Tổng quan nghiên cứu

Cây đậu tương đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp nguồn protein và dầu thực vật cho toàn cầu với sản lượng đạt khoảng 285,89 triệu tấn trên diện tích 109,98 triệu ha. Tại Việt Nam, sản lượng đậu tương nội địa mới chỉ đạt xấp xỉ 300.000 tấn, chỉ đáp ứng được khoảng 7,5% đến 8% nhu cầu tiêu thụ trong nước, buộc ngành nông nghiệp phải nhập khẩu trên dưới 3 triệu tấn đậu tương và khô dầu mỗi năm. Tại huyện Gia Lộc, tỉnh Hải Dương – một địa bàn có truyền thống luân canh cây vụ đông mạnh của đồng bằng sông Hồng, diện tích gieo trồng đậu tương đã suy giảm đáng kể từ 216 ha năm 2010 xuống còn 130 ha năm 2014, với năng suất thực tế sụt giảm từ 20,87 tạ/ha xuống 18,88 tạ/ha. Nguyên nhân cốt lõi bắt nguồn từ tình trạng thiếu bộ giống chất lượng cao, giống bị thoái hóa và sự thiếu vắng các dòng giống có khả năng thích ứng linh hoạt với cơ cấu thời vụ 3 vụ/năm.

Đứng trước thực trạng trên, nghiên cứu được thực hiện với mục tiêu đánh giá toàn diện khả năng sinh trưởng, phát triển, mức độ chống chịu sâu bệnh, các yếu tố cấu thành năng suất và chất lượng hạt của 13 dòng đậu tương triển vọng thế hệ F6. Nghiên cứu được triển khai thực địa qua 3 mùa vụ liên tiếp gồm vụ Đông năm 2015, vụ Xuân năm 2016 và vụ Hè năm 2016 trên vùng đất phù sa cổ tại Gia Lộc, Hải Dương. Ý nghĩa thực tiễn của công trình là tuyển chọn thành công 1 đến 2 dòng giống ưu tú có năng suất thực thu vượt trội hơn giống đối chứng DT84 (năng suất đối chứng trung bình 18,48 tạ/ha) từ 15% đến 25%, qua đó bổ sung nguồn vật liệu di truyền giá trị vào hệ thống luân canh cây trồng và cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học cho khảo nghiệm quốc gia.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết tương tác kiểu gen và môi trường (Genotype × Environment Interaction) kết hợp với lý thuyết sinh lý năng suất cây họ đậu. Theo nguyên lý sinh lý học cây trồng, các yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ (ngưỡng tối thích 20 đến 30 độ C), cường độ ánh sáng và quang chu kỳ tác động trực tiếp đến sự cân bằng giữa sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực. Mô hình nghiên cứu vận dụng các khái niệm cốt lõi bao gồm: Chỉ số diện tích lá (LAI - Leaf Area Index), Động thái tích lũy chất khô cá thể, Khả năng cộng sinh cố định đạm khí quyển thông qua vi khuẩn Rhizobium japonicum (tạo nốt sần hữu hiệu để lại từ 60 đến 80 kg N/ha/vụ), Khối lượng 1000 hạt (m1000) và Năng suất thực thu (NSTT). Khung lý thuyết này giúp phân tích sâu sắc phản ứng thích nghi của từng dòng lai đối với điều kiện thời tiết đặc thù giữa các mùa vụ khác nhau tại miền Bắc Việt Nam.

Phương pháp nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu bao gồm 13 dòng đậu tương lai thế hệ F6 được Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm chọn tạo từ các tổ hợp lai hữu tính (như TL7 × ĐT2000, AK03 × ĐT2000, M103 × DT95, DT84 × ĐT2000) và 1 giống đối chứng DT84 do Viện Di truyền Nông nghiệp cung cấp.

Thí nghiệm được thiết kế theo phương pháp khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCBD) với 3 lần nhắc lại cho từng mùa vụ. Quy mô mỗi ô thí nghiệm là 8,5 m2, tổng diện tích thực nghiệm là 357 m2 (chưa kể dải bảo vệ). Cỡ mẫu theo dõi các chỉ tiêu nông sinh học là 10 cây ngẫu nhiên trên mỗi ô theo phương pháp 5 điểm chéo góc; riêng chỉ tiêu nốt sần và chất khô được lấy mẫu 5 cây/ô ở 3 giai đoạn sinh trưởng chính. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng kết hợp sơ đồ RCBD được lựa chọn nhằm triệt tiêu tối đa sai số do độ phì không đồng đều của nền đất thịt nặng (độ mùn tầng mặt 0,91%, hàm lượng đạm tổng số 0,126%, lân tổng số 0,134%, kali tổng số 0,750%, pH 6,1).

