Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Năng suất lúa được quyết định bởi các yếu tố cấu thành năng suất như: số bông/m2 (N), số hạt/bông (n), tỷ lệ hạt chắc (F) và khối lượng 1000 hạt (W). Mối quan hệ phụ thuộc trên có thể biểu diễn bằng công thức: Y= N * n * W * F * 10-5 (tấn/ha) Các yếu tố cấu thành năng suất có liên quan mật thiết với nhau. Số bông/m2 phụ thuộc vào tỷ lệ đẻ nhánh, mật độ cấy.
Khi cây đẻ nhánh mạnh thì số bông tăng. Khi số bông/m2 tăng quá cao thì bông lúa bé đi, số hạt/bông giảm, tỷ lệ hạt chắc/bông và khối lượng hạt cũng giảm. Để đạt được năng suất cao cần điều khiển cho lúa có số bông tối ưu, đảm bảo số hạt/bông nhiều, tỷ lệ hạt chắc cao và khối lượng hạt lớn (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[14]. - Yếu tố ảnh hưởng đến số bông/m2: Số bông/m2 được quyết định bởi 2 yếu tố chủ yếu là mật độ cấy và tỷ lệ nhánh đẻ (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[14].
Muốn cho lúa đẻ nhánh tốt thì ngoài cấy mạ khỏe, đúng thời vụ, việc bón phân thúc đẻ và thúc đòng ảnh hưởng có tính chất quyết định. Thời kỳ đẻ nhánh cần được bón đủ đạm, lân và kali; thời kỳ làm đòng cần bón đạm và kali (Lê Vĩnh Thảo, 2004 [26]). - Yếu tố ảnh hưởng đến số hạt/bông: Số hạt/bông là do số lượng hoa phân hóa và số lượng hoa thoái hóa quyết định (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[14]. Tỷ lệ hoa phân hóa liên quan chặt đến chế độ chăm sóc, trong đó phân đạm có vai trò quan trọng làm tăng số lượng hoa phân hóa, giảm số lượng hoa thoái hóa, tăng kích thước vỏ trấu.
Bón thúc đạm khi bắt đầu phân hóa đòng còn làm tăng quá trình phân hóa gié. Số gié cấp I, đặc biệt là số gié n 5 cấp II nhiều thì số hoa/bông cũng nhiều, đây là điều kiện cần thiết đảm bảo số hạt/bông lớn (Nguyễn Văn Hoan, 2006 )[14]. - Yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ hạt chắc: Tỷ lệ hạt chắc phụ thuộc vào số hạt/bông, nếu số hạt/bông quá lớn thì tỷ lệ hạt chắc thấp. Ngoài ra tỷ lệ hạt chắc còn phụ thuộc vào lượng tinh bột tích lũy trong cây và đặc điểm giải phẫu của cây lúa (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[14].
Trong các nguyên tố đa lượng, đạm và kali ảnh hưởng mạnh đến tỷ lệ hạt chắc vì đạm làm tăng khả năng quang hợp và quá trình tổng hợp chất hữu cơ, kali thúc đẩy sự vận chuyển chất khô về cơ quan tích lũy (Yang và cs. - Yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng hạt: Khối lượng hạt phụ thuộc vào kích thước hạt và kích thước của nội nhũ. Vào giai đoạn phân bào giảm nhiễm gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi và chế độ dinh dưỡng, đặc biệt là dinh dưỡng đạm, kali phù hợp thì nhận được kích thước hạt lớn, sau đó tích lũy được nhiều tinh bột thì khối lượng hạt thóc cao. Sau trỗ nếu thiếu ánh sáng, dinh dưỡng kém, đặc biệt là thiếu kali và quá trình vận chuyển chất khô vào hạt bị cản trở làm giảm khối lượng hạt (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[14].
Như vậy để ruộng lúa đạt năng suất cao cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật tổng hợp, trong đó nghiên cứu để xác định công thức bón phân bón và mật độ cấy hợp lý đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Tình hình nghiên cứu lúa trên thế giới và ở Việt Nam 1. Tình hình nghiên cứu lúa trên thế giới 1. Nghiên cứu về bón phân cho lúa Theo Patrick và cs., (1968)[45], Kobayashi (1995) [42]: Khi nghiên cứu khả năng cạnh tranh của 2 giống lúa Hokuriki 52 và Yamakogame cho biết: Các giống lúa phản ứng với điều kiện phân bón khác nhau.
