Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất lúa gạo đóng vai trò trụ cột trong việc đảm bảo an ninh lương thực toàn cầu với sản lượng năm 2016 đạt 741,52 triệu tấn trên diện tích 159,81 triệu ha. Tại Việt Nam, ngành trồng lúa duy trì quy mô 7,79 triệu ha với sản lượng 43,62 triệu tấn, giải quyết việc làm cho 41,9% lực lượng lao động cả nước. Tại huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc – vùng trọng điểm nông nghiệp với 11,66 nghìn ha canh tác lúa năm 2016 – yêu cầu tái cơ cấu cây trồng nhằm nâng cao giá trị kinh tế đang trở nên cấp thiết. Giống lúa thuần TBR225 được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận chính thức theo Quyết định số 202/QĐ-TT-CLT ngày 09/06/2015 sở hữu tiềm năng năng suất cao từ 60 đến 75 tạ/ha trong vụ Xuân, thậm chí đạt 80 đến 90 tạ/ha khi thâm canh tốt.

Tuy nhiên, tập quán cấy truyền thống với mật độ không hợp lý đang làm giảm 25% đến 30% tiềm năng năng suất của giống. Nghiên cứu được thực hiện nhằm xác định khoảng cách cây và phương thức cấy tối ưu, khai thác triệt để hiệu ứng hàng biên cho giống lúa TBR225 trong điều kiện vụ Xuân tại huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc. Đề tài được triển khai từ tháng 01/2017 đến tháng 04/2018 tại xứ đồng Gia công, thôn Nhật Tân, thị trấn Vĩnh Tường. Kết quả thực nghiệm đã xác lập công thức cấy chuẩn giúp nâng năng suất thực thu lên mức kỷ lục 80,33 tạ/ha, đồng thời cắt giảm hơn 30% chi phí giống, phân bón và thuốc bảo vệ thực vật cho nông hộ.

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 hiệu ứng hàng biên (Border Effect Theory) và Quy luật sức tạo bông tối ưu trên khóm lúa của Đào Thế Tuấn (1977) và Đinh Văn Lữ (1978). Khi phân bố khoảng cách hàng rộng xen kẽ hàng hẹp, cây lúa ở rìa luống tận dụng tối đa bức xạ mặt trời chiếu rọi trực tiếp vào gốc và thân, kích thích mắt chồi đẻ nhánh sớm, nâng cao tỷ lệ nhánh hữu hiệu và gia tăng số hạt trên bông. Bên cạnh đó, đề tài tích hợp nguyên lý Hệ thống thâm canh lúa cải tiến (SRI) và Quản lý cây trồng tổng hợp (ICM) nhằm tối ưu hóa dinh dưỡng và tiết kiệm nguồn nước tưới.

Bốn chỉ tiêu sinh lý và nông học then chốt được lượng hóa gồm:

  1. Chỉ số diện tích lá (LAI - m2 lá/m2 đất),
  2. Khối lượng chất khô tích lũy (DM - g/m2),
  3. Hệ số đẻ nhánh hữu hiệu (tỷ lệ nhánh thành bông trên số dảnh ban đầu),
  4. Năng suất lý thuyết kết hợp năng suất thực thu (tạ/ha).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng dữ liệu sơ cấp từ điều tra nông thôn có sự tham gia (PRA) với cỡ mẫu 60 nông hộ tại 2 tiểu vùng sinh thái đại diện: xã Vĩnh Sơn (30 hộ phía Bắc) và thị trấn Vĩnh Tường (30 hộ phía Nam), khảo sát từ ngày 10/01/2017 đến 15/01/2017. Phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên được lựa chọn nhằm đảm bảo tính đại diện cho tập quán canh tác của địa phương.

Thí nghiệm đồng ruộng được thiết kế theo khối ô phụ (Split-plot Design) với 3 lần lặp lại trên tổng diện tích 270 m2 (18 ô, mỗi ô 15 m2 kích thước 3m x 5m, dải bảo vệ cách ly 2m).