Timeline nghiên cứu được triển khai đồng bộ: Vụ Đông gieo ngày 20/9/2015, Vụ Xuân gieo ngày 25/2/2016 và Vụ Hè gieo ngày 15/6/2016. Toàn bộ quy trình theo dõi chỉ tiêu nông học tuân thủ nghiêm ngặt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-58: 2011/BNNPTNT. Số liệu thu thập được xử lý thống kê bằng phần mềm MS Excel 2007 và phân tích phương sai ANOVA bằng chương trình IRRISTAT 5.0 để kiểm định ý nghĩa sai khác ở mức xác suất tin cậy 95%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã xác định được 3 dòng đậu tương triển vọng gồm VD1-2-2, VD1-2-1 và VD1-9-1 có năng suất thực thu vượt trội so với giống đối chứng DT84 ở cả 3 vụ khảo nghiệm với sự sai khác có ý nghĩa thống kê. Trong điều kiện đối chứng DT84 đạt năng suất bình quân 18,48 tạ/ha, các dòng triển vọng trên đạt mức tăng trưởng năng suất từ 12,5% đến trên 20%. Ngoài ra, trong vụ Hè, các dòng VD1-4-4, VD1-10-3, VD1-13-2 bộc lộ tiềm năng năng suất rất cao; trong khi dòng VD1-1-2 cho kết quả vượt trội ở vụ Xuân và vụ Đông.

Thứ hai, đặc điểm nông học và cấu trúc phân cành của các dòng triển vọng thể hiện tính ưu việt rõ rệt. Dòng VD1-2-1 và VD1-9-1 duy trì số cành cấp 1 cao hơn giống đối chứng DT84 xuyên suốt 3 mùa vụ, đồng thời có số đốt mang quả trên thân chính cao nhất ở vụ Hè. Chiều cao cây cuối cùng của 14 dòng giống đạt giá trị lớn nhất trong vụ Hè (dao động từ 55 cm đến 75 cm) và thấp nhất trong vụ Đông (từ 35 cm đến 48 cm).

Thứ ba, các chỉ tiêu cấu thành năng suất hạt có sự phân hóa mạnh mẽ. Dòng VD1-9-1 và VD1-4-4 sở hữu khối lượng 1000 hạt lớn nhất và ổn định nhất qua các mùa vụ, đều đạt trên 210 g (so với mức trung bình 150 - 170 g của các dòng nhỏ hạt như VD1-10-3 và VD1-3-1).

Thứ tư, về khả năng chống chịu, toàn bộ 13 dòng triển vọng đều biểu hiện mức độ nhiễm sâu cuốn lá và sâu đục quả rất nhẹ (tỷ lệ hại dưới 5%), mức độ nhiễm bệnh gỉ sắt và sương mai ở điểm 1 đến điểm 3 (theo thang điểm 1-9), đồng thời có độ cứng cây tốt (chống đổ điểm 1-2) và tỷ lệ tách vỏ quả tự nhiên trước thu hoạch ở mức rất thấp (điểm 1).

Thảo luận kết quả

Khả năng sinh trưởng và năng suất của cây đậu tương đạt đỉnh cao trong vụ Hè được giải thích bởi sự kết hợp tối ưu giữa nền nhiệt độ trung bình cao (khoảng 28,1 đến 29,3 độ C), lượng mưa dồi dào (tổng lượng mưa các tháng vụ hè vượt 300 - 400 mm) và số giờ nắng kéo dài (đạt 155 đến 187 giờ/tháng). Điều kiện này kích thích quá trình quang hợp, giúp chỉ số diện tích lá (LAI) phát triển cực đại trong giai đoạn ra hoa rộ đến hình thành quả, dẫn đến sự tích lũy chất khô cá thể tăng từ 30% đến 45% so với vụ Đông. Ngược lại, vụ Đông có nền nhiệt thấp (trung bình tháng 12 và tháng 1 chỉ từ 16,8 đến 19,5 độ C) và số giờ nắng giảm còn 64 đến 83 giờ, khiến thời gian sinh trưởng dinh dưỡng bị rút ngắn, hạn chế chiều cao và số đốt mang quả.

Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các nghiên cứu sinh thái học đậu tương tại vùng nhiệt đới của nhiều tác giả đi trước, khẳng định cây đậu tương phản ứng rất nhạy cảm với nhiệt độ và độ dài ngày. Về mặt trình bày trực quan, dữ liệu thực nghiệm có thể được mô hình hóa bằng biểu đồ cột so sánh tương quan năng suất giữa 3 vụ để làm nổi bật ưu thế vụ Hè, kết hợp cùng bảng ma trận tương quan giữa số đốt hữu hiệu, số quả chắc/cây và khối lượng 1000 hạt với năng suất thực thu nhằm chứng minh đóng góp của từng thành phần cấu thành năng suất.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm, 4 giải pháp cụ thể được đề xuất nhằm phát triển sản xuất đậu tương bền vững:

Thứ nhất, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm cần tiếp tục đưa 3 dòng triển vọng ưu tú nhất gồm VD1-2-2, VD1-2-1 và VD1-9-1 vào hệ thống Khảo nghiệm Quốc gia (VCU và DUS) trong giai đoạn tiếp theo nhằm hoàn thiện thủ tục công nhận giống cây trồng mới, hướng tới mục tiêu nâng năng suất đậu tương sản xuất đại trà lên mức 22 đến 25 tạ/ha.

Thứ hai, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Hải Dương cùng Phòng Nông nghiệp huyện Gia Lộc cần xây dựng và nhân rộng mô hình luân canh 3 vụ chuẩn hóa: Lúa xuân - Đậu tương hè - Rau vụ đông sớm. Mô hình này đặt mục tiêu mở rộng diện tích đậu tương hè lên trên 500 ha tại địa phương trong vòng 2 năm tới, giúp tăng hiệu quả kinh tế trên một đơn vị diện tích đất canh tác từ 15% đến 20% so với phương thức độc canh lúa mùa truyền thống.

Thứ ba, Trung tâm Khuyến nông địa phương cần ban hành gói quy trình kỹ thuật thâm canh đồng bộ cho các dòng giống mới, trong đó xác định mật độ gieo trồng tối ưu từ 35 đến 40 cây/m2, kết hợp bón phân cân đối NPK theo tỷ lệ chuẩn và sử dụng chế phẩm vi sinh nốt sần Rhizobium để nâng cao khả năng cố định đạm tự nhiên, giảm 20% lượng phân đạm hóa học cần bón.

Thứ tư, Ủy ban Nhân dân cấp huyện và các Hợp tác xã Nông nghiệp cần thiết lập mạng lưới sản xuất hạt giống tại chỗ, tận dụng vụ Xuân để nhân giống chất lượng cao cung ứng trực tiếp cho vụ Hè với mục tiêu đảm bảo 100% tỷ lệ nảy mầm đạt trên 85%, giải quyết triệt để tình trạng thiếu hụt nguồn giống chuẩn xảy ra nhiều năm qua.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và số liệu khoa học của luận văn mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chuyên môn:

Nhóm thứ nhất là các nhà khoa học, nghiên cứu viên chuyên ngành Di truyền và Chọn tạo giống cây trồng tại các viện nghiên cứu và trường đại học. Luận văn cung cấp nguồn dữ liệu thực nghiệm chi tiết về đặc điểm hình thái, tương tác kiểu gen - mùa vụ của 13 tổ hợp lai F6, đóng vai trò là tư liệu đối sánh chuẩn mực cho các chương trình lai tạo giống đậu tương chịu nhiệt và năng suất cao.

Nhóm thứ hai là cán bộ quản lý nông nghiệp, cán bộ khuyến nông tại các Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật cấp tỉnh/huyện. Luận văn cung cấp cơ sở khoa học xác thực để quy hoạch vùng sản xuất, xây dựng cơ cấu luân canh cây vụ Hè và vụ Đông thích ứng với biến đổi khí hậu trên nền đất phù sa đồng bằng Bắc Bộ.

Nhóm thứ ba là các doanh nghiệp sản xuất kinh doanh hạt giống và công ty chế biến thực phẩm từ đậu nành. Các thông số về hạt to (m1000 trên 210 g) và hàm lượng chất khô của các dòng VD1-9-1, VD1-4-4 là cơ sở tin cậy để lựa chọn giống đưa vào chuỗi liên kết bao tiêu sản phẩm phục vụ công nghiệp chế biến sữa đậu nành và dầu thực vật.

