Tổng quan nghiên cứu

Lúa gạo là cây lương thực chủ lực giữ vai trò bảo đảm an ninh lương thực quốc gia và toàn cầu, trong đó lúa lai chiếm khoảng 12% diện tích gieo trồng thế giới và đem lại năng suất vượt trội từ 15% đến 35% so với các giống lúa thuần. Tại miền Bắc Việt Nam, báo cáo sản xuất vụ Mùa năm 2018 ghi nhận diện tích lúa lai thương phẩm đạt 190.500 ha, nhưng đang đối mặt với xu hướng sụt giảm do giá hạt giống F1 cao, khả năng chống chịu sâu bệnh chưa đồng đều và quy trình kỹ thuật canh tác chưa được tối ưu hóa cho từng tiểu vùng sinh thái.

Trước yêu cầu cấp bách về việc nâng cao giá trị hạt gạo và tăng hiệu quả kinh tế trên đơn vị diện tích, giống lúa lai hai dòng HYT124 do Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển lúa lai thuộc Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm chọn tạo (tổ hợp lai giữa dòng mẹ AMS35S và dòng bố R100) đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận sản xuất thử. Giống sở hữu tiềm năng năng suất đạt từ 65 đến 75 tạ/ha, hạt gạo dài 7,0 mm, cơm mềm ngon và có mùi thơm nhẹ. Tuy nhiên, việc thiếu các dẫn liệu khoa học chuẩn mực về mật độ cấy và liều lượng phân bón khoáng đa lượng phù hợp với điều kiện đất đai từng vùng đang cản trở việc phát huy tối đa tiềm năng di truyền của giống.

Mục tiêu trọng tâm của nghiên cứu là xác định mật độ cấy và công thức phân bón N-P-K tối ưu nhằm hoàn thiện quy trình kỹ thuật thâm canh giống lúa lai hai dòng HYT124. Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm trong vụ Xuân 2019 (từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2019) tại hai vùng sinh thái đại diện: Xã Vĩnh Quỳnh, huyện Thanh Trì, thành phố Hà Nội (đại diện Đồng bằng sông Hồng) và Xã Sơn Dương, huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ (đại diện vùng Đông Bắc). Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn to lớn khi giúp nông hộ nâng cao năng suất thực thu đạt từ 70,0 đến 73,2 tạ/ha và gia tăng lợi nhuận thuần từ 12,52 đến 14,08 triệu đồng/ha.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết ưu thế lai (Heterosis Theory) trong di truyền chọn giống thực vật, khai thác hiệu ứng vượt trội ở thế hệ F1 về sức sinh trưởng, khả năng quang hợp và năng suất hạt so với các dạng bố mẹ theo công bố của Yuan năm 1992. Đồng thời, đề tài tích hợp lý thuyết dinh dưỡng khoáng cân đối của Yoshida năm 1985 và Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế IRRI, khẳng định phân bón đóng góp gần 50% vào năng suất lúa, trong khi 50% còn lại phụ thuộc vào giống, nước và kỹ thuật canh tác. Về mặt sinh lý, đạm (N) đóng vai trò quyết định đến khả năng đẻ nhánh và số bông hữu hiệu; lân (P2O5) thúc đẩy bộ rễ phát triển sớm và tăng cường khả năng chống hạn; kali (K2O) giữ chức năng vận chuyển sản phẩm quang hợp từ lá về hạt và nâng cao độ cứng cáp chống đổ.

Mô hình nghiên cứu vận dụng các khái niệm then chốt gồm: lúa lai hai dòng dựa trên hệ thống bất dục đực cảm ứng nhiệt - quang (Two-line hybrid rice system), mật độ cấy tối ưu (Optimal planting density) nhằm điều hòa sự cạnh tranh ánh sáng và không gian dinh dưỡng trong quần thể, động thái đẻ nhánh, chỉ số diện tích lá (LAI), và các yếu tố cấu thành năng suất thực thu.

Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm đồng ruộng được bố trí theo phương pháp ô lớn - ô nhỏ (Split-plot Design) với 3 lần lặp lại nhằm kiểm soát triệt để sai số thực nghiệm. Yếu tố ô lớn là 4 mức mật độ cấy gồm: M1 (30 khóm/m2), M2 (35 khóm/m2), M3 (40 khóm/m2), M4 (45 khóm/m2), cấy bằng tay 2 dảnh/khóm. Yếu tố ô nhỏ là 4 mức phân bón khoáng đa lượng theo tỷ lệ N:P2O5:K2O bằng 1:0,75:1 gồm: P1 (90N + 67,5P2O5 + 90K2O kg/ha), P2 (110N + 82,5P2O5 + 110K2O kg/ha), P3 (130N + 97,5P2O5 + 130K2O kg/ha), và P4 (150N + 112,5P2O5 + 150K2O kg/ha). Tổng cỡ mẫu thực nghiệm gồm 48 ô thí nghiệm (4 mật độ x 4 mức phân bón x 3 lần lặp lại), mỗi ô có diện tích 10 m2 có bờ ngăn phủ nilon chống rò rỉ dinh dưỡng.

Phương pháp chọn mẫu tuân thủ nguyên tắc lấy mẫu ngẫu nhiên có hệ thống trên 10 khóm lúa tiêu chuẩn tại mỗi ô thí nghiệm để theo dõi định kỳ 7 ngày/lần về động thái chiều cao, số lá và số nhánh. Tiến trình nghiên cứu diễn ra từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2019: tại Hà Nội gieo ngày 31/01/2019 và cấy ngày 21/02/2019 (tuổi mạ 21 ngày); tại Phú Thọ gieo ngày 25/01/2019 và cấy ngày 16/02/2019 (tuổi mạ 22 ngày). Dữ liệu thu thập được xử lý trên phần mềm Microsoft Excel và phân tích phương sai ANOVA bằng phần mềm chuyên dụng IRRISTAT phiên bản 5.0. Lý do lựa chọn mô hình ANOVA Split-plot trên IRRISTAT 5.0 là nhằm phân tách chính xác các hiệu ứng chính của mật độ, phân bón cũng như hiệu ứng tương tác đa chiều giữa hai yếu tố này đối với năng suất ở mức ý nghĩa thống kê 95%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, thời gian sinh trưởng của giống lúa lai HYT124 không bị chi phối đáng kể bởi các công thức phân bón và mật độ cấy nhưng chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi điều kiện thời tiết từng vùng. Tại Hà Nội, thời gian sinh trưởng dao động từ 124 đến 128 ngày; trong khi tại Phú Thọ, do nền nhiệt độ trung bình đầu vụ thấp hơn khoảng 1,0 đến 2,0 độ C nên thời gian sinh trưởng kéo dài hơn từ 4 đến 6 ngày, dao động từ 128 đến 130 ngày.

Thứ hai, động thái đẻ nhánh và số nhánh hữu hiệu đạt giá trị tối ưu ở mức phân bón P3 và mật độ M3 tại Hà Nội (đạt 7,8 nhánh/khóm), trong khi tại Phú Thọ đạt đỉnh ở công thức P3M2 (đạt 7,4 nhánh/khóm). Khi tăng mật độ lên M4 (45 khóm/m2) kết hợp mức phân bón P4 (150 kg N/ha), sự cạnh tranh ánh sáng trong quần thể tăng mạnh khiến tỷ lệ nhánh vô hiệu tăng lên, làm giảm từ 8,5% đến 12,0% số bông hữu hiệu trên khóm.

Thứ ba, năng suất thực thu đạt mức cao nhất tại công thức P3M3 ở điểm thí nghiệm Hà Nội với 73,2 tạ/ha, cao hơn công thức P1M1 đến 18,6%. Tại Phú Thọ, năng suất thực thu đạt cực đại ở công thức P3M2 với 70,0 tạ/ha, vượt trội hơn công thức bón thấp P1M1 khoảng 16,3%. Chiều cao cây cuối cùng dao động ổn định trong khoảng 100,0 đến 110,0 cm, bảo đảm tính chống đổ tốt.