  • Nhân tố chính (ô lớn): 2 phương thức hàng cấy gồm R1 (hàng đều 25 cm) và R2 (hàng rộng 35 cm kết hợp hàng hẹp 15 cm).
  • Nhân tố phụ (ô nhỏ): 3 mức khoảng cách cây gồm P1 (10 cm), P2 (13 cm) và P3 (16 cm), tương ứng với 6 công thức mật độ từ 25 đến 40 khóm/m2, cấy cố định 2 dảnh/khóm.
  • Nền phân bón đồng nhất gồm 8 tấn phân chuồng hoai mục + 100 kg N + 70 kg P2O5 + 120 kg K2O cho mỗi hecta.

Lý do lựa chọn phần mềm IRRISTAT 5.0 kết hợp Microsoft Excel 2010 để phân tích phương sai hai nhân tố (Two-way ANOVA) là nhằm bóc tách chuẩn xác sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (LSD ở mức 0,05) giữa tác động riêng rẽ và tương tác qua lại giữa khoảng cách cây với phương thức hàng cấy.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực tế giai đoạn 2015 - 2017 cho thấy diện tích giống TBR225 tại Vĩnh Tường tăng vọt từ 15,0 ha (chiếm 0,24%) lên 2.113,7 ha (chiếm 33,33% cơ cấu lúa toàn huyện) trong vụ Xuân 2017, thay thế dần giống Khang dân 18 vốn giảm từ 31,42% xuống 16,11%. Tỷ lệ nông dân áp dụng phương thức cấy hàng rộng – hàng hẹp tăng trưởng mạnh tại xã Vĩnh Sơn từ 19,35% (năm 2014) lên 87,39% (năm 2016) và tại thị trấn Vĩnh Tường từ 16,00% lên 80,47%.

Tại thí nghiệm đồng ruộng, công thức P3R2 (khoảng cách cây 16 cm kết hợp hàng rộng 35 cm - hàng hẹp 15 cm, mật độ 25 khóm/m2) đạt năng suất thực thu cao nhất là 80,33 tạ/ha. Năng suất này vượt trội hơn hẳn so với công thức cấy dày P1R1 (khoảng cách 25 cm x 10 cm, mật độ 40 khóm/m2) vốn chỉ đạt 60,56 đến 61,11 tạ/ha. Sự chênh lệch năng suất giữa phương thức cấy hàng rộng – hàng hẹp so với cấy hàng đều đạt từ 1,69 đến 6,39 tạ/ha tùy chân đất và mùa vụ.

Mật độ 25 khóm/m2 theo hiệu ứng hàng biên kích thích tích lũy chất khô vượt trội ở giai đoạn trỗ và chín sáp, duy trì chỉ số diện tích lá (LAI) tối ưu. Mức độ gây hại của sâu đục thân, sâu cuốn lá nhỏ và bệnh khô vằn ở công thức này duy trì ở mức rất thấp (điểm 1 đến điểm 3 theo thang Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 558-2002), giảm thiểu tối đa hiện tượng lụi lá tầng gốc.

Thảo luận kết quả

Năng suất vượt trội ở nghiệm thức cấy thưa hàng rộng - hàng hẹp bắt nguồn từ việc giải phóng không gian ánh sáng. Khi khoảng cách hàng rộng đạt 35 cm, độ thông thoáng của quần thể tăng cao, hệ số đẻ nhánh hữu hiệu đạt giá trị cực đại, giúp số bông/khóm và số hạt chắc/bông tăng cao mà không làm giảm trọng lượng 1.000 hạt. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết luận của Sultana và các cộng sự (2012) khi khẳng định mật độ 25 khóm/m2 tối ưu hóa quang hợp và tích lũy chất khô so với mật độ dày 40 khóm/m2.

