Tổng quan nghiên cứu

Cây diêm mạch (Chenopodium quinoa Willd) là cây trồng có giá trị dinh dưỡng cao, chịu hạn tốt, được trồng phổ biến tại các vùng núi Andes Nam Mỹ và đang được nghiên cứu phát triển tại Việt Nam. Theo số liệu của FAO (2016), diện tích trồng diêm mạch tại các quốc gia Nam Mỹ như Peru, Bolivia và Ecuador dao động từ khoảng 2.000 đến hơn 120.000 ha, với năng suất trung bình từ 500 đến 1.700 kg/ha. Tại Việt Nam, cây diêm mạch được thử nghiệm tại một số tỉnh miền Bắc với năng suất 2-3 tấn/ha, tuy nhiên kỹ thuật canh tác, đặc biệt là bón phân đạm trong điều kiện hạn còn nhiều hạn chế.

Hạn hán là một trong những yếu tố bất lợi nghiêm trọng ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp toàn cầu và Việt Nam, làm giảm năng suất cây trồng, tăng chi phí sản xuất và ảnh hưởng đến an ninh lương thực. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, nghiên cứu ảnh hưởng của các mức phân đạm đến sinh trưởng và năng suất cây diêm mạch trong điều kiện hạn là cần thiết để đề xuất giải pháp kỹ thuật phù hợp.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định ảnh hưởng của các mức phân đạm (0, 60, 90, 120, 150 kg N/ha) đến khả năng sinh trưởng và năng suất của giống diêm mạch Atlas trong điều kiện hạn nhân tạo trong nhà lưới và ngoài đồng ruộng tại miền núi phía Bắc Việt Nam. Nghiên cứu nhằm đề xuất lượng phân đạm tối ưu giúp cây sinh trưởng tốt và đạt năng suất cao trong điều kiện hạn, góp phần phát triển kỹ thuật canh tác cây diêm mạch phù hợp với điều kiện khí hậu và đất đai Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về sinh trưởng cây trồng dưới tác động của dinh dưỡng và điều kiện hạn hán. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết sinh trưởng cây trồng và dinh dưỡng: Phân đạm là nguyên tố thiết yếu tham gia cấu tạo protein, diệp lục tố, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng chiều cao, số lá, số nhánh và năng suất cây trồng. Thiếu đạm gây còi cọc, vàng lá; thừa đạm gây sinh trưởng quá mức, giảm năng suất.

  • Lý thuyết sinh lý cây chịu hạn: Cây chịu hạn có cơ chế giảm thoát hơi nước, tăng phát triển rễ sâu, giảm diện tích lá để thích nghi. Diêm mạch có khả năng chịu hạn nhờ rễ phát triển mạnh, lá có lông tơ và bọng chứa tinh thể canxi giúp điều tiết thoát hơi nước.

Các khái niệm chính bao gồm: tỷ lệ nảy mầm, thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, số lá, số nhánh cấp 1, đường kính thân, khối lượng chất khô, năng suất cá thể và năng suất thực thu, hệ số chịu hạn (DIT).

Phương pháp nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Giống diêm mạch Atlas, nguồn gốc Hà Lan, thời gian sinh trưởng 110-125 ngày, năng suất 2-3 tấn/ha.

  • Địa điểm nghiên cứu:

    • Thí nghiệm 1: Nhà lưới Bộ môn Cây lương thực, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam (vụ đông xuân 2017).
    • Thí nghiệm 2: Ngoài đồng ruộng tại thôn Đồng Câu, xã Ngọc Thanh, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc (vụ đông xuân 2018).

  • Thiết kế thí nghiệm:

    • Thí nghiệm 1: Thiết kế ngẫu nhiên có khối (RCBD) với 2 nhân tố: 5 mức phân đạm (0, 60, 90, 120, 150 kg N/ha) và 2 điều kiện nước (tưới bình thường và hạn nhân tạo). 5 lần nhắc lại, mỗi lần 2 chậu, tổng 100 chậu.
    • Thí nghiệm 2: Thiết kế ô lớn ô nhỏ (Split-plot) gồm 6 ô lớn và 30 ô nhỏ, nhân tố chính là phân đạm, nhân tố phụ là điều kiện hạn (tưới và không tưới).

  • Phương pháp phân tích: Số liệu được xử lý bằng phân tích phương sai (ANOVA) qua phần mềm IRRISTAT 5, đánh giá sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 95%.

