Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây sắn (Manihot esculenta Crantz) giữ vai trò là cây lương thực, thực phẩm quan trọng của hơn 500 triệu người trên toàn cầu, đồng thời là nguồn thức ăn gia súc và nguyên liệu chính cho công nghiệp chế biến tinh bột, cồn công nghiệp và nhiên liệu sinh học (ethanol). Năm 2014, diện tích canh tác sắn trên thế giới đạt 23,86 triệu ha với sản lượng trên 268 triệu tấn và năng suất bình quân 13,04 tấn/ha. Tại Việt Nam, sắn là cây lương thực đứng thứ ba sau lúa và ngô, chuyển dịch mạnh mẽ thành cây công nghiệp hàng hóa xuất khẩu. Việt Nam sản xuất khoảng 600.000 tấn tinh bột sắn mỗi năm (hơn 70% dành cho xuất khẩu), đứng thứ hai thế giới về xuất khẩu tinh bột sắn.

Yên Bái là tỉnh miền núi phía Bắc có 79,59% diện tích tự nhiên là đất nông nghiệp, phần lớn là đất đồi núi dốc (độ dốc bình quân 25 - 30°, có nơi trên 45°). Sắn là cây trồng chủ lực trên đất dốc, tập trung nhiều nhất tại huyện Văn Yên. Tuy nhiên, năng suất sắn tại địa phương vẫn còn thấp so với bình quân cả nước do tập quán canh tác truyền thống, quan niệm sắn là cây dễ tính, ít đầu tư phân bón hoặc sử dụng tỷ lệ NPK mất cân đối, dẫn đến suy giảm độ phì nhiêu của đất và hạn chế tiềm năng giống.

Đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số tổ hợp phân bón đến sự sinh trưởng và phát triển của giống sắn BKA900 và KM419 năm 2017 tại huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán thâm canh sắn trên đất dốc.

Mục tiêu nghiên cứu: Xác định được giống và tổ hợp phân bón thích hợp nhất nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế trong canh tác sắn tại huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Xác định ảnh hưởng của một số tổ hợp phân bón đến khả năng sinh trưởng của hai giống sắn BKA900 và KM419.
  2. Xác định tình hình sâu bệnh gây hại đối với hai giống sắn BKA900 và KM419.
  3. Xác định ảnh hưởng của một số tổ hợp phân bón đến năng suất, chất lượng của giống sắn BKA900 và KM419.
  4. Hạch toán kinh tế của hai giống sắn ở các tổ hợp phân bón khác nhau.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Hai giống sắn mới gồm BKA900 (chọn từ nguồn hạt lai EMBRAPA Brazil nhập nội qua CIAT) và KM419 (tổ hợp lai BKA900 × [KM98-5 × KM98-5]).
  • Phạm vi nội dung: Khả năng sinh trưởng, mức độ nhiễm sâu bệnh, các yếu tố cấu thành năng suất, phẩm chất củ và hiệu quả kinh tế.
  • Không gian và thời gian: Thí nghiệm thực địa tại huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái, tiến hành từ tháng 03/2017 đến tháng 12/2017 (xuống giống ngày 25/03/2017).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên cơ sở sinh lý dinh dưỡng khoáng của cây sắn: để tạo ra 40 tấn củ tươi/ha, cây lấy đi từ đất khoảng 265 kg N, 110 kg $\text{P}_2\text{O}_5$, 170 kg $\text{K}_2\text{O}$ và 165 kg CaO cùng nhiều nguyên tố vi lượng. Khung kỹ thuật áp dụng theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống sắn (QCVN 01-61:2011/BNNPTNT).

