Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) là một trong năm loại cây trồng chính có giá trị kinh tế và dinh dưỡng cao trên thế giới, hạt chứa 36 - 46% protein thực vật, 18 - 24% lipid cùng nhiều vitamin nhóm B (B1, B2, B6) và khoáng chất (sắt, canxi, photpho). Đồng thời, cây có khả năng cộng sinh với vi khuẩn nốt sần Rhizobium japonicum để cố định nitơ tự do, góp phần cải tạo độ phì nhiêu của đất. Tại tỉnh Thái Nguyên, diện tích gieo trồng đậu tương có xu hướng sụt giảm rõ rệt (điển hình tại huyện Phổ Yên giảm từ 689 ha năm 2006 xuống 371 ha năm 2009; huyện Võ Nhai giảm từ 582 ha năm 2006 xuống 476 ha năm 2009) do năng suất thấp, kỹ thuật canh tác chưa đồng bộ, chủ yếu tập trung vào vụ chính mà chưa khai thác hiệu quả vụ đông trên đất sau thu hoạch lúa.

Giống đậu tương ĐT51 là giống mới được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận cho sản xuất thử tại các tỉnh phía Bắc theo Quyết định số 218/QĐ-TT-CNN ngày 15/6/2012. Tuy nhiên, các dẫn liệu khoa học về chế độ dinh dưỡng và phân bón tối ưu cho giống này trong điều kiện vụ đông tại địa phương còn hạn chế.

Mục tiêu của đề tài: Xác định được tổ hợp phân bón vô cơ thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của giống đậu tương ĐT51 trồng trong vụ đông tại Thái Nguyên.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Đánh giá ảnh hưởng của tổ hợp phân bón vô cơ đến khả năng sinh trưởng, thời gian qua các giai đoạn phát triển của giống đậu tương ĐT51.
  2. Đánh giá các chỉ tiêu hình thái và chỉ tiêu sinh lý của giống đậu tương ĐT51 ở các tổ hợp phân bón khác nhau.
  3. Đánh giá khả năng hình thành nốt sần, mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính và khả năng chống đổ của giống ĐT51 ở các tổ hợp phân bón khác nhau.
  4. Đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống đậu tương ĐT51 ở các tổ hợp phân bón khác nhau.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Giống đậu tương ĐT51 (tổ hợp lai LS17 x DT2001 do Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm chọn tạo) và các tổ hợp phân bón khoáng N, P₂O₅, K₂O trên nền phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh (HCVSSG).
  • Phạm vi không gian: Khu ruộng thí nghiệm trên đất sau lúa tại Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên.
  • Phạm vi thời gian: Vụ Đông năm 2017 (từ tháng 10/2017 đến tháng 01/2018).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và văn bản quy chuẩn áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về dinh dưỡng khoáng thực vật của cây họ đậu: nhu cầu đạm (N) bổ sung ban đầu kết hợp cố định đạm sinh học từ vi khuẩn nốt sần; vai trò của lân (P₂O₅) trong việc kích thích phát triển bộ rễ và hoạt động của nốt sần; vai trò của kali (K₂O) trong việc tăng cường áp suất thẩm thấu, độ dày thành tế bào, khả năng chống rét, chống hạn và tích lũy chất khô về hạt. Các tiêu chuẩn theo dõi đồng ruộng tuân thủ theo QCVN 01-58 : 2011/BNNPTNT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống đậu tương) ban hành kèm theo Thông tư số 48/2011/TT-BNNPTNT ngày 05/7/2011 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.

Phương pháp bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (Randomized Complete Block Design - RCBD) gồm 4 công thức, 3 lần nhắc lại:

  • CT1: 0 kg N + 20 kg P₂O₅ + 20 kg K₂O + 1.000 kg HCVSSG/ha.
  • CT2: 15 kg N + 40 kg P₂O₅ + 40 kg K₂O + 1.000 kg HCVSSG/ha.
  • CT3 (Đối chứng): 30 kg N + 60 kg P₂O₅ + 60 kg K₂O + 1.000 kg HCVSSG/ha.
  • CT4: 45 kg N + 80 kg P₂O₅ + 80 kg K₂O + 1.000 kg HCVSSG/ha.

Kích thước mỗi ô thí nghiệm là 1,7 m × 5,0 m = 8,5 m²; rãnh ngăn giữa các ô và các lần nhắc lại rộng 30 cm; tổng diện tích thực nghiệm là 102 m² (không tính diện tích rãnh và hàng bảo vệ). Mật độ gieo trồng duy trì 30 cây/m². Phương thức bón phân chia làm 2 đợt: Bón lót 100% HCVSSG + 50% N + 100% P₂O₅ + 50% K₂O; Bón thúc 50% N + 50% K₂O còn lại kết hợp vun xới khi cây có 3 - 5 lá thật.

