Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất lúa gạo giữ vai trò then chốt trong việc bảo đảm an ninh lương thực quốc gia và gia tăng giá trị xuất khẩu của nông nghiệp Việt Nam. Trong hệ thống các biện pháp kỹ thuật thâm canh, phân bón đóng góp từ 30% đến 40% tổng sản lượng cây trồng, được xem là đòn bẩy trực tiếp quyết định năng suất và phẩm chất hạt lúa. Ngược lại, việc bón phân không cân đối có thể làm suy giảm hiệu lực dinh dưỡng từ 20% đến 50%, đồng thời làm gia tăng chi phí sản xuất và gây ô nhiễm môi trường sinh thái. Tại tỉnh Nam Định, diện tích đất gieo trồng lúa lai chiếm từ 20% đến 25% mỗi vụ trên tổng số khoảng 1.000 ha đất canh tác nông nghiệp ở các vùng trọng điểm. Mặc dù tiềm năng năng suất của lúa lai cao hơn lúa thuần từ 15% đến 35%, trình độ thâm canh và kỹ thuật sử dụng phân bón của nông dân địa phương còn nhiều hạn chế, khiến cây lúa chưa phát huy tối đa ưu thế lai sẵn có.

Nhằm giải quyết bất cập nêu trên, đề tài nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của các mức phân bón N-P-K đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của 4 tổ hợp lúa lai ba dòng triển vọng gồm Syn 688, Syn 975, Syn 1532 và Syn 2210. Nghiên cứu được triển khai tại xã Tân Thịnh, huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định trong 2 vụ liên tiếp gồm vụ Xuân và vụ Mùa năm 2017. Kết quả đề tài mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu tin cậy để nâng cao năng suất thực thu lên 27,1% - 28,9%, tối ưu hóa hiệu suất phân bón đạt trên 8,0 kg thóc/kg NPK nguyên chất, đồng thời bổ sung các giống lúa có năng suất và chất lượng vượt trội vào cơ cấu luân canh cây trồng tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài được xây dựng trên nền tảng lý thuyết ưu thế lai (Heterosis) ở cây lúa do Jones khởi xướng từ năm 1926 và được hoàn thiện qua các công trình của Yuan Longping. Ưu thế lai ở thế hệ F1 biểu hiện thông qua các hiệu ứng trội, siêu trội và sự tích tụ các alen vượt trội, giúp con lai sở hữu bộ rễ khỏe, cường độ quang hợp cao và khả năng tích lũy chất khô vượt trội so với các dạng bố mẹ. Bên cạnh đó, nghiên cứu vận dụng lý thuyết dinh dưỡng khoáng đa lượng và sinh lý thâm canh lúa của Bùi Huy Đáp cùng các nhà khoa học nông học Việt Nam. Cây lúa trải qua ba thời kỳ sinh trưởng cơ bản gồm thời kỳ sinh dưỡng, thời kỳ sinh thực và thời kỳ tích lũy chất khô vào hạt.

Các khái niệm then chốt trong nghiên cứu bao gồm: hiệu suất sử dụng phân bón (Agronomic Efficiency), động thái đẻ nhánh, cấu trúc bông và các yếu tố cấu thành năng suất hạt. Nhu cầu hấp thụ dinh dưỡng của lúa lai rất khắt khe: cây hút đạm mạnh nhất ở giai đoạn đẻ rộ đến làm đòng với tốc độ 3.520 g N/ha/ngày (chiếm 34,68% tổng lượng đạm cả chu kỳ); hấp thu tới 84,27% tổng lượng lân từ giai đoạn đẻ rộ đến phân hóa đòng; đồng thời duy trì khả năng hút kali liên tục sau trỗ với cường độ 0,67 kg/ha/ngày nhằm tăng cường vận chuyển sản phẩm quang hợp vào phôi nhũ.

Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm đồng ruộng được thiết kế theo phương pháp khối ô chia ô lớn - ô nhỏ (Split-plot design) với 3 lần nhắc lại để kiểm soát tương tác giữa mức phân bón và đặc tính giống. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 16 công thức thí nghiệm trên tổng diện tích 480 m2, diện tích mỗi ô thí nghiệm là 10 m2 với mật độ cấy tiêu chuẩn 35 khóm/m2. Nhân tố chính (ô lớn) là 4 mức phân bón với tỷ lệ N:P2O5:K2O cân đối 1:0,5:0,5. Trong vụ Xuân, 4 mức bón gồm 0, 90, 120 và 150 kg N/ha; trong vụ Mùa, 4 mức bón gồm 0, 70, 100 và 130 kg N/ha. Nhân tố phụ (ô nhỏ) là 4 giống lúa lai triển vọng do Công ty Syngenta lai tạo (Syn 688, Syn 975, Syn 1532, Syn 2210). Quy trình bón phân áp dụng kỹ thuật bón 3 đợt: bón lót (100% lân + 20% đạm + 20% kali), bón thúc đợt 1 sau cấy 10 ngày (50% đạm + 30% kali), bón thúc đợt 2 sau đợt một 20 đến 25 ngày (30% đạm + 50% kali).

Phương pháp chọn mẫu dựa trên việc theo dõi định kỳ 7 ngày/lần trên 10 khóm lúa cố định ngẫu nhiên tại mỗi ô để xác định động thái tăng chiều cao, số lá và số nhánh. Việc lựa chọn thiết kế Split-plot giúp hạn chế tối đa sai số do độ phì đất không đồng đều và thuận tiện cho việc cơ giới hóa điều tiết phân bón trên diện rộng. Số liệu thu thập được tổng hợp bằng MS Excel và xử lý phân tích phương sai (ANOVA) thông qua phần mềm thống kê chuyên ngành IRRISTAT 5.0, cho phép kiểm định độ tin cậy và so sánh sai khác LSD ở mức ý nghĩa 95%. Thời gian nghiên cứu diễn ra từ tháng 01/2017 đến tháng 12/2017.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, giống lúa lai Syn 688 thể hiện tiềm năng năng suất thực thu vượt trội nhất trong số các giống thử nghiệm ở cả hai vụ canh tác. Trong vụ Xuân 2017, giống Syn 688 đạt năng suất thực thu kỷ lục 98,2 tạ/ha, cao hơn các giống đối chứng còn lại từ 5,4 đến 24,3 tạ/ha. Trong vụ Mùa 2017, giống Syn 688 tiếp tục dẫn đầu với 81,1 tạ/ha, vượt các giống khác từ 5,5 đến 17,0 tạ/ha.

Thứ hai, mức phân bón P2 mang lại năng suất tối ưu nhất cho quần thể lúa thí nghiệm. Tại vụ Xuân, công thức bón P2 (120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha) đạt năng suất bình quân 87,7 tạ/ha, tăng 28,9% (tương đương tăng 19,7 tạ/ha) so với công thức đối chứng không bón phân (68,0 tạ/ha) và vượt các mức bón khác từ 9,0% đến 14,0%. Tại vụ Mùa, công thức bón P2 (100 kg N + 50 kg P2O5 + 50 kg K2O/ha) đạt năng suất cao nhất 74,9 tạ/ha, tăng 27,1% (tương đương tăng 16,0 tạ/ha) so với đối chứng không bón (58,9 tạ/ha) và vượt các mức phân bón khác từ 6,6% đến 15,0%.

Thứ ba, hiệu suất sử dụng phân bón đạt đỉnh ở mức bón P2. Vụ Xuân ghi nhận hiệu suất đạt 8,01 kg thóc/kg NPK nguyên chất, cao hơn các mức bón khác từ 1,36 đến 3,76 kg thóc/kg NPK. Vụ Mùa đạt 8,02 kg thóc/kg NPK, cao hơn các mức khác từ 0,54 đến 3,69 kg thóc/kg NPK. Việc tiếp tục nâng lượng phân bón lên mức P3 làm giảm rõ rệt hiệu suất chuyển hóa dinh dưỡng.

