Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất lúa gạo giữ vai trò trụ cột trong nền nông nghiệp Việt Nam, bảo đảm an ninh lương thực cho hơn 95 triệu dân và đóng góp quan trọng vào kim ngạch xuất khẩu quốc gia. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, năm 2017 Việt Nam đã xuất khẩu 5,79 triệu tấn gạo với giá trị đạt 2,62 tỷ USD, và tiếp tục duy trì đà tăng trưởng trong năm 2018 với 4,89 triệu tấn trong 9 tháng đầu năm. Tuy nhiên, giá trị gia tăng của ngành lúa gạo vẫn chưa tương xứng với tiềm năng do phần lớn diện tích canh tác vẫn sử dụng các giống lúa có chất lượng thương phẩm ở mức trung bình, khả năng chống chịu sâu bệnh suy giảm và dễ bị tổn thương trước biến đổi khí hậu bất thường tại các tỉnh miền Bắc.

Xuất phát từ yêu cầu cấp thiết về việc nâng cao giá trị hàng hóa trên một đơn vị diện tích canh tác, đề tài tập trung giải quyết vấn đề tuyển chọn bộ giống lúa thuần ngắn ngày vừa có năng suất cao, ổn định, vừa sở hữu phẩm chất cơm gạo thượng hạng, đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng. Mục tiêu cụ thể của công trình là đánh giá toàn diện các đặc điểm nông sinh học, khả năng chống chịu các đối tượng sâu bệnh hại chính, xác định tiềm năng năng suất và phẩm chất xay xát, cảm quan cơm của 16 giống lúa thuần mới so với giống đối chứng Bắc Thơm số 7.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Trạm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên trong hai vụ liên tiếp gồm vụ Mùa 2018 (tháng 6 đến tháng 10) và vụ Xuân 2019 (tháng 1 đến tháng 5). Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi chọn lọc được các giống lúa thuần có năng suất thực thu vượt đối chứng từ 8,5% đến 22,3%, rút ngắn thời gian sinh trưởng xuống dưới 133 ngày, tạo tiền đề nâng cao hiệu quả kinh tế khoảng 15 đến 20 triệu đồng trên mỗi hecta cho người trồng lúa tại đồng bằng sông Hồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết kiểu cây lúa mới (New Rice Plant Type) do Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) khởi xướng. Mô hình này xác lập các tiêu chuẩn cấu trúc hình thái cây lúa tối ưu cho vùng nhiệt đới: chiều cao cây từ 90 đến 100 cm, thân cứng chống đổ ngã, số dảnh hữu hiệu đạt 3 đến 4 dảnh mỗi khóm, góc lá thẳng đứng giúp tận dụng tối đa ánh sáng mặt trời, bông to đạt 200 đến 250 hạt chắc và tiềm năng năng suất đạt từ 10 đến 13 tấn/ha.

Bên cạnh đó, đề tài vận dụng lý thuyết về quang hợp và tích lũy chất khô của Suichi Yoshida và Bùi Huy Đáp, khẳng định sản lượng hạt được quyết định bởi sự phối hợp nhịp nhàng giữa hiệu suất quang hợp thuần (NAR), hệ số diện tích lá (LAI) và thời gian quang hợp hữu hiệu.

Nghiên cứu đồng thời chuẩn hóa hệ thống 4 nhóm chỉ tiêu đánh giá chất lượng lúa gạo theo tiêu chuẩn quốc tế:

  1. Chất lượng xay xát: xác định qua tỷ lệ gạo lật, tỷ lệ gạo xát và tỷ lệ gạo nguyên.
  2. Chất lượng thương phẩm: đánh giá kích thước hạt, chiều dài, tỷ lệ dài trên rộng và độ bạc bụng.
  3. Chất lượng nấu nướng và ăn uống: phân tích hàm lượng amylose và nhiệt độ hóa hồ.
  4. Chất lượng cảm quan: đánh giá mùi thơm, độ mềm dẻo, độ trắng và độ đậm đà của cơm.

