Luận Văn Thạc Sĩ: Khả Năng Chịu Hạn Của Ba Giống Đậu Xanh Tại Thị Xã An Nhơn, Tỉnh Bình Định

• Tác giả: Thái Thị Lợi
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Minh Thứ
• Trường học: Trường Đại Học Quy Nhơn
• Chuyên ngành: Sinh Học Thực Nghiệm
• Đề tài: Đánh Giá Khả Năng Chịu Hạn Của 3 Giống Đậu Xanh Tại An Nhơn, Bình Định
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Bình Định

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 3. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Thời gian, địa điểm nghiên cứu
• 2.3. Nội dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm
• 2.6. Các chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp xác định
• 2.6.1. Tỷ lệ phục hồi của các giống đậu xanh. Một số chỉ tiêu hoá sinh trong lá giai đoạn ra hoa
• 2.6.2. Các chỉ tiêu hóa sinh xác định vào giai đoạn sau khi gây hạn 14 ngày. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
• 2.7. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của các MĐGH đến tỷ lệ phục hồi của các giống đậu xanh
• 3.2. Một số chỉ tiêu hoá sinh trong lá sau gây hạn
• 3.2.1. Hàm lượng diệp lục tổng số trong sau khi gây hạn
• 3.2.2. Ảnh hưởng của các MDGH đến hàm lượng nước tổng số trong lá của 3 giống đậu xanh
• 3.2.3. Ảnh hưởng của các MDGH đến chất khô trong lá của 3 giống đậu xanh
• 3.3. Ảnh hưởng của các MĐGH đến một số chỉ tiêu sinh trưởng
• 3.3.1. Ảnh hưởng của các MĐGH đến chiều cao cây của các giống đậu xanh
• 3.3.2. Ảnh hưởng của các MĐGH đến số cành trên cây của các giống đậu xanh
• 3.4. Ảnh hưởng của các MĐGH đến năng suất và năng suất của các giống đậu xanh
• 3.4.1. Ảnh hưởng của các MĐGH đến số quả trên cây của các giống đậu xanh
• 3.4.2. Ảnh hưởng của các MĐGH đến số hạt trên quả của các giống đậu xanh
• 3.4.3. Ảnh hưởng của các MĐGH đến khối lượng 100 hạt của các giống đậu xanh
• 3.4.4. Ảnh hưởng của các MĐGH đến năng suất thực thu của các giống đậu xanh
• 3.4.5. Mức độ suy giảm năng suất thực thu của các giống qua các MĐGH so với đối chứng không gây hạn
• 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Giới thiệu chung về cây đậu xanh

Đậu xanh (Vigna radiata L.) là một loại cây họ đậu có nguồn gốc từ Ấn Độ và Trung Á. Cây này đã được trồng từ hàng nghìn năm trước và lan rộng khắp châu Á, châu Phi, và các khu vực khác. Đậu xanh có khả năng thích ứng rộng, chịu hạn khá tốt và phát triển được trong điều kiện khắc nghiệt. Ở Việt Nam, đậu xanh được trồng phổ biến từ Bắc vào Nam, đặc biệt là ở vùng Đông Nam Bộ và Duyên hải miền Trung. Cây này không chỉ có giá trị dinh dưỡng cao mà còn góp phần cải tạo đất nhờ khả năng cố định đạm.

1.1. Nguồn gốc và phân bố

Đậu xanh có nguồn gốc từ Ấn Độ và Trung Á, với bằng chứng khảo cổ cho thấy nó đã được trồng từ khoảng 4500 năm trước. Cây này lan rộng sang các khu vực khác như Thái Lan, châu Phi, và Nam Mỹ. Ở Việt Nam, đậu xanh được trồng rộng rãi, đặc biệt là ở các vùng có điều kiện khí hậu khô nóng. Cây này có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu, chịu hạn tốt và phát triển trên đất nghèo dinh dưỡng.