Dữ liệu thực nghiệm có thể được mô tả trực quan thông qua biểu đồ tương tác đa biến (Interaction Bar Chart) biểu diễn sự kết hợp giữa khoảng cách cây (10 cm, 13 cm, 16 cm) và phương thức hàng (25 cm so với 35 cm + 15 cm) trên trục tung năng suất thực thu. Đồng thời, bảng ma trận phân tích phương sai ANOVA đối chiếu giá trị F tính toán lớn hơn F tra bảng ở mức xác suất P < 0,01 khẳng định tương tác giữa khoảng cách cây và hàng cấy có ý nghĩa thống kê quyết định tới năng suất hạt.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu khoa học và thực tiễn sản xuất, 4 khuyến nghị hành động cụ thể được đề xuất:

  1. Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật gieo cấy: Ban hành tài liệu hướng dẫn kỹ thuật cấy lúa TBR225 vụ Xuân theo phương thức hàng rộng 35 cm – hàng hẹp 15 cm, khoảng cách cây 16 cm (mật độ 25 khóm/m2, cấy 2 dảnh nông tay/khóm). Mục tiêu đạt năng suất thực thu bình quân 78,0 đến 80,0 tạ/ha. Tiến độ thực hiện trong quý 1 hàng năm do Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phối hợp với Trạm Khuyến nông huyện Vĩnh Tường triển khai.
  2. Mở rộng quy mô diện tích giống TBR225: Đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu cây trồng, nâng tỷ lệ diện tích gieo cấy giống TBR225 lên trên 45% tổng diện tích lúa vụ Xuân toàn huyện giai đoạn 2019 - 2022, thay thế triệt để các giống lúa thuần cũ đã thoái hóa như Khang dân 18. Trách nhiệm thực hiện thuộc về Ủy ban nhân dân các xã, thị trấn và Ban Giám đốc các Hợp tác xã Nông nghiệp.
  3. Đào tạo và tập huấn kỹ thuật canh tác hiệu ứng hàng biên: Tổ chức 30 lớp tập huấn thực địa mỗi năm cho trên 1.500 lượt nông hộ về kỹ thuật giăng dây cấy hàng biên và kỹ thuật bón thúc phân cân đối dọc hàng sông hẹp 15 cm. Kế hoạch đào tạo hoàn thành trước ngày 15 tháng 1 hàng năm do Trạm Khuyến nông huyện chủ trì.
  4. Thực thi chính sách hỗ trợ vốn và vật tư: Áp dụng triệt để Quyết định số 07/2016/QĐ-UBND của Ủy ban nhân dân tỉnh Vĩnh Phúc về cơ chế hỗ trợ tái cơ cấu nông nghiệp, trợ giá 50% đến 100% giá lúa giống xác nhận TBR225 và hỗ trợ kinh phí cơ giới hóa khâu mạ khay cấy máy giai đoạn 2019 - 2025 do Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Vĩnh Phúc điều hành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị học thuật và ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

  1. Cán bộ quản lý và chuyên viên khuyến nông: Nguồn tài liệu thực chứng giúp xây dựng quy trình chỉ đạo sản xuất mùa vụ, hoạch định chính sách chuyển đổi cơ cấu bộ giống lúa chất lượng cao cấp huyện và tỉnh.
  2. Nhà khoa học, giảng viên và nghiên cứu sinh ngành Nông học: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn mực về phương pháp bố trí thí nghiệm Split-plot, kỹ thuật phân tích chỉ số sinh lý quang hợp và động thái tăng trưởng quần thể cây trồng.
  3. Ban quản trị Hợp tác xã và chủ trang trại quy mô lớn: Cẩm nang kỹ thuật trực tiếp giúp tối ưu hóa mật độ xuống giống, giảm 30% chi phí mua hạt giống và ngày công lao động, nâng cao lợi nhuận kinh tế từ 5 đến 7 triệu đồng trên mỗi hecta canh tác.
  4. Sinh viên chuyên ngành Khoa học cây trồng và Bảo vệ thực vật: Tài liệu học tập chuyên sâu về mối liên hệ giữa mật độ quần thể, vi khí hậu ruộng lúa và mức độ bộc phát của dịch hại chính trên đồng ruộng.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao cấy hàng rộng – hàng hẹp (35 cm - 15 cm) lại cho năng suất cao hơn cấy đều 25 cm?

