Luận án tiến sĩ nông nghiệp nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và kỹ thuật bón phân đối với một số dòng lúa cực ngắn ngày cho tỉnh nghệ an

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nông nghiệp nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và kỹ thuật bón phân đối với một số dòng lúa cực ngắn, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng

• Tác giả: Lê Văn Khánh
• Người hướng dẫn: PGS. Tăng Thị Hạnh
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và kỹ thuật bón phân đối với một số dòng lúa cực ngắn ngày cho tỉnh Nghệ An
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• Lời cảm ơn
• Danh mục giải thích từ và cụm từ viết tắt
• Danh mục bảng
• Danh mục hình
• Trích yếu luận án
• Thesis abstract
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Những đóng góp mới của đề tài
• Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• Ý nghĩa khoa học
• Ý nghĩa thực tiễn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Các kết quả nghiên cứu và sử dụng giống lúa cực ngắn ngày ở Việt Nam và trên thế giới
• 1.1.1. Sự cần thiết của giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn
• 1.1.2. Các nghiên cứu về thời gian sinh trưởng của cây lúa
• 1.1.3. Công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa cực ngắn ngày trong và ngoài nước
• 1.1.4. Đặc điểm của nhóm giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn
• 1.2. Tình hình sản xuất lúa của tỉnh Nghệ An
• 1.2.1. Đặc điểm địa hình và khí hậu của tỉnh Nghệ An
• 1.2.2. Tình hình sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An
• 1.2.3. Mùa vụ và cơ cấu giống lúa tại tỉnh Nghệ An
• 1.2.4. Kỹ thuật bón phân trong sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An
• 1.3. Các kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh thái và quang hợp của cây lúa
• 1.3.1. Các kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh thái và mùa vụ của cây lúa
• 1.3.2. Đặc điểm quang hợp của cây lúa
• 1.3.3. Đặc điểm tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon của cây lúa
• 1.4. Các kết quả nghiên cứu về phân bón cho cây lúa
• 1.4.1. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến cây lúa
• 1.4.2. Các kết quả nghiên cứu về phương pháp bón đạm cho cây lúa
• 1.4.3. Ảnh hưởng của liều lượng kali đến cây lúa
• 1.4.4. Liều lượng và tỷ lệ phân khoáng cho cây lúa
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Thời gian nghiên cứu
• 2.3. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
• 2.4. Nội dung nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Phương pháp bố trí các thí nghiệm
• 2.5.2. Phương pháp theo dõi, đánh giá các chỉ tiêu nghiên cứu
• 2.5.3. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh lý và nông học của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày
• 3.1.1. Đánh giá khả năng quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày trong điều kiện chậu vại
• 3.1.2. So sánh khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày trong các vụ hè thu tại tỉnh Nghệ An
• 3.2. Đánh giá đặc điểm sử dụng đạm và kali của giống lúa cực ngắn ngày DCG72
• 3.2.1. Khả năng quang hợp và tích lũy chất khô của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 trên các mức đạm bón khác nhau
• 3.2.2. Ảnh hưởng của liều lượng kali đến khả năng quang hợp và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc đối với giống lúa cực ngắn ngày DCG72
• 3.3. Nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An
• 3.3.1. Ảnh hưởng của các mức phân bón (đạm, lân và kali) và phương pháp bón đạm khác nhau đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An
• 3.3.2. Mô hình thử nghiệm áp dụng kết quả nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An
• Kết luận và đề nghị
• Danh mục công trình đã công bố có liên quan đến luận án
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Nghiên cứu nông sinh học

Phần này tập trung vào nghiên cứu nông sinh học của các dòng lúa cực ngắn ngày tại Nghệ An. Các dòng lúa được đánh giá về đặc điểm nông sinh học, bao gồm thời gian sinh trưởng, khả năng quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon. Kết quả cho thấy các dòng lúa cực ngắn ngày có thời gian sinh trưởng ngắn hơn so với giống đối chứng Khang Dân 18 từ 8-12 ngày. Giống DCG72 nổi bật với thời gian sinh trưởng từ 86-94 ngày, năng suất cao và chất lượng khá, phù hợp với điều kiện sản xuất tại Nghệ An.