Thứ tư, các giống lúa thí nghiệm sở hữu đặc tính nông sinh học rất đồng đều và ổn định. Thời gian sinh trưởng vụ Xuân kéo dài 127 - 140 ngày, vụ Mùa từ 107 - 117 ngày. Chiều cao cây trung bình dao động từ 104,6 - 117,8 cm (vụ Xuân) và 103,3 - 115,5 cm (vụ Mùa). Các giống đều có khả năng chống đổ tốt, tỷ lệ nhiễm sâu đục thân, sâu cuốn lá, rầy nâu và bệnh đạo ôn duy trì ở mức rất nhẹ (điểm 1 đến điểm 3 theo thang phân cấp quốc tế).

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng năng suất vượt trội ở mức bón P2 bắt nguồn từ cơ chế cung cấp dinh dưỡng cân đối theo đúng nhu cầu sinh lý của cây lúa lai. Tỷ lệ N:P:K = 1:0,5:0,5 kết hợp kỹ thuật bón thúc 3 đợt giúp cây hấp thụ đạm tập trung vào thời kỳ đẻ nhánh rộ và phân hóa đòng, tối đa hóa số nhánh hữu hiệu và kích thước bông. Khi bón phân quá mức ở công thức P3 (150 kg N vụ Xuân, 130 kg N vụ Mùa), lượng đạm dư thừa kích thích đẻ nhánh vô hiệu, làm phiến lá mỏng, tăng nguy cơ nhiễm bệnh và làm giảm tỷ lệ hạt chắc trên bông.

Kết quả nghiên cứu này tương đồng sâu sắc với các kết luận của Nguyễn Như Hà (2006) và Lê Hữu Cần (2010), khẳng định mức bón đạm từ 100 đến 120 kg N/ha là ngưỡng sinh thái tối ưu cho lúa lai tại vùng đồng bằng sông Hồng. Về mặt trực quan hóa dữ liệu, các phát hiện này được mô tả sinh động qua biểu đồ đường thể hiện động thái tăng trưởng chiều cao và tốc độ ra lá theo từng chu kỳ 7 ngày, kết hợp cùng bảng cấu trúc các yếu tố cấu thành năng suất. Biểu đồ cột so sánh năng suất thực thu giữa các công thức minh chứng rõ nét quy luật hiệu suất giảm dần khi bón phân vượt ngưỡng khuyến cáo.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các căn cứ khoa học thu được, luận văn đưa ra 4 giải pháp hành động cụ thể nhằm hoàn thiện quy trình canh tác lúa lai tại địa phương:

Thứ nhất, ban hành và chuyển giao gói kỹ thuật phân bón cân đối: Áp dụng định mức bón 120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha cho vụ Xuân và 100 kg N + 50 kg P2O5 + 50 kg K2O/ha cho vụ Mùa. Thực hiện nghiêm ngặt quy trình bón 3 đợt: lót 100% lân + 20% đạm + 20% kali trước cấy 1 ngày; thúc đợt 1 sau cấy 10 ngày với 50% đạm + 30% kali; thúc đợt 2 sau đợt một 20 - 25 ngày với 30% đạm + 50% kali. Mục tiêu duy trì hiệu suất phân bón đạt trên 8,0 kg thóc/kg NPK. Timeline thực hiện: Áp dụng ngay trong giai đoạn 2018 - 2020 do Trung tâm Khuyến nông tỉnh Nam Định chủ trì.

Thứ hai, mở rộng diện tích gieo cấy giống lúa lai triển vọng Syn 688: Đưa giống Syn 688 vào cơ cấu giống chủ lực tại huyện Nam Trực và các địa bàn lân cận, hướng tới mục tiêu đạt năng suất thực thu từ 81,1 đến 98,2 tạ/ha, nâng tỷ lệ diện tích lúa lai toàn huyện lên mức trên 30%. Timeline thực hiện: Giai đoạn 2019 - 2022 do Phòng Nông nghiệp và PTNT huyện Nam Trực phối hợp cùng Công ty Syngenta Việt Nam thực hiện.