Công thức Phân đạm (N) Phân lân (P₂O₅) Phân kali (K₂O) Phân HCVSSG
CT1 0 kg/ha 20 kg/ha 20 kg/ha 1.000 kg/ha
CT2 15 kg/ha 40 kg/ha 40 kg/ha 1.000 kg/ha
CT3 (ĐC) 30 kg/ha 60 kg/ha 60 kg/ha 1.000 kg/ha
CT4 45 kg/ha 80 kg/ha 80 kg/ha 1.000 kg/ha

Phương pháp theo dõi và nguồn dữ liệu

  • Chỉ tiêu hình thái: Chiều cao cây, đường kính thân, số cành cấp 1, số đốt trên thân chính (đo đếm 10 cây/ô tại 2 rạch giữa luống lúc thu hoạch).
  • Chỉ tiêu sinh lý: Chỉ số diện tích lá (CSDTL) theo phương pháp cân diện tích bìa chuẩn 1 dm²; khả năng tích lũy chất khô (KNTLVCK) bằng phương pháp sấy khô tuyệt đối ở hai thời kỳ hoa rộ và chắc xanh (3 cây liên tiếp/ô).
  • Nốt sần hữu hiệu: Rửa sạch bộ rễ 3 cây/ô, đếm nốt sần có đường kính ≥ 0,25 mm, bên trong có dịch màu hồng và cân khối lượng tươi.
  • Sâu bệnh và chống đổ: Điều tra 10 cây đại diện theo phương pháp 5 điểm chéo góc đối với sâu cuốn lá (Lamprosema indicata), sâu đục quả (Etiella zinckenella); đánh giá bệnh gỉ sắt (Phakopsora pachyrhizi) và khả năng chống đổ theo thang điểm từ 1 đến 5.
  • Nguồn dữ liệu khí tượng: Trạm Khí tượng Thủy văn Thái Nguyên (vụ đông 2017 - 2018).
  • Phương pháp xử lý số liệu: Tính toán và phân tích phương sai (ANOVA) qua phần mềm Microsoft Excel và phần mềm chuyên dụng IRRISTAT 5.0 (kiểm định LSD ở mức ý nghĩa p = 0,05).

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả nêu rõ vị trí chiến lược của đậu tương trong sản xuất nông nghiệp, giá trị dinh dưỡng và tiềm năng cải tạo đất. Phân tích nguyên nhân diện tích và sản lượng đậu tương sụt giảm tại Thái Nguyên do kỹ thuật canh tác lạc hậu và tập quán canh tác né tránh vụ đông; xác định sự cần thiết phải nghiên cứu tổ hợp phân bón vô cơ NPK cân đối cho giống mới ĐT51.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

  • Tình hình sản xuất thế giới và Việt Nam: Tổng hợp số liệu từ FAOSTAT (2012 - 2016). Sản lượng thế giới năm 2016 đạt 334,89 triệu tấn trên diện tích 121,53 triệu ha. Hoa Kỳ dẫn đầu thế giới (năm 2016 đạt 117,20 triệu tấn, năng suất 35,0 tạ/ha), tiếp theo là Brazil (96,29 triệu tấn), Argentina (58,79 triệu tấn) và Trung Quốc (11,96 triệu tấn). Tại Việt Nam, diện tích đậu tương giảm từ 119,612 nghìn ha (2012) xuống còn 99,58 nghìn ha (2016), sản lượng đạt 160,7 nghìn tấn với năng suất trung bình 16,10 tạ/ha.
  • Nghiên cứu về dinh dưỡng khoáng và phân bón: Trích dẫn các công trình quốc tế (Cattelan & Hungria, Wild & Jones, Mengel, Sugimoto) và trong nước (Cục Khuyến nông Khuyến lâm, Nguyễn Văn Bộ, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa) chứng minh hiệu quả của việc bón cân đối N-P-K kết hợp vôi và phân hữu cơ, sự tương tác tích cực giữa đạm và kali, cũng như ngưỡng bón đạm tránh gây ức chế vi khuẩn nốt sần.

