Tổng quan nghiên cứu

Cây lạc (Arachis hypogaea L.) là cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị kinh tế và dinh dưỡng vượt trội, với hàm lượng dầu đạt 40% đến 57%, protein đạt 20% đến 37,5% cùng nhiều khoáng chất và vitamin thiết yếu. Tại Việt Nam, diện tích gieo trồng lạc từng đạt 246,7 nghìn ha vào năm 2006 và đạt 195,3 nghìn ha vào năm 2017, với năng suất trung bình toàn quốc tăng từ 18,7 tạ/ha lên 23,6 tạ/ha nhờ áp dụng các tiến bộ kỹ thuật. Hà Tĩnh là một trong những địa phương có diện tích sản xuất lạc hàng đầu cả nước, dao động từ 16.000 đến 17.450 ha mỗi năm. Tuy nhiên, năng suất thực tế tại địa phương vẫn chưa tương xứng với tiềm năng sinh học của cây lạc do tập quán canh tác lạc chủ yếu tập trung trên vùng đất cát ven biển nghèo kiệt dinh dưỡng.

Toàn tỉnh Hà Tĩnh hiện có khoảng 36.237 ha đất cát ven biển, chiếm 5,98% diện tích tự nhiên, tập trung tại các huyện Thạch Hà, Cẩm Xuyên, Kỳ Anh, Nghi Xuân và Lộc Hà. Kết quả phân tích hóa tính cho thấy hàm lượng cation magie trao đổi (Mg2+) trong đất cát ven biển chỉ đạt 0,22 meq/100g đất, ở mức rất nghèo so với nhu cầu dinh dưỡng của cây họ đậu. Bên cạnh đó, ion sunfat (SO4 2-) rất dễ bị rửa trôi do đất có thành phần cơ giới nhẹ và lượng mưa lớn. Thực trạng canh tác hiện nay của nông dân chỉ mới tập trung bón phân đa lượng N-P-K và vôi bột mà bỏ quên các nguyên tố trung lượng thiết yếu như magie và lưu huỳnh.

Luận văn thạc sĩ khoa học cây trồng của tác giả Phan Văn Huân, thực hiện tại Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Huế dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Đình Thi, nhằm giải quyết triệt để nút thắt dinh dưỡng này. Nghiên cứu xác định liều lượng bón bổ sung MgSO4 tối ưu trên các giống lạc L14, L29 và TK10 trong vụ Xuân 2018 tại xã Thạch Hội, huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học xác thực giúp nâng cao tỷ lệ quả chắc, tăng năng suất thực thu từ 15% đến 25%, tối ưu hóa chỉ số doanh thu trên chi phí (VCR) và hoàn thiện gói kỹ thuật thâm canh lạc bền vững trên đất cát ven biển miền Trung.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên định luật tối thiểu của Liebig và lý thuyết bón phân cân đối, hợp lý. Theo định luật tối thiểu, năng suất cây trồng bị giới hạn bởi yếu tố dinh dưỡng có tỷ lệ thấp nhất so với nhu cầu sinh lý của cây. Trên nền đất cát ven biển nghèo hữu cơ và dung tích hấp phụ thấp (CEC chỉ đạt khoảng 3,05 meq/100g đất), magie và lưu huỳnh chính là hai yếu tố dinh dưỡng hạn chế nghiêm trọng năng suất và chất lượng hạt lạc.

Về mặt sinh lý thực vật, magie (Mg2+) là nguyên tử trung tâm cấu tạo nên phân tử diệp lục (chlorophyll), quyết định trực tiếp đến cường độ quang hợp và hiệu suất đồng hóa carbon. Đồng thời, magie đóng vai trò chất hoạt hóa cho hơn 80 hệ thống enzyme quan trọng liên quan đến quá trình photphoryl hóa, tổng hợp ATP, vận chuyển năng lượng và tổng hợp acid nucleic. Đối với cây họ đậu, magie và lưu huỳnh có tác động cộng hưởng mạnh mẽ đến sự phát triển của vi khuẩn cộng sinh Rhizobium ở nốt sần rễ, thúc đẩy quá trình cố định đạm sinh học từ khí quyển đạt từ 70 đến 110 kg N/ha/vụ. Thiếu hụt lưu huỳnh ở giai đoạn cuối vụ làm cản trở quá trình tổng hợp các acid amin chứa lưu huỳnh như methionine và cysteine, trực tiếp hạn chế tỷ lệ tạo nhân và tích lũy lipid trong hạt lạc.

Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm đồng ruộng được thiết kế theo phương pháp khối ô phụ (Split-plot) với 3 lần nhắc lại tại xã Thạch Hội, huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh trong vụ Xuân 2018. Thí nghiệm gồm 2 nhân tố với tổng cộng 12 công thức: ô lớn là 3 giống lạc (L14 làm đối chứng sản xuất, L29 và TK10), ô nhỏ là 4 liều lượng phân bón MgSO4 (0 kg/ha làm đối chứng không bón, 30 kg/ha, 60 kg/ha và 90 kg/ha). Quy mô thực nghiệm gồm 36 ô thí nghiệm, diện tích mỗi ô là 8 m2, tổng diện tích mặt bằng thí nghiệm từ 300 đến 360 m2. Mật độ gieo trồng chuẩn là 33 cây/m2, khoảng cách hàng cách hàng 30 cm và cây cách cây 10 cm. Nền phân bón cơ bản chung cho toàn bộ thí nghiệm gồm 8 tấn phân chuồng, 40 kg N, 90 kg P2O5, 60 kg K2O và 500 kg vôi bột trên một hecta.

Quy trình chọn mẫu và thu thập chỉ tiêu tuân thủ nghiêm ngặt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-57:2011/BNNPTNT về khảo nghiệm giống lạc. Cỡ mẫu theo dõi gồm 10 cây ngẫu nhiên trên mỗi ô thí nghiệm ở từng thời kỳ sinh trưởng (thời kỳ 3-5 lá, bắt đầu ra hoa, sau tắt hoa 5-7 ngày và thu hoạch) để xác định chiều cao thân chính, số cành cấp 1, số cành cấp 2, chiều dài cành, số lá xanh trên thân chính, số lượng nốt sần và khối lượng chất khô. Khi thu hoạch, 100 quả khô ngẫu nhiên được lấy lặp lại 3 lần trên mỗi công thức để xác định khối lượng 100 quả, khối lượng 100 hạt, tỷ lệ nhân và tính toán năng suất lý thuyết, năng suất thực thu. Toàn bộ số liệu thực nghiệm được xử lý phân tích phương sai (ANOVA) và kiểm định sai khác trung bình bằng trắc nghiệm LSD ở mức ý nghĩa p = 0,05 thông qua phần mềm thống kê sinh học Statistix 10.0 và Microsoft Excel.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, việc bón bổ sung MgSO4 thúc đẩy rõ rệt sự tăng trưởng chiều cao thân chính và chiều dài các cấp cành ở cả 3 giống lạc. Tại thời điểm thu hoạch, ở mức bón 90 kg MgSO4/ha, giống L29 đạt chiều cao thân chính cao nhất là 56,47 cm (vượt đối chứng không bón 54,53 cm), giống TK10 đạt 55,47 cm (vượt đối chứng 51,73 cm với mức tăng 7,23%), và giống L14 đạt 50,27 cm (tăng 7,64% so với đối chứng 46,70 cm). Chiều dài cành cấp 1 tăng dần theo liều lượng phân bón và đạt đỉnh ở mức 90 kg MgSO4/ha, cụ thể giống L29 đạt 50,80 cm (tăng 6,28% so với đối chứng 47,80 cm) và giống TK10 đạt 50,30 cm.