Phương pháp nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu bao gồm 16 giống lúa thuần ngắn ngày chất lượng gồm Gia Lộc 37, Gia Lộc 97, HD11, Gia Lộc 516, SHPT15, Kiên Giang 1, Tiến Vua, ST24, Gia Lộc 29, DTI1, DTI7, DTI5, DTI12, DTI13, DTI14, Hương Quế 3 và 1 giống đối chứng Bắc Thơm số 7.

Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCB) với 3 lần nhắc lại trên diện tích mỗi ô thí nghiệm là 10 m2 (kích thước 2m x 5m). Mật độ cấy duy trì chuẩn 50 khóm/m2, cấy 1 dảnh/khóm. Chế độ phân bón nguyên chất áp dụng theo định mức 100 kg N + 90 kg P2O5 + 80 kg K2O trên 1 ha cho vụ Xuân và 90 kg N + 90 kg P2O5 + 80 kg K2O trên 1 ha cho vụ Mùa. Phương pháp chọn mẫu áp dụng theo kỹ thuật 5 điểm chéo góc ngẫu nhiên (lấy 10 cây mỗi ô, theo dõi định kỳ 7 ngày một lần) nhằm bảo đảm tính đại diện tuyệt đối của quần thể.

Việc đánh giá tình hình sâu bệnh tuân thủ nghiêm ngặt Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia QCVN 01-55:2011/BNNPTNT. Các chỉ tiêu chất lượng được phân tích theo hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 1643-1992 (chất lượng xay xát), TCVN 8372:2010 (tỷ lệ trắng trong, độ bạc bụng), TCVN 5716-2:2008 (hàm lượng amylose), TCVN 5715:1993 (nhiệt độ hóa hồ) và TCVN 8373:2010 (cảm quan cơm). Chỉ số diện tích lá (LAI) được đo tự động bằng thiết bị AccuPAR LP-80 (Mỹ).

Việc lựa chọn thiết kế RCB cùng các tiêu chuẩn quốc gia giúp triệt tiêu sai số môi trường, bảo đảm độ tin cậy của dữ liệu sơ cấp. Toàn bộ số liệu thu thập trong thời gian từ tháng 6/2018 đến tháng 5/2019 được phân tích phương sai và xử lý thống kê trên phần mềm IRRISTAT 5.0 và Excel với kiểm định sai số nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức xác suất 95% (LSD0,05).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, về thời gian sinh trưởng và hình thái nông học, các giống lúa khảo nghiệm thể hiện đặc tính ngắn ngày rõ nét, rất thích hợp với cơ cấu mùa vụ miền Bắc. Trong vụ Mùa 2018, thời gian sinh trưởng dao động từ 95 đến 125 ngày; trong vụ Xuân 2019 dao động từ 116 đến 133 ngày. Chiều cao cây cuối cùng vụ Mùa biến động từ 104,5 đến 127,2 cm và vụ Xuân từ 92,8 đến 122,5 cm. Khả năng đẻ nhánh đạt mức khá với số nhánh hữu hiệu từ 3,5 đến 5,6 nhánh mỗi khóm. Hầu hết các giống có sức sống mạ khỏe (đạt điểm 1 đến điểm 5), thân cứng cáp, chống đổ ngã tốt và lá đòng giữ màu xanh tự nhiên kéo dài đến khi thu hoạch.

Thứ hai, về tiềm năng năng suất, các giống khảo nghiệm thể hiện ưu thế vượt bậc so với đối chứng. Năng suất thực thu vụ Mùa 2018 biến động từ 44,4 đến 66,8 tạ/ha, trong khi vụ Xuân 2019 đạt từ 54,1 đến 71,4 tạ/ha. Đặc biệt, có 5 giống triển vọng vượt trội gồm Gia Lộc 97, SHPT15, Kiên Giang 1, DTI13 và DTI14 đạt năng suất thực thu cao hơn giống đối chứng Bắc Thơm số 7 từ 8,5% đến 22,3%. Cấu thành năng suất của nhóm giống này rất cân đối với số bông đạt 220 đến 260 bông/m2, số hạt chắc đạt 140 đến 190 hạt mỗi bông và khối lượng 1000 hạt dao động từ 20,5 đến 24,8 gam.