  • Chỉ tiêu nghiên cứu: Tỷ lệ nảy mầm, thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, số lá, số nhánh, đường kính thân, khối lượng chất khô, năng suất cá thể, năng suất thực thu, mức độ nhiễm sâu bệnh.

  • Quy trình bón phân: Bón lót phân chuồng và lân, phân đạm bón thúc chia làm 3 lần theo giai đoạn sinh trưởng, kali bón 2 lần sau khi cây ra hoa.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tỷ lệ nảy mầm và thời gian sinh trưởng: Tỷ lệ nảy mầm của giống Atlas đạt 95% ở tất cả các mức phân đạm và điều kiện hạn, không bị ảnh hưởng đáng kể. Thời gian sinh trưởng kéo dài từ 91 đến 97 ngày, tăng dần theo lượng đạm bón. Mức đạm 150 kg/ha kéo dài thời gian sinh trưởng nhất (97 ngày), mức 0 kg/ha ngắn nhất (91 ngày).

  2. Chiều cao cây: Chiều cao cây tăng theo lượng đạm bón, đạt cao nhất ở mức 120 kg N/ha (39,2 cm), giảm nhẹ khi bón 150 kg N/ha. Điều kiện hạn làm giảm chiều cao cây trung bình 10-15% so với điều kiện không hạn. Sự khác biệt chiều cao giữa các mức đạm có ý nghĩa thống kê (p<0,05).

  3. Số lá trên thân chính: Số lá tăng theo lượng đạm, cao nhất ở mức 120 kg N/ha (68,3 lá/cây), thấp nhất ở 0 kg/ha (59,3 lá/cây). Hạn làm giảm số lá khoảng 5-10% so với điều kiện không hạn. Số lá giảm nhẹ khi bón 150 kg N/ha so với 120 kg N/ha.

  4. Số nhánh cấp 1: Số nhánh tăng theo lượng đạm, đạt cao nhất 9,78 nhánh/cây ở mức 120 kg N/ha, giảm nhẹ khi bón 150 kg N/ha. Hạn làm giảm số nhánh khoảng 5% so với điều kiện không hạn. Sự khác biệt giữa các mức đạm có ý nghĩa thống kê.

  5. Năng suất thực thu: Năng suất tăng theo lượng đạm đến mức 120 kg N/ha, đạt tối đa khoảng 2,8 tấn/ha trong điều kiện không hạn và 2,5 tấn/ha trong điều kiện hạn. Bón 150 kg N/ha không làm tăng năng suất đáng kể mà còn có xu hướng giảm nhẹ.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy phân đạm có ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và năng suất cây diêm mạch trong điều kiện hạn và không hạn, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về nhu cầu đạm của diêm mạch (Johnson và cộng sự, 1990; Shams, 2012). Mức bón 120 kg N/ha được xác định là tối ưu, giúp cây phát triển cân đối các chỉ tiêu sinh trưởng như chiều cao, số lá, số nhánh và đạt năng suất cao nhất.

Việc tăng lượng đạm lên 150 kg N/ha không làm tăng thêm các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất mà còn có thể gây sinh trưởng quá mức, làm giảm khả năng tích lũy chất khô và năng suất, phù hợp với lý thuyết về tác hại của thừa đạm (phát triển cành lá quá mức, giảm ra hoa, tăng sâu bệnh).

Điều kiện hạn làm giảm đáng kể các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất, nhưng cây diêm mạch vẫn duy trì khả năng sinh trưởng và cho năng suất tương đối cao nhờ đặc tính chịu hạn tốt như rễ phát triển sâu, lá có lông tơ và bọng chứa tinh thể canxi giúp giảm thoát hơi nước.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh chiều cao cây, số lá, số nhánh và năng suất giữa các mức phân đạm và điều kiện hạn để minh họa rõ ràng sự khác biệt và xu hướng tăng trưởng.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng mức phân đạm 120 kg N/ha cho giống diêm mạch Atlas trong điều kiện hạn và không hạn nhằm tối ưu hóa sinh trưởng và năng suất, giảm thiểu lãng phí phân bón và tác động môi trường. Thời gian áp dụng: ngay trong vụ đông xuân và các vụ tiếp theo.