Thứ hai, MgSO4 duy trì sức sống bộ lá xanh bền bỉ qua các giai đoạn sinh trưởng, hạn chế hiện tượng rụng lá sớm trên đất cát. Ở thời kỳ kết thúc ra hoa, số lá xanh trên thân chính đạt cao nhất ở mức bón 90 kg MgSO4/ha với 9,73 lá/cây ở giống L29 và TK10, 9,33 lá/cây ở giống L14. Đến thời kỳ thu hoạch, các công thức bón 90 kg MgSO4/ha vẫn duy trì được từ 5,83 đến 6,13 lá xanh/cây, cao hơn gấp đôi so với đối chứng không bón chỉ còn 2,67 đến 2,87 lá/cây (tương ứng mức tăng trên 115%).

Thứ ba, phân bón MgSO4 kích thích mạnh mẽ khả năng tích lũy sinh khối chất khô và phát triển hệ thống nốt sần hữu hiệu ở rễ. Trọng lượng nốt sần và số lượng nốt sần trên cây ở các công thức bón 60 kg và 90 kg MgSO4/ha cao hơn hẳn đối chứng ở mức ý nghĩa p = 0,05 qua các giai đoạn đâm tia và làm quả.

Thứ tư, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu được cải thiện rõ rệt. Tỷ lệ quả chắc, khối lượng 100 quả và tỷ lệ nhân của các giống đều đạt cao nhất ở mức bón 60 kg và 90 kg MgSO4/ha. Năng suất thực thu ở mức bón 60 đến 90 kg MgSO4/ha tăng từ 15% đến trên 25% so với công thức đối chứng không bón phân trung lượng.

Thảo luận kết quả

Cơ chế tác động tích cực của MgSO4 xuất phát từ việc cung cấp kịp thời ion Mg2+ làm tăng hàm lượng diệp lục tố, duy trì hoạt động quang hợp thuần của tầng lá trên thân chính ngay cả trong giai đoạn chín. Nhờ đó, dòng sản phẩm đồng hóa được vận chuyển liên tục và dồi dào về cơ quan dự trữ là hạt, giúp quả vào hạt đẫy đà, hạn chế hiện tượng quả lép và quả óp thường thấy ở đất cát. Lưu huỳnh dạng sunfat hòa tan được bổ sung kịp thời vào cuối vụ đã bù đắp lượng lưu huỳnh bị rửa trôi, thúc đẩy tổng hợp protein và lipid dự trữ trong nhân hạt.

Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các công bố khoa học quốc tế tại Trung Quốc và Surinam, khi việc bón bổ sung 30 đến 50 kg MgSO4/ha giúp năng suất lạc tăng từ 20% đến 25% và nâng tỷ lệ acid amin thiết yếu trong hạt từ 8,7% lên 9,4%. Trong thực tế, dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa tối ưu thông qua biểu đồ cột kép thể hiện sự tăng trưởng năng suất thực thu của từng giống theo 4 mức phân bón, kết hợp biểu đồ đường biểu diễn động thái suy giảm số lá xanh theo thời gian và bảng ma trận thể hiện tương tác giữa liều lượng phân bón với các chỉ tiêu sinh khối nốt sần.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ:

  1. Chuẩn hóa quy trình bón phân bổ sung MgSO4 cho vùng thâm canh lạc: Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật Hà Tĩnh cần phối hợp cùng Trung tâm Khuyến nông tỉnh ban hành hướng dẫn kỹ thuật áp dụng mức bón lót từ 60 đến 90 kg MgSO4/ha (tương đương 3 đến 4,5 kg/sào Trung Bộ) kết hợp cùng 500 kg vôi bột, 8 tấn phân chuồng và phân N-P-K theo tỷ lệ chuẩn. Mục tiêu nâng năng suất lạc toàn tỉnh lên 28 đến 32 tạ/ha trong giai đoạn 2019 đến 2021.

  2. Mở rộng cơ cấu giống lạc mới L29 và TK10 trên đất cát ven biển: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Hà Tĩnh cùng các Hợp tác xã Nông nghiệp cần đẩy mạnh nhân giống và chuyển giao hai giống lạc L29 và TK10 vào sản xuất đại trà vụ Xuân. Mục tiêu đưa tỷ lệ diện tích gieo trồng hai giống mới này chiếm từ 35% đến 40% tổng diện tích canh tác lạc toàn tỉnh vào năm 2023 nhằm khai thác tối đa ưu thế về chiều cao cành, độ phân cành và khả năng hấp thụ phân bón trung lượng.

