Tổng quan luận án

Đề tài luận án tiến sĩ: ‘‘Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật phát triển sản xuất ngô xuân trên đất ruộng bậc thang một vụ tỉnh Yên Bái’’. Luận án thuộc nhóm ngành Nông nghiệp (chuyên ngành Khoa học cây trồng / Trồng trọt), được tiếp cận theo phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đồng ruộng kết hợp điều tra nông thôn có sự tham gia của người dân (PRA).

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Ruộng bậc thang tại tỉnh Yên Bái là loại hình canh tác lúa nước trên địa hình đồi núi, biến đổi đất dốc thành đất bằng, gắn liền với an ninh lương thực và phương thức định canh định cư của đồng bào các dân tộc thiểu số. Theo số liệu Niên giám thống kê tỉnh Yên Bái năm 2019, tổng diện tích đất ruộng bậc thang của tỉnh là 5.787,78 ha, chiếm 0,85% tổng diện tích đất tự nhiên và chiếm 5,36% diện tích đất sản xuất nông nghiệp toàn tỉnh. Phần lớn diện tích này là đất ruộng bậc thang 1 vụ, phân bố tập trung ở các huyện vùng cao có tỷ lệ hộ nghèo trên 50% như Mù Cang Chải và Trạm Tấu, cùng các huyện Văn Chấn, Văn Yên.

Cơ cấu cây trồng truyền thống tại đây là độc canh một vụ lúa mùa (kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10), dẫn đến thời gian đất bỏ hóa kéo dài tới 7 tháng (từ tháng 11 năm trước đến cuối tháng 5 năm sau). Năng suất lúa mùa thấp, hiệu quả kinh tế chưa cao. Việc bố trí thêm vụ cây trồng ở vụ Đông gặp trở ngại lớn do nhiệt độ thấp (15 - 18°C, nhiệt độ tối thấp 11,7 - 14,6°C, kèm rét đậm, rét hại) và lượng mưa thấp (150 - 200 mm). Ngược lại, khung thời vụ vụ Xuân (từ tháng 2 đến tháng 5) kéo dài khoảng 125 ngày, có nhiệt độ trung bình từ 20 - 25°C (nhiệt độ tối thấp 15,7 - 21°C), lượng mưa từ 450 - 550 mm, hoàn toàn đáp ứng các điều kiện sinh trưởng cho các loại cây trồng cạn như ngô và cây đậu đỗ.

Mặc dù cây ngô là cây lương thực quan trọng trong Đề án tái cơ cấu ngành nông nghiệp của tỉnh Yên Bái, năng suất ngô toàn tỉnh năm 2018 chỉ đạt 34,19 tạ/ha trên tổng diện tích 28.522 ha – mức năng suất thấp so với mặt bằng chung cả nước. Việc đưa vụ ngô Xuân vào đất ruộng bậc thang 1 vụ tại địa phương gặp các rào cản kỹ thuật: chưa xác định được bộ giống ngô ngắn ngày, chịu hạn, chịu lạnh thích ứng với khung thời vụ; thiếu các biện pháp kỹ thuật canh tác đồng bộ (thời vụ, mật độ, phân bón, biện pháp giữ ẩm che phủ đất). Đây chính là khoảng trống thực tiễn và khoa học mà luận án giải quyết.

Mục tiêu nghiên cứu

  1. Mục tiêu chung: Nghiên cứu xác định được bộ giống ngô, biện pháp canh tác hợp lý nhằm phát triển sản xuất ngô Xuân hiệu quả trên đất ruộng bậc thang một vụ tỉnh Yên Bái.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Mục tiêu 1: Đánh giá được thực trạng, bao gồm cả các yếu tố thuận lợi và khó khăn trong sản xuất ngô Xuân trên đất ruộng bậc thang một vụ tỉnh Yên Bái.
    • Mục tiêu 2: Xác định được giống ngô có năng suất cao, phù hợp với điều kiện sinh thái và tập quán canh tác trên đất ruộng bậc thang của tỉnh Yên Bái.
    • Mục tiêu 3: Xác định được kỹ thuật canh tác ngô (thời vụ gieo trồng, phương pháp gieo trồng, phân bón,…) phù hợp với điều kiện vụ xuân trên ruộng bậc thang của vùng.
    • Mục tiêu 4: Xây dựng được mô hình trình diễn ngô xuân trên đất ruộng bậc thang một vụ tỉnh Yên Bái.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Cây ngô (ngô lấy hạt và ngô sinh khối làm thức ăn gia súc), các biện pháp kỹ thuật canh tác (giống, thời vụ gieo, phương pháp gieo, phân bón N-P-K, vật liệu che phủ, mật độ trồng) và hệ thống canh tác ngô Xuân trên đất ruộng bậc thang 1 vụ.
  • Phạm vi không gian: Tỉnh Yên Bái, tập trung tại các huyện vùng cao có diện tích ruộng bậc thang lớn: Mù Cang Chải, Văn Chấn, Văn Yên và Trạm Tấu.
  • Phạm vi thời gian: Các đợt điều tra thực trạng nông hộ diễn ra từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2017 và từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2018; các nghiên cứu thực nghiệm đồng ruộng và mô hình trình diễn được thực hiện trong vụ Xuân giai đoạn nghiên cứu.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trong và ngoài nước

