Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây đậu tương (Glycine max (L) Merrill) là cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị kinh tế và dinh dưỡng cao, với thành phần hạt chứa 36 - 40% protein, 15 - 20% lipid cùng nhiều vitamin và khoáng chất thiết yếu. Bên cạnh việc cung cấp nguồn đạm thực vật quan trọng cho con người và thức ăn chăn nuôi, cây đậu tương còn đóng vai trò quan trọng trong việc cải tạo độ phì của đất nhờ khả năng cố định đạm tự do từ khí trời thông qua hoạt động cộng sinh của vi khuẩn nốt sần. Định hướng phát triển nông nghiệp của Việt Nam tập trung vào việc thâm canh tăng năng suất trên đơn vị diện tích thay vì mở rộng diện tích canh tác. Nhằm khai thác tối đa tiềm năng năng suất của các giống đậu tương mới chọn tạo như DT2008 tại vùng Trung du miền núi phía Bắc, việc nghiên cứu xác định chế độ bón phân cân đối và hợp lý là yêu cầu kỹ thuật cấp thiết.

Khóa luận tốt nghiệp đại học chuyên ngành Trồng trọt của tác giả Hoàng Văn Hòa (Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên, năm 2014, dưới sự hướng dẫn của TS. Lưu Thị Xuyến) được thực hiện nhằm giải quyết bài toán kỹ thuật trên thông qua đề tài: "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tổ hợp phân bón đến sinh trưởng, phát triển và năng suất giống đậu tương DT 2008 trong vụ Đông năm 2013 tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên".

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là xác định được tổ hợp phân bón thích hợp nhất cho giống đậu tương DT2008 trong vụ Đông tại khu vực nghiên cứu, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho cây sinh trưởng, phát triển, đạt năng suất cao và mang lại hiệu quả kinh tế tốt.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể gồm 3 nội dung:

  1. Đánh giá ảnh hưởng của một số tổ hợp phân bón đến các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của giống đậu tương DT2008.
  2. Theo dõi mức độ phát sinh sâu bệnh hại chính (sâu cuốn lá, sâu đục quả) và khả năng chống đổ của giống đậu tương DT2008 dưới tác động của các tổ hợp phân bón khác nhau.
  3. Đánh giá ảnh hưởng của các tổ hợp phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất lý thuyết, năng suất thực thu và hạch toán hiệu quả kinh tế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các tổ hợp phân bón vô cơ (N, P2O5, K2O) kết hợp phân chuồng và vôi bột bón cho giống đậu tương DT2008.
  • Địa điểm nghiên cứu: Trung tâm Thực hành Thực nghiệm, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên.
  • Thời gian nghiên cứu: Vụ Đông năm 2013 (từ ngày gieo hạt 17/09/2013 đến khi thu hoạch vào tháng 12/2013).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết và văn bản quy chuẩn

Cơ sở khoa học của đề tài dựa trên mối quan hệ giữa chế độ dinh dưỡng khoáng và sinh lý cây họ đậu. Quá trình sinh trưởng, tích lũy sinh khối và năng suất của cây đậu tương phụ thuộc vào sự cân đối giữa các nguyên tố đa lượng N, P, K và phân hữu cơ. Đạm đóng vai trò then chốt ở giai đoạn cây con trước khi nốt sần hoạt động; lân kích thích sự phát triển của bộ rễ và gia tăng số lượng nốt sần vi khuẩn Rhizobium japonicum; kali tham gia điều hòa quang hợp và vận chuyển chất đồng hóa về hạt. Các chỉ tiêu theo dõi đồng ruộng và đánh giá nông học được thực hiện dựa trên quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-58:2011/BNNPTNT về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống đậu tương.

Phương pháp bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm đồng ruộng được thiết kế theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (Randomized Complete Block Design - RCBD) gồm 5 công thức phân bón, nhắc lại 3 lần:

  • Diện tích mỗi ô thí nghiệm: 1,4 m × 5,0 m = 7,0 m² (rãnh giữa các ô và các lần nhắc lại rộng 30 cm).
  • Tổng diện tích thực nghiệm: 105 m² (chưa bao gồm rãnh phân cách và dải bảo vệ xung quanh).
  • Mật độ gieo trồng: 35 cây/m² (mỗi ô gieo 4 hàng, khoảng cách hàng cách hàng 35 cm, cây cách cây 8,3 cm).