  3. Xây dựng mô hình cánh đồng mẫu lớn áp dụng phân bón trung lượng: Ủy ban nhân dân các huyện ven biển Thạch Hà, Cẩm Xuyên, Nghi Xuân phối hợp với doanh nghiệp chế biến nông sản triển khai tối thiểu 10 mô hình liên kết sản xuất cánh đồng mẫu quy mô từ 5 đến 10 ha/mô hình trong giai đoạn 2019 đến 2022. Đảm bảo target metric đạt chỉ số hiệu quả kinh tế phân bón VCR lớn hơn 2,0 và tỷ lệ nhân đạt trên 72%.

  4. Tiếp tục nghiên cứu sâu về động thái cân bằng ion khoáng trong đất: Các cơ sở nghiên cứu và Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Huế cần mở rộng nghiên cứu thực nghiệm bón thúc MgSO4 qua các nền phân đạm, kali và vôi khác nhau trong giai đoạn 2020 đến 2024. Mục tiêu làm sáng tỏ cơ chế cạnh tranh đối kháng giữa ion Mg2+ với các cation NH4+, K+, Ca2+ trên nhiều chân đất cát nội đồng và đất cát pha ven biển khác nhau.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao, đặc biệt hữu ích cho 4 nhóm đối tượng sau:

  1. Cơ quan quản lý nông nghiệp và cán bộ khuyến nông địa phương: Cán bộ Chi cục Trồng trọt, Trung tâm Ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật cấp tỉnh và huyện sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để xây dựng tài liệu tập huấn thâm canh lạc, hoàn thiện quy hoạch phân vùng cây có dầu và điều chỉnh cơ cấu phân bón trung lượng tại các vùng đất bạc màu, đất cát duyên hải miền Trung.

  2. Nhà khoa học và giảng viên chuyên ngành Nông học, Khoa học cây trồng: Các nhà nghiên cứu dinh dưỡng khoáng cây trồng tham khảo hệ thống dẫn liệu thực nghiệm về động thái sinh trưởng, biến đổi chỉ tiêu sinh lý, số lượng nốt sần Rhizobium và phương pháp bố trí thí nghiệm khối ô phụ Split-plot trên cây công nghiệp ngắn ngày.

  3. Học viên cao học và sinh viên ngành Nông nghiệp, Thổ nhưỡng học: Người học sử dụng luận văn làm tài liệu mẫu chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu đồng ruộng theo tiêu chuẩn QCVN 01-57:2011/BNNPTNT, kỹ thuật xử lý dữ liệu sinh học bằng Statistix 10.0 và phương pháp đánh giá hiệu quả kinh tế nông nghiệp (phân tích chỉ số VCR và tỷ suất lợi nhuận).

  4. Hợp tác xã, doanh nghiệp nông nghiệp và hộ nông dân trồng lạc: Các tổ chức sản xuất và nông hộ trực tiếp áp dụng mức bón lót từ 60 đến 90 kg MgSO4/ha cùng cơ cấu giống L29, TK10 vào vụ Xuân để tăng tỷ lệ hạt chắc, giảm tỷ lệ quả óp, nâng cao năng suất thực thu thêm 3 đến 5 tạ/ha và gia tăng lợi nhuận thuần từ 5 đến 10 triệu đồng trên mỗi hecta đất canh tác.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao đất cát ven biển Hà Tĩnh lại đặc biệt thiếu hụt magie và lưu huỳnh? Đất cát ven biển Hà Tĩnh có thành phần cơ giới nhẹ với tỷ lệ cát mịn chiếm từ 71% đến 94%, độ chua cao (pH dưới 5,0) và dung tích hấp phụ cực thấp chỉ đạt 3,05 meq/100g đất. Hàm lượng cation Mg2+ chỉ đạt 0,22 meq/100g đất kết hợp cùng lượng mưa vụ Xuân lớn khiến các ion hòa tan như Mg2+ và SO4 2- bị rửa trôi mạnh mẽ xuống tầng sâu, gây thiếu hụt nghiêm trọng cho cây lạc.