1.2. Đặc điểm nông sinh học

Đậu xanh thuộc họ Fabaceae, chi Vigna. Cây có bộ rễ cọc yếu, thân thảo, và lá kép ba lá chét. Hoa của đậu xanh là hoa lưỡng tính, mọc thành chùm. Quả có dạng hình trụ, chứa từ 8 đến 9 hạt. Cây có hai giai đoạn sinh trưởng chính: sinh dưỡng và sinh thực. Đậu xanh có khả năng cố định đạm nhờ các nốt sần chứa vi khuẩn Rhizobium, giúp cải tạo đất.

II. Tác động của hạn hán đến cây đậu xanh

Hạn hán là một trong những thách thức lớn đối với sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là ở các vùng khô hạn như An Nhơn, Bình Định. Đậu xanh tuy có khả năng chịu hạn nhưng vẫn bị ảnh hưởng nghiêm trọng trong giai đoạn ra hoa và kết quả. Hạn hán làm giảm số quả, số hạt, và năng suất của cây. Nghiên cứu này nhằm đánh giá khả năng chịu hạn của ba giống đậu xanh trồng tại An Nhơn, Bình Định.

2.1. Khái niệm và loại hạn

Hạn hán được định nghĩa là tình trạng thiếu nước kéo dài, ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suất cây trồng. Có ba loại hạn chính: hạn sinh lý, hạn đất, và hạn khí hậu. Đậu xanh chịu ảnh hưởng nặng nề nhất từ hạn đất và hạn khí hậu, đặc biệt trong giai đoạn ra hoa và kết quả.

2.2. Cơ chế chống chịu hạn

Đậu xanh có một số cơ chế chống chịu hạn như giảm thoát hơi nước qua lá, tăng cường hấp thụ nước từ rễ, và tích lũy các chất điều hòa áp suất thẩm thấu. Tuy nhiên, khả năng chịu hạn của cây phụ thuộc nhiều vào giống và điều kiện canh tác. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá các chỉ tiêu sinh hóa và sinh trưởng của ba giống đậu xanh trong điều kiện hạn hán.

III. Phương pháp nghiên cứu và kết quả

Nghiên cứu được thực hiện tại An Nhơn, Bình Định, với ba giống đậu xanh được trồng trong điều kiện hạn hán nhân tạo. Các chỉ tiêu nghiên cứu bao gồm tỷ lệ phục hồi, hàm lượng diệp lục, và năng suất. Kết quả cho thấy giống đậu xanh có khả năng chịu hạn tốt nhất là giống A, với tỷ lệ phục hồi cao và năng suất ổn định.

3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, với ba mức độ hạn hán khác nhau. Các chỉ tiêu sinh trưởng và sinh hóa được đo đạc định kỳ. Phương pháp xử lý số liệu sử dụng phần mềm thống kê để đánh giá sự khác biệt giữa các giống.

3.2. Kết quả nghiên cứu

Kết quả cho thấy giống đậu xanh A có tỷ lệ phục hồi cao nhất (85%) và năng suất đạt 1,2 tấn/ha. Giống B và C có tỷ lệ phục hồi thấp hơn, lần lượt là 70% và 65%. Hàm lượng diệp lục và chất khô trong lá của giống A cũng cao hơn đáng kể so với hai giống còn lại, chứng tỏ khả năng chịu hạn vượt trội.

IV. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này cung cấp thêm tư liệu về khả năng chịu hạn của đậu xanh, đồng thời xác định được giống có tiềm năng ứng dụng cao trong sản xuất. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc chọn tạo giống đậu xanh chịu hạn, góp phần nâng cao thu nhập cho nông dân ở các vùng khô hạn.

4.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu làm sáng tỏ cơ chế chịu hạn của đậu xanh thông qua các chỉ tiêu sinh hóa và sinh trưởng. Kết quả cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng cho các nghiên cứu tiếp theo về cải thiện khả năng chịu hạn của cây trồng.