Các công thức thí nghiệm bao gồm:

  • Công thức 1 (Đối chứng - CT1): 30 kg N + 60 kg P2O5 + 30 kg K2O + 5 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột/ha.
  • Công thức 2 (CT2): 40 kg N + 80 kg P2O5 + 40 kg K2O + 5 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột/ha.
  • Công thức 3 (CT3): 50 kg N + 100 kg P2O5 + 50 kg K2O + 5 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột/ha.
  • Công thức 4 (CT4): 60 kg N + 120 kg P2O5 + 60 kg K2O + 5 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột/ha.
  • Công thức 5 (CT5): 30 kg N + 60 kg P2O5 + 30 kg K2O + 10 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột/ha.

Quy trình bón phân: Bón lót 100% phân chuồng, 100% vôi bột, 100% lân (P2O5) cùng với 50% đạm (N) và 50% kali (K2O). Bón thúc được chia làm 2 đợt: đợt 1 bón 50% lượng đạm và kali còn lại khi cây đạt 2 - 3 lá thật kết hợp làm cỏ, xới xáo; đợt 2 tiến hành sau lần 1 từ 12 - 15 ngày kết hợp vun gốc cao.

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

  • Chỉ tiêu sinh trưởng và hình thái: Thời gian qua các giai đoạn (mọc, phân cành, ra hoa, chắc xanh, chín); chiều cao cây qua từng thời kỳ; số cành cấp 1; số đốt trên thân chính; đường kính thân lúc thu hoạch (đo trung bình trên 10 cây mẫu/ô).
  • Chỉ tiêu sinh lý: Chỉ số diện tích lá (CSDTL, m² lá/m² đất) xác định bằng phương pháp cân diện tích bìa chuẩn ở 2 giai đoạn hoa rộ và chắc xanh; khả năng tích lũy vật chất khô (KNTLVCK, g/cây và tỷ lệ % chất khô) qua phương pháp sấy khô kiệt ở 105°C; số lượng và khối lượng nốt sần hữu hiệu (nốt sần đường kính ≥ 0,25 mm, bên trong có màu hồng chứa leghemoglobin) trên bộ rễ 3 cây liên tiếp/ô.
  • Tình hình sâu bệnh và chống đổ: Tỷ lệ hại của sâu cuốn lá (Lamprosema indicata) và sâu đục quả (Etiella zinckenella); khả năng chống đổ đánh giá theo thang điểm 1 - 5 sau mưa bão.
  • Cấu thành năng suất và năng suất: Số quả chắc/cây, phân loại quả (1 hạt, 2 hạt, 3 hạt), số hạt chắc/quả, khối lượng 1000 hạt (M1000, g), năng suất lý thuyết (NSLT, tạ/ha) và năng suất thực thu (NSTT, tạ/ha).
  • Xử lý số liệu: Tính toán giá trị trung bình trên Microsoft Excel và phân tích phương sai (ANOVA), xác định hệ số biến động (CV%) cùng mức sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (LSD0.05) bằng phần mềm chuyên dụng IRRISTAT 5.0.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày vị trí kinh tế - xã hội của cây đậu tương trên thế giới và tại Việt Nam. Cây đậu tương đứng thứ tư trong các cây lương thực - thực phẩm chính sau lúa mì, lúa nước và ngô. Tại Thái Nguyên, đậu tương là cây trồng có khả năng thích ứng tốt trong cơ cấu vụ Đông nhưng diện tích canh tác còn manh mún, việc thâm canh chưa đồng bộ. Tác giả đặt ra yêu cầu cần xác định liều lượng dinh dưỡng N-P-K và phân hữu cơ tối ưu để cây phát triển tốt, mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất cho người sản xuất.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng kết thực trạng sản xuất và các công trình nghiên cứu phân bón trong và ngoài nước:

  • Sản xuất đậu tương thế giới: Theo FAOSTAT (2014), diện tích trồng đậu tương thế giới giai đoạn 2005 - 2012 tăng từ 92,5 triệu ha lên 104,9 triệu ha; năng suất duy trì ổn định từ 22,4 đến 25,8 tạ/ha; sản lượng dao động 214,5 - 265,2 triệu tấn. Bốn quốc gia sản xuất chủ lực gồm Mỹ, Brazil, Argentina và Trung Quốc chiếm 90 - 95% sản lượng toàn cầu.
  • Sản xuất đậu tương tại Việt Nam và Thái Nguyên: Tại Việt Nam, diện tích đậu tương giảm mạnh từ 204,1 nghìn ha (năm 2005) xuống 120,75 nghìn ha (năm 2012); năng suất bình quân đạt 13,9 - 15,1 tạ/ha, thấp hơn mức trung bình thế giới 7,79 tạ/ha. Tại Thái Nguyên, diện tích giảm từ 3,7 nghìn ha (năm 2003) xuống còn 1,6 nghìn ha (năm 2011), sản lượng giảm tương ứng từ 4,18 nghìn tấn xuống 2,30 nghìn tấn dù năng suất có xu hướng tăng nhẹ (đạt 14,38 - 14,40 tạ/ha năm 2010 - 2011).
  • Nghiên cứu về phân bón: Đánh giá tổng hợp các nghiên cứu của DeMooy và Pesek (1966), Beard và Hoover (1971), Hanway và Weber (1971) trên thế giới, cũng như Lê Đỗ Hoàng (1977), Nguyễn Thị Dần (1996), Nguyễn Tử Xiêm và Thái Phiên (1998) tại Việt Nam về động thái hấp thu dưỡng chất, vai trò của lân đối với nốt sần trên đất đồi chua và ngưỡng bón đạm thích hợp.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương trình bày chi tiết địa bàn thực nghiệm, vật liệu giống đậu tương DT2008, sơ đồ bố trí ô thí nghiệm RCBD 5 công thức 3 lần nhắc lại trên nền đất cát pha tơi xốp, hệ thống công thức tính toán các chỉ tiêu sinh lý, nông học và phương pháp hạch toán kinh tế nông nghiệp theo giá thị trường thời điểm thu hoạch (18.000 đồng/kg hạt khô).

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Chương thực nghiệm cung cấp toàn bộ kết quả phân tích số liệu đo đạc tại hiện trường:

  • Thời gian sinh trưởng: Tổng thời gian sinh trưởng của giống DT2008 dao động từ 94 đến 99 ngày. Thời gian từ gieo đến mọc ở tất cả các công thức đều là 7 ngày; thời gian phân cành từ 34 - 36 ngày; ra hoa từ 46 - 50 ngày; chắc xanh từ 74 - 78 ngày. Công thức 5 có chu kỳ sinh trưởng dài nhất (99 ngày), tiếp đến là CT2 và CT3 (97 ngày), CT4 (95 ngày) và ngắn nhất là đối chứng CT1 (94 ngày).
  • Đặc điểm hình thái: Chiều cao cây cuối cùng khi chín đạt 29,81 - 33,62 cm; cao nhất ở CT4 (33,62 cm) và CT3 (33,02 cm), có sai khác tin cậy ở mức P < 0,05 so với đối chứng CT1 (29,81 cm). Số cành cấp 1 biến động từ 2,26 đến 3,13 cành/cây (CT2 đạt 3,13 cành/cây). Số đốt trên thân chính dao động từ 8,26 đến 10,40 đốt. Đường kính thân đạt 0,63 - 0,76 cm, trong đó CT5 đạt cao nhất (0,76 cm).
  • Sâu bệnh và tính chống đổ: Tỷ lệ lá bị sâu cuốn lá phá hại dao động từ 6,43% đến 9,43% (cao nhất ở CT4 với 9,43% và CT3 với 8,39%). Tỷ lệ quả bị sâu đục quả hại dao động từ 5,86% đến 8,21% (cao nhất ở CT3 với 8,21% và CT2 với 7,53%). Khả năng chống đổ ở các công thức CT1, CT2, CT3, CT4 đều đạt điểm 1 (cây đứng thẳng); riêng CT5 đạt điểm 2 (< 25% số cây bị đổ ngã).
  • Chỉ tiêu sinh lý và nốt sần: Chỉ số diện tích lá (CSDTL) tăng dần và đạt đỉnh ở giai đoạn chắc xanh (2,43 - 2,74 m² lá/m² đất). Khả năng tích lũy chất khô đạt cao nhất ở thời kỳ chắc xanh (7,41 - 8,54 g/cây). Số lượng nốt sần hữu hiệu ở giai đoạn hoa rộ đạt từ 43,33 đến 48,78 cái/cây (cao nhất ở CT5 với 48,78 cái/cây và khối lượng nốt sần 1,00 g/cây; tiếp theo là CT3 với 46,86 cái/cây và 0,91 g/cây). Đến giai đoạn chắc xanh, số nốt sần hữu hiệu đạt 37,10 - 42,00 cái/cây (cao nhất ở CT3 với 42,00 cái/cây).
  • Năng suất và hiệu quả kinh tế: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất đạt giá trị tối ưu ở CT2 và CT3. CT2 cho năng suất lý thuyết cao nhất (25,34 tạ/ha) và năng suất thực thu cao nhất (20,57 tạ/ha), vượt đối chứng CT1 (16,76 tạ/ha) với mức sai khác có ý nghĩa thống kê (LSD0.05 = 2,19 tạ/ha). Hạch toán chi phí cho thấy CT2 đem lại lãi thuần cao nhất, đạt 14.093.000 đồng/ha so với 9.874.000 đồng/ha của CT1.

