Tổng quan nghiên cứu

Lúa gạo giữ vị thế trụ cột trong cơ cấu nông nghiệp Việt Nam, đóng góp 22,1% GDP toàn ngành, chiếm gần 30% tổng kim ngạch xuất khẩu và tạo việc làm cho hơn 60% lực lượng lao động nông thôn. Tại thành phố Hà Nội, vùng sản xuất lúa huyện Thanh Oai duy trì diện tích canh tác hàng năm trên 13.500 ha, trong đó thị trấn Kim Bài sở hữu hơn 200 ha lúa chuyên canh. Tuy nhiên, tập quán cấy quá dày kết hợp bón thừa phân đạm đang gây lãng phí chi phí đầu vào, làm tăng nguy cơ bùng phát dịch hại và suy giảm năng suất lúa thực thu.

Giống lúa thuần Kim Cương 111 do Công ty Cổ phần Giống cây trồng Miền Nam chọn tạo, được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận sản xuất thử theo Quyết định số 370/QĐ-BNN-TT ngày 15 tháng 02 năm 2017. Giống sở hữu tiềm năng năng suất đạt từ 68 đến 73 tạ/ha cùng chất lượng gạo dẻo đậm. Đề tài tập trung xác định mật độ cấy và liều lượng đạm bón tối ưu cho giống lúa Kim Cương 111 trong vụ xuân 2018 tại thị trấn Kim Bài, huyện Thanh Oai, thành phố Hà Nội. Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học nhằm nâng cao năng suất thực thu lên 70,19 tạ/ha, tối ưu hiệu suất sử dụng đạm đạt 40,43 kg thóc/kg N và mang lại thu nhập thuần 37,06 triệu đồng/ha, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho nông dân địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết cân bằng dinh dưỡng khoáng cây trồng của Yoshida (1981), lý thuyết cấu trúc quần thể quang hợp của Đào Thế Tuấn (1980) và nguyên lý hiệu quả phân bón của Bùi Huy Đáp (1980). Ba khái niệm trung tâm bao gồm: chỉ số diện tích lá (LAI), tốc độ tích lũy chất khô (CGR) và hiệu suất sử dụng đạm (NUE). Đạm là nguyên tố đa lượng thiết yếu quyết định 74% năng suất thông qua khả năng đẻ nhánh và phân hóa đòng. Bố trí mật độ cấy hợp lý từ 30 đến 40 khóm/m2 tạo độ thông thoáng tán lá, điều tiết chỉ số LAI tối ưu và gia tăng hệ số đẻ nhánh hữu hiệu từ 4,63 lên 7,03 bông/khóm, hạn chế tối đa nguy cơ sâu bệnh phát sinh.

Phương pháp nghiên cứu

Dữ liệu nghiên cứu được thu thập từ thí nghiệm đồng ruộng triển khai từ tháng 9 năm 2017 đến tháng 9 năm 2018 tại thị trấn Kim Bài trên nền đất có pHKCl 4,46, hàm lượng chất hữu cơ 2,49%, đạm tổng số 0,22%, lân dễ tiêu 9,50 mg/100g đất và kali dễ tiêu 19,52 mg/100g đất. Thí nghiệm hai nhân tố được thiết kế theo kiểu ô phụ chia lô (Split-plot) với 3 lần nhắc lại trên quy mô 45 ô thí nghiệm, tổng diện tích 450 m2 (ô nhỏ diện tích 10 m2, ô lớn diện tích 30 m2).

Nhân tố chính gồm 3 mật độ cấy: 30 khóm/m2, 35 khóm/m2 và 40 khóm/m2. Nhân tố phụ gồm 5 mức đạm bón: 0, 60, 90, 120 và 150 kg N/ha trên nền bón lót 75 kg P2O5 và 75 kg K2O/ha. Chọn mẫu cố định 5 cây tại 5 điểm chéo góc mỗi ô để theo dõi động thái chiều cao và đẻ nhánh định kỳ 1 đến 2 tuần/lần; lấy mẫu ngẫu nhiên 5 khóm/ô để xác định LAI, chất khô sấy ở 80 độ C trong 48 giờ và cấu thành năng suất. Phương pháp phân tích phương sai ANOVA hai nhân tố và kiểm định LSD ở mức 0,05 bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 được lựa chọn nhằm đánh giá chính xác ảnh hưởng độc lập cũng như tương tác giữa mật độ và liều lượng phân bón.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, thời gian sinh trưởng của giống Kim Cương 111 dao động từ 114 đến 139 ngày, kéo dài khi tăng lượng đạm bón. Chiều cao cây cuối cùng đạt cực đại 112,90 cm ở công thức cấy 30 khóm/m2 bón 150 kg N/ha, cao hơn 16,67% so với công thức đối chứng 40 khóm/m2 không bón đạm (96,77 cm).