Liều lượng bón MgSO4 nào mang lại hiệu quả sinh trưởng và kinh tế tối ưu nhất? Mức bón từ 60 kg đến 90 kg MgSO4/ha mang lại hiệu quả vượt trội trên cả 3 giống lạc nghiên cứu. Ở mức bón này, chiều cao cây, chiều dài cành, số lá xanh hữu hiệu khi thu hoạch và sinh khối nốt sần đều đạt giá trị tối ưu, giúp năng suất thực thu tăng từ 15% đến 25% so với đối chứng không bón, mang lại chỉ số hiệu quả kinh tế cao nhất.

Trong 3 giống lạc nghiên cứu, giống nào phản ứng tốt nhất với phân bón MgSO4? Cả 3 giống đều phản ứng tích cực, trong đó giống L29 và TK10 thể hiện tiềm năng sinh trưởng và năng suất nổi trội hơn giống đối chứng L14. Ở mức bón 90 kg MgSO4/ha, giống L29 đạt chiều cao thân chính 56,47 cm, chiều dài cành cấp 1 đạt 50,80 cm và duy trì được 6,13 lá xanh/cây khi thu hoạch, cho năng suất và tỷ lệ nhân cao vượt trội.

Bón MgSO4 có tác dụng sinh học thế nào đối với nốt sần cố định đạm ở rễ lạc? Magie đóng vai trò xúc tác hoạt hóa các enzyme liên quan đến hô hấp và chuyển hóa năng lượng ATP, cung cấp năng lượng cho quá trình khử N2 của vi khuẩn nốt sần Rhizobium. Thực nghiệm chứng minh các công thức bón 60 và 90 kg MgSO4/ha làm gia tăng đáng kể cả về số lượng lẫn trọng lượng nốt sần hữu hiệu trên rễ từ thời kỳ ra hoa đến làm quả.

Phương pháp bón phân MgSO4 cho cây lạc như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất? Phân bón MgSO4 được sử dụng để bón lót toàn bộ 100% liều lượng cùng lúc với phân chuồng, phân lân và vôi bột sau khi làm đất lần hai. Cần rải đều phân xuống rãnh rồi lấp một lớp đất mỏng ngăn cách trước khi tra hạt giống nhằm tránh xót hạt, giúp hệ rễ cây con sớm tiếp xúc và hấp thụ dưỡng chất ngay từ đầu vụ.

Kết luận

  • Luận văn xác định rõ magie là yếu tố dinh dưỡng hạn chế cốt lõi trên 36.237 ha đất cát ven biển Hà Tĩnh, nơi hàm lượng Mg2+ chỉ đạt 0,22 meq/100g đất.
  • Mức bón bổ sung tối ưu từ 60 đến 90 kg MgSO4/ha giúp tăng chiều cao thân chính, tăng chiều dài cành cấp 1 và duy trì số lá xanh thu hoạch đạt từ 5,83 đến 6,13 lá/cây.
  • Bón MgSO4 kích thích mạnh mẽ sự hình thành nốt sần hữu hiệu của vi khuẩn Rhizobium và gia tăng tích lũy sinh khối chất khô toàn cây.
  • Năng suất thực thu của các giống lạc tăng từ 15% đến 25%, trong đó hai giống mới L29 và TK10 thể hiện ưu thế vượt trội so với giống L14 truyền thống.
  • Đóng góp luận văn là cơ sở khoa học then chốt để hoàn thiện quy trình thâm canh lạc bền vững trên đất cát duyên hải miền Trung trong giai đoạn 2019 đến 2025.

Các đơn vị quản lý nông nghiệp, hợp tác xã và hộ nông dân hãy nhanh chóng ứng dụng quy trình bón bổ sung 60 đến 90 kg MgSO4/ha kết hợp gieo trồng giống L29 và TK10 ngay trong vụ Xuân tới để tối ưu hóa năng suất và nâng cao hiệu quả kinh tế trên từng hecta đất canh tác.