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Tác giả đúc kết 3 kết luận chính về thời gian sinh trưởng, khả năng chống chịu và năng suất, đồng thời khẳng định CT2 là tổ hợp phân bón tối ưu. Đề nghị tiếp tục tiến hành các thí nghiệm nhắc lại ở các vụ tiếp theo để củng cố cơ sở khoa học trước khi phổ biến quy trình ra diện rộng.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính

Bảng tổng hợp dưới đây thể hiện tác động của 5 tổ hợp phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống đậu tương DT2008 vụ Đông 2013 tại Thái Nguyên:

Công thức thí nghiệm Số quả chắc/cây (quả) Số hạt chắc/quả (hạt) Khối lượng 1000 hạt (g) Năng suất lý thuyết (tạ/ha) Năng suất thực thu (tạ/ha) Lãi thuần (1.000 đ/ha)
CT1 (Đối chứng) 20,73 1,86 164,36 22,24 16,76 9.874
CT2 (40N-80P-40K + 5T PC) 20,23 2,09* 170,92 25,34* 20,57* 14.093
CT3 (50N-100P-50K + 5T PC) 24,46* 1,71 170,79 23,51 19,11* -
CT4 (60N-120P-60K + 5T PC) 19,86 2,07* 162,26 23,42 17,52 -
CT5 (30N-60P-30K + 10T PC) 21,23 1,91 152,61 22,30 17,43 -
CV (%) 8,9 6,3 2,6 7,0 6,4 -
LSD0.05 3,5 0,2 8,0 3,0 2,19 -

(Ghi chú: Dấu * biểu thị sai khác có ý nghĩa thống kê so với đối chứng ở mức độ tin cậy 95%).

Kiến nghị và giải pháp của tác giả

  1. Khuyến cáo áp dụng mức phân bón ở Công thức 2 gồm: 5 tấn phân chuồng + 40 kg N + 80 kg P2O5 + 40 kg K2O + 300 kg vôi bột cho 1 ha trong canh tác giống đậu tương DT2008 vụ Đông tại khu vực Thái Nguyên.
  2. Thực hiện kỹ thuật bón lót toàn bộ phân chuồng, vôi bột, phân lân cùng 50% lượng đạm và kali; bón thúc chia 2 đợt kết hợp làm cỏ, xới xáo và vun gốc để hạn chế đổ ngã và kích thích bộ rễ phát triển nốt sần.

Đóng góp của đề tài

Khóa luận đã cung cấp dẫn liệu thực nghiệm cụ thể về phản ứng sinh trưởng và năng suất của giống đậu tương DT2008 đối với các mức phân bón khác nhau trong điều kiện thời tiết vụ Đông tại Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ mối liên hệ giữa chế độ dinh dưỡng khoáng cân đối với hoạt động của nốt sần vi khuẩn cố định đạm và hiệu quả kinh tế trên đơn vị diện tích đất trồng cạn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Toàn bộ dữ liệu thực nghiệm mới được thu thập trong phạm vi một vụ sản xuất (vụ Đông năm 2013) tại một tiểu vùng sinh thái (Trung tâm Thực hành Thực nghiệm Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên), chưa theo dõi lặp lại qua nhiều năm để đánh giá biến động thời tiết bất thuận dài hạn.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Tác giả đề nghị tiếp tục thực hiện thí nghiệm với các tổ hợp phân bón trên giống DT2008 ở các vụ gieo trồng tiếp theo (vụ Xuân, vụ Hè Thu) và mở rộng khảo nghiệm trên các loại đất khác nhau trong tỉnh Thái Nguyên nhằm hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác chuẩn cho địa phương.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Nông học, Trồng trọt, Khoa học cây trồng và Khoa học đất khi tìm hiểu phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD).
  • Cán bộ kỹ thuật nông nghiệp địa phương và người sản xuất có thể vận dụng trực tiếp quy trình phối trộn liều lượng phân bón vô cơ - hữu cơ (CT2) và lịch trình bón thúc cho giống đậu tương DT2008 trong vụ Đông.
  • Các nhà nghiên cứu cần dữ liệu đối sánh về chỉ số diện tích lá (CSDTL), khả năng tích lũy vật chất khô và số lượng nốt sần hữu hiệu trên cây họ đậu dưới ảnh hưởng của phân bón NPK và phân chuồng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tổ hợp phân bón nào mang lại năng suất thực thu và hiệu quả kinh tế cao nhất cho giống đậu tương DT2008 trong nghiên cứu?