Nhóm thứ tư là học viên cao học, sinh viên ngành Nông học, Khoa học cây trồng và Công nghệ sinh học nông nghiệp. Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn xác về phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng theo khối RCBD, phương pháp phân tích phương sai ANOVA bằng IRRISTAT 5.0 và kỹ thuật theo dõi chỉ tiêu nông học theo quy chuẩn QCVN.

Câu hỏi thường gặp

Những dòng đậu tương nào thể hiện ưu thế vượt trội nhất trong nghiên cứu? Nghiên cứu đã xác định được 3 dòng ưu tú nhất là VD1-2-2, VD1-2-1 và VD1-9-1. Cả 3 dòng này đều cho năng suất thực thu vượt trội có ý nghĩa thống kê so với giống đối chứng DT84 (18,48 tạ/ha) xuyên suốt cả 3 vụ Xuân, Hè và Đông, đồng thời thể hiện khả năng phân cành mạnh và thích nghi rộng.

Tại sao cây đậu tương trong vụ Hè lại đạt năng suất và chiều cao lớn nhất? Vụ Hè tại Gia Lộc có nền nhiệt độ tối ưu từ 28 đến 29 độ C kết hợp tổng số giờ nắng cao (155 đến 187 giờ/tháng) và lượng mưa dồi dào trên 300 mm. Điều kiện khí tượng thuận lợi này thúc đẩy chỉ số diện tích lá và quá trình quang hợp tích lũy chất khô đạt mức tối đa.

Mô hình bố trí thí nghiệm và cỡ mẫu được thực hiện như thế nào? Thí nghiệm áp dụng thiết kế khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCBD) gồm 14 công thức (13 dòng triển vọng và 1 đối chứng DT84), nhắc lại 3 lần. Mỗi ô thí nghiệm có diện tích 8,5 m2, tổng diện tích 357 m2, thực hiện lấy mẫu định kỳ 10 cây/ô để đo đếm chỉ tiêu nông học chính xác.

Đặc điểm khối lượng 1000 hạt của các dòng triển vọng có ý nghĩa gì trong sản xuất? Hai dòng VD1-9-1 và VD1-4-4 đạt khối lượng 1000 hạt trên 210 g, cao hơn 25% so với mức trung bình của các giống đậu tương phổ biến. Hạt to, đồng đều giúp nâng cao năng suất thực thu cá thể và gia tăng giá trị thương phẩm phục vụ chế biến công nghiệp.

Khả năng chống chịu sâu bệnh và chống đổ của các dòng lai mới được đánh giá ra sao? Tất cả 13 dòng tham gia thí nghiệm đều nhiễm sâu cuốn lá và sâu đục quả ở mức nhẹ dưới 5%, chỉ số bệnh gỉ sắt và sương mai đạt thang điểm rất nhẹ (điểm 1-3). Cây có thân đứng cứng cáp, chống đổ tốt và tỷ lệ tách quả tự nhiên cực thấp.

Kết luận

  • Công trình đã đánh giá toàn diện 13 dòng đậu tương lai thế hệ F6 qua 3 mùa vụ liên tiếp tại Gia Lộc, Hải Dương, cung cấp hệ thống số liệu khoa học tin cậy về đặc điểm nông sinh học của tập đoàn giống.
  • Xác định được 3 dòng đậu tương ưu tú nhất là VD1-2-2, VD1-2-1 và VD1-9-1 có năng suất thực thu vượt trội ổn định so với đối chứng DT84 trên cả 3 vụ gieo trồng.
  • Chứng minh vụ Hè là thời vụ thích hợp nhất cho sinh trưởng và cho năng suất đậu tương cao nhất trong năm, mở ra tiềm năng mở rộng cơ cấu luân canh lúa - màu giá trị cao.
  • Phát hiện 2 dòng hạt to triển vọng là VD1-9-1 và VD1-4-4 với khối lượng 1000 hạt đạt trên 210 g cùng khả năng chống chịu sâu bệnh hại và chống đổ ngã xuất sắc.
  • Đề tài đóng góp cơ sở lý luận và thực tiễn vững chắc để Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm cùng các cơ quan chức năng đưa 3 dòng triển vọng vào mạng lưới Khảo nghiệm Quốc gia giai đoạn tiếp theo, thúc đẩy việc chuyển giao bộ giống mới vào sản xuất nông nghiệp thực tế nhằm nâng cao thu nhập cho người nông dân.