân có ảnh hưởng như thế nào đến tỷ lệ nảy mầm và thời gian sinh trưởng của giống VNUAĐ2?
Các công thức bón phân khác nhau không làm thay đổi tỷ lệ nảy mầm (đều đạt mức cao và ổn định từ 97 - 98%) và thời gian từ gieo đến mọc (5 ngày). Tuy nhiên, các công thức được bón phân đầy đủ có xu hướng rút ngắn tổng thời gian sinh trưởng từ 1 - 2 ngày (còn 97 ngày) so với công thức đối chứng không bón phân (98 ngày).

5. Quy chuẩn kỹ thuật nào được tác giả sử dụng để theo dõi và đánh giá các chỉ tiêu trong khóa luận?
Quy trình kỹ thuật canh tác và phương pháp theo dõi, đánh giá số liệu được thực hiện theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống đậu tương mã hiệu QCVN 01-58: 2011/BNNPTNT do Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Đoàn Thị Thu Hiền đã thực hiện nghiêm túc thực nghiệm đồng ruộng 2 nhân tố theo phương pháp Split-plot nhằm đánh giá ảnh hưởng của 4 mức kali và 4 mức lân bón đối với giống đậu tương VNUAĐ2 vụ Xuân 2021 tại Gia Lâm – Hà Nội. Kết quả phân tích phương sai xác nhận liều lượng bón tối ưu là 80 kg $K_2O$/ha kết hợp với 90 kg $P_2O_5$/ha trên nền 10 tấn phân chuồng + 30 kg N + 300 kg vôi bột/ha, giúp tối ưu hóa chiều cao cây, số đốt hữu hiệu, diện tích lá, số lượng nốt sần và các yếu tố cấu thành năng suất. Đây là cơ sở thực nghiệm rõ ràng phục vụ công tác xây dựng quy trình canh tác và thâm canh giống đậu tương VNUAĐ2 trong sản xuất vụ xuân.