Thứ hai, mật độ cấy 30 khóm/m2 bón 150 kg N/ha cho số nhánh tối đa 14,2 nhánh/khóm và số nhánh hữu hiệu đạt 7,03 bông/khóm, cao hơn 51,84% so với nghiệm thức 40 khóm/m2 không bón phân (4,63 bông/khóm). Chỉ số diện tích lá LAI đạt cao nhất ở mật độ cấy dày 40 khóm/m2 kết hợp 150 kg N/ha ở cả ba giai đoạn đẻ nhánh, trỗ và chín sáp.

Thứ ba, công thức cấy 30 khóm/m2 bón 90 kg N/ha đạt năng suất lý thuyết 74,93 tạ/ha và năng suất thực thu cao nhất 70,19 tạ/ha. Ngược lại, mật độ 40 khóm/m2 bón 150 kg N/ha cho năng suất thực thu thấp nhất chỉ 39,86 tạ/ha, sụt giảm 43,21% so với nghiệm thức tối ưu.

Thứ tư, hiệu suất bón đạm NUE đạt đỉnh 40,43 kg thóc/kg N ở công thức 30 khóm/m2 bón 60 kg N/ha và giảm dần khi tăng lượng đạm, thậm chí rơi xuống mức âm khi bón 150 kg N/ha kết hợp cấy dày. Thu nhập thuần đạt cao nhất 37,06 triệu đồng/ha ở công thức 30 khóm/m2 bón 90 kg N/ha, vượt trội so với mức 17,00 triệu đồng/ha ở công thức bón thừa đạm.

Thảo luận kết quả

Mật độ cấy thưa 30 khóm/m2 (khoảng cách 18x18 cm) tạo điều kiện thấu quang tối ưu, giúp cây phân bổ đồng hóa chất khô CGR mạnh mẽ và tăng tỷ lệ nhánh hữu hiệu thành bông. Ngược lại, bón đạm quá mức từ 120 đến 150 kg N/ha khiến cây tích lũy đạm dư thừa, lá mềm mỏng, tạo vi khí hậu ẩm thấp làm bùng phát sâu cuốn lá nhỏ, bệnh đạo ôn và khô vằn theo thang đánh giá IRRI.

Phát hiện này hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu của Nguyễn Ích Tân và Nguyễn Thị Toàn (2012) trên giống lúa thuần tại Hà Nội khi lượng đạm vượt 120 kg N/ha làm năng suất suy giảm. Quy luật này cũng củng cố công bố của Tian và cộng sự (2017) về khả năng thay thế đạm hóa học bằng điều chỉnh mật độ quần thể. Toàn bộ xu hướng biến động phản ánh trực quan qua biểu đồ đường cong hồi quy bậc hai thể hiện năng suất thực thu theo các mức đạm, đồ thị động thái tích lũy chất khô và bảng phân tích phương sai ANOVA thể hiện mức sai khác có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95% giữa các nghiệm thức.

Đề xuất và khuyến nghị

Một là, chuẩn hóa mật độ gieo cấy kỹ thuật: Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật Hà Nội phối hợp với Hợp tác xã nông nghiệp thị trấn Kim Bài chỉ đạo nông dân duy trì mật độ cấy chuẩn 30 khóm/m2 (khoảng cách 18x18 cm, cấy 1 dảnh/khóm với mạ 4,5 lá) ngay trong vụ xuân 2019 nhằm ổn định số bông hữu hiệu đạt trên 210 bông/m2.

Hai là, áp dụng định mức phân bón đạm tối ưu: Trung tâm Khuyến nông Hà Nội hướng dẫn bà con bón đạm ở mức 90 kg N/ha (tương đương khoảng 195 kg Urê/ha) trên nền 75 kg P2O5 và 75 kg K2O/ha. Thời gian bón phân chia làm 3 đợt gồm: bón lót 25% đạm, bón thúc đẻ nhánh 45% đạm kết hợp 50% kali, và bón đón đòng 30% đạm cùng 50% kali còn lại nhằm bảo đảm năng suất thực thu vượt mốc 70 tạ/ha.

Ba là, thực hiện quy trình tưới nước ướt khô xen kẽ SRI: Hợp tác xã nông nghiệp cơ sở điều tiết mực nước ngập 3 đến 5 cm từ sau cấy đến sau bón thúc đẻ nhánh 1 tuần, sau đó tháo cạn phơi ruộng và đưa nước trở lại giai đoạn làm đòng đến chín sáp nhằm tăng tốc độ tích lũy chất khô CGR từ 15% đến 20% trong suốt vụ xuân.

Bốn là, tăng cường giám sát và phòng trừ dịch hại tổng hợp: Trạm Trồng trọt và Bảo vệ thực vật huyện Thanh Oai chủ trì điều tra đồng ruộng định kỳ 7 ngày/lần theo quy chuẩn QCVN 01-38:2010/BNNPTNT, duy trì điểm chỉ số bệnh đạo ôn và khô vằn dưới cấp 3, ngăn chặn kịp thời sâu cuốn lá nhỏ phát sinh trong khung thời gian từ tháng 3 đến tháng 5 hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, cán bộ khuyến nông và kỹ sư nông học địa phương: Tiếp cận quy chuẩn kỹ thuật thâm canh giống lúa Kim Cương 111, làm tài liệu đào tạo chuyển giao mô hình mật độ 30 khóm/m2 và lượng đạm 90 kg N/ha vào sản xuất thực tế tại các vùng lúa Đồng bằng sông Hồng.