Giống có tính thích ứng cao trong điều kiện tự nhiên ít phân và tăng số lượng cây con ở mỗi đối tượng, trong khi đó các giống cạnh tranh yếu bị thất bại nghiêm trọng trong điều kiện n 6 trồng trọt bình thường, điều đó có nghĩa là giống khoẻ (Hokuriki 52) sẽ làm hại nhiều cho giống yếu (Yamakogame) khi có đủ phân bón. Theo Shi (1986)[48] cho rằng: Phân bón có tác dụng thúc đẩy hoạt động quang hợp. Kết quả nghiên cứu các giống lúa Indica có phản ứng với phân bón là tăng diện tích lá lớn hơn so với giống lúa Japonica nhưng lại phản ứng yếu hơn khi hàm lượng phân bón tăng. Khi bàn về năng suất tác giả cho biết: năng suất là kết quả của những giống có phản ứng tốt với phân bón và biện pháp kỹ thuật.
Ở vùng ôn đới, giống Japonica thường cho năng suất cao vì nó phản ứng tốt với phân bón. Theo kết quả nghiên cứu của Sinclair (1989)[47]: Hiệu suất bón đạm cho lúa rất khác nhau: 1kg N cho từ 3,1 - 23 kg thóc. Các công trình nghiên cứu của De Datta (1978)[40] Koyama (1981)[43], Sinclair (1989)[47], Vlek (1986)[49] về đặc điểm bón phân cho các giống lúa đều đi đến kết luận: Giống mới yêu cầu về phân bón nhất là lân cao hơn giống cũ. Bón lân làm tăng khả năng hút đạm và kali.
Là cơ sở để tăng năng suất cây trồng. Để đánh giá khả năng cung cấp lân của đất cho cây trồng, người ta dựa vào hàm lượng lân tổng số, phân lân bón cho lúa có hiệu quả đứng thứ 2 sau đạm, nhưng trong một vài trường hợp, ở những đất nghèo màu thì phân lân lại làm tăng năng suất nhiều hơn đạm. Tuy nhiên bón phân lân cùng với đạm là điều kiện tốt để phát huy hiệu quả cao của phân lân. Khi cây bị thiếu lân cây non có bộ lá hẹp, thường bị cuộn lại, sức đẻ nhánh giảm và đẻ muộn, giai đoạn đẻ nhánh kéo dài.
Ở thời kỳ lúa đẻ nhánh và tròn mình phân lân có ảnh hưởng tốt đối với cây lúa, nó làm cho trọng lượng của phần trên mặt đất của cây lúa tăng khá lớn, sau đó đến thời kỳ chín mức tăng của trọng lượng thân cây giảm. Ở những chân đất tương đối phì nhiêu, hiệu quả của phân lân đối với năng suất lúa không lớn. Bón lân làm cho lúa cứng cây và tăng khả năng chống đổ. n 7 Theo Yang (1999)[52] ở nhiều nước trên thế giới thường hay bón phân chuồng và phân ủ cho lúa để làm tăng độ phì nhiêu cho đất như Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam, Malaysia và các nước vùng Đông Nam Á.
Trong thời gian gần đây phân khoáng đã được dùng phổ biến và phân chuồng được dùng bón lót làm tăng năng suất lúa và tăng hiệu quả của phân khoáng. Thí nghiệm của Ying (1998)[53] cho thấy sự tích luỹ đạm, lân và kali ở các cơ quan trên mặt đất của cây lúa không kết thúc ở thời kỳ trỗ mà còn được tích luỹ tiếp ở các giai đoạn tiếp theo của cây. Theo Sarker (2002) [46] khi nghiên cứu ảnh hưởng lâu dài của lân đối với lúa được đánh giá: “Hiệu suất của lân đối với năng suất hạt ở giai đoạn đầu cao hơn giai đoạn cuối và lượng lân hút ở giai đoạn đầu chủ yếu phân phối ở các cơ quan sinh trưởng. Do đó, phải bón lót để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho cây lúa”.