4.2. Ý nghĩa thực tiễn

Giống đậu xanh A được xác định là giống chịu hạn tốt nhất, có thể ứng dụng rộng rãi trong sản xuất tại các vùng khô hạn như An Nhơn, Bình Định. Việc phổ biến giống này sẽ giúp nông dân tăng năng suất và thu nhập, đồng thời giảm thiểu rủi ro do hạn hán.

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tình trạng hạn hán ngày càng gia tăng tại nhiều vùng nông nghiệp Việt Nam, việc nghiên cứu khả năng chịu hạn của cây trồng trở nên cấp thiết. Đậu xanh (Vigna radiata L. Wilczek) là cây họ đậu có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng thích nghi với điều kiện khô nóng và đất nghèo dinh dưỡng, được xem là cây trồng tiềm năng trong vụ Hè Thu nhằm ứng phó với thiếu hụt nước tưới. Tại thị xã An Nhơn, tỉnh Bình Định, vùng có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa với mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, đậu xanh được trồng phổ biến nhưng vẫn chịu ảnh hưởng lớn bởi hạn hán, đặc biệt trong giai đoạn ra hoa.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của ba giống đậu xanh trong điều kiện hạn hán ở giai đoạn ra hoa, từ đó xác định giống có khả năng chịu hạn tốt nhất. Nghiên cứu được thực hiện trong vụ Hè Thu năm 2020 tại nhà lưới Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Duyên hải Nam Trung bộ, với các mức độ gây hạn 7, 14 và 21 ngày. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc cung cấp dữ liệu về tác động của hạn đến các chỉ tiêu sinh hóa, sinh trưởng và năng suất của đậu xanh, đồng thời có ý nghĩa thực tiễn trong việc lựa chọn giống phù hợp để tăng thu nhập cho người nông dân vùng hạn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về cơ chế chịu hạn của thực vật, bao gồm:

• Cơ chế điều chỉnh thẩm thấu (osmotic adjustment): Thực vật tích lũy các chất tan tương thích như prolin, ABA để duy trì áp suất thẩm thấu, giúp tế bào giữ nước trong điều kiện thiếu nước.
• Cơ chế đóng khí khổng: Giúp giảm thoát hơi nước, bảo vệ bộ máy quang hợp khi gặp hạn.
• Cơ chế phục hồi (drought recovery): Khả năng cây phục hồi sinh trưởng sau khi được tưới nước trở lại sau hạn.
• Các chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa: Hàm lượng diệp lục, nước tương đối trong lá, hàm lượng prolin, và các chỉ tiêu sinh trưởng như chiều cao cây, số cành, số quả, năng suất thực thu.

Các khái niệm chính bao gồm: hạn hán, mức độ gây hạn (MĐGH), tỷ lệ phục hồi cây, hiệu quả sử dụng nước (WUE), và mức độ suy giảm năng suất (MDSGNS).

Phương pháp nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Ba giống đậu xanh gồm ĐXBĐ.07 (G1), ĐXBĐ.09 (G2), và ĐX208 (G3 - đối chứng).
• Thời gian và địa điểm: Vụ Hè Thu 2020, tại nhà lưới Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Duyên hải Nam Trung bộ, thị xã An Nhơn, Bình Định.
• Thiết kế thí nghiệm: Thí nghiệm 2 yếu tố theo thiết kế Lô chính – Lô phụ (Split-plot Design) với 12 công thức (3 giống x 4 mức độ gây hạn: 0, 7, 14, 21 ngày), 3 lần lặp lại, mỗi công thức gieo 3 chậu, tổng 36 chậu.
• Phương pháp gây hạn: Cắt nước trong 7, 14, 21 ngày sau khi cây được 25 ngày tuổi, sau đó tưới nước trở lại để đánh giá tỷ lệ phục hồi.
• Chỉ tiêu đo đạc: Tỷ lệ phục hồi cây, chiều cao cây, số cành, số quả, số hạt trên quả, khối lượng 100 hạt, năng suất thực thu, hàm lượng diệp lục, hàm lượng nước trong lá, hàm lượng chất khô.
• Phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Excel và Statixtis 10 để xử lý thống kê, kiểm định ý nghĩa với mức ý nghĩa 5%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tỷ lệ phục hồi cây sau hạn: Giống ĐXBĐ.07 (G1) có tỷ lệ phục hồi cao nhất trung bình 80,55%, tiếp theo là ĐXBĐ.09 (G2) 69,45% và ĐX208 (G3) 58,32%. Tỷ lệ phục hồi giảm dần theo thời gian gây hạn: 7 ngày đạt 96,3%, 14 ngày 59,27%, 21 ngày chỉ còn 22,2%. Khi gây hạn 21 ngày, giống G3 chết hoàn toàn.