Phần 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày cụ thể xuất xứ vật liệu giống ĐT51, đặc điểm địa bàn thực nghiệm, công thức bón phân từ CT1 đến CT4, quy trình kỹ thuật làm đất, bón phân, tưới tiêu, xới vun 2 lần và phương pháp xác định các chỉ tiêu sinh trưởng, sinh lý, sâu bệnh, cấu thành năng suất theo QCVN 01-58 : 2011/BNNPTNT.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này phân tích các dữ liệu thực nghiệm thu được:

1. Điều kiện thời tiết khí hậu vụ Đông năm 2017 tại Thái Nguyên

Diễn biến thời tiết trong suốt chu kỳ sinh trưởng của cây được ghi nhận:

Tháng Nhiệt độ trung bình (°C) Ẩm độ trung bình (%) Lượng mưa (mm)
Tháng 10/2017 25,2 80 120
Tháng 11/2017 21,7 75 10
Tháng 12/2017 17,2 73 44
Tháng 01/2018 17,5 81 31

Nhiệt độ giảm mạnh và hanh khô vào cuối tháng 11 và tháng 12 (có ngày nhiệt độ thấp nhất xuống 12,9°C, lượng mưa tháng 11 chỉ 10 mm) đã ảnh hưởng bất lợi đến quá trình phân cành, phân hóa mầm hoa và tích lũy chất khô của cây.

2. Ảnh hưởng của liều lượng phân bón đến thời gian sinh trưởng

Thời gian sinh trưởng của giống ĐT51 ít bị biến động bởi mức phân bón, tổng thời gian từ gieo đến chín dao động 98 - 99 ngày, thuộc nhóm chín trung bình (85 - 100 ngày):

  • Thời gian từ gieo đến mọc: 5 - 6 ngày.
  • Giai đoạn phân cành: 33 - 35 ngày.
  • Giai đoạn ra hoa: 39 - 41 ngày (CT1, CT2 sớm nhất với 39 ngày; CT3, CT4 đạt 40 - 41 ngày).
  • Giai đoạn chắc xanh: 64 - 65 ngày.
  • Giai đoạn chín hoàn toàn: CT1, CT2 đạt 98 ngày; CT3, CT4 đạt 99 ngày.

3. Ảnh hưởng đến đặc điểm hình thái cây đậu tương ĐT51

Mức phân bón tác động rõ rệt đến chiều cao cây, số cành cấp 1 và số đốt trên thân chính, trong khi đường kính thân không có sự sai khác mang ý nghĩa thống kê.

Chỉ tiêu hình thái CT1 CT2 CT3 (ĐC) CT4 LSD₀.₀₅ CV (%)
Chiều cao lúc phân cành (cm) 14,78 16,35 16,68 17,80 1,14 3,5
Chiều cao lúc ra hoa (cm) 17,53 18,95 18,46 20,26 1,49 4,0
Chiều cao lúc chắc xanh (cm) 23,65 25,81 26,31 27,53 1,26 2,5
Chiều cao lúc chín (cm) 23,72 26,35 26,85 28,17 1,52 2,9
Đường kính thân (mm) 3,58 3,52 3,46 3,55 - (p>0,05) 2,0
Số cành cấp 1 (cành/cây) 1,33 1,70 1,76 1,83 0,31 9,6
Số đốt trên thân chính (đốt) 7,36 7,66 8,23 8,63 0,58 3,7

4. Ảnh hưởng đến các chỉ tiêu sinh lý

  • Chỉ số diện tích lá (CSDTL): Tăng dần từ thời kỳ hoa rộ đến chắc xanh. Ở thời kỳ chắc xanh, CT4 đạt CSDTL cao nhất (5,25 m² lá/m² đất), vượt trội có ý nghĩa so với CT3 (4,01), CT2 (3,58) và CT1 (3,36) ở mức p < 0,05 (LSD₀.₀₅ = 0,78).
  • Khả năng tích lũy chất khô: Khối lượng chất khô tăng mạnh từ hoa rộ (7,78 - 9,22 g/cây) đến chắc xanh (25,43 - 28,20 g/cây). Tỷ lệ chất khô ở thời kỳ chắc xanh của CT4 đạt 18,63%, cao hơn hẳn có ý nghĩa thống kê so với CT1 (17,23%), CT2 (17,57%) và CT3 (17,29%) với LSD₀.₀₅ = 0,87.
Công thức CSDTL hoa rộ (m²/m²) KNTLVCK hoa rộ (g/cây) Tỷ lệ CK hoa rộ (%) CSDTL chắc xanh (m²/m²) KNTLVCK chắc xanh (g/cây) Tỷ lệ CK chắc xanh (%)
CT1 2,27 7,78 15,81 3,36 25,43 17,23
CT2 2,80 7,93 16,13 3,58 26,32 17,57
CT3 (ĐC) 2,48 8,66 16,90 4,01 25,53 17,29
CT4 3,69 9,22 16,80 5,25 28,20 18,63