Thứ tư, mức độ nhiễm sâu bệnh hại tương quan thuận với liều lượng phân bón và mật độ cấy. Các công thức có mức bón đạm cao P4 và mật độ dày M4 ghi nhận mức độ nhiễm sâu đục thân, sâu cuốn lá, bệnh đạo ôn và khô vằn ở thang điểm 3 đến 5; trái lại, các công thức P2 và P3 chỉ nhiễm nhẹ ở thang điểm 0 đến 1.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân tạo nên sự vượt trội về năng suất ở tổ hợp P3M3 tại Hà Nội và P3M2 tại Phú Thọ xuất phát từ sự cân đối sinh thái nông học. Mức bón P3 (130 kg N + 97,5 kg P2O5 + 130 kg K2O/ha) cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cho quá trình quang hợp và tích lũy chất khô vào hạt mà không làm cây bị lốp đổ. Ở mật độ 40 khóm/m2 trên đất phù sa trung tính tại Hà Nội (pH 5,7) và 35 khóm/m2 trên đất chua nhẹ tại Phú Thọ (pH 5,01), quần thể cây trồng đạt chỉ số diện tích lá tối ưu, bảo đảm độ thông thoáng vi khí hậu, giúp giảm thiểu áp lực sâu bệnh.

Kết quả này hoàn toàn phù hợp với các nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế IRRI và công bố của Đặng Thị Tho năm 2019, khẳng định việc tăng mật độ vượt ngưỡng chịu tải của quần thể sẽ làm giảm số hạt chắc trên bông. Để người đọc dễ dàng hình dung toàn diện bức tranh thực nghiệm, toàn bộ diễn biến năng suất và chi phí có thể được trực quan hóa qua biểu đồ cột ghép so sánh năng suất thực thu giữa hai địa bàn song song với bảng ma trận phân tích chi phí - lợi nhuận. Hạch toán kinh tế cho thấy công thức P3M3 tại Hà Nội mang lại lãi thuần cao nhất đạt 14.080.000 đồng/ha, và công thức P3M2 tại Phú Thọ đem lại lãi thuần cao nhất đạt 12.520.000 đồng/ha, khẳng định tính ưu việt vượt trội của giải pháp kỹ thuật đề xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

Căn cứ vào kết quả thực nghiệm thực tế, đề tài đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và tổ chức sản xuất cụ thể như sau:

Thứ nhất, phân vùng và chuẩn hóa mật độ cấy cho từng vùng sinh thái. Các Hợp tác xã nông nghiệp và bà con nông dân tại vùng Đồng bằng sông Hồng cần áp dụng mật độ cấy 40 khóm/m2 (khoảng cách cấy 12,5 cm x 20 cm, cấy 2 dảnh/khóm); đối với vùng Trung du và miền núi phía Bắc, cần duy trì mật độ cấy 35 khóm/m2 (khoảng cách 14,2 cm x 20 cm) ngay trong vụ Xuân từ năm 2020 nhằm đạt mật độ bông hữu hiệu tối ưu từ 260 đến 300 bông/m2.

Thứ hai, áp dụng quy trình bón phân cân đối khoáng đa lượng N-P-K theo công thức P3. Nông dân thực hiện bón đúng định mức 130 kg N + 97,5 kg P2O5 + 130 kg K2O cho 1 ha. Trung tâm Khuyến nông các tỉnh hướng dẫn kỹ thuật bón phân theo 3 giai đoạn: bón lót 100% super lân + 40% đạm urê + 20% kali clorua trước khi cấy; bón thúc đẻ nhánh sau cấy 10 đến 15 ngày với 45% đạm urê + 35% kali clorua; bón thúc đòng lần 2 với 15% đạm urê + 45% kali clorua nhằm tăng tỷ lệ hạt chắc trên 85%.