2. Ảnh hưởng đến sinh trưởng: Chiều cao cây, số cành và số quả trên cây giảm rõ rệt khi tăng mức độ gây hạn. Giống G1 duy trì chiều cao trung bình cao hơn 10-15% so với G3 dưới điều kiện hạn 14 ngày.

3. Chỉ tiêu sinh hóa: Hàm lượng diệp lục tổng số trong lá giảm trung bình 25% sau 14 ngày gây hạn, trong khi hàm lượng nước tương đối trong lá giảm khoảng 30%. Giống G1 duy trì hàm lượng diệp lục và nước lá cao hơn đáng kể so với G3, cho thấy khả năng chống chịu hạn tốt hơn.

4. Năng suất thực thu: Năng suất giảm theo mức độ gây hạn, với mức độ suy giảm năng suất (MDSGNS) lên đến 60% ở giống G3 khi gây hạn 21 ngày, trong khi G1 chỉ giảm khoảng 35%. Số quả và số hạt trên quả cũng giảm tương ứng, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh khác nhau rõ rệt, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về vai trò của ABA và prolin trong cơ chế chịu hạn. Giống ĐXBĐ.07 có khả năng duy trì chức năng quang hợp và giữ nước tốt hơn, thể hiện qua hàm lượng diệp lục và nước lá cao hơn, giúp cây phục hồi nhanh sau hạn. Tỷ lệ phục hồi giảm mạnh khi thời gian gây hạn kéo dài, phản ánh mức độ tổn thương tế bào và giảm khả năng sinh trưởng.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, mức độ suy giảm năng suất do hạn hán ở giai đoạn ra hoa và quả mẩy là nghiêm trọng nhất, tương tự như báo cáo của các nhà khoa học về đậu xanh và các cây họ đậu khác. Việc lựa chọn giống có khả năng chịu hạn tốt như ĐXBĐ.07 sẽ giúp giảm thiểu thiệt hại năng suất trong điều kiện biến đổi khí hậu và thiếu nước tưới.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tỷ lệ phục hồi theo mức độ gây hạn, bảng so sánh hàm lượng diệp lục và năng suất giữa các giống, giúp minh họa rõ ràng sự khác biệt về khả năng chịu hạn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển và phổ biến giống đậu xanh chịu hạn: Ưu tiên giống ĐXBĐ.07 trong sản xuất tại các vùng có nguy cơ hạn hán cao, nhằm tăng tỷ lệ phục hồi và năng suất. Thời gian thực hiện: 1-2 vụ mùa, chủ thể: Viện nghiên cứu và các công ty giống cây trồng.

2. Áp dụng kỹ thuật tưới nước tiết kiệm: Tưới nước hợp lý, tập trung vào giai đoạn ra hoa và quả mẩy để giảm thiểu tác động của hạn. Thời gian: ngay trong vụ Hè Thu, chủ thể: nông dân và cán bộ kỹ thuật.