Phân bón có tác dụng rất lớn đến năng suất lúa. Muốn đạt năng suất, sản lượng cao cần bón phân đúng liều lượng đúng cách. Ngay những thập kỷ 70, 50% sản lượng nông nghiệp tăng lên ở các nước phát triển là nhờ sử dụng phân bón (FAO - 1994). Bón đạm với liều lượng cao thì hiệu suất cao nhất và bón vào lúc lúa đẻ nhánh, sau đó giảm dần.
Với liều lượng thấp thì bón vào lúc lúa đẻ nhánh và trước trỗ 10 ngày có hiệu quả cao. Có hai đỉnh về hiệu suất đỉnh thứ nhất xuất hiện ở giai đoạn lúa đẻ nhánh, đỉnh thứ hai xuất hiện ở 19 - 9 ngày trước trỗ, nếu lượng đạm nhiều thì không có đỉnh thứ 2. Tác giả đã đề nghị: Nếu lượng đạm ít sẽ bón vào 20 ngày trước trỗ. Khi lượng đạm trung bình bón hai lần lúc lúa con gái và 20 ngày trước trỗ bông, khi lượng đạm nhiều bón vào lúc lúa con gái.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã kết luận: Với cùng một mức năng suất, lúa lai hấp thu lượng đạm và lân thấp hơn so với lúa thuần, ở mức năng suất 75 n 8 tạ/ha lúa lai hấp thu đạm thấp hơn lúa thuần 4,8% hấp thu P205 thấp hơn 18,2%. Nhưng hấp thu K20 cao hơn 30%. Với ruộng lúa cao sản thì hấp thu N cao hơn lúa thuần 10%, hấp thu K20 cao hơn 45% còn hấp thu P205 bằng lúa thuần. Những kết quả nghiên cứu về mật độ cấy trên thế giới Mật độ cấy là số khóm cấy/m2.
Lúa cấy được tính bằng khóm, lúa gieo được tính bằng hạt mọc. Về nguyên tắc thì mật độ gieo hoặc cấy càng cao thì số bông càng nhiều. Trong một giới hạn nhất định, việc tăng số bông không làm giảm số hạt trên bông, nhưng nếu vượt qua giới hạn đó thì số hạt trên bông bắt đầu giảm đi do lượng dinh dưỡng phải chia sẻ cho nhiều bông. Theo tính toán thống kê cho thấy tốc độ giảm số hạt/bông mạnh hơn tốc độ tăng của mật độ cấy, vì vậy cấy dầy đối với lúa lai gây giảm năng suất nhiều hơn so với lúa thường.
Tuy nhiên, nếu cấy quá thưa đối với giống có thời gian sinh trưởng ngắn thì khó đạt được số bông tối ưu cần thiết theo dự định. Mật độ cấy là một biện pháp kỹ thuật quan trọng nó phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, dinh dưỡng, đặc điểm của giống…Khi nghiên cứu về vấn đề này S. Yoshida (1978)[50] đã kết luận: Trong điều kiện dễ canh tác, lúa mọc tốt thì nên cấy mật độ thưa, ngược lại phải cấy dày. Giống lúa cho nhiều bông thì cấy dày không có lợi bằng giống bông to.
Vùng lạnh nên cấy dày hơn vùng nóng ẩm, mạ dảnh to nên cấy thưa hơn mạ dảnh nhỏ, lúa gieo muộn nên cấy dày hơn so với lúa gieo sớm. Nghiên cứu về khả năng đẻ nhánh S. Yoshida (1978) [50] đã khẳng định: Trong ruộng lúa cấy, khoảng cách thích hợp cho lúa đẻ nhánh khỏe và sớm thay đổi từ 20 x 20 cm đến 30 x 30 cm. Theo ông việc đẻ nhánh chỉ xẩy ra đến mật độ 300 cây/m2, nếu tăng số dảnh cấy lên nữa thì chỉ có những dảnh chính cho bông.
Năng suất hạt tăng lên khi mật độ cấy tăng lên 182 - 242 dảnh/m2. Số bông trên đơn vị diện tích cũng tăng theo mật độ nhưng lại giảm số hạt/bông. Mật độ cấy thực tế là vấn đề tương quan giữa số dảnh cấy và sự đẻ nhánh. Thường gieo cấy thưa thì lúa đẻ nhánh nhiều còn cấy dầy thì đẻ nhánh ít.