Thứ ba, về khả năng chống chịu dịch hại, các giống khảo nghiệm có mức độ nhiễm sâu bệnh thấp hơn rõ rệt so với đối chứng. Kết quả giám sát đồng ruộng theo thang điểm chuẩn cho thấy các giống Gia Lộc 97, SHPT15 và DTI13 chỉ nhiễm nhẹ bệnh đạo ôn lá (điểm 1 đến 2), đạo ôn cổ bông (điểm 1 đến 3) và khô vằn (điểm 3). Mức độ gây hại của sâu cuốn lá và sâu đục thân đều ở ngưỡng an toàn dưới 10% dảnh hại.

Thứ tư, về phẩm chất gạo và cơm, các giống triển vọng đều đạt tiêu chuẩn gạo xuất khẩu chất lượng cao. Tỷ lệ gạo nguyên sau xay xát đạt từ 55,2% đến 68,4%, tỷ lệ bạc bụng thấp dưới 5%, hạt gạo thon dài trên 6,5 mm và tỷ lệ dài trên rộng lớn hơn 3,0. Hàm lượng amylose ở mức trung bình từ 18,2% đến 21,5%, nhiệt độ hóa hồ trung bình, giúp cơm mềm dẻo, đậm đà, vị ngọt thanh và giữ được mùi thơm đặc trưng sau khi nguội, đạt điểm cảm quan từ 4,2 đến 4,8 trên thang điểm 5.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội về năng suất thực thu của nhóm giống Gia Lộc 97, SHPT15, Kiên Giang 1, DTI13 và DTI14 xuất phát từ mối tương quan thuận giữa cấu trúc kiểu cây bán lùn cứng cáp và khả năng tích lũy chất khô tối ưu. Nhờ bộ lá đòng thẳng đứng và dày, chỉ số diện tích lá (LAI) duy trì ở mức lý tưởng 4,5 đến 6,2 m2 lá/m2 đất ở giai đoạn trỗ bông, tạo điều kiện cho hiệu suất quang hợp thuần (NAR) vận chuyển tối đa lượng hydratcacbon vào hạt, làm giảm tỷ lệ hạt lép xuống dưới 12%.

Khi so sánh với các nghiên cứu của Nguyễn Văn Hoan và tài liệu chọn giống của IRRI, kết quả này khẳng định xu hướng chọn tạo giống thuần mang gen lùn cải tiến vừa giúp tăng số lượng hạt chắc trên bông, vừa giải quyết triệt để nhược điểm dễ đổ ngã và mẫn cảm với bệnh bạc lá của các giống lúa thơm truyền thống như Bắc Thơm số 7.

