Tổng quan nghiên cứu

Đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là một trong những cây họ đậu có giá trị kinh tế và dinh dưỡng hàng đầu thế giới. Theo số liệu thống kê quốc tế, diện tích gieo trồng đậu tương toàn cầu năm 2016 đạt 121,19 triệu ha với sản lượng lên tới 336,62 triệu tấn, năng suất bình quân 2,78 tấn/ha. Tại Việt Nam, đậu tương được xác định là cây màu ngắn ngày ưu tiên trong cơ cấu cây trồng nhằm cải tạo độ phì nhiêu của đất qua khả năng cố định 60 đến 80 kg N/ha/năm. Mặc dù vậy, nguồn cung nội địa hiện nay chỉ đáp ứng khoảng 18% nhu cầu tiêu thụ trong nước, buộc nước ta phải nhập khẩu hơn 1 triệu tấn đậu tương hạt vào năm 2011 với giá trị kim ngạch đạt 550 triệu USD, tăng 416% so với năm 2010.

Thực trạng sản xuất đậu tương trong nước đang đối mặt với nhiều rào cản nghiêm trọng khi diện tích sụt giảm từ 204,1 nghìn ha năm 2005 xuống còn khoảng 120,0 nghìn ha năm 2016. Năng suất bình quân nội địa chỉ dao động từ 1,43 đến 1,50 tấn/ha, tương đương khoảng 60% năng suất trung bình của thế giới. Nguyên nhân cốt lõi bắt nguồn từ tập quán canh tác phân tán, thiếu hụt lao động thời vụ gay gắt và mức độ ứng dụng cơ giới hóa thu hoạch còn rất thấp. Thu hoạch thủ công làm gia tăng chi phí sản xuất và gây thất thoát sau thu hoạch từ 5% đến 15% do quả bị tách vỏ hoặc cây bị đổ rạp. Nhằm giải quyết điểm nghẽn này, đề tài được thực hiện tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam trong vụ xuân và vụ đông năm 2016, tập trung đánh giá đặc điểm nông học của các dòng đậu tương thế hệ F4 và F5. Mục tiêu chính là tuyển chọn các dòng có tiềm năng năng suất vượt trội, hình thái thân đứng vững, chiều cao đóng quả trên 10 cm và khả năng chống tách vỏ tốt, đáp ứng hoàn hảo yêu cầu vận hành của máy gặt đập liên hợp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hai nền tảng lý thuyết chủ đạo: Lý thuyết di truyền số lượng và chọn giống thực vật cùng Lý thuyết cơ giới hóa đồng bộ trong sản xuất nông nghiệp bền vững. Trong chọn giống cây họ đậu, các tính trạng hình thái và năng suất chịu sự chi phối phức tạp bởi tương tác kiểu gen và môi trường. Mô hình nghiên cứu tập trung xác lập hệ tiêu chí hình thái cây đậu tương thích ứng với cơ giới hóa thu hoạch bằng máy đập liên hoàn. Khung lý thuyết làm rõ năm khái niệm then chốt: Cơ giới hóa nông nghiệp, Tính trạng nông học, Chiều cao đóng quả đầu tiên, Độ bền chống tách vỏ và Năng suất cá thể. Các công trình thực tiễn khẳng định máy thu hoạch chỉ vận hành tối ưu khi quần thể giống đạt độ đồng đều về độ chín trên 90%, chiều cao cây đạt tối thiểu 40 cm và đốt mang quả đầu tiên cách mặt đất từ 10 cm trở lên để hạn chế tổn thất nông sản khi dàn cắt đi qua.

Phương pháp nghiên cứu

Vật liệu thí nghiệm bao gồm các dòng thế hệ F4 và F5 thuộc hai tổ hợp lai triển vọng là 4904 x ĐT26 (ký hiệu LSB5) và 4898 x VI025128 (ký hiệu LSB9), cùng các giống đối chứng bố mẹ như HSB0011, HSB0061 và HSB0013. Thí nghiệm đồng ruộng được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh với 2 lần lặp lại tại khu thực nghiệm Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Quy mô diện tích ô thí nghiệm vụ xuân đạt 1,5 m2 với mật độ 35 cây/m2 (khoảng cách 13 cm x 35 cm); vụ đông mở rộng lên 3,0 m2 với mật độ 40 cây/m2 (khoảng cách 8 cm x 35 cm). Tổng quy mô khảo nghiệm gồm 34 dòng và giống trong vụ xuân và 34 dòng và giống trong vụ đông năm 2016.

