Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Cách mạng xanh đã được thực hiện với việc mở rộng thêm diện tích lúa được tưới, sử dụng những giống lúa mới, thấp cây, sử dụng nhiều phân hóa học và thuốc hóa học trừ sâu bệnh, trừ cỏ, làm cho không những đầu vào tăng lên so với hệ thống canh tác lúa cổ truyền mà đa dạng sinh học, đa dạng di truyền ở đồng lúa bị phá vỡ và cũng tác động không tốt đến môi trường xã hội. Sau những cái được của cách mạng xanh (như đưa năng suất lúa trung bình của thế giới từ 1,5 tấn/ha lên 4,0 tấn /ha như hiện nay, tiết kiệm được 250 triệu ha do phá rừng trồng lúa để nuôi đủ số dân đang tăng trưởng với tốc độ nhanh) đã xuất hiện những cái không được, hay là cái mất, đó là môi trường đồng ruộng bị suy thoái, tính đa dạng dinh học, đa dạng di truyền bị phá vỡ, hoạt động của vi sinh vật đất bị hạn chế vì phân hóa học, hóa chất trừ sâu bệnh, cỏ dại (Bùi Huy Đáp, 1999)[7]. Năm 2009 đánh dấu sự kiện 1,002 tỷ người bị đói do hạn hán, lũ lụt, hơn 1 tỷ người rơi vào tình cảnh đói nghèo.
Những thách thức trước mắt đặt ra đó là diện tích đất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp, tình trạng thiếu nước, giá đầu vào tăng (chủ yếu là nhiên liệu và phân bón), sự thoái hóa của đất trồng, đói nghèo và tình trạng biến đổi khí hậu sẽ làm thay đổi mức thiệt hại của khô hạn, ngập úng, mặn, và mức độ gây hại của sâu bệnh [17]. Hiện nay thế giới có tình trạng nước ngọt không còn dồi dào cho sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và cả sinh hoạt ở nhiều nơi. Nước là yêu cầy số 1 của cây lúa nước, ở các vùng trồng lúa có tưới, nhiều tính toán cho biết phải mất 5000l nước mới sản xuất ra được 1kg thóc, như vậy 1 vụ lúa cho 50-60 tạ/ha thì cần phải có bao nhiêu lít nước. Mà hiện nay trên 45% diện tích trồng lúa chỉ dựa vào nước n trời nên năng suất và sản lượng không ổn định, thậm chí là bấp bênh, ảnh hưởng đến an toàn lương thực ở nhiều nước.
Gần đây lại có những nhận xét về hiện tượng giảm năng suất của những giống lúa mới ngay cả trên đất có tưới. Vấn đề đặt ra là phải xây dựng một nền sản xuất lúa ổn định và bền vững ngày càng cấp thiết hơn bao giờ hết (Bùi Huy Đáp , 1999) [7]. Hệ thống thâm canh lúa cải tiến SRI (system of rice intensification) do nhà khoa học người Pháp Fr. Laulaniere giới thiệu tại Madagasca vào những năm 1980, sau đó được tiến sỹ Norman Uphoff thuộc viện quốc tế về lương thực, nông nghiệp và phát triển của trường đại học Cornell (Hoa Kỳ) phổ biến rộng rãi.
SRI đang được đánh giá là kỹ thuật thâm canh đầy triển vọng tại hơn 30 nước, bởi nó thỏa mãn được cả 2 mục tiêu là đạt được hiệu quả kinh tế và phát triển nông nghiệp bền vững. Cơ sở kỹ thuật của SRI là thay đổi một số hoạt động canh tác chủ yếu và thông qua tác dụng tương hỗ của chúng tạo điều kiện cho tiềm năng di truyền của lúa được phát huy, và qua đó thúc đẩy quá trình sinh trưởng, phát triển của lúa để tạo năng suất cao [18], [19]. Laulaniere và các đồng nghiệp của ông gọi SRI là một phương pháp, một nguyên lý dựa trên những kết quả, và kết luận rút ra từ những quan sát thực tế. Những nguyên tác cơ bản của SRI đó là: - Cấy mạ non : 8-15 ngày tuổi chỉ có 2 lá nhỏ thay vì mạ 21 ngày tuổi hoặc già hơn, việc này sẽ giúp cho cây lúa có khả năng đẻ nhánh nhiều hơn và hệ rễ sinh trưởng tốt hơn.