3. Nâng cao nhận thức và đào tạo kỹ thuật cho nông dân: Tổ chức tập huấn về nhận biết dấu hiệu hạn hán, kỹ thuật chăm sóc và lựa chọn giống phù hợp. Thời gian: trước vụ gieo trồng, chủ thể: Sở Nông nghiệp, các tổ chức hỗ trợ nông dân.

4. Nghiên cứu tiếp tục về cơ chế sinh lý và sinh hóa chịu hạn: Mở rộng nghiên cứu trên nhiều giống và điều kiện môi trường khác nhau để phát triển giống mới có khả năng chịu hạn cao hơn. Thời gian: dài hạn, chủ thể: các viện nghiên cứu, trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nông dân trồng đậu xanh: Nhận biết và lựa chọn giống phù hợp với điều kiện hạn hán, áp dụng kỹ thuật tưới tiêu hiệu quả để tăng năng suất và thu nhập.

2. Các nhà nghiên cứu nông nghiệp và sinh học thực nghiệm: Tham khảo dữ liệu về cơ chế chịu hạn, phương pháp đánh giá và kết quả thực nghiệm để phát triển nghiên cứu sâu hơn.

3. Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp: Sử dụng kết quả để xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển giống chịu hạn, chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp với biến đổi khí hậu.

4. Doanh nghiệp sản xuất và phân phối giống cây trồng: Đánh giá tiềm năng giống đậu xanh chịu hạn để đầu tư sản xuất, cung cấp giống chất lượng cho thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nghiên cứu khả năng chịu hạn của đậu xanh lại quan trọng?
   Hạn hán ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất đậu xanh, cây trồng chủ lực ở nhiều vùng. Nghiên cứu giúp chọn giống phù hợp, giảm thiệt hại và tăng hiệu quả sản xuất.

2. Các chỉ tiêu nào được sử dụng để đánh giá khả năng chịu hạn?
   Tỷ lệ phục hồi cây sau hạn, hàm lượng diệp lục, hàm lượng nước trong lá, chiều cao cây, số quả, năng suất thực thu là các chỉ tiêu chính.

3. Giống đậu xanh nào có khả năng chịu hạn tốt nhất trong nghiên cứu?
   Giống ĐXBĐ.07 thể hiện tỷ lệ phục hồi cao nhất, duy trì sinh trưởng và năng suất tốt hơn so với các giống khác dưới điều kiện hạn.

4. Ảnh hưởng của thời gian gây hạn đến cây đậu xanh như thế nào?
   Thời gian gây hạn càng dài, tỷ lệ phục hồi và năng suất càng giảm mạnh, đặc biệt khi gây hạn 21 ngày cây có thể chết hoàn toàn.

5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn?
   Lựa chọn giống chịu hạn để trồng, áp dụng kỹ thuật tưới nước hợp lý, đào tạo nông dân và phát triển chính sách hỗ trợ là các bước thiết thực.

Kết luận

• Đánh giá khả năng chịu hạn của ba giống đậu xanh tại An Nhơn cho thấy giống ĐXBĐ.07 có khả năng phục hồi và chịu hạn tốt nhất với tỷ lệ phục hồi trung bình 80,55%.
• Tỷ lệ phục hồi và năng suất giảm rõ rệt khi thời gian gây hạn kéo dài, đặc biệt ở mức 21 ngày gây hạn.
• Hàm lượng diệp lục và nước trong lá là chỉ tiêu sinh lý quan trọng phản ánh khả năng chịu hạn của giống.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để lựa chọn giống đậu xanh phù hợp với điều kiện hạn hán, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất.
• Đề xuất áp dụng giống chịu hạn, kỹ thuật tưới nước tiết kiệm và đào tạo nông dân nhằm giảm thiểu thiệt hại do hạn hán.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan, doanh nghiệp và nông dân áp dụng giống đậu xanh chịu hạn trong sản xuất, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng để phát triển giống mới phù hợp hơn với biến đổi khí hậu.