Thí nghiệm đồng ruộng được thiết kế theo phương pháp ô chính - ô phụ (Split-plot) với 3 lần nhắc lại:

  • Nhân tố chính (Giống - G):
    • $G_1$: Giống sắn BKA900.
    • $G_2$: Giống sắn KM419.
  • Nhân tố phụ (Phân bón - PB): Gồm 6 tổ hợp phân bón:
    • $\text{PB}_1$: $100\text{ kg N} + 70\text{ kg P}_2\text{O}_5 + 100\text{ kg K}_2\text{O} + \text{Nền}$ ($3\text{ tấn phân chuồng/ha}$).
    • $\text{PB}_2$: $120\text{ kg N} + 80\text{ kg P}_2\text{O}_5 + 120\text{ kg K}_2\text{O} + \text{Nền}$.
    • $\text{PB}_3$: $140\text{ kg N} + 90\text{ kg P}_2\text{O}_5 + 140\text{ kg K}_2\text{O} + \text{Nền}$.
    • $\text{PB}_4$: $160\text{ kg N} + 100\text{ kg P}_2\text{O}_5 + 160\text{ kg K}_2\text{O} + \text{Nền}$.
    • $\text{PB}_5$: Phân NPK Lào Cai $40\text{ kg/sào Bắc Bộ}$ ($1.110\text{ kg/ha}$) (Đối chứng 1).
    • $\text{PB}_6$: Không bón phân (Đối chứng 2).

Quy mô thí nghiệm gồm 12 công thức, diện tích ô thí nghiệm $20\text{ m}^2$ ($4\text{ m} \times 5\text{ m}$), mật độ $10.000\text{ cây/ha}$ (khoảng cách $1\text{ m} \times 1\text{ m}$), tổng diện tích khu thí nghiệm $720\text{ m}^2$.

Phương pháp thu thập và xử lý số liệu:

  • Động thái sinh trưởng: Đo đếm định kỳ 30 ngày/lần trên 5 cây cố định từ tháng thứ 4 đến tháng thứ 8 sau trồng (tốc độ tăng chiều cao, tốc độ ra lá, tuổi thọ lá bằng phương pháp đánh dấu lá).
  • Sâu bệnh hại: Giám sát tỷ lệ hại của mối đục hom, nhện đỏ (Tetranychidae), bệnh khảm lá (Mozaic Manihot virus), bệnh thối củ (Phacolus manihotis Henn), bệnh chổi rồng (Phytoplasma).
  • Cấu thành năng suất và chất lượng: Đo đếm số củ/gốc, chiều dài củ, đường kính củ, khối lượng củ/gốc; xác định tỷ lệ chất khô và hàm lượng tinh bột bằng phương pháp cân trong nước Reinman theo tiêu chuẩn của Trung tâm Nông nghiệp Nhiệt đới Quốc tế (CIAT).
  • Xử lý thống kê: Phân tích phương sai (ANOVA 2 nhân tố) và so sánh phân hạng trung bình theo kiểm định Duncan ở mức ý nghĩa $p < 0,05$ bằng phần mềm SAS 9.12 và Microsoft Excel 2010.
Yếu tố thí nghiệm Chi tiết thông số kỹ thuật
Kiểu bố trí Ô chính - ô phụ (Split-plot), 3 lần lặp lại
Diện tích ô $20\text{ m}^2$ ($4\text{ m} \times 5\text{ m}$), 20 cây/ô
Mật độ canh tác $10.000\text{ cây/ha}$ ($1\text{ m} \times 1\text{ m}$)
Thời vụ Trồng ngày 25/03/2017, thu hoạch tháng 12/2017
Chế độ bón lót Toàn bộ phân hữu cơ nền ($3\text{ tấn/ha}$) + toàn bộ phân lân ($\text{P}_2\text{O}_5$)
Chế độ bón thúc Lần 1 (26/04/2017): $1/2\text{ N} + 1/2\text{ K}_2\text{O}$; Lần 2 (26/05/2017): $1/2\text{ N} + 1/2\text{ K}_2\text{O}$