1.1 Đặc điểm sinh trưởng

Các dòng lúa cực ngắn ngày được đánh giá về thời gian sinh trưởng, số nhánh tối đa và diện tích lá. Kết quả cho thấy giống DCG72 có khả năng duy trì quang hợp và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc cao hơn so với giống đối chứng. Điều này góp phần tăng năng suất và chất lượng lúa.

1.2 Khả năng quang hợp

Nghiên cứu chỉ ra rằng cường độ quang hợp của các dòng lúa cực ngắn ngày cao hơn ở giai đoạn sau trỗ. Giống DCG72 có khả năng quang hợp tốt, đặc biệt khi được bón phân đạm và kali ở mức phù hợp.

II. Kỹ thuật bón phân

Phần này tập trung vào kỹ thuật bón phân cho lúa cực ngắn ngày tại Nghệ An. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các mức phân bón đạm và kali đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng lúa. Kết quả cho thấy giống DCG72 có khả năng sử dụng đạm và kali thấp. Tăng lượng phân bón lên mức cao dẫn đến giảm diện tích lá, hàm lượng đạm và diệp lục, từ đó ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất.

2.1 Ảnh hưởng của đạm

Nghiên cứu chỉ ra rằng liều lượng đạm ảnh hưởng đáng kể đến cường độ quang hợp và khả năng tích lũy chất khô của giống DCG72. Bón đạm ở mức vừa phải (60 kg N/ha) giúp tăng năng suất, trong khi bón quá nhiều (120 kg N/ha) dẫn đến giảm năng suất.

2.2 Ảnh hưởng của kali

Kali cũng đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật bón phân cho lúa cực ngắn ngày. Bón kali ở mức phù hợp (48 kg K2O/ha) giúp tăng khả năng quang hợp và vận chuyển hydrat cacbon, từ đó cải thiện năng suất và chất lượng lúa.

III. Canh tác lúa tại Nghệ An

Phần này phân tích canh tác lúa tại Nghệ An, tập trung vào nông nghiệp Nghệ An và kỹ thuật trồng lúa. Nghiên cứu chỉ ra rằng việc áp dụng kỹ thuật canh tác lúa hiện đại, kết hợp với phân bón cho lúa phù hợp, giúp tăng năng suất và chất lượng lúa cực ngắn ngày. Giống DCG72 được đánh giá là phù hợp với điều kiện khí hậu và đất đai tại Nghệ An.

3.1 Mùa vụ và cơ cấu giống

Nghiên cứu đánh giá mùa vụ và cơ cấu giống lúa tại Nghệ An. Kết quả cho thấy giống DCG72 có thể trồng được trong cả vụ hè thu và vụ xuân, với năng suất cao và ổn định.

3.2 Kỹ thuật trồng lúa

Việc áp dụng kỹ thuật trồng lúa hiện đại, bao gồm phương pháp bón phân và quản lý nước, giúp tăng hiệu quả sản xuất. Nghiên cứu khuyến nghị sử dụng phương pháp bón đạm nuôi hạt để tăng năng suất và chất lượng lúa.

IV. Giá trị và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này có giá trị khoa học và thực tiễn cao, đặc biệt trong việc cải thiện nông nghiệp bền vững tại Nghệ An. Kết quả nghiên cứu giúp xác định phương pháp bón phân và kỹ thuật canh tác lúa phù hợp, từ đó tăng năng suất và chất lượng lúa cực ngắn ngày. Giống DCG72 được khuyến nghị sử dụng rộng rãi trong sản xuất lúa tại Nghệ An.

4.1 Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học về đặc điểm nông sinh học và kỹ thuật bón phân cho lúa cực ngắn ngày, góp phần vào sự phát triển của nông nghiệp bền vững.