Phương pháp lấy mẫu tuân thủ nghiêm ngặt theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống đậu tương (QCVN 01-68:2011/BNNPTNT), theo dõi trực tiếp trên 10 cây mẫu mỗi ô ở vụ xuân và 30 cây mẫu mỗi ô ở vụ đông. Quy trình chăm sóc áp dụng mức bón phân đồng nhất gồm 90 kg Urê, 300 kg Supe lân và 90 kg Kali Clorua/ha. Toàn bộ số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phân tích phương sai trên phần mềm IRRISTAT để so sánh sự sai khác giữa các dòng ở mức ý nghĩa p < 0,05, kết hợp tính toán hệ số tương quan Pearson nhằm làm rõ mối liên kết giữa các chỉ tiêu hình thái và yếu tố cấu thành năng suất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, thời gian sinh trưởng của các dòng đậu tương có sự phân hóa rõ rệt giữa hai mùa vụ. Trong vụ xuân, các dòng thể hiện thời gian sinh trưởng trung bình đến dài ngày, dao động từ 89 đến 129 ngày. Ngược lại, ở vụ đông, thời gian sinh trưởng rút ngắn đáng kể, chỉ từ 76 đến 94 ngày, giảm khoảng 13 đến 35 ngày so với vụ xuân.

Thứ hai, đặc điểm hình thái thân cành và chiều cao đóng quả đầu tiên phản ánh mức độ thích nghi vượt trội trong vụ xuân. Chiều cao đóng quả đầu tiên ở vụ xuân đạt từ 4,0 đến 9,4 cm, trong khi vụ đông chỉ dao động từ 3,0 đến 7,7 cm. Hầu hết các dòng thuộc tổ hợp LSB5 đều thể hiện khả năng chống đổ rạp xuất sắc đạt điểm 1 đến điểm 2 theo thang đánh giá tiêu chuẩn và khả năng giữ vỏ quả không bị tách hạt tự nhiên rất tốt khi chín hoàn toàn.

Thứ ba, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các dòng ở vụ xuân cao hơn vượt trội so với vụ đông. Năng suất cá thể vụ xuân dao động từ 3,7 đến 26,6 g/cây, cao gấp 2 đến 3 lần so với năng suất cá thể vụ đông vốn chỉ đạt từ 2,3 đến 8,8 g/cây. Đáng chú ý, các dòng thuộc tổ hợp LSB5 thể hiện ưu thế năng suất hạt và tỷ lệ quả 3 hạt cao hơn hẳn so với tổ hợp LSB9.

Thứ tư, căn cứ vào các tiêu chuẩn thu hoạch cơ giới hóa gồm chiều cao cây ≥ 40 cm, chiều cao đóng quả ≥ 10 cm, chín đồng đều và không tách vỏ, đề tài đã chọn lọc được 4 dòng ưu tú trong vụ xuân gồm LSB5-24-4, LSB5-34-1, LSB5-34-2, LSB5-38-1 và 13 dòng triển vọng trong vụ đông gồm LSB5-24-2, LSB5-24-4, LSB5-24-7, LSB5-24-8, LSB5-24-9, LSB5-24-11, LSB5-43-1, LSB5-3, LSB5-6, LSB5-8, LSB5-9, LSB5-11, LSB5-14. Trong đó, dòng LSB5-24-4 là vật liệu thích ứng tốt nhất trong cả 2 vụ gieo trồng.

Thảo luận kết quả

Sự chênh lệch về sinh trưởng và năng suất giữa hai vụ bắt nguồn từ điều kiện nhiệt độ, ẩm độ và bức xạ ánh sáng của miền Bắc Việt Nam. Vụ xuân có nền nhiệt độ tăng dần cùng lượng mưa thuận lợi giúp cây tích lũy sinh khối lớn, phân cành mạnh và kéo dài thời gian tích lũy chất khô vào hạt. Trong khi đó, vụ đông có nhiệt độ thấp và độ dài ngày ngắn khiến cây ra hoa sớm, hạn chế chiều cao phân cành và làm thấp vị trí đóng quả đầu tiên.