  2. Tiến hành thí nghiệm bổ sung tại các vùng đất hạn khác nhau và các mùa vụ khác nhau để đánh giá tính ổn định của mức phân đạm 120 kg N/ha, đảm bảo tính ứng dụng rộng rãi trong sản xuất.

  3. Kết hợp quản lý nước hợp lý trong canh tác diêm mạch, đặc biệt trong điều kiện hạn, nhằm duy trì độ ẩm đất phù hợp, tăng hiệu quả sử dụng phân đạm và giảm thiểu stress hạn cho cây.

  4. Đào tạo và chuyển giao kỹ thuật bón phân và chăm sóc cây diêm mạch cho nông dân và cán bộ kỹ thuật tại các vùng trồng thử nghiệm, nhằm nâng cao nhận thức và áp dụng đúng kỹ thuật, góp phần phát triển cây diêm mạch bền vững.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân và nhà sản xuất nông nghiệp tại các vùng miền núi và vùng đất hạn, nhằm áp dụng kỹ thuật bón phân đạm hợp lý cho cây diêm mạch, nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế.

  2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học cây trồng, nông học để tham khảo phương pháp nghiên cứu, kết quả và đề xuất kỹ thuật canh tác cây diêm mạch trong điều kiện hạn.

  3. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp trong việc xây dựng các chương trình phát triển cây trồng chịu hạn, hỗ trợ kỹ thuật và chính sách phân bón phù hợp.

  4. Các doanh nghiệp sản xuất và cung ứng phân bón để phát triển sản phẩm và dịch vụ phù hợp với nhu cầu bón phân cho cây diêm mạch, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón.

Câu hỏi thường gặp

  1. Phân đạm ảnh hưởng thế nào đến sinh trưởng cây diêm mạch?
    Phân đạm là yếu tố quan trọng giúp tăng chiều cao, số lá, số nhánh và khối lượng chất khô của cây diêm mạch. Mức bón 120 kg N/ha được xác định là tối ưu giúp cây phát triển cân đối và đạt năng suất cao.

  2. Điều kiện hạn có làm giảm năng suất diêm mạch không?
    Có, điều kiện hạn làm giảm sinh trưởng và năng suất khoảng 10-15% so với điều kiện không hạn, nhưng diêm mạch vẫn duy trì khả năng sinh trưởng và năng suất tương đối cao nhờ đặc tính chịu hạn tốt.

  3. Có nên bón phân đạm vượt quá 120 kg N/ha không?
    Không nên, bón vượt quá 120 kg N/ha không làm tăng năng suất mà còn có thể gây sinh trưởng quá mức, giảm khả năng tích lũy chất khô và tăng nguy cơ sâu bệnh.

  4. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất thực tế?
    Nông dân cần áp dụng mức bón phân đạm 120 kg N/ha kết hợp quản lý nước hợp lý, theo dõi sinh trưởng cây và điều chỉnh kỹ thuật chăm sóc phù hợp với điều kiện thực tế.

  5. Nghiên cứu có thể áp dụng cho các giống diêm mạch khác không?
    Kết quả nghiên cứu chủ yếu áp dụng cho giống Atlas, tuy nhiên có thể tham khảo và điều chỉnh cho các giống khác dựa trên đặc tính sinh trưởng và điều kiện sinh thái cụ thể.

Kết luận

  • Mức phân đạm 120 kg N/ha là lượng bón tối ưu giúp cây diêm mạch Atlas sinh trưởng tốt, đạt chiều cao, số lá, số nhánh và năng suất cao nhất trong điều kiện hạn và không hạn.
  • Tăng lượng đạm lên 150 kg N/ha không làm tăng các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất mà còn có xu hướng giảm nhẹ.
  • Điều kiện hạn làm giảm sinh trưởng và năng suất nhưng diêm mạch vẫn duy trì khả năng chịu hạn tốt.
  • Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để đề xuất kỹ thuật bón phân đạm phù hợp cho cây diêm mạch tại miền núi phía Bắc Việt Nam.
  • Đề nghị tiến hành thêm thí nghiệm tại các vùng đất hạn và mùa vụ khác để hoàn thiện kỹ thuật canh tác trước khi ứng dụng rộng rãi.

Khuyến khích các đơn vị nghiên cứu và sản xuất triển khai áp dụng mức phân đạm 120 kg N/ha, đồng thời mở rộng nghiên cứu để phát triển cây diêm mạch bền vững trong điều kiện biến đổi khí hậu.