Trong thực tế trình bày báo cáo chuyên môn, dữ liệu năng suất thực thu qua hai vụ có thể được minh họa trực quan bằng biểu đồ cột đôi so sánh giữa 17 công thức giống, kết hợp bảng ma trận đối chiếu 4 chỉ tiêu chất lượng (tỷ lệ gạo nguyên, amylose, độ bạc bụng và điểm thử nếm). Cách thức trực quan hóa này giúp các nhà quản lý nông nghiệp nhanh chóng nhận diện những dòng giống ưu tú để đưa vào danh mục phát triển sản xuất hàng hóa tập trung.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Hoàn thiện và ban hành quy trình thâm canh chuẩn: Trung tâm Khuyến nông các tỉnh đồng bằng sông Hồng cần áp dụng ngay mật độ cấy chuẩn 50 khóm/m2 (cấy 1 dảnh/khóm) kết hợp công thức bón phân cân đối 100 N + 90 P2O5 + 80 K2O cho vụ Xuân và 90 N + 90 P2O5 + 80 K2O cho vụ Mùa nhằm đạt năng suất mục tiêu từ 65 đến 72 tạ/ha, triển khai liên tục trong giai đoạn 2020 đến 2022.
  2. Mở rộng mô hình khảo nghiệm sản xuất thử diện hẹp: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hưng Yên phối hợp cùng các Viện nghiên cứu xây dựng mô hình trình diễn quy mô từ 20 đến 50 ha cho 5 giống lúa triển vọng (Gia Lộc 97, SHPT15, Kiên Giang 1, DTI13, DTI14) tại các vùng sinh thái đại diện trong giai đoạn 2021 đến 2023.
  3. Kiểm soát dịch hại tổng hợp và ứng phó biến đổi khí hậu: Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật cần thiết lập hệ thống cảnh báo sớm rầy nâu, sâu cuốn lá và đạo ôn cổ bông, hướng dẫn nông dân tuân thủ khung thời vụ gieo cấy vụ Xuân trước 15/2 và vụ Mùa trước 25/6 hàng năm để giảm thiểu thiệt hại do thiên tai xuống dưới 3%.
  4. Xây dựng chuỗi liên kết giá trị và thương hiệu gạo chất lượng: Các hợp tác xã nông nghiệp cần liên kết chặt chẽ với doanh nghiệp chế biến để ký kết hợp đồng bao tiêu sản phẩm lúa thơm Gia Lộc 97 và SHPT15 với mức giá cao hơn thị trường từ 10% đến 15%, gia tăng lợi nhuận cho hộ nông dân tối thiểu 15 triệu đồng/ha/vụ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà khoa học và chuyên gia chọn tạo giống cây trồng tại các Viện, Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp: Khai thác kho dữ liệu về đặc tính di truyền, tương quan nông sinh học và chỉ số chất lượng xay xát của 16 dòng giống để làm vật liệu lai tạo các tổ hợp giống mới thích ứng biến đổi khí hậu.
  2. Cán bộ quản lý nông nghiệp và khuyến nông tại các địa phương phía Bắc: Sử dụng kết quả khảo nghiệm thực chứng để tham mưu xây dựng cơ cấu giống trong đề án tái cơ cấu ngành trồng trọt vụ Xuân muộn - Mùa sớm và ban hành tài liệu tập huấn canh tác cho nông dân.
  3. Doanh nghiệp kinh doanh và chế biến lúa gạo xuất khẩu: Tiếp cận các phân tích chi tiết về tỷ lệ gạo nguyên, hàm lượng amylose và đặc tính thử nếm cảm quan để quy hoạch vùng nguyên liệu lúa chất lượng cao, phục vụ phân khúc thị trường tiêu dùng cao cấp.
  4. Học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học cây trồng, Nông học, Di truyền học: Tham khảo phương pháp luận chuẩn mực về bố trí thí nghiệm khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCB 3 lần lặp), cách thu thập chỉ tiêu hình thái theo tiêu chuẩn TCVN và quy trình xử lý thống kê bằng phần mềm chuyên dụng IRRISTAT 5.0.

Câu hỏi thường gặp

Thời gian sinh trưởng của các giống lúa thuần trong khảo nghiệm kéo dài bao nhiêu ngày và phù hợp với vụ nào?

Thời gian sinh trưởng của các giống khảo nghiệm dao động từ 95 đến 125 ngày trong vụ Mùa và từ 116 đến 133 ngày trong vụ Xuân. Khung thời gian ngắn ngày này hoàn toàn phù hợp với cơ cấu luân canh vụ Xuân muộn - Mùa sớm tại các tỉnh đồng bằng sông Hồng, giúp giải phóng đất sớm để trồng cây vụ Đông.

Những giống lúa nào đạt năng suất và phẩm chất tốt nhất qua hai vụ khảo nghiệm tại Văn Lâm?

Nghiên cứu đã tuyển chọn được 5 giống lúa triển vọng nhất gồm Gia Lộc 97, SHPT15, Kiên Giang 1, DTI13 và DTI14. Các giống này đạt năng suất thực thu ổn định từ 54,1 đến 71,4 tạ/ha ở vụ Xuân và từ 44,4 đến 66,8 tạ/ha ở vụ Mùa, vượt trội đối chứng Bắc Thơm số 7 từ 8,5% đến 22,3%.

Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống lúa mới có ưu thế gì so với giống đối chứng Bắc Thơm số 7?

Các giống như Gia Lộc 97 và SHPT15 thể hiện khả năng chống chịu khá tốt đối với bệnh đạo ôn lá, đạo ôn cổ bông và rầy nâu ở mức điểm 1 đến điểm 3 theo quy chuẩn QCVN 01-55:2011/BNNPTNT. Điều này khắc phục triệt để nhược điểm nhiễm nặng đạo ôn và bạc lá thường gặp ở giống Bắc Thơm số 7.

Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý dữ liệu nông sinh học được thực hiện như thế nào?

Thí nghiệm được thiết kế theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCB) gồm 3 lần nhắc lại, mỗi ô diện tích 10 m2 với mật độ cấy 50 khóm/m2. Toàn bộ số liệu nông sinh học và năng suất được phân tích phương sai chuẩn xác thông qua phần mềm IRRISTAT 5.0 và kiểm định sai số LSD0,05 ở độ tin cậy 95%.

Chất lượng xay xát và độ ngon của cơm từ các giống lúa tuyển chọn đạt những tiêu chuẩn gì?

Các giống triển vọng đạt tỷ lệ gạo nguyên từ 55,2% đến 68,4%, tỷ lệ bạc bụng dưới 5% theo tiêu chuẩn TCVN 1643-1992 và TCVN 8372:2010. Hàm lượng amylose duy trì ở mức lý tưởng 18,2% đến 21,5%, cơm mềm dẻo, thơm đậm, đạt điểm đánh giá cảm quan từ 4,2 đến 4,8 trên thang điểm 5 theo TCVN 8373:2010.

Kết luận

  • Khảo nghiệm và đánh giá thành công 16 giống lúa thuần ngắn ngày chất lượng cao cùng giống đối chứng Bắc Thơm số 7 qua hai vụ Mùa 2018 và vụ Xuân 2019 tại Văn Lâm, Hưng Yên.
  • Xác định được các đặc điểm nông sinh học ưu việt với thời gian sinh trưởng ngắn (95 đến 125 ngày vụ Mùa; 116 đến 133 ngày vụ Xuân), kiểu cây gọn gàng, thân cứng và chống đổ tốt.
  • Khẳng định tiềm năng năng suất thực thu vượt trội của nhóm giống khảo nghiệm đạt 54,1 đến 71,4 tạ/ha trong vụ Xuân và 44,4 đến 66,8 tạ/ha trong vụ Mùa, cao hơn đối chứng từ 8,5% đến 22,3%.
  • Đánh giá toàn diện phẩm chất nông sản với tỷ lệ gạo nguyên trên 55%, hạt thon dài, hàm lượng amylose từ 18,2% đến 21,5%, cơm mềm dẻo và giữ mùi thơm lâu.
  • Tuyển chọn thành công 5 giống lúa thuần có triển vọng thương mại hàng đầu gồm Gia Lộc 97, SHPT15, Kiên Giang 1, DTI13 và DTI14 để đề xuất đưa vào mạng lưới sản xuất lúa hàng hóa.

Công trình luận văn đã đóng góp cơ sở dữ liệu khoa học thực chứng quan trọng cho công tác chọn tạo và chuyển giao giống cây trồng tại miền Bắc. Trong giai đoạn 2021 đến 2023, các đơn vị tác giả cần tiếp tục mở rộng khảo nghiệm diện rộng từ 30 đến 50 ha để sớm hoàn thiện hồ sơ công nhận giống quốc gia. Các cơ quan quản lý nông nghiệp, doanh nghiệp và hợp tác xã hãy chủ động liên kết ứng dụng bộ giống mới này vào cơ cấu sản xuất nhằm nâng cao thu nhập cho nông dân và thúc đẩy phát triển nông nghiệp bền vững.