  1. Nghiên cứu về đất và hệ thống canh tác ruộng bậc thang trên thế giới:

    • Canh tác ruộng bậc thang đã hình thành lâu đời tại nhiều quốc gia: Banaue (Philippines) gắn với tộc người Ifugao ở độ cao 700 - 1.500 m (Lộc Trần Vượng, 2021); hệ thống Tanada ở Nhật Bản xuất hiện từ thời tiền Muromachi thế kỷ 14 - 16 (Lộc Trần Vượng, 2021); ruộng bậc thang Hani tại Nguyên Dương (Vân Nam, Trung Quốc) có lịch sử trên 1.300 năm với diện tích hơn 11.000 ha (Jessica Larson-Wang, 2017; Nguyễn Trường Giang, 2015); Chiang Mai (Thái Lan) gắn với người Karen (Lộc Trần Vượng, 2021); Ubud và Jatiluwih (Bali, Indonesia) với hệ thống quản lý nước Subak hơn 2.000 năm tuổi (Lộc Trần Vượng, 2021).
    • Về kỹ thuật chống xói mòn: San ruộng đắp bờ làm giảm độ dốc xuống 2 - 5° giúp giảm xói mòn từ 1 - 3 lần (Zheng Baojuan, 2014). Tại Đài Loan, việc luân canh ngô, lạc, cao lương với lúa nước giúp tăng thu nhập thuần từ 26% (lúa - ngô) đến 40% (lạc - lúa) (Tsai Wang, 1986); điều tra của Cục Bảo vệ Đất và Nước Đài Loan năm 1995 chỉ ra các biện pháp đào rãnh sườn đồi, làm ruộng bậc thang và trồng băng cỏ che phủ giúp bảo vệ đất đồi dốc hiệu quả (Dekui Niu et al.).
    • Fullenii (2014) khi nghiên cứu ruộng bậc thang của người Hà Nhì tại Vân Nam chỉ ra đất có độ phì thấp, pH từ 5 - 6, dung tích hấp thu cation (CEC) thấp từ 4 - 7 cmol/kg, song việc ứng dụng kỹ thuật thâm canh đã nâng năng suất lúa từ 2 - 3 tấn/ha lên 4 - 6 tấn/ha.

  2. Nghiên cứu ruộng bậc thang vùng miền núi phía Bắc và Yên Bái:

    • Toàn vùng có 524,6 nghìn ha đất ruộng, trong đó ruộng bậc thang 1 vụ là 187 nghìn ha (chiếm 36% đất ruộng toàn vùng). Vùng Đông Bắc có 148,6 nghìn ha (chiếm 38%), tập trung ở Cao Bằng (78,6%), Hà Giang (51%), Bắc Kạn (49%). Vùng Tây Bắc có 38,5 nghìn ha (chiếm 28%), cao nhất là Lai Châu (40%), Hòa Bình (35,6%) (Lê Quốc Doanh và cs, 2008).
    • Nguyễn Trường Giang (2015) ghi nhận diện tích ruộng bậc thang: Lai Châu (15.000 ha), Sơn La (16.000 ha), Lào Cai (12.500 ha), Yên Bái (khoảng 5.000 ha), Hà Giang (9.500 ha). Ruộng bậc thang Mù Cang Chải được công nhận là di tích quốc gia năm 2007.
    • Về sinh thái và độ phì: Canh tác ruộng bậc thang giúp giảm xói mòn dưới 1 tấn đất/ha so với lúa nương, duy trì độ phì nhờ bờ giữ nước và hình thành tầng đế cày ngăn rửa trôi dinh dưỡng (Thái Phiên và cs, 1998; Lê Văn Tiềm, 2005). Tuy nhiên, có tới 92,4% diện tích ruộng bậc thang 1 vụ chỉ độc canh lúa mùa (Lê Quốc Doanh và cs, 2008).
    • Khó khăn trong canh tác vụ Xuân: 40% diện tích không cấy do thiếu nước; 25% do nhiệt độ thấp; 20% do tập quán thả rông gia súc; 10% do chưa lựa chọn được cây trồng phù hợp; 5% do nguyên nhân khác (Lê Quốc Doanh và cs, 2008).
    • Nghiên cứu chuyển đổi tại Yên Bái: Trương Xuân Cường (2011) xác định diện tích ruộng bậc thang tại Mù Cang Chải là 3.807,08 ha (có thể chuyển sang canh tác 2 vụ là 1.801,24 ha); Trạm Tấu là 1.464,11 ha (có thể chuyển 688,51 ha); Văn Chấn là 516,59 ha (có thể chuyển 340,01 ha). Các nghiên cứu trước đây đã thử nghiệm cơ cấu đậu tương Xuân - lúa Mùa (Lê Quốc Doanh và Lưu Ngọc Quyến, 2008; Phạm Văn Dân, 2012), lúa cạn ngắn ngày LC93-1 và lạc L14 (Nguyễn Văn Chinh, 2007 - 2009), giống lúa cạn chịu hạn IR74371 (Nguyễn Quang Tin, 2013).

  3. Nghiên cứu về cây ngô và các biện pháp kỹ thuật canh tác:

    • Bộ giống: Quy hoạch phát triển ngô của Bộ Nông nghiệp và PTNT (2016) định hướng chọn tạo giống ngô lai ngắn ngày, chịu hạn, chịu lạnh, giống ngô sinh khối. Nhiều công trình nghiên cứu và khảo nghiệm đã ghi nhận các giống ngô triển vọng như LVN885, LVN17, VN5885, VS201, LVN399, VS89, các dòng ngô mang gen chịu hạn ZmDREB2A (Lương Văn Vàng, 2018; Đặng Ngọc Hạ và cs, 2019; Lê Quý Kha, 2005; Nguyễn Đức Trọng và cs, 2020). Về ngô sinh khối, các giống VN172, ĐH17-5, CS71, NK7328 đạt năng suất xanh từ 55 - 65 tấn/ha (Ngô Thị Minh Tâm và cs, 2019; Đặng Ngọc Hạ và cs, 2020; Lê Quý Kha và cs, 2019; Kiều Xuân Đàm và cs, 2020).
    • Thời vụ: Tại Hà Giang, Nguyễn Văn Chinh và cs (2015) xác định gieo ngô Xuân vào 10/02 kết hợp lúa Mùa gieo đầu tháng 6. Tại Sơn La, Nguyễn Đức Thuận (2015, 2020) xác định thời vụ gieo ngô vụ Xuân Hè từ 15/4 đến 30/4.
    • Phân bón: Cây ngô hút dinh dưỡng mạnh, việc bón thừa N gây ô nhiễm nước ngầm và rửa trôi nitrat (Cui et al.; Piccini et al.; Chen et al.). Tại Việt Nam, hiệu suất phân bón đang giảm (Phạm Quang Hà và Nguyễn Văn Bộ, 2013; Cao Kỳ Sơn, 2013). Các nghiên cứu xác định liều lượng đạm và N-P-K phù hợp trên đất dốc cho các giống lai từ 120 - 180 kg N/ha (Hà Thị Thanh Bình và cs, 2011; Đinh Văn Phóng và cs, 2013; Vũ Hoài Sơn và cs, 2019). Với ngô sinh khối, nhu cầu đạm để tạo 1 tấn sinh khối dao động từ 2,3 - 3,5 kg N (Ngô Ngọc Hưng và cs, 2009).
    • Che phủ đất: Nghiên cứu của Thái Phiên và Nguyễn Tử Siêm (2002), Lucie Büchi et al., Hao Wang et al. khẳng định che phủ đất giữ ẩm, hạn chế cỏ dại, giảm dòng chảy mặt và chống xói mòn. Tại Yên Bái, Lê Quốc Doanh và Nguyễn Quang Tin (2008), Lê Quốc Doanh (2009, 2013) xác định việc che phủ 3 - 7 tấn tàn dư thực vật/ha giúp giảm mất đất từ 20,53% đến 51,41% và tăng năng suất ngô từ 9 đến 54%.
    • Mật độ gieo trồng: Mật độ và khoảng cách hàng hẹp giúp tăng khả năng hấp thụ quang hợp C4 (Sangoi, 2000; Chang và Peter, 2005; Phan Xuân Hào, 2009). Mật độ ngô lấy hạt thường dao động từ 5,7 - 7,1 vạn cây/ha (Đinh Khắc Tiến và cs, 2013; Dương Thị Nguyên và cs, 2011), trong khi ngô sinh khối đòi hỏi mật độ dày hơn, từ 6,5 - 8,3 vạn cây/ha (Roth, 2001; Lê Quý Kha và cs, 2016; Kiều Xuân Đàm và cs, 2020).

Khoảng trống nghiên cứu luận án lựa chọn giải quyết

Mặc dù đã có các thử nghiệm trồng cây họ đậu hay lúa cạn vụ Xuân, nhưng việc nghiên cứu đưa cây ngô vào vụ Xuân trên đất ruộng bậc thang 1 vụ tại Yên Bái chưa được thực hiện một cách có hệ thống. Các mô hình tự phát tại địa phương trước đây đạt hiệu quả thấp do thiếu bộ giống thích ứng chịu rét, khô hạn giai đoạn cây con, thiếu quy trình kỹ thuật chuẩn xác về thời vụ gieo để tránh rét đầu vụ mà không làm trễ vụ lúa Mùa kế tiếp, cũng như chưa có định mức phân bón, mật độ và biện pháp che phủ giữ ẩm chuyên biệt cho loại hình canh tác đất dốc bậc thang này.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng

  • Đặc tính sinh thái học cây ngô (Zea mays L.): Cây ngô thuộc nhóm thực vật C4 có hiệu suất quang hợp cao. Nhiệt độ nảy mầm tối thiểu là 9 - 10°C, nhiệt độ thích hợp là 18,3°C; dưới 12,8°C năng suất giảm, dưới -1,6°C cây bị tổn thương mô và chết ở -4,4°C (Đinh Thế Lộc và cs, 1997). Nhu cầu nước toàn bộ chu kỳ sinh trưởng của ngô khoảng 350 - 500 lít nước/kg hạt khô (David et al., 2002); nhu cầu thoát hơi nước đạt 2 - 4 lít nước/cây/ngày ở giai đoạn đỉnh cao trỗ cờ thụ phấn. Giai đoạn mẫn cảm nhất với khô hạn là từ trỗ cờ đến kết hạt (nếu độ ẩm đất giảm xuống 40% làm trọng lượng bắp giảm mạnh còn 74g).
  • Khung phân tích nông nghiệp bảo tồn (Conservation Agriculture): Dựa trên ba nguyên lý: hạn chế xáo động đất (làm đất tối thiểu), duy trì độ che phủ bề mặt bằng tàn dư hữu cơ và luân canh cây trồng nhằm bảo tồn độ ẩm đất, giảm nhiệt độ cực đoan bề mặt, bổ sung chất hữu cơ và triệt tiêu xói mòn rửa trôi dinh dưỡng trên sườn dốc.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

Luận án kết hợp đồng thời phương pháp điều tra xã hội học nông thôn (PRA) và phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng chuẩn tắc trong nông học:

  1. Phương pháp điều tra nông thôn có sự tham gia (PRA):

    • Thu thập thông tin thứ cấp: Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, báo cáo thống kê diện tích và năng suất cây trồng của các huyện vùng cao tỉnh Yên Bái; số liệu chuỗi khí tượng từ các trạm Mù Cang Chải, Nghĩa Lộ và thành phố Yên Bái.
    • Điều tra trực tiếp nông hộ: Sử dụng phiếu điều tra cấu trúc (Phụ lục 6).
    • Cỡ mẫu điều tra: 270 hộ nông dân, phân bổ đều tại 3 huyện trọng điểm ruộng bậc thang của tỉnh Yên Bái (90 phiếu/huyện). Tại mỗi huyện chọn 2 xã đại diện:
      • Huyện Mù Cang Chải: Xã Chế Cu Nha và xã Cao Phạ.
      • Huyện Văn Chấn: Xã Nậm Lành và xã Nậm Búng.
      • Huyện Văn Yên: Xã Nà Hẩu và xã Phong Dụ Thượng.
    • Thời gian điều tra: Tiến hành 2 đợt (từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2017 và từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2018).
    • Xử lý số liệu điều tra: Phương pháp thống kê mô tả, phân tích tần suất và tỷ lệ trên phần mềm Microsoft Excel.

  2. Phương pháp bố trí thí nghiệm nông học đồng ruộng:

    • Vật liệu khảo nghiệm giống: 8 giống ngô lai ngắn ngày gồm LVN885 (đối chứng địa phương), LVN092, LVN17, CP501, NK4300, NK6101, DK9955, B9698.
    • Vật liệu nghiên cứu biện pháp kỹ thuật và mô hình: Sử dụng giống ngô lai LVN17; giống đối chứng trong mô hình trình diễn là LVN885.
    • Vật tư phân bón và chất phủ: Phân đạm urê (46% N), lân supe đơn (20% P2O5), kali clorua (60% K2O), phân hữu cơ địa phương, vôi bột địa phương; vật liệu che phủ là rơm, rạ và tàn dư thực vật khô.
    • Nội dung các thí nghiệm kỹ thuật cụ thể:
      • Thí nghiệm 1: Mô hình hóa và thực nghiệm xác định thời vụ gieo trồng ngô Xuân.
      • Thí nghiệm 2: Nghiên cứu thời vụ gieo trồng kết hợp phương pháp gieo trồng ngô.
      • Thí nghiệm 3: Nghiên cứu liều lượng phân lân kết hợp kỹ thuật che phủ bằng vật liệu hữu cơ.
      • Thí nghiệm 4: Nghiên cứu liều lượng phân bón đạm kết hợp mật độ gieo trồng dày định hướng sản xuất ngô sinh khối làm thức ăn chăn nuôi.
      • Xây dựng mô hình trình diễn sản xuất ngô Xuân lấy hạt trên đất ruộng bậc thang 1 vụ.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp cơ sở lý luận và thực tiễn về ruộng bậc thang, yêu cầu sinh thái của cây ngô và kỹ thuật canh tác ngô trong và ngoài nước. Điểm nhấn cơ sở dữ liệu của chương là tổng hợp các chỉ tiêu lý, hóa học đất ruộng bậc thang tại tỉnh Yên Bái theo 4 tầng phát sinh (nguồn số liệu từ Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 2011; Trương Xuân Cường, 2011).

Bảng: Tính chất lý, hóa học đất ruộng bậc thang tỉnh Yên Bái

TT Chỉ tiêu phân tích Tầng 1 (Mặt) Tầng 2 Tầng 3 Tầng 4
1 Dung trọng (g/cm³) 1,23 - 1,28 1,28 - 1,37 1,35 - 1,43 1,36 - 1,45
2 Tỷ trọng (g/cm³) 2,65 - 2,73 2,53 - 2,66 2,61 - 2,73 2,61 - 2,73
3 Độ xốp (%) 50,8 - 52,9 48,1 - 49,6 47,3 - 48,9 46,7 - 48,0
4 Độ ẩm (%) 19,7 - 24,7 20,8 - 23,3 21,1 - 23,5 22,3 - 24,4
5 Tỷ lệ đá lẫn (%) 0,0 - 5,0 0,0 - 5,0 15,0 - 20,0 20,0 - 30,0
6 Thành phần cấp hạt:
- 2,0 - 0,2 mm (%) 7,5 - 12,8 4,8 - 10,5 2,8 - 7,6 1,4 - 4,7
- 0,2 - 0,02 mm (%) 35,7 - 47,6 29,8 - 40,9 23,3 - 32,1 18,0 - 28,0
- 0,02 - 0,002 mm (%) 19,6 - 27,4 23,3 - 32,7 27,3 - 36,1 30,4 - 39,5
- < 0,002 mm (%) 20,0 - 30,0 23,6 - 32,7 31,7 - 39,0 34,7 - 43,2
7 Cacbon hữu cơ OC (%) 1,16 - 1,57 0,66 - 0,92 0,34 - 0,68 0,27 - 0,43
8 N tổng số (%) 0,11 - 0,14 0,06 - 0,09 0,04 - 0,06 0,03 - 0,04
9 P2O5 tổng số (%) 0,06 - 0,09 0,03 - 0,05 0,02 - 0,04 0,01 - 0,03
10 K2O tổng số (%) 0,96 - 1,55 0,55 - 0,84 0,32 - 0,67 0,28 - 0,67
11 P2O5 dễ tiêu (mg/100g đất) 3,02 - 9,78 1,23 - 6,34 0,89 - 4,02 0,73 - 2,57
12 K2O dễ tiêu (mg/100g đất) 8,51 - 13,14 5,26 - 8,59 3,46 - 6,50 2,16 - 5,02
13 Al³⁺ (meq/100g đất) 0,18 - 2,44 0,36 - 2,31 0,21 - 2,45 0,24 - 2,32
14 H⁺ (meq/100g đất) 0,12 - 0,48 0,12 - 0,46 0,09 - 0,44 0,09 - 0,43
15 pH (H2O) 4,7 - 5,4 4,8 - 5,3 4,8 - 5,4 4,9 - 5,4
16 pH (KCl) 3,8 - 4,5 3,8 - 4,4 3,9 - 4,4 3,9 - 4,5
17 Dung tích hấp thu CEC (meq/100g) 8,0 - 10,4 7,9 - 10,1 7,6 - 9,7 7,7 - 9,4
18 Độ no bazơ BS (%) 22,3 - 29,7 19,1 - 25,7 16,0 - 22,0 13,1 - 21,1

Dữ liệu thổ nhưỡng chứng minh đất ruộng bậc thang Yên Bái thuộc loại chua vừa đến chua nặng (pH KCl từ 3,8 - 4,5), nghèo lân tổng số và lân dễ tiêu, dung tích hấp thu và độ no bazơ thấp, đòi hỏi phải bổ sung phân lân và vôi để cải thiện môi trường rễ.

Bảng: Ảnh hưởng của chế độ độ ẩm đất qua các thời kỳ sinh trưởng đến năng suất ngô

Chế độ nước qua các giai đoạn Độ ẩm đất giai đoạn mọc - lá 8 (%) Độ ẩm đất giai đoạn lá 8 - trỗ cờ (%) Độ ẩm đất giai đoạn trỗ cờ - kết hạt (%) Độ ẩm đất giai đoạn kết hạt - chín (%) Trọng lượng bắp (g)
Tưới đầy đủ 60 60 60 60 167
Hạn từ đầu 40 40 40 40 89
Hạn mọc - lá thứ 8 40 60 60 60 172
Hạn lá thứ 8 - trỗ cờ 60 40 60 60 135
Hạn trỗ cờ - kết hạt 60 60 40 40 74
Hạn kết hạt - chín 60 60 60 40 126

Số liệu sinh thái chỉ rõ: Nếu gặp hạn ở giai đoạn trỗ cờ - kết hạt, trọng lượng bắp giảm sâu nhất (chỉ đạt 74 g so với 167 g khi tưới đủ). Hạn nhẹ ở giai đoạn cây con (mọc đến lá 8) không làm giảm năng suất (đạt 172 g) do kích thích rễ ăn sâu, nhưng giai đoạn sau đòi hỏi cung cấp đủ ẩm.

Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương này mô tả chi tiết:

  • Thông số kỹ thuật của 8 giống ngô khảo nghiệm (LVN885, LVN092, LVN17, CP501, NK4300, NK6101, DK9955, B9698) và giống thử nghiệm kỹ thuật (LVN17).
  • Quy cách vật liệu đầu vào (phân đơn, phân hữu cơ, vôi, xác thực vật che phủ).
  • Phương pháp điều tra PRA trên mẫu 270 hộ tại 6 xã thuộc 3 huyện (Mù Cang Chải, Văn Chấn, Văn Yên).
  • Thiết kế 4 khối thí nghiệm kỹ thuật đồng ruộng và 1 khối mô hình trình diễn nhằm giải quyết đồng thời bài toán ngô lấy hạt và ngô sinh khối.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Nội dung chương 3 được triển khai qua các hợp phần kết quả cốt lõi:

  1. Thực trạng canh tác ngô Xuân trên ruộng bậc thang Yên Bái: Điều tra PRA xác định ba rào cản hạn chế chính:
    • Yếu tố khí hậu bất thuận đầu vụ: Nhiệt độ thấp (rét đậm, rét hại) kéo dài đến tháng 2 làm chậm nảy mầm và sinh trưởng cây con;
    • Khô hạn đầu vụ do hệ thống thủy lợi ruộng bậc thang chưa hoàn chỉnh, 70% canh tác nhờ nước trời;
    • Tập quán canh tác lạc hậu: Người dân quen thả rông gia súc sau vụ thu hoạch lúa mùa, thiếu kỹ thuật bón phân cân đối và kỹ thuật che phủ bảo vệ đất.
  2. Tuyển chọn giống ngô Xuân thích ứng: Khảo nghiệm so sánh 8 giống ngô lai ngắn ngày đã xác định được 2 giống triển vọng là LVN17 và NK6101. Hai giống này có thời gian sinh trưởng phù hợp với khung thời vụ vụ Xuân (khoảng 110 - 125 ngày), khả năng chịu hạn, chịu lạnh tốt, năng suất vượt trội so với giống đối chứng LVN885 đang trồng phổ biến.
  3. Hoàn thiện các giải pháp kỹ thuật canh tác ngô lấy hạt:
    • Thời vụ gieo trồng hợp lý: Xác định khung thời vụ gieo từ 10/02 đến 20/02. Khung thời vụ này giúp hạt nảy mầm khi thời tiết ấm dần, cây trỗ cờ và vào chắc vào thời điểm có lượng mưa thuận lợi, đồng thời cho phép thu hoạch trước cuối tháng 5 để kịp chuẩn bị đất cấy lúa Mùa đầu tháng 6.
    • Chế độ phân bón và che phủ: Mức phân bón tối ưu cho ngô lấy hạt là 150 kg N + 120 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha, kết hợp với biện pháp che phủ 5 tấn vật liệu hữu cơ/ha (rơm rạ, xác thực vật khô). Biện pháp che phủ vừa giữ ẩm, chống rét cho cây con, vừa hạn chế xói mòn rửa trôi lớp đất mặt do mưa rào đầu hạ.
  4. Kỹ thuật sản xuất ngô sinh khối làm thức ăn chăn nuôi: Đối với hướng gieo trồng ngô mật độ dày thu hoạch cây xanh ủ chua phục vụ đại gia súc, xác định mật độ gieo trồng hợp lý là 7,7 vạn cây/ha kết hợp mức phân bón đạm 180 kg N/ha.
  5. Xây dựng mô hình trình diễn sản xuất: Mô hình sản xuất ngô Xuân lấy hạt sử dụng giống LVN17 áp dụng đồng bộ các giải pháp kỹ thuật trên đất ruộng bậc thang 1 vụ mang lại năng suất cao và hiệu quả kinh tế rõ rệt so với tập quán canh tác đối chứng tại địa phương.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt khoa học

  • Cung cấp hệ thống dữ liệu toàn diện về tính chất lý học, hóa học và độ phì nhiêu của đất ruộng bậc thang tại các huyện vùng cao tỉnh Yên Bái; chứng minh đất chua nặng, nghèo dinh dưỡng dễ tiêu nhưng có khả năng bố trí thêm vụ cây trồng cạn.
  • Làm rõ cơ sở khoa học về sự tương thích giữa nhu cầu sinh thái của cây ngô với điều kiện tiểu khí hậu vụ Xuân (nhiệt độ, ánh sáng, lượng mưa) tại các vùng núi cao phía Bắc.
  • Xác lập cơ sở sinh học và kỹ thuật cho việc hình thành công thức luân canh mới: Ngô Xuân - Lúa Mùa thay thế cho chế độ độc canh lúa Mùa truyền thống.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

  • Đánh giá cụ thể các hạn chế chính trong canh tác vụ Xuân tại vùng cao Yên Bái gồm nhiệt độ thấp đầu vụ, khô hạn và tập quán canh tác thả rông gia súc.
  • Xác định được 2 giống ngô lai ngắn ngày phù hợp sinh thái: LVN17 và NK6101.
  • Xác lập gói kỹ thuật đồng bộ cho ngô lấy hạt:
    • Thời vụ gieo trồng: 10/2 - 20/2;
    • Phân bón khoáng: 150 kg N + 120 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha;
    • Kỹ thuật nông nghiệp bảo tồn: Che phủ 5 tấn vật liệu hữu cơ/ha bằng tàn dư rơm rạ khô.
  • Xác lập gói kỹ thuật cho ngô sinh khối: Mật độ 7,7 vạn cây/ha kết hợp bón 180 kg N/ha.
  • Giải pháp này giúp nâng cao hệ số sử dụng đất, tận dụng thời gian bỏ hóa 7 tháng, giải quyết việc làm cho lao động dôi dư nông thôn và tạo nguồn thức ăn thô xanh thúc đẩy chăn nuôi gia súc vùng cao.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

  • Đề nghị các cơ quan khuyến nông tỉnh Yên Bái và các địa phương miền núi phía Bắc tuyên truyền, hướng dẫn nông dân áp dụng khung thời vụ gieo (10/2 - 20/2) và biện pháp che phủ tàn dư hữu cơ để chống rét, giữ ẩm.
  • Cần có quy ước thôn bản về việc chấm dứt thả rông gia súc trong vụ Xuân để bảo vệ mùa màng.
  • Nhân rộng mô hình luân canh ngô Xuân - lúa Mùa sang các địa bàn có điều kiện sinh thái tương đồng thuộc vùng Trung du và miền núi phía Bắc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Luận án tập trung nghiên cứu trong điều kiện canh tác ruộng bậc thang phụ thuộc nước trời (chỉ 30% diện tích chủ động tưới), do đó kết quả canh tác chịu tác động trực tiếp từ biến động thời tiết cực đoan (các đợt rét đậm đầu tháng 2 hoặc khô hạn kéo dài). Ngoài ra, nghiên cứu được triển khai khảo nghiệm chính trên giống ngô LVN17; các dữ liệu về biến động độ phì đất sau nhiều năm luân canh liên tục ngô Xuân - lúa Mùa cần thời gian theo dõi dài hạn hơn.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Tiếp tục nghiên cứu mở rộng khảo nghiệm các giống ngô lai mới chịu hạn, chịu lạnh sâu hơn.
    • Nghiên cứu các giải pháp cơ giới hóa khâu gieo hạt và thu hoạch phù hợp với địa hình dốc, hẹp của ruộng bậc thang.
    • Đánh giá tác động lâu dài của việc che phủ hữu cơ và luân canh ngô - lúa đến sự tích lũy chất hữu cơ, hệ vi sinh vật đất và tầng đế cày của ruộng bậc thang.

Giá trị tham khảo

  • Đối với nghiên cứu sinh và học viên cao học: Là tài liệu tham khảo thực nghiệm chuẩn mực về phương pháp kết hợp điều tra PRA với bố trí thí nghiệm nông học đa yếu tố (thời vụ, giống, dinh dưỡng N-P-K, mật độ, che phủ bảo tồn đất dốc).
  • Đối với giảng viên và cơ sở đào tạo: Bổ sung dẫn liệu thực tế về hệ canh tác đất dốc, giáo trình cây lương thực, môn học nông nghiệp bảo tồn và quản lý dinh dưỡng cây trồng vùng núi cao.
  • Đối với cán bộ khuyến nông và nhà hoạch định chính sách: Cung cấp định mức kỹ thuật rõ ràng để xây dựng các đề án chuyển đổi cơ cấu cây trồng, xóa đói giảm nghèo và phát triển chăn nuôi bò thịt/bò sữa dựa trên nguồn ngô sinh khối tại Yên Bái, Lào Cai, Hà Giang, Sơn La, Lai Châu.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao vụ Xuân trên đất ruộng bậc thang Yên Bái lại phù hợp để gieo trồng ngô hơn vụ Đông?

Vụ Đông (tháng 11 đến giữa tháng 2) có nền nhiệt rất thấp (15 - 18°C, tối thấp 11,7 - 14,6°C, thường xuyên xuất hiện rét đậm, rét hại) và lượng mưa chỉ 150 - 200 mm, không đáp ứng ngưỡng sinh trưởng của cây ưa ấm. Trong khi đó, vụ Xuân (tháng 2 đến tháng 5) có khung thời gian 125 ngày, nhiệt độ trung bình tăng lên 20 - 25°C (tối thấp 15,7 - 21°C), lượng mưa đạt 450 - 550 mm, hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu sinh thái của cây ngô.

2. Thời vụ gieo trồng ngô Xuân tối ưu được luận án xác định là thời điểm nào và vì sao?

Khung thời vụ gieo trồng tối ưu là từ ngày 10/02 đến 20/02. Thời điểm này giúp cây tránh được các đợt rét hại nặng nhất của mùa đông, đón đầu nhiệt độ ấm dần của mùa xuân để nảy mầm, đồng thời bảo đảm thu hoạch vào cuối tháng 5 để không làm chậm trễ thời vụ làm đất cấy lúa Mùa (bắt đầu vào đầu tháng 6).

3. Hai giống ngô nào được luận án tuyển chọn để phát triển sản xuất tại Yên Bái?

Luận án tuyển chọn được hai giống ngô lai là LVN17 và NK6101 nhờ ưu điểm ngắn ngày, năng suất cao, sinh trưởng khỏe, khả năng chịu rét và chịu hạn tốt hơn so với giống đối chứng LVN885 đang canh tác phổ biến tại địa phương.

4. Quy trình kỹ thuật phân bón và che phủ đất cho ngô lấy hạt được khuyến cáo như thế nào?

Quy trình kỹ thuật khuyến cáo gồm: Bón 150 kg N + 120 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp với biện pháp che phủ 5 tấn vật liệu hữu cơ/ha (sử dụng rơm rạ, xác tàn dư thực vật khô sẵn có tại địa phương). Biện pháp che phủ giúp chống rét cho mầm cây, giữ ẩm đất trong điều kiện canh tác nhờ nước trời và giảm xói mòn đất ruộng bậc thang.

5. Nếu gieo trồng ngô với mục đích thu hoạch sinh khối làm thức ăn chăn nuôi thì mật độ và lượng đạm bón là bao nhiêu?

Để sản xuất ngô sinh khối thu hoạch cây xanh làm thức ăn đại gia súc, luận án xác định gieo trồng ở mật độ dày 7,7 vạn cây/ha và lượng phân đạm bón thúc là 180 kg N/ha.

Kết luận

Luận án đã giải quyết thành công bài toán kỹ thuật tăng vụ cây trồng trên đất ruộng bậc thang một vụ bỏ hóa vụ Xuân tại tỉnh Yên Bái. Bằng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đồng ruộng kết hợp điều tra PRA trên 270 nông hộ, tác giả đã tuyển chọn được hai giống ngô lai ngắn ngày thích ứng tốt là LVN17 và NK6101. Luận án đã xây dựng quy trình canh tác đồng bộ gồm thời vụ gieo từ 10/2 đến 20/2, bón 150 kg N + 120 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha kết hợp che phủ 5 tấn vật liệu hữu cơ/ha đối với ngô lấy hạt, cùng kỹ thuật trồng mật độ 7,7 vạn cây/ha và bón 180 kg N/ha cho ngô sinh khối. Đây là cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc để nhân rộng cơ cấu luân canh ngô Xuân - lúa Mùa, góp phần nâng cao thu nhập cho đồng bào dân tộc thiểu số tại các huyện vùng cao tỉnh Yên Bái và vùng miền núi phía Bắc.