Thứ ba, thiết lập các mô hình trình diễn thâm canh gắn với quản lý dịch hại tổng hợp IPM: Xây dựng 5 đến 10 mô hình mẫu (quy mô 5 ha/mô hình) tại các vùng sản xuất lúa trọng điểm, giúp nông dân trực tiếp quan sát hiệu quả phân bón cân đối, giảm chi phí thuốc bảo vệ thực vật từ 15% đến 20%, giữ tỷ lệ hại do sâu bệnh dưới điểm 1 - 3. Timeline thực hiện: Định kỳ hàng năm từ vụ Xuân 2019 do Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật tỉnh Nam Định hướng dẫn.

Thứ tư, tăng cường đào tạo và tập huấn kỹ năng canh tác cho hộ nông dân: Tổ chức từ 15 đến 20 lớp tập huấn kỹ thuật mỗi năm trước thời điểm gieo mạ, tập trung hướng dẫn kỹ thuật bón đón đòng đúng giai đoạn sinh trưởng để hạn chế hiện tượng bón thừa đạm gây lốp đổ. Timeline thực hiện: Triển khai liên tục vào đầu mỗi mùa vụ do Hội Nông dân và các Hợp tác xã Nông nghiệp địa phương phụ trách.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình luận văn thạc sĩ là nguồn tư liệu chuyên môn giá trị cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm sau:

Nhóm thứ nhất là cán bộ quản lý nông nghiệp và chuyên viên khuyến nông: Sử dụng các số liệu thực chứng của luận văn để tham mưu xây dựng lịch thời vụ, cơ cấu bộ giống và định mức phân bón chuẩn cho từng tiểu vùng sinh thái tại tỉnh Nam Định và các tỉnh lân cận thuộc đồng bằng sông Hồng.

Nhóm thứ hai là các nhà khoa học, nghiên cứu sinh và học viên cao học ngành Khoa học cây trồng, Nông học: Khai thác phương pháp bố trí thí nghiệm Split-plot, bộ chỉ tiêu nông sinh học chi tiết và cơ sở dữ liệu về ưu thế lai F1 để phục vụ các công trình nghiên cứu chuyên sâu về sinh lý dinh dưỡng khoáng cây trồng.

Nhóm thứ ba là các doanh nghiệp chọn tạo và kinh doanh hạt giống cây trồng: Điển hình như Công ty Syngenta hay các doanh nghiệp giống cây trồng trong nước, ứng dụng dữ liệu khảo nghiệm của các dòng Syn 688, Syn 975 để hoàn thiện hồ sơ công nhận lưu hành giống và xây dựng quy trình hướng dẫn canh tác cho khách hàng.

Nhóm thứ tư là các hợp tác xã nông nghiệp, chủ trang trại và hộ nông dân thâm canh lúa: Áp dụng trực tiếp công thức bón phân cân đối 3 đợt và lựa chọn giống lúa triển vọng Syn 688 nhằm gia tăng năng suất từ 5,4 đến 24,3 tạ/ha, tiết kiệm chi phí phân bón đầu vào và tối ưu hóa lợi nhuận kinh tế trên mỗi hecta đất canh tác.

Câu hỏi thường gặp

Giống lúa lai nào đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao nhất trong nghiên cứu tại Nam Trực? Giống lúa lai Syn 688 thể hiện ưu thế vượt trội nhất với năng suất thực thu đạt 98,2 tạ/ha trong vụ Xuân và 81,1 tạ/ha trong vụ Mùa. Năng suất của giống Syn 688 cao hơn các giống khác từ 5,4 đến 24,3 tạ/ha trong vụ Xuân và từ 5,5 đến 17,0 tạ/ha trong vụ Mùa, chứng minh khả năng thích ứng xuất sắc với điều kiện thâm canh tại địa phương.