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh tái cơ cấu cây trồng nông nghiệp tại các tỉnh Trung du và miền núi phía Bắc. Nội dung nhấn mạnh tiềm năng phát triển của sắn như một cây nguyên liệu công nghiệp xuất khẩu và cồn sinh học, đồng thời chỉ rõ điểm nghẽn năng suất thấp tại huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái do tập quán canh tác đất dốc thiếu đầu tư dinh dưỡng. Xác định hệ thống mục tiêu, yêu cầu chuyên môn, ý nghĩa học thuật và giá trị ứng dụng thực tiễn của khóa luận.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa nguồn gốc thực vật học của cây sắn thuộc chi Manihot, họ Thầu dầu (Euphorbiaceae), có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới châu Mỹ La-tinh và du nhập vào Việt Nam từ giữa thế kỷ 18. Chương này tổng thuật bức tranh sản xuất sắn toàn cầu giai đoạn 2012 - 2016 (năm 2016 sản lượng thế giới đạt 277,10 triệu tấn, trong đó châu Á đạt năng suất cao nhất 21,34 tấn/ha).

Tại Việt Nam, sản lượng sắn năm 2016 đạt 11,04 triệu tấn trên diện tích 579,89 nghìn ha. Vùng Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung có diện tích lớn nhất (170,1 nghìn ha năm 2014), vùng Đông Nam Bộ đạt năng suất cao nhất (277,9 tạ/ha), trong khi Trung du và miền núi phía Bắc đạt 128,7 tạ/ha. Tại Yên Bái, diện tích trồng sắn năm 2016 đạt 14,8 nghìn ha, năng suất 192,3 tạ/ha, sản lượng 317,3 nghìn tấn. Phần tổng quan tài liệu cũng phân tích các công trình nghiên cứu về hiệu lực của phân khoáng NPK, phân vi sinh và tỷ lệ bón cân đối nhằm hạn chế thất thoát dinh dưỡng trên đất dốc xói mòn.

Phần 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Mô tả chi tiết đặc tính sinh học của hai giống khảo nghiệm:

  • Giống BKA900: Nhập nội từ CIAT/EMBRAPA Brazil năm 2008, thời gian sinh trưởng 7 - 10 tháng, năng suất tiềm năng 35,1 - 50,4 tấn/ha, hàm lượng tinh bột 23,6 - 27,7%, thân thẳng, tán gọn, ngọn xanh tím, cuống lá phớt đỏ.
  • Giống KM419: Chọn tạo bởi Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh và các đơn vị phối hợp, thời gian sinh trưởng 8 - 10 tháng, năng suất củ tươi 35,0 - 45,8 tấn/ha, tỷ lệ tinh bột 27,6 - 29,4%, thân xanh thẳng, nhặt mắt, không phân cành.

Chương này trình bày toàn bộ sơ đồ bố trí thực địa, quy trình làm đất, kỹ thuật bón phân, chăm sóc xới xáo vun gốc theo 2 đợt sinh trưởng, hệ thống công thức toán học đo đạc chỉ số thu hoạch, năng suất sinh học, phương pháp tỷ trọng xác định vật chất khô bằng cân Reinman và phương pháp phân tích phương sai hai nhân tố.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm thu thập từ thực địa về động thái sinh trưởng, mức độ phát sinh dịch hại, các chỉ tiêu hình thái thân lá và các yếu tố cấu thành năng suất:

  1. Thời gian và tỷ lệ mọc mầm: Tỷ lệ mọc mầm của cả hai giống ở các tổ hợp dao động từ 91,7% đến 95,0%. Thời gian bắt đầu mọc mầm của BKA900 từ 16,0 đến 17,3 ngày (kết thúc sau 23,0 - 25,0 ngày); KM419 bắt đầu mọc từ 17,6 đến 19,0 ngày (kết thúc sau 23,6 - 26,3 ngày).

  2. Động thái tăng trưởng chiều cao và tốc độ ra lá: Tốc độ tăng trưởng chiều cao đạt cực đại ở tháng thứ 4 sau trồng (BKA900 đạt 1,52 - 2,02 cm/ngày; KM419 đạt 1,55 - 2,03 cm/ngày), sau đó giảm dần đến tháng thứ 8 (0,27 - 0,35 cm/ngày). Tốc độ ra lá cũng đạt đỉnh ở tháng thứ 4 (BKA900 đạt 1,11 - 1,26 lá/ngày; KM419 đạt 0,90 - 1,19 lá/ngày) và giảm mạnh từ tháng thứ 7 khi cây tập trung tích lũy tinh bột về củ.