Công thức 2 (mức bón cho 1 ha gồm: 40 kg N + 80 kg P2O5 + 40 kg K2O + 5 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột) mang lại kết quả tối ưu nhất. Năng suất thực thu của CT2 đạt 20,57 tạ/ha (cao nhất trong 5 công thức, vượt đối chứng CT1 đạt 16,76 tạ/ha có ý nghĩa thống kê ở mức P < 0,05) và mức lãi thuần đạt 14.093.000 đồng/ha.

2. Thời gian sinh trưởng của giống đậu tương DT2008 vụ Đông 2013 tại Thái Nguyên biến động ra sao giữa các công thức?

Thời gian sinh trưởng của giống DT2008 dao động từ 94 đến 99 ngày tùy theo lượng phân bón. Công thức đối chứng CT1 có thời gian sinh trưởng ngắn nhất (94 ngày), tiếp đến là CT4 (95 ngày), CT2 và CT3 (97 ngày), và dài nhất là CT5 (99 ngày do được bón lượng phân chuồng cao 10 tấn/ha kéo dài thời gian sinh trưởng sinh dưỡng).

3. Tình hình sâu bệnh và khả năng chống đổ của giống DT2008 được ghi nhận như thế nào?

Thí nghiệm ghi nhận hai loại sâu hại chính là sâu cuốn lá (Lamprosema indicata) với tỷ lệ hại từ 6,43% đến 9,43% lá (cao nhất ở CT4) và sâu đục quả (Etiella zinckenella) với tỷ lệ hại từ 5,86% đến 8,21% quả (cao nhất ở CT3). Khả năng chống đổ ở các công thức CT1 đến CT4 đều đạt điểm 1 (cây đứng thẳng); riêng CT5 đạt điểm 2 do bón nhiều phân chuồng làm thân vươn dài, đường kính thân to nhưng cây mềm hơn.

4. Khả năng hình thành nốt sần hữu hiệu ở rễ cây đạt cao nhất ở giai đoạn và công thức bón phân nào?

Số lượng nốt sần hữu hiệu đạt cao nhất ở thời kỳ hoa rộ, dao động từ 43,33 đến 48,78 cái/cây. Công thức 5 (bón 10 tấn phân chuồng/ha) đạt số lượng nốt sần cao nhất với 48,78 cái/cây và khối lượng 1,00 g/cây, tiếp theo là CT3 (46,86 cái/cây và 0,91 g/cây). Đến giai đoạn chắc xanh, số lượng nốt sần giảm xuống còn 37,10 - 42,00 cái/cây do nốt sần bước vào giai đoạn già cỗi.

5. Phương pháp phân tích thống kê và phần mềm nào được sử dụng để xử lý số liệu trong khóa luận?

Tác giả đã thu thập số liệu trung bình trên các cây mẫu theo từng ô thí nghiệm, lặp lại 3 lần theo mô hình RCBD. Số liệu được tổng hợp, xử lý phương sai và kiểm định sai khác trung bình (CV%, LSD0.05) bằng phần mềm chuyên dụng IRRISTAT 5.0 và Microsoft Excel.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hoàng Văn Hòa đã hoàn thành các mục tiêu thực nghiệm về đánh giá ảnh hưởng của 5 tổ hợp phân bón đến sinh trưởng, sinh lý và năng suất giống đậu tương DT2008 vụ Đông 2013 tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu chứng minh công thức phân bón 40 kg N + 80 kg P2O5 + 40 kg K2O + 5 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột/ha (CT2) giúp cây sinh trưởng cân đối, phát triển nốt sần tốt, đạt năng suất thực thu cao nhất (20,57 tạ/ha) và mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội (lãi thuần 14.093.000 đồng/ha). Đây là cơ sở khoa học tin cậy phục vụ công tác chuyển giao kỹ thuật canh tác đậu tương vụ Đông cho nông dân vùng Trung du miền núi phía Bắc.