Mức phân bón N-P-K nào được khuyến nghị áp dụng để đạt hiệu suất cao nhất? Mức phân bón P2 là tối ưu nhất cho cả hai vụ canh tác. Cụ thể, vụ Xuân nên bón 120 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha; vụ Mùa nên bón 100 kg N + 50 kg P2O5 + 50 kg K2O/ha. Công thức này giúp năng suất tăng từ 27,1% đến 28,9% so với đối chứng không bón phân và đạt hiệu suất cực đại 8,01 - 8,02 kg thóc/kg NPK.

Thời gian sinh trưởng của các giống lúa lai thử nghiệm tại Nam Trực kéo dài bao lâu? Thời gian sinh trưởng của 4 dòng lúa lai dao động từ 127 đến 140 ngày trong vụ Xuân và từ 107 đến 117 ngày trong vụ Mùa. Khung thời gian sinh trưởng này rất phù hợp với công thức luân canh 2 vụ lúa hoặc 2 vụ lúa kết hợp 1 vụ cây màu vụ Đông tại các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ.

Quy trình bón phân cho lúa lai cần phân chia như thế nào để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất? Quy trình bón phân tối ưu được chia làm 3 đợt rõ ràng: bón lót toàn bộ 100% lân cùng 20% đạm và 20% kali trước khi cấy 1 ngày; bón thúc đợt 1 sau cấy 10 ngày với 50% đạm và 30% kali; bón thúc đợt 2 sau đợt một 20 - 25 ngày với 30% đạm và 50% kali còn lại nhằm tập trung nuôi đòng và hạt.

Khả năng chống chịu sâu bệnh hại và đổ ngã của các giống lúa lai mới như thế nào? Cả 4 giống lúa lai (Syn 688, Syn 975, Syn 1532, Syn 2210) đều có thân cứng, bộ rễ khỏe, chiều cao cây từ 103,3 đến 117,8 cm giúp cây chống đổ ngã hiệu quả. Mức độ nhiễm sâu đục thân, sâu cuốn lá, rầy nâu và bệnh đạo ôn đều ở mức rất nhẹ, chỉ từ điểm 1 đến điểm 3 theo thang đánh giá chuẩn.

Kết luận

Công trình nghiên cứu thạc sĩ của tác giả Trần Văn Nghinh mang lại những đóng góp khoa học và thực tiễn nổi bật cho lĩnh vực khoa học cây trồng:

  • Xác định giống lúa lai Syn 688 sở hữu tiềm năng năng suất cao nhất, đạt 98,2 tạ/ha ở vụ Xuân và 81,1 tạ/ha ở vụ Mùa.
  • Tìm ra công thức phân bón tối ưu P2 (120 N + 60 P2O5 + 60 K2O kg/ha cho vụ Xuân; 100 N + 50 P2O5 + 50 K2O kg/ha cho vụ Mùa).
  • Tối ưu hóa hiệu suất sử dụng phân bón đạt 8,01 - 8,02 kg thóc/kg NPK, gia tăng năng suất từ 27,1% đến 28,9% so với đối chứng không bón phân.
  • Đánh giá toàn diện các đặc tính nông sinh học, độ thuần ổn định và khả năng chống chịu sâu bệnh tốt của 4 dòng lúa lai triển vọng Syngenta.
  • Cung cấp cơ sở khoa học hoàn chỉnh cho quy trình bón phân cân đối 3 đợt trên nền đất phù sa thâm canh huyện Nam Trực, tỉnh Nam Định.

Về định hướng phát triển tiếp theo, quy trình kỹ thuật và bộ giống này cần được mở rộng khảo nghiệm tại 3 - 5 huyện sinh thái khác thuộc tỉnh Nam Định trong giai đoạn 2019 - 2021 trước khi đưa vào sản xuất đại trà. Quý bạn đọc, nhà nghiên cứu và cán bộ kỹ thuật nông nghiệp hãy tham khảo toàn văn luận văn thạc sĩ để ứng dụng chi tiết các giải pháp canh tác vào thực tiễn sản xuất, góp phần gia tăng thu nhập cho người nông dân và phát triển nông nghiệp bền vững.