Phương thức cấy 1 hàng rộng 35 cm xen kẽ 1 hàng hẹp 15 cm tận dụng tối đa hiệu ứng hàng biên, giúp ánh sáng mặt trời chiếu sâu xuống tận gốc lúa. Điều này kích thích mắt chồi đẻ nhánh sớm, tăng số bông hữu hiệu trên khóm và tăng số hạt chắc trên bông, nâng năng suất thực thu cao hơn cấy đều từ 1,69 đến 6,39 tạ/ha.

Mật độ cấy nào đem lại hiệu quả năng suất cao nhất cho giống TBR225 trong vụ Xuân?

Thực nghiệm đồng ruộng khẳng định công thức khoảng cách cây 16 cm kết hợp hàng rộng 35 cm – hàng hẹp 15 cm (tương ứng mật độ 25 khóm/m2, cấy 2 dảnh/khóm) cho năng suất cao nhất đạt 80,33 tạ/ha, cao hơn đáng kể so với cấy dày 40 khóm/m2 chỉ đạt 60,56 đến 61,11 tạ/ha.

Vì sao giống TBR225 được khuyến cáo mở rộng trong vụ Xuân nhưng hạn chế trong vụ Mùa?

TBR225 là giống cảm ôn ngắn ngày (125 - 135 ngày trong vụ Xuân), đẻ nhánh khỏe và chịu thâm canh tốt trong thời tiết vụ Xuân ấm dần. Trong vụ Mùa, do đặc tính bản lá to gặp mưa bão và ẩm độ cao nên cây rất dễ nhiễm bệnh bạc lá vi khuẩn, làm giảm năng suất nghiêm trọng nên diện tích vụ Mùa chỉ chiếm dưới 2%.

Cấy thưa với mật độ 25 khóm/m2 có làm giảm tổng số bông trên một đơn vị diện tích không?

Mật độ 25 khóm/m2 hoàn toàn không làm giảm số bông trên một mét vuông nhờ khả năng đẻ nhánh bù đắp mạnh mẽ của giống TBR225 khi có không gian thông thoáng. Số dảnh hữu hiệu trên mỗi khóm tăng lên rõ rệt, kết hợp với chiều dài bông và tỷ lệ hạt chắc cao giúp tổng sản lượng hạt vượt trội so với cấy dày.

Nông dân tiết kiệm được những khoản chi phí nào khi chuyển đổi sang cấy hiệu ứng hàng biên?

Khi áp dụng mật độ 25 khóm/m2 hàng rộng - hàng hẹp, nông dân giảm được ít nhất 33% lượng hạt giống gieo mạ và ngày công cấy. Ruộng lúa thông thoáng làm giảm sâu bệnh hại, giúp cắt giảm 30% đến 50% chi phí phun thuốc bảo vệ thực vật, hạ giá thành sản xuất từ 500 đến 1.000 đồng cho mỗi kilôgam thóc.

Kết luận

  • Luận văn xác định chính xác công thức cấy tối ưu cho giống lúa TBR225 vụ Xuân tại Vĩnh Tường là khoảng cách cây 16 cm kết hợp hàng rộng 35 cm - hàng hẹp 15 cm (mật độ 25 khóm/m2, cấy 2 dảnh/khóm).
  • Công thức tối ưu giúp năng suất thực thu đạt kỷ lục 80,33 tạ/ha, cao hơn từ 15% đến 25% so với tập quán cấy truyền thống.
  • Phương thức cấy hàng rộng - hàng hẹp tối ưu hóa chỉ số diện tích lá, tăng tích lũy chất khô và hạn chế tối đa sâu bệnh hại chính.
  • Đề tài đóng góp cứ liệu khoa học và thực tiễn vững chắc phục vụ Đề án Tái cơ cấu ngành nông nghiệp tỉnh Vĩnh Phúc giai đoạn 2016 - 2020 theo Nghị quyết số 201/2015/NQ-HĐND.
  • Lộ trình giai đoạn 2019 - 2025 tập trung nhân rộng mô hình cấy hiệu ứng hàng biên trên toàn bộ diện tích thâm canh lúa thuần chất lượng cao. Các đơn vị khuyến nông và hợp tác xã cần nhanh chóng áp dụng gói kỹ thuật này vào sản xuất thực tế để nâng cao thu nhập cho người nông dân.