- Cấy 1 dảnh: cấy 1 dảnh/ khóm với các khoảng cách cấy thưa khác nhau tùy vào đất. Khoảng cách rộng như vậy sẽ tạo điều kiện cho bộ rễ có khoảng không để phát triển. Đây là một nhân tố quyết định thành công của SRI. - Cấy cẩn thận: Do cấy mạ non nên cây mạ thường bị tổn thương, nhưng khả năng phục hồi của nó rất nhanh, cấy theo SRI làm giảm lượng hạt giống so với cấy mạ thường.
Khi cấy mạ thường, rễ cây mạ bị tổn thương khi nhổ cấy, có thể bị chết nếu gặp điều kiện thời tiết bất thuận. n - Sử dụng phân chuồng: Đây là loại phân có hàm lượng dinh dưỡng cao, có khả năng cải tạo đất, loại phân này nên ủ cho hoai mục. Phân hóa học thường làm ccho đất bị chai cứng lại, vi sinh vật đất hoạt động kém, bón nhiều làm giảm năng suất. Do đó bón nhiều phân hữu cơ là một chiến lược của SRI giúp tăng năng suất.
Hệ thống canh tác lúa cải tiến SRI đã được áp dụng (chưa phổ biến trên diện rộng) tại 24 tỉnh thành của Việt Nam kể từ năm 2003. Kết quả của hệ thống này rất hứa hẹn về mặt hiệu quả kinh tế cũng như sản xuất nông nghiệp bền vững. Mục đích chính của SRI là phát triển một hệ thống sản xuất lúa bền vững bao gồm nhóm các ý tưởng. Nguyên tắc và các ứng dụng thực tiễn dựa trên quản lý hiệu quả việc canh tác lúa để tối đa hóa năng suất.
SRI đã được thử nghiệm thành công trong những điều kiện đa dạng tại một số địa phương ở Việt Nam, đặc biệt là những hộ nông dân có ít ruộng. Người dân, các cán bộ nông nghiệp và các nhà nghiên cứu đã nhận thấy rằng SRI tạo ra sản lượng cao hơn cũng nhờ giảm nhu cầu của vật tư đầu vào, như giảm phân bón hóa học, thuốc trừ sâu, nước tưới. SRI cũng làm cho đất giữ được độ phì nhiêu và bảo vệ môi trường khỏi ô nhiễm [19]. Mặc dù đây là một phương pháp trồng lúa hiệu quả và thân thiện với môi trường, nhưng để nông dân áp dụng và nhân rộng phải làm thay đổi nhận thức của họ, những người đã quá quên thuộc với phương pháp canh tác truyền thống.
Một khi người nông dân đã chấp nhận thay đổi thì SRI có thể mang lại nguồn thu nhập đáng kể cho những người trồng lúa, đặc biệt là những người nghèo. Điều này đã được minh chứng qua nhiều nước Châu Á khi mà các tổ chức cộng đồng hỗ trợ người dân áp dụng phương thức canh tác này [20]. Những nghiên cứu về bộ rễ và phương thức bón phân cho cây lúa Trong quá trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa, rễ đóng vai trò rất quan trọng, nó là cơ quan hút dinh dưỡng và vận chuyển chất dinh dưỡng nuôi cây. Rễ lúa thuộc loại rễ chùm, có cấu tạo sơ cấp, sau khi lúa nảy mầm, rễ mầm xuất hiện, n tồn tại 5-7 ngày rồi rụng đi.
Từ các đốt trên thân mọc ra các rễ phụ, phát triển nhanh tạo thành rễ chùm, ăn nông. Số lượng và trọng lượng rễ tăng dần theo thời gian sinh trưởng từ cấy, đẻ nhánh, làm đòng và đạt cao nhất lúc trỗ bông, sau đó giảm dần đến khi lúa chín. Tốc độ hút nước của bộ rễ đạt cao ở thời kỳ làm đòng và trỗ bông. Sự phát triển và phân bố của bộ rễ lúa cũng tuân theo một quá trình nhất định.
Giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng rễ lúa ăn nông tập trung chủ yếu ở tầng đất 0- 10cm. Khi cây lúa bước sang giai đoạn sinh trưởng sinh thực, rễ lúa phát triển mạnh về số lượng, trọng lượng và ăn sâu xuống tầng 30-50 cm để hấp thu dinh dưỡng ở tầng sâu và giữ cho cây bám chắc vào đất, tránh đổ ngã khi mang đòng và mang hạt nặng. Đây là cơ sở kho học của cách bón phân lót sâu ở đất. Thông qua màu sắc, độ lớn của rễ lúa, chúng ta biết được đời sống của cây lúa ra sao.
Cây lúa khoẻ mạnh thì rễ trắng, vàng, to, mập, nhiều lông hút. Gặp điều kiện bất lợi, cây lúa sinh trưởng còi cọc, rễ thường nhỏ, số lượng ít, có màu đen. Nếu trong đất có độc tố, ít oxy thì rễ sẽ bị thối, tanh. Hoạt động của bộ rễ lúa chịu ảnh hưởng của nhiệt độ (rễ phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 28-320c ), để điều hoà nhiệt độ cho đất, giúp rễ phát triển tốt cần bón đủ phân hữu cơ và điều tiết nước hợp lý.
Ngoài ra sự hoạt động của rễ lúa còn chịu ảnh hưởng rất lớn của điều kiện dinh dưỡng và đất đai. Đất giàu chất hữu cơ, thoáng khí, đủ ẩm, rễ sẽ phát triển tốt. Đất giàu dinh dưỡng, lượng phân và vị trí bón phân chi phối hướng phát triển của bộ rễ. Dinh dưỡng đầy đủ, bón phân cân đối, bón phân sâu, pH trung tính, đất không có độc tố thì bộ rễ phát triển tốt, hút được nhiều dinh dưỡng (Nguyễn Thị Lẫm và cs, 2003) [25].
Theo Togari-matsuo đại bộ phận rễ phân bố ở lớp đất trồng trọt từ 12-15 cm, dưới lớp đất cày số rễ rất ít. Trồng lúa trong chậu để quan sát sự phân bố của rễ đến n 91cm thì thấy ở lớp đất 20 cm có trên 30% tổng số rễ, lớp đất sâu dưới 50cm chỉ có 1-2% rễ. Vì vậy trong thực tế người ta coi như phạm vi hoạt động của rễ lúa nằm trong lớp đất cày, nghĩa là 20 cm đất mặt (Togari-Matsuo, 1977) [35]. Ở ruộng không bị ngập nước, không khí trong đất đầy đủ nên rễ hô hấp thuận lợi, sinh trưởng mạnh và cây lúa phân nhánh nhiều.
Ở ruộng nước đất thiếu không khí cây phải hút oxy từ trên không nhờ các bộ phận trên mặt đất để vận chuyển đến rễ làm cho rễ lúa hô hấp được thuận lợi. Ruộng nước nếu thiếu oxy rễ sinh trưởng kém, ăn nông, phát triển theo chiều ngang. Do đó cây hút kali và silic kém (Togari Matsuo, 1977) [35]. Một đặc điểm của hệ rễ cây lúa là luôn luôn tìm đến môi trường có thế hiệu oxy hóa khử thích hợp.
Trong ruộng lúa nước nói chung tầng đất mặt nhiều nước, thức ăn và oxy, nên ở thời kỳ đầu (từ lúc bắt đầu sinh trưởng đến giai đoạn giữa ), rễ lúa thường phân bố ở tầng đất trên. Hệ rễ lúa lúc đó có hình bầu dục nằm ngang. Sau đó cùng với quá trình sinh trưởng, hệ rễ ăn sâu hơn, vì nước tưới đưa thức ăn và oxy xuống sâu hơn, làm cho lớp đất cũng tốt lên, rễ lại phát triển sâu xuống tầng đất dưới nên lúc này hệ rễ có hình quả trứng để lộn ngược.