Thứ hai, ban giám đốc hợp tác xã và hộ nông dân sản xuất lúa: Áp dụng trực tiếp công thức bón phân cân đối 90 kg N + 75 kg P2O5 + 75 kg K2O/ha để nâng cao thu nhập thuần lên 37,06 triệu đồng/ha, đồng thời cắt giảm hơn 25% chi phí thuốc bảo vệ thực vật nhờ giảm áp lực sâu bệnh.

Thứ ba, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học cây trồng: Tham khảo phương pháp bố trí thí nghiệm Split-plot 45 ô tiêu chuẩn, quy trình phân tích chỉ số sinh lý LAI, chất khô sấy ở 80 độ C và kỹ thuật xử lý số liệu ANOVA bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 phục vụ nghiên cứu học thuật.

Thứ tư, nhà quản lý và cơ quan hoạch định chính sách nông nghiệp: Sử dụng nguồn cứ liệu thực chứng để xây dựng cơ cấu bộ giống lúa chất lượng cao, ban hành định mức hỗ trợ phân bón và chiến lược phát triển lúa gạo an toàn giai đoạn 2020 - 2025.

Câu hỏi thường gặp

Giống lúa Kim Cương 111 có đặc tính nông học và tiềm năng năng suất ra sao?
Trả lời: Kim Cương 111 là giống lúa thuần có thời gian sinh trưởng vụ xuân 130 đến 132 ngày, đẻ nhánh khỏe và bông to dài. Thực nghiệm tại Thanh Oai chứng minh giống đạt năng suất thực thu tối đa 70,19 tạ/ha, hạt gạo trong, cơm dẻo ngon và đậm vị.

Mật độ cấy nào tối ưu nhất cho giống Kim Cương 111 trong vụ xuân?
Trả lời: Mật độ thích hợp nhất là 30 khóm/m2 (khoảng cách 18x18 cm, cấy 1 dảnh/khóm khi mạ đạt 4,5 lá). Mật độ này giúp cây đạt 7,03 bông hữu hiệu/khóm, cây cứng cáp, chiều cao 105,22 cm và hạn chế tối đa bệnh khô vằn.

Tại sao bón đạm ở mức 150 kg N/ha lại làm giảm năng suất lúa nghiêm trọng?
Trả lời: Bón 150 kg N/ha khiến cây thừa đạm, vươn cao 111,86 cm gây lốp đổ. Tán lá rậm rạp tạo môi trường cho sâu cuốn lá nhỏ và bệnh đạo ôn phát triển, khiến năng suất thực thu sụt giảm xuống còn 39,86 tạ/ha.

Quy trình bón phân đạm cho giống Kim Cương 111 được phân chia thế nào?
Trả lời: Tổng lượng 90 kg N/ha được chia làm 3 đợt: bón lót trước cấy 25% đạm cùng 100% lân; bón thúc đẻ nhánh 45% đạm và 50% kali; bón đón đòng 30% đạm cùng 50% kali còn lại để tối ưu hóa tỷ lệ hạt chắc.

Hiệu quả kinh tế của công thức kỹ thuật tối ưu chênh lệch ra sao so với cấy dày bón thừa đạm?
Trả lời: Công thức 30 khóm/m2 kết hợp 90 kg N/ha mang lại thu nhập thuần cao nhất 37,06 triệu đồng/ha. Mức thu nhập này cao hơn gấp 2,18 lần so với công thức cấy 40 khóm/m2 bón 150 kg N/ha (chỉ đạt 17,00 triệu đồng/ha).

Kết luận

  • Xác lập mật độ cấy 30 khóm/m2 (khoảng cách 18x18 cm, 1 dảnh/khóm) là mật độ kỹ thuật chuẩn xác nhất cho giống lúa Kim Cương 111 vụ xuân tại Thanh Oai.
  • Xác định liều lượng phân đạm bón tối ưu là 90 kg N/ha trên nền bón cân đối 75 kg P2O5 và 75 kg K2O/ha.
  • Đạt năng suất thực thu tối đa 70,19 tạ/ha cùng mức thu nhập thuần kỷ lục 37,06 triệu đồng/ha.
  • Chứng minh việc giảm mật độ và tiết kiệm phân đạm giúp nâng cao hiệu suất bón đạm NUE đạt 40,43 kg thóc/kg N và giảm thiểu sâu bệnh hại.
  • Đóng góp cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc cho công tác khuyến nông, chỉ đạo sản xuất lúa thuần chất lượng cao tại Thủ đô.

Trong vụ xuân sắp tới, các cơ quan chuyên môn cần khẩn trương mở rộng tập huấn chuyển giao gói kỹ thuật canh tác tối ưu này tới toàn thể bà con nông dân. Hãy liên hệ với Trạm Khuyến nông địa phương để nhận tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chi tiết và áp dụng ngay nhằm nâng cao năng suất cùng thu nhập gia đình.