  3. Tuổi thọ lá: Cả hai giống đều đạt tuổi thọ lá cao nhất ở tháng thứ 5 sau trồng (BKA900 đạt 83,87 - 91,47 ngày; KM419 đạt 82,93 - 90,47 ngày) và giảm xuống thấp nhất ở tháng thứ 8 (49,40 - 59,47 ngày).

  4. Sinh trưởng thân lá cuối cùng: Chiều cao cây cuối cùng đạt từ 254,3 cm đến 302,6 cm; chiều cao thân chính từ 122,0 cm đến 145,9 cm; chiều dài cành cấp 1 đạt 82,9 - 97,7 cm; đường kính gốc dao động 2,8 - 3,3 cm; tổng số lá trên cây đạt từ 115,3 đến 140,3 lá/cây.

Chỉ tiêu nông sinh học Giống BKA900 ($G_1$) Giống KM419 ($G_2$) Mức bón cao nhất ($\text{PB}_3$ / $\text{PB}_4$) Đối chứng không bón ($\text{PB}_6$)
Chiều cao cây cuối cùng (cm) 254,3 - 302,4 259,0 - 302,6 302,4 - 302,6 ($\text{PB}_4$) 254,3 - 259,0
Chiều cao thân chính (cm) 122,0 - 142,4 129,5 - 145,9 142,4 - 145,9 ($\text{PB}_3$) 127,2 - 129,5
Chiều dài cành cấp 1 (cm) 84,2 - 96,9 82,9 - 97,7 96,9 - 97,7 ($\text{PB}_4$) 84,2 - 86,5
Đường kính gốc (cm) 2,8 - 3,3 2,8 - 3,2 3,2 - 3,3 ($\text{PB}_3$) 2,8
Tổng số lá/cây (lá) 119,5 - 136,3 115,3 - 140,3 136,3 - 140,3 ($\text{PB}_3$) 117,0 - 119,5
  1. Tình hình sâu bệnh hại: Giai đoạn mọc mầm xuất hiện mối đục hom với tỷ lệ gây hại khoảng 10%. Giai đoạn tháng 11/2017 xuất hiện nhện đỏ (Tetranychidae) gây hại lá ở mức độ khoảng 10% nhưng được phun trừ kịp thời. Các bệnh nguy hiểm như khảm lá Mozaic, thối củ (Phacolus manihotis) và chổi rồng (Phytoplasma) không xuất hiện trên ruộng thí nghiệm.

  2. Các yếu tố cấu thành năng suất:

Nhân tố / Công thức Số củ/gốc (củ) Chiều dài củ (cm) Đường kính củ (cm) Khối lượng củ/gốc (kg)
Giống
Giống BKA900 ($G_1$) 11,40 a 31,30 a 4,34 a 4,11 a
Giống KM419 ($G_2$) 9,92 b 31,01 a 4,12 b 3,70 b
Mức ý nghĩa ($P_G$) $< 0,05$ $> 0,05$ $< 0,05$ $< 0,05$
Tổ hợp phân bón
$\text{PB}_1$ 10,60 dc 31,75 a 4,43 ba 3,89 bc
$\text{PB}_2$ 12,00 a 33,43 a 4,28 b 4,11 ba
$\text{PB}_3$ 11,06 bc 34,93 a 4,49 a 4,28 a
$\text{PB}_4$ 11,50 ba 31,95 a 4,33 ba 4,33 a
$\text{PB}_5$ (ĐC1 - NPK Lào Cai) 9,73 de 27,45 b 4,04 c 3,80 c
$\text{PB}_6$ (ĐC2 - Không bón) 9,20 e 27,45 b 3,90 c 3,15 d
Mức ý nghĩa ($P_{PB}$) $< 0,05$ $< 0,05$ $< 0,05$ $< 0,05$

(Ghi chú: Các chữ cái a, b, c, d, e đi kèm biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức $p < 0,05$ theo kiểm định Duncan).


Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã ghi nhận các kết quả thực nghiệm định lượng cụ thể:

  • Về đặc tính giống: Giống sắn BKA900 thể hiện ưu thế hơn giống KM419 về hầu hết các chỉ tiêu cấu thành năng suất tại vùng đồi dốc Văn Yên. BKA900 đạt số củ/gốc bình quân 11,40 củ (so với KM419 là 9,92 củ), đường kính củ đạt 4,34 cm (KM419 là 4,12 cm) và khối lượng củ/gốc đạt 4,11 kg (KM419 đạt 3,70 kg), sai khác có ý nghĩa thống kê ở mức $p < 0,05$. Chiều dài củ giữa hai giống không có sự sai khác đáng kể (BKA900 đạt 31,30 cm; KM419 đạt 31,01 cm).
  • Về hiệu lực tổ hợp phân bón: Việc bón cân đối NPK trên nền 3 tấn phân chuồng/ha cải thiện rõ rệt các chỉ tiêu nông học. Tổ hợp $\text{PB}_4$ ($160\text{ N} + 100\text{ P}_2\text{O}_5 + 160\text{ K}_2\text{O}$) và $\text{PB}_3$ ($140\text{ N} + 90\text{ P}_2\text{O}_5 + 140\text{ K}_2\text{O}$) cho khối lượng củ/gốc cao nhất (đạt lần lượt 4,33 kg và 4,28 kg), cao hơn hẳn so với đối chứng bón NPK Lào Cai $\text{PB}_5$ (3,80 kg) và đối chứng không bón $\text{PB}_6$ (3,15 kg).
  • Đóng góp khoa học và thực tiễn: Khóa luận cung cấp chuỗi dữ liệu thực nghiệm về phản ứng của hai giống sắn mới BKA900 và KM419 đối với các mức dinh dưỡng khoáng trên đất dốc Yên Bái, đóng góp luận cứ kỹ thuật để địa phương thay thế tập quán canh tác quảng canh bằng quy trình bón phân khoáng cân đối.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận được thực hiện trong phạm vi một vụ canh tác (từ tháng 03/2017 đến tháng 12/2017) tại một địa điểm đại diện thuộc huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái. Do đó, các biến động thời tiết cục bộ qua các năm chưa được đánh giá lặp lại theo chu kỳ dài hạn.

Hướng nghiên cứu tiếp được đề xuất:

  • Tiếp tục mở rộng khảo nghiệm hai giống BKA900 và KM419 qua nhiều vụ canh tác và tại các tiểu vùng sinh thái đất dốc khác nhau của tỉnh Yên Bái.
  • Nghiên cứu sâu hơn về hiệu lực của các dạng phân bón chuyên dùng, phân viên nén chậm tan kết hợp các biện pháp canh tác bảo vệ đất (xen canh cây họ đậu, làm đất tối thiểu) nhằm giảm xói mòn rửa trôi trên đất dốc.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Nông học, Khoa học cây trồng, Đất và Dinh dưỡng cây trồng.
  • Cơ quan khuyến nông và nông dân trồng sắn tại vùng Trung du và miền núi phía Bắc trong việc lựa chọn cơ cấu giống sắn mới và xây dựng định mức bón phân khoáng hợp lý cho đất đồi dốc.
  • Phần đáng tham khảo nhất bao gồm: Phương pháp bố trí ô chính - ô phụ (Split-plot) cho cây sắn, quy trình theo dõi động thái sinh trưởng theo chu kỳ 30 ngày và kỹ thuật xác định tỷ lệ chất khô, tinh bột bằng cân Reinman theo chuẩn CIAT.