4.2 Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng trực tiếp vào sản xuất lúa tại Nghệ An, giúp nông dân tăng năng suất và hiệu quả kinh tế. Giống DCG72 và các kỹ thuật bón phân được khuyến nghị sử dụng rộng rãi.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Sản xuất lúa thuần tại vùng Bắc Trung Bộ, đặc biệt là tỉnh Nghệ An, thường xuyên đối mặt với các hình thái thời tiết cực đoan như hạn hán đầu vụ và bão lũ cuối vụ hè thu. Tỉnh Nghệ An sở hữu hơn 20.000 ha ruộng trũng (chiếm trên 22% tổng diện tích gieo cấy lúa toàn tỉnh), đòi hỏi nghiêm ngặt việc thu hoạch trước ngày 30 tháng 8 nhằm né tránh ngập lụt. Mặc dù giống lúa Khang Dân 18 (KD18) từng chiếm 35 – 40% cơ cấu diện tích vụ hè thu, giống này bộc lộ nhiều hạn chế qua thời gian dài canh tác: thời gian sinh trưởng 100 – 105 ngày khiến thu hoạch thường trễ sau ngày 30 tháng 8, dấu hiệu thoái hóa giống, khả năng chống chịu sâu bệnh suy giảm và phẩm chất hạt kém với hàm lượng amylose lên tới 28,48%. Từ nguồn vật liệu của dự án hợp tác JICA - VNUA, các dòng lúa cải tiến cực ngắn ngày đã được tạo lập nhằm khắc phục nhược điểm của giống KD18. Tuy nhiên, các dẫn liệu sinh lý, nông học và kỹ thuật bón phân đặc thù cho các dòng lúa này trong điều kiện sinh thái tỉnh Nghệ An chưa được xác lập đầy đủ.

Luận án xác định 3 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Tìm hiểu sự khác biệt về đặc điểm sinh lý và nông học của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày; so sánh khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại Nghệ An.
2. Đánh giá, xác định đặc điểm sử dụng đạm và kali đối với quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc, làm cơ sở khoa học cho kỹ thuật bón phân đối với giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất.
3. Xác định mức phân bón và phương pháp bón phân đạm phù hợp đối với giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất tại tỉnh Nghệ An.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án được giới hạn như sau:

• Đối tượng: 5 dòng/giống lúa cực ngắn ngày gồm D1, D2, D3, D4 và giống DCG72 (chọn lọc từ dòng DCG 72-1-3-1-4, ký hiệu D5), so sánh đối chứng với giống KD18.
• Phạm vi thời gian: Thực hiện từ năm 2014 đến năm 2017.
• Phạm vi không gian: Thí nghiệm chậu vại nghiên cứu sinh lý quang hợp, sử dụng dinh dưỡng N và K thực hiện tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam; thí nghiệm đồng ruộng khảo nghiệm đặc tính nông học được tiến hành tại hai vùng sinh thái của Nghệ An gồm vùng đồng bằng ven biển/ngập lụt (huyện Yên Thành) và vùng miền núi cao (huyện Quỳ Hợp) trong các vụ hè thu 2014, hè thu 2015; thí nghiệm liều lượng và phương pháp bón phân cho giống DCG72 tại huyện Yên Thành (vụ hè thu 2015 và vụ xuân 2016); mô hình thử nghiệm diện rộng tại các vùng ngập lụt thuộc huyện Đô Lương và huyện Thanh Chương (vụ hè thu 2016).

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án tập hợp các công trình nghiên cứu về thời gian sinh trưởng, di truyền tính chín sớm, sinh lý quang hợp, tích lũy - vận chuyển vật chất và dinh dưỡng khoáng trên cây lúa:

• Thời gian sinh trưởng và công tác chọn tạo giống lúa cực ngắn ngày:

  • Yoshida (1985) và Vergara et al. (1966) ghi nhận thời gian sinh trưởng của cây lúa dao động 90 – 180 ngày, tối ưu cho tích lũy chất khô và năng suất ở mức 130 – 140 ngày; tuy nhiên IRRI (Akihama và cs., 1976) chứng minh việc rút ngắn thời gian sinh trưởng không cản trở khả năng tích lũy năng suất cao.
  • Về mặt di truyền, Lin et al. (1998) phát hiện 2 locus tính trạng số lượng QTL là Hd-1 và Hd-2 trên nhiễm sắc thể số 6 và 7 quy định tính trỗ sớm; Yano et al. (1997) bổ sung các locus phụ Hd-3, Hd-4, Hd-5; Sabouri and Nahvi (2009) định vị các gen Hd-1, Hd-4, Hd-9, Hd-2a, Hd-2b. Tại Việt Nam, Nguyễn Quốc Trung và Phạm Văn Cường (2015) phân tích quần thể BC2F2 từ tổ hợp lai KD18 x TSC3 đã xác định điểm QTL SGD1 liên kết thời gian trỗ nằm trên nhiễm sắc thể số 3 trùng vị trí với gen Hd9. Phạm Văn Cường và cs. (2016) chọn lọc phả hệ phát triển thành dòng DCG 72-1-3-1 (DCG72) có thời gian sinh trưởng 95 ngày (vụ mùa) và 108 ngày (vụ xuân), ngắn hơn KD18 từ 14 – 23 ngày.
  • Phân loại theo QCVN 01-55: 2011/BNNPTNT quy định nhóm cực ngắn ngày có thời gian sinh trưởng dưới 115 ngày trong vụ xuân và dưới 100 ngày trong vụ mùa/hè thu đối với các tỉnh phía Bắc.

• Sinh lý quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon:

  • Các công trình của Đào Thế Tuấn (1979), Hoàng Minh Tấn và cs. (2006), Parry et al. (2013), Liu and Li (2016), Tang Thi Hanh et al. (2008, 2014) chỉ ra quang hợp lá lúa chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng đạm lá, enzym Rubisco, chỉ số SPAD, độ dẫn khí khổng và cường độ thoát hơi nước.
  • Về tích lũy và điều chuyển hydrat cacbon không cấu trúc (HCK), Yoshida (1985), Takai et al. (2006), Yoshinaga et al. (2013) và Đỗ Thị Hường và cs. (2014a) nhấn mạnh HCK tích lũy trong thân và bẹ lá trước trỗ đóng vai trò nguồn dự trữ chiến lược, chuyển vị nhanh về bông trong 20 ngày sau trỗ quyết định tỷ lệ hạt chắc và năng suất hạt.

• Nhu cầu dinh dưỡng phân bón:

  • Các nghiên cứu của Chu Văn Hách và cs. (2006), Tăng Thị Hạnh và cs. (2013b, 2014), Nguyễn Thị Lan và cs. (2007) cho thấy các giống lúa ngắn ngày phản ứng tối ưu ở mức đạm thấp; bón đạm quá cao làm giảm chỉ số thu hoạch, tăng tỷ lệ lép và kéo dài thời gian sinh trưởng.

Khoảng trống nghiên cứu: Mặc dù dòng DCG72 đã được tạo lập từ tổ hợp lai KD18 x TSC3, các nghiên cứu trước chưa làm rõ phản ứng sinh lý quang hợp, cơ chế tích lũy và vận chuyển HCK của dòng này dưới các mức phân bón khác nhau, đồng thời thiếu quy trình bón phân đạm - lân - kali chuẩn xác phù hợp với điều kiện thổ nhưỡng, mùa vụ hè thu tránh lũ tại Nghệ An. Luận án giải quyết trực tiếp khoảng trống này bằng các thí nghiệm sinh lý định lượng kết hợp khảo nghiệm đồng ruộng và mô hình thử nghiệm sản xuất.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết sinh thái học cây trồng, sinh lý quang hợp C3, lý thuyết nguồn - sức chứa (source - sink relationship), động thái tích lũy sinh khối và nguyên lý cân bằng dinh dưỡng khoáng N-P-K trong thâm canh lúa nước.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm định lượng bao gồm:

1. Vật liệu nghiên cứu:

   • 5 dòng/giống lúa cực ngắn ngày thuần: D1, D2