Thứ ba, kiểm soát dịch hại tổng hợp thông qua biện pháp canh tác. Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật các địa phương cần thiết lập mạng lưới điều tra dịch hại định kỳ 7 ngày/lần, kiểm soát chặt chẽ liều lượng phân đạm không vượt quá 130 kg N/ha nhằm ngăn ngừa nguy cơ bùng phát bệnh đạo ôn và bạc lá, duy trì mức độ nhiễm sâu bệnh dưới thang điểm 1.

Thứ tư, xây dựng mô hình trình diễn thâm canh và chuyển giao công nghệ. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh phía Bắc phối hợp với Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm triển khai 20 mô hình cánh đồng mẫu lớn gieo cấy giống HYT124 trong giai đoạn 2020 - 2023, phấn đấu nâng năng suất bình quân đạt trên 70 tạ/ha và gia tăng lợi nhuận thuần từ 12,5 đến 14,0 triệu đồng/ha cho người trồng lúa.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Luận văn mang lại giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn chuyên sâu cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm sau:

Thứ nhất, các nhà khoa học và cán bộ nghiên cứu chọn tạo giống cây trồng: Cung cấp nguồn cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về phản ứng nông sinh học, khả năng sinh trưởng và cấu trúc bông của tổ hợp lai hai dòng AMS35S x R100, phục vụ đắc lực cho việc định hướng chọn tạo các dòng lúa lai có năng suất tiềm năng trên 75 tạ/ha và thích ứng tốt với biến đổi khí hậu.

Thứ hai, cán bộ quản lý nông nghiệp và khuyến nông viên cơ sở: Sử dụng toàn bộ quy trình định mức mật độ từ 35 đến 40 khóm/m2 và công thức phân bón 130N - 97,5P2O5 - 130K2O như một cẩm nang kỹ thuật chuyển giao trực tiếp cho các hợp tác xã nông nghiệp tại các tỉnh phía Bắc.

Thứ ba, chủ trang trại và hộ nông dân canh tác lúa thương phẩm: Tiếp cận phương pháp điều tiết phân bón 3 giai đoạn để tiết kiệm 15% đến 20% chi phí vật tư phân bón dư thừa, hạn chế sâu bệnh hại tự nhiên và bảo đảm thu về năng suất thực thu từ 70,0 đến 73,2 tạ/ha cùng lãi thuần trên 14 triệu đồng/ha.

Thứ tư, giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Khoa học cây trồng và Nông học: Tham khảo phương pháp luận thiết kế thí nghiệm ô lớn - ô nhỏ (Split-plot) với 48 ô tiêu chuẩn và kỹ thuật phân tích thống kê phương sai ANOVA trên phần mềm IRRISTAT 5.0 để áp dụng vào các đề tài nghiên cứu nông nghiệp chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

Giống lúa lai hai dòng HYT124 có những đặc điểm nông sinh học nào nổi bật?

Giống lúa lai HYT124 có thời gian sinh trưởng ngắn ngày từ 124 đến 130 ngày trong vụ Xuân, chiều cao cây trung bình từ 100,0 đến 110,0 cm với thân cây cứng cáp, chống đổ ngã rất tốt. Giống có khả năng chống chịu khá với rầy nâu, đạo ôn và bạc lá; hạt gạo thon dài 7,0 mm, cơm mềm ngon và đạt năng suất thực thu trung bình từ 65 đến 75 tạ/ha.

Vì sao thời gian sinh trưởng của giống tại Phú Thọ lại dài hơn tại Hà Nội từ 4 đến 6 ngày?

Sự khác biệt về thời gian sinh trưởng chủ yếu do tổng tích ôn và nền nhiệt độ môi trường. Trong vụ Xuân 2019, nhiệt độ trung bình tại Phú Thọ dao động từ 17,0 đến 29,6 độ C, thấp hơn nền nhiệt từ 18,0 đến 31,6 độ C tại Hà Nội khoảng 1,0 đến 2,0 độ C trong giai đoạn đầu vụ, làm kéo dài thời gian tích lũy nhiệt độ để cây bước vào thời kỳ trỗ và chín.