5. Ảnh hưởng đến khả năng hình thành nốt sần

Số lượng nốt sần hữu hiệu có xu hướng giảm khi tăng liều lượng phân đạm bón. Ở thời kỳ hoa rộ, CT1 (không bón đạm) đạt số lượng nốt sần cao nhất (18,00 nốt/cây), cao hơn có ý nghĩa so với CT3 (14,33 nốt/cây) và CT4 (13,66 nốt/cây) với LSD₀.₀₅ = 2,42. Đến thời kỳ chắc xanh, số nốt sần dao động 24,00 - 28,00 nốt/cây và khối lượng nốt sần đạt 1,12 - 1,55 g/cây (sai khác không có ý nghĩa thống kê).

6. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chống đổ

  • Sâu cuốn lá (Lamprosema indicata): Tỷ lệ hại dao động từ 5,81% đến 6,98%; trong đó CT2 bị hại cao nhất (6,98%), CT4 thấp nhất (5,81%).
  • Sâu đục quả (Etiella zinckenella): Tỷ lệ quả bị hại từ 3,10% đến 6,86%; CT4 có tỷ lệ bị hại cao nhất (6,86%), CT3 thấp nhất (3,10%).
  • Bệnh gỉ sắt (Phakopsora pachyrhizi): Nhiễm rất nhẹ ở mức điểm 1 (<1% diện tích lá bị hại) trên tất cả các công thức.
  • Khả năng chống đổ: Đạt điểm 1 (không đổ, thân cây đứng thẳng) ở tất cả các công thức thí nghiệm.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu chính

  1. Thời gian sinh trưởng: Giống ĐT51 trồng trong vụ đông tại Thái Nguyên có thời gian sinh trưởng 98 - 99 ngày, thích hợp cho cơ cấu cây trồng vụ đông trên đất sau lúa.
  2. Sinh trưởng thân lá và tích lũy sinh khối: Công thức bón phân CT4 (45 N + 80 P₂O₅ + 80 K₂O + 1.000 HCVSSG) thúc đẩy chiều cao cây đạt mức cao nhất (28,17 cm), số cành cấp 1 đạt 1,83 cành/cây, số đốt đạt 8,63 đốt/cây, chỉ số diện tích lá đạt cực đại 5,25 m² lá/m² đất và tỷ lệ chất khô ở thời kỳ chắc xanh đạt 18,63%.
  3. Hình thành nốt sần: Bón tăng lượng đạm vô cơ làm giảm số lượng nốt sần ở giai đoạn hoa rộ (từ 18,00 nốt/cây ở CT1 xuống 13,66 nốt/cây ở CT4).
  4. Tính chống chịu: Giống ĐT51 thể hiện khả năng chống đổ tuyệt đối (điểm 1), mức độ nhiễm bệnh gỉ sắt rất nhẹ (điểm 1), tỷ lệ sâu cuốn lá dưới 7% và sâu đục quả dưới 6,86% trong điều kiện thời tiết vụ đông khô lạnh.

Đóng góp thực tiễn và khoa học của khóa luận

  • Cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm về các phản ứng nông sinh học và sinh lý của giống đậu tương mới ĐT51 dưới các tổ hợp phân bón vô cơ N-P-K khác nhau trong điều kiện thời tiết vụ đông tại Thái Nguyên.
  • Đóng góp dẫn liệu cho việc hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác thâm canh đậu tương trên đất 2 vụ lúa vùng Trung du và Miền núi phía Bắc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu chỉ mới được tiến hành trong phạm vi 1 vụ đông (năm 2017) với điều kiện thời tiết có đợt rét đậm kéo dài và khô hạn gay gắt trong tháng 11 - 12 làm hạn chế tiềm năng sinh trưởng tối đa của cây; số liệu thí nghiệm mới dừng lại ở một chân đất thực nghiệm tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiếp tục theo dõi, lặp lại thí nghiệm trong các vụ đông tiếp theo và mở rộng khảo nghiệm trên các loại đất khác nhau (đất đồi gò, đất bãi); nghiên cứu kết hợp giữa liều lượng phân bón với mật độ gieo trồng và thời vụ gieo tối ưu nhằm hoàn thiện quy trình thâm canh đạt hiệu quả kinh tế cao nhất.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn đối với:

  • Sinh viên, học viên ngành Nông học, Khoa học cây trồng, Trồng trọt và Thổ nhưỡng: Tham khảo phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng (RCBD), phương pháp đo đếm chỉ tiêu hình thái, sinh lý (CSDTL, KNTLVCK), chỉ tiêu nốt sần hữu hiệu theo quy chuẩn quốc gia QCVN 01-58 : 2011/BNNPTNT và xử lý số liệu bằng phần mềm IRRISTAT 5.0.
  • Cán bộ khuyến nông và kỹ sư nông học địa phương: Vận dụng các dẫn liệu về thời gian sinh trưởng, khả năng chống chịu sâu bệnh và phản ứng dinh dưỡng của giống ĐT51 để xây dựng lịch thời vụ và định mức phân bón cho cây màu vụ đông trên đất sau lúa tại Thái Nguyên và các tỉnh lân cận.