Câu hỏi thường gặp

1. Hai giống sắn BKA900 và KM419 sử dụng trong thí nghiệm có nguồn gốc lai tạo như thế nào?
Giống BKA900 được chọn từ hạt lai nhập nội từ EMBRAPA Brazil qua CIAT vào năm 2008 theo giấy phép của Bộ Nông nghiệp và PTNT. Giống KM419 là con lai của tổ hợp BKA900 × (KM98-5 × KM98-5), do Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh chọn tạo và giới thiệu phối hợp cùng các viện nghiên cứu phát triển.

2. Công thức bón phân nào được bố trí trong 6 tổ hợp phân bón của thí nghiệm?
Thí nghiệm gồm: $\text{PB}_1$ ($100\text{N} + 70\text{P}_2\text{O}_5 + 100\text{K}_2\text{O} + \text{Nền}$), $\text{PB}_2$ ($120\text{N} + 80\text{P}_2\text{O}_5 + 120\text{K}_2\text{O} + \text{Nền}$), $\text{PB}_3$ ($140\text{N} + 90\text{P}_2\text{O}_5 + 140\text{K}_2\text{O} + \text{Nền}$), $\text{PB}_4$ ($160\text{N} + 100\text{P}_2\text{O}_5 + 160\text{K}_2\text{O} + \text{Nền}$) với nền phân chuồng là 3 tấn/ha; $\text{PB}_5$ là phân NPK Lào Cai ($1.110\text{ kg/ha}$) làm đối chứng 1; và $\text{PB}_6$ không bón phân làm đối chứng 2.

3. Động thái tăng chiều cao và ra lá của cây sắn đạt tốc độ cao nhất vào giai đoạn nào?
Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây và tốc độ ra lá của cả hai giống đều đạt cực đại ở tháng thứ 4 sau trồng (chiều cao tăng 1,52 - 2,03 cm/ngày; tốc độ ra lá đạt 0,90 - 1,26 lá/ngày). Sau đó hai chỉ số này giảm dần và giảm mạnh nhất từ tháng thứ 7 đến tháng thứ 8 để cây tập trung tích lũy vật chất khô vào củ.

4. Tình hình dịch hại phát sinh trên ruộng sắn thí nghiệm tại Văn Yên diễn ra ra sao?
Ruộng thí nghiệm xuất hiện mối đục hom ở giai đoạn mọc mầm và nhện đỏ (Tetranychidae) hại lá vào tháng 11/2017 với tỷ lệ hại đều ở mức khoảng 10%. Các bệnh virus hại nghiêm trọng như khảm lá Mozaic, thối củ và chổi rồng hoàn toàn không xuất hiện trong suốt quá trình theo dõi.

5. Giống nào cho các chỉ tiêu cấu thành năng suất củ vượt trội hơn trong điều kiện thí nghiệm?
Giống BKA900 đạt các chỉ tiêu cấu thành năng suất cao hơn giống KM419: số củ/gốc đạt 11,40 củ (KM419 đạt 9,92 củ), đường kính củ đạt 4,34 cm (KM419 đạt 4,12 cm) và khối lượng củ/gốc đạt 4,11 kg (KM419 đạt 3,70 kg), với sự sai khác có ý nghĩa thống kê ($p < 0,05$).


Kết luận

Khóa luận của tác giả Phạm Mạnh Kiên đã đánh giá toàn diện ảnh hưởng của 6 tổ hợp phân bón đến sinh trưởng và năng suất của hai giống sắn BKA900 và KM419 tại huyện Văn Yên, tỉnh Yên Bái năm 2017. Kết quả thực nghiệm khẳng định giống BKA900 có ưu thế vượt trội về số củ/gốc và khối lượng củ/gốc so với KM419 trên đất dốc. Đồng thời, các tổ hợp bón khoáng NPK cân đối liều cao trên nền phân hữu cơ ($\text{PB}_3$ và $\text{PB}_4$) mang lại khả năng sinh trưởng thân lá và năng suất củ tối ưu nhất so với tập quán không bón hoặc bón NPK thông thường. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho công tác thâm canh cây lấy củ tại các tỉnh miền núi phía Bắc.