Mật độ cấy quá dày ảnh hưởng tiêu cực như thế nào đến sự phát sinh sâu bệnh hại?

Cấy mật độ quá dày ở mức M4 (45 khóm/m2) làm tán lá giao nhau sớm, độ ẩm trong ruộng tăng cao và giảm độ thông thoáng vi khí hậu. Kết quả thực nghiệm cho thấy tại các ô cấy dày kết hợp bón đạm cao P4, mức độ nhiễm sâu đục thân, sâu cuốn lá và bệnh khô vằn tăng mạnh lên thang điểm 3 đến 5, cao hơn hẳn mức điểm 0 đến 1 ở mật độ thưa.

Công thức phân bón nào mang lại hiệu quả kinh tế và năng suất cao nhất cho giống HYT124?

Công thức phân bón P3 gồm 130 kg N + 97,5 kg P2O5 + 130 kg K2O trên 1 ha mang lại hiệu quả vượt trội nhất. Công thức này giúp cây đạt số nhánh hữu hiệu cao từ 7,4 đến 7,8 nhánh/khóm, cho năng suất thực thu cao nhất từ 70,0 đến 73,2 tạ/ha và lợi nhuận thuần đạt từ 12,52 đến 14,08 triệu đồng/ha.

Kỹ thuật bón phân kali cho giống lúa lai hai dòng cần lưu ý những nguyên tắc gì?

Khác với lúa thuần, lúa lai hai dòng duy trì cường độ hút kali rất cao cho đến tận giai đoạn chín để vận chuyển dinh dưỡng vào hạt. Do đó, cần chia lượng kali thành 3 đợt bón: bón lót 20%, bón thúc đẻ nhánh 35% và bón thúc đòng 45% nhằm kích thích phân hóa hoa, tăng độ mẩy hạt và nâng cao tỷ lệ hạt chắc vượt trên 85%.

Kết luận

Tổng kết công trình nghiên cứu về giống lúa lai hai dòng HYT124 trong vụ Xuân 2019:

  • Xác lập thời gian sinh trưởng ngắn ngày ổn định từ 124 đến 128 ngày tại Hà Nội và từ 128 đến 130 ngày tại Phú Thọ, rất thích hợp cho công thức luân canh 2 vụ lúa và 1 vụ màu.
  • Chứng minh mức phân bón P3 (130 kg N + 97,5 kg P2O5 + 130 kg K2O/ha) là ngưỡng dinh dưỡng cân đối tối ưu, phát huy tối đa số nhánh hữu hiệu đạt 7,4 đến 7,8 nhánh/khóm.
  • Khẳng định mật độ cấy thích hợp đạt 40 khóm/m2 tại vùng Đồng bằng sông Hồng và 35 khóm/m2 tại vùng Trung du và miền núi phía Bắc.
  • Đạt năng suất thực thu kỷ lục từ 70,0 đến 73,2 tạ/ha, đem lại lợi nhuận thuần cao nhất từ 12,52 đến 14,08 triệu đồng/ha.
  • Kiểm soát hiệu quả mức độ nhiễm sâu bệnh hại ở thang điểm nhẹ từ 0 đến 1 khi áp dụng mật độ và phân bón hợp lý.

Luận văn đã đóng góp hoàn chỉnh gói quy trình kỹ thuật canh tác chuẩn cho giống lúa lai hai dòng HYT124 tại các tỉnh phía Bắc. Trong kế hoạch phát triển giai đoạn 2020 - 2025, các địa phương cần nhanh chóng tổ chức tập huấn và mở rộng diện tích gieo cấy. Hãy áp dụng ngay gói kỹ thuật thâm canh tối ưu này trong vụ Xuân tới để gia tăng năng suất và tối đa hóa hiệu quả kinh tế trên đồng ruộng của bạn.