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn gốc lai tạo và cơ sở pháp lý của giống đậu tương ĐT51 là gì?
Giống ĐT51 do Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Đậu đỗ (Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm) chọn lọc từ tổ hợp lai giữa LS17 × DT2001. Giống đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận cho sản xuất thử ở các tỉnh phía Bắc theo Quyết định số 218/QĐ-TT-CNN ngày 15/6/2012.

2. Thí nghiệm so sánh những tổ hợp phân bón cụ thể nào?
Thí nghiệm so sánh 4 công thức phân bón trên nền 1.000 kg phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh (HCVSSG)/ha:

  • CT1: 0 kg N + 20 kg P₂O₅ + 20 kg K₂O
  • CT2: 15 kg N + 40 kg P₂O₅ + 40 kg K₂O
  • CT3 (Đối chứng): 30 kg N + 60 kg P₂O₅ + 60 kg K₂O
  • CT4: 45 kg N + 80 kg P₂O₅ + 80 kg K₂O

3. Tăng liều lượng phân bón vô cơ ảnh hưởng như thế nào đến sự hình thành nốt sần của giống ĐT51?
Ở thời kỳ hoa rộ, việc bón tăng lượng đạm vô cơ làm giảm số lượng nốt sần hữu hiệu một cách có ý nghĩa thống kê: công thức không bón đạm (CT1) đạt 18,00 nốt/cây, trong khi công thức bón đạm cao nhất (CT4) giảm xuống còn 13,66 nốt/cây (LSD₀.₀₅ = 2,42). Ở thời kỳ chắc xanh, số lượng nốt sần đạt 24,00 - 28,00 nốt/cây và không có sự sai khác mang ý nghĩa thống kê giữa các công thức.

4. Chỉ số diện tích lá (CSDTL) và khả năng tích lũy chất khô của giống ĐT51 đạt cao nhất ở công thức nào?
Tại thời kỳ chắc xanh, công thức CT4 (45 N + 80 P₂O₅ + 80 K₂O) đạt CSDTL cao nhất là 5,25 m² lá/m² đất (vượt trội so với CT1 đạt 3,36; CT2 đạt 3,58; CT3 đạt 4,01) và tỷ lệ tích lũy chất khô đạt 18,63% (cao hơn có ý nghĩa thống kê so với các công thức còn lại).

5. Tình hình sâu bệnh và khả năng chống đổ của giống ĐT51 trong vụ đông 2017 ra sao?
Giống ĐT51 thể hiện khả năng chống đổ xuất sắc (điểm 1 - hầu hết các cây đứng thẳng), nhiễm bệnh gỉ sắt rất nhẹ (điểm 1, dưới 1% diện tích lá bị hại). Tỷ lệ lá bị sâu cuốn lá gây hại dao động từ 5,81% (CT4) đến 6,98% (CT2), và tỷ lệ quả bị sâu đục quả gây hại dao động từ 3,10% (CT3) đến 6,86% (CT4).

Kết luận

Khóa luận của tác giả Trần Thị Mỹ Linh đã đánh giá chi tiết ảnh hưởng của 4 tổ hợp phân bón vô cơ NPK đến các giai đoạn sinh trưởng, đặc điểm hình thái, chỉ số sinh lý và khả năng chống chịu của giống đậu tương ĐT51 vụ Đông năm 2017 tại Thái Nguyên. Kết quả thực nghiệm cho thấy giống ĐT51 có thời gian sinh trưởng 98 - 99 ngày, khả năng chống đổ và chống chịu bệnh gỉ sắt tốt, sinh trưởng thân lá và chỉ số diện tích lá phát triển mạnh nhất ở tổ hợp bón 45 N + 80 P₂O₅ + 80 K₂O + 1.000 kg HCVSSG/ha. Công trình cung cấp nguồn dẫn liệu thực nghiệm tin cậy phục vụ nghiên cứu cây đậu đỗ và hoàn thiện kỹ thuật canh tác đậu tương vụ đông trên đất sau lúa tại vùng Trung du Miền núi phía Bắc.