So sánh với các nghiên cứu chọn giống cơ giới hóa quốc tế, kết quả nghiên cứu hoàn toàn tương đồng với các khuyến nghị chuyên ngành về việc duy trì chiều cao đóng quả tối thiểu nhằm tránh hao hụt khi lưỡi cắt máy gặt vận hành sát mặt luống. Các dòng tổ hợp LSB5 có vỏ hạt màu vàng sáng, rốn hạt màu nâu nhạt rất phù hợp với thị hiếu chế biến công nghiệp và xuất khẩu. Toàn bộ các tương quan di truyền và biến động kiểu hình trong luận văn có thể được trực quan hóa thông qua biểu đồ phân tán hai chiều thể hiện mối quan hệ giữa chiều cao đóng quả và năng suất cá thể, kết hợp cùng bảng so sánh phương sai nhằm minh chứng độ tin cậy khoa học của tập đoàn dòng chọn lọc.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, tổ chức khảo nghiệm mở rộng và sản xuất thử nghiệm các dòng đậu tương ưu tú: Viện Di truyền Nông nghiệp phối hợp cùng Học viện Nông nghiệp Việt Nam tiến hành khảo nghiệm diện rộng đối với các dòng có triển vọng cao như LSB5-24-4, LSB5-34-1 và LSB5-38-1 trong giai đoạn 2018 đến 2020. Mục tiêu đặt ra là công nhận giống đậu tương mới đạt năng suất hạt thực thu trên 2,0 tấn/ha và tỷ lệ tổn thất khi thu hoạch cơ giới dưới 3%.

Thứ hai, hoàn thiện gói quy trình kỹ thuật canh tác phục vụ cơ giới hóa: Trung tâm Khuyến nông Quốc gia và các Chi cục Trồng trọt xây dựng hướng dẫn canh tác chuẩn hóa, duy trì mật độ gieo trồng tối ưu từ 35 đến 40 cây/m2, áp dụng kỹ thuật lên luống phẳng kết hợp bón phân cân đối với định mức 90 kg Urê, 300 kg Supe lân và 90 kg Kali Clorua/ha. Quy trình cần triển khai ngay từ vụ xuân nhằm thúc đẩy chiều cao đóng quả đạt trên 10 cm và hạn chế đổ ngã cây.

Thứ ba, cải tiến và đồng bộ hóa trang thiết bị cơ giới thu hoạch: Cục Kinh tế hợp tác và Phát triển nông thôn phối hợp với các doanh nghiệp cơ khí nông nghiệp nghiên cứu, nhập khẩu hoặc cải tiến dàn cắt của máy gặt đập liên hợp mini phù hợp với địa hình đồng ruộng nhỏ hẹp, hạ thấp cự ly cắt dưới 5 cm để giảm 15% đến 20% tổn thất hạt rơi vãi trong giai đoạn 2019 đến 2021.

Thứ tư, quy hoạch vùng sản xuất hàng hóa tập trung gắn với chuỗi giá trị: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh trọng điểm như Hà Nội, Thái Bình, Hà Giang và Đắk Nông quy hoạch cánh đồng mẫu lớn quy mô từ 20 đến 50 ha. Việc dồn điền đổi thửa tạo điều kiện đưa cơ giới hóa đạt 100% các khâu từ làm đất đến thu hoạch, hoàn thành xây dựng chuỗi liên kết tiêu thụ sản phẩm bền vững trước năm 2022.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, các nhà khoa học và chuyên gia chọn tạo giống cây trồng: Luận văn cung cấp nguồn vật liệu di truyền quý giá gồm 30 dòng phân ly F4 và F5 của tổ hợp LSB5 có kiểu hình thân cứng, quả không tách vỏ và năng suất hạt cao. Đây là tài liệu nền tảng phục vụ công tác lai tạo, tuyển chọn giống đậu tương chuyên biệt cho thu hoạch bằng máy tại các viện nghiên cứu nông nghiệp.

Thứ hai, cán bộ quản lý nông nghiệp và chuyên viên khuyến nông: Cung cấp khung tiêu chuẩn kỹ thuật đánh giá giống theo quy chuẩn quốc gia và hệ thống giải pháp tổ chức mùa vụ, giúp các địa phương xây dựng đề án tái cơ cấu ngành trồng trọt và chuyển đổi cơ cấu cây màu hiệu quả trên quy mô hàng nghìn hecta.

Thứ ba, các hợp tác xã và doanh nghiệp cơ khí nông nghiệp: Nắm bắt các đặc tính hình thái của cây đậu tương như chiều cao cây trên 40 cm, chiều cao đóng quả từ 4,0 đến 9,4 cm để hiệu chỉnh thông số kỹ thuật của máy gặt đập liên hợp, tối ưu hóa năng lực máy móc và nâng cao hiệu quả kinh tế trên 1 ha canh tác.

Thứ tư, giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Nông học: Tài liệu tham khảo học thuật chuẩn mực về phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng hai mùa vụ, kỹ thuật phân tích phương sai và xử lý tương quan di truyền phục vụ các đề tài nghiên cứu nông nghiệp ứng dụng.

Câu hỏi thường gặp

Tiêu chuẩn quan trọng nhất để chọn giống đậu tương phù hợp với thu hoạch cơ giới hóa là gì? Tiêu chuẩn cốt lõi bao gồm chiều cao cây đạt tối thiểu 40 cm, chiều cao đóng quả đầu tiên cách mặt đất từ 10 cm trở lên, vỏ quả không bị nứt tách tự nhiên khi chín và toàn bộ quần thể chín đồng đều trên 90%. Những đặc tính này giúp lưỡi cắt của máy gặt vận hành trơn tru mà không làm sót quả sát mặt đất.

Tại sao các dòng thuộc tổ hợp lai LSB5 lại vượt trội hơn tổ hợp LSB9? Tổ hợp lai LSB5 thể hiện ưu thế lai vượt trội về độ cứng thân, tỷ lệ quả 3 hạt và năng suất cá thể đạt đỉnh 26,6 g/cây trong vụ xuân. Ngược lại, tổ hợp LSB9 có tỷ lệ phân ly kiểu hình cao, sinh trưởng kém thích nghi và không đáp ứng các tiêu chuẩn hình thái phục vụ thu hoạch cơ giới.

Sự biến động mùa vụ giữa vụ xuân và vụ đông ảnh hưởng ra sao đến khả năng cơ giới hóa? Vụ xuân có thời gian sinh trưởng dài từ 89 đến 129 ngày giúp cây phát triển thân lá tối đa và nâng chiều cao đóng quả đạt từ 4,0 đến 9,4 cm, rất thuận lợi cho cơ giới. Vụ đông thời gian sinh trưởng ngắn chỉ 76 đến 94 ngày khiến cây thấp hơn, đòi hỏi phải điều chỉnh mật độ gieo dày hơn lên mức 40 cây/m2 để nâng cao vị trí đóng quả.

Ứng dụng cơ giới hóa đồng bộ mang lại hiệu quả kinh tế cụ thể nào cho người trồng đậu tương? Cơ giới hóa thu hoạch giúp tiết kiệm từ 20% đến 30% chi phí công lao động thủ công, rút ngắn thời gian giải phóng đất cho cây trồng vụ sau và giảm tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch từ mức 13% xuống dưới 4%. Điều này góp phần gia tăng tổng thu nhập của nông dân từ 25% đến 40%.

Dòng đậu tương LSB5-24-4 có những ưu điểm nông học nổi bật nào? Dòng LSB5-24-4 là vật liệu ưu tú duy nhất được chọn lọc đồng thời trong cả vụ xuân và vụ đông năm 2016. Dòng này sở hữu đặc tính thân đứng khỏe, hoa tím, hạt vàng sáng dạng tròn dẹt, chiều cao đóng quả vượt trội, chống tách hạt tốt và năng suất cá thể cao ổn định qua các mùa vụ.

Kết luận

  • Đã đánh giá toàn diện đặc điểm hình thái, sinh trưởng và các yếu tố cấu thành năng suất của 34 dòng và giống đậu tương thế hệ F4 và F5 qua 2 vụ sản xuất thực nghiệm năm 2016.
  • Xác lập thành công hệ thống tiêu chí nông học chuẩn hóa phục vụ chọn giống thu hoạch cơ giới gồm chiều cao cây ≥ 40 cm, chiều cao đóng quả ≥ 10 cm, không tách vỏ quả và chín đồng đều.
  • Tuyển chọn được 4 dòng ưu tú trong vụ xuân và 13 dòng triển vọng trong vụ đông, trong đó nổi bật nhất là dòng LSB5-24-4 có khả năng thích ứng cao trong cả 2 vụ gieo trồng.
  • Đề xuất lộ trình khảo nghiệm diện rộng và hoàn thiện gói kỹ thuật canh tác giai đoạn 2018 đến 2020 nhằm công nhận giống quốc gia có năng suất thực thu trên 2,0 tấn/ha.
  • Khuyến nghị các viện nghiên cứu và hợp tác xã đẩy mạnh ứng dụng bộ giống LSB5 gắn với đồng bộ hóa máy gặt đập liên hợp mini để mở rộng diện tích sản xuất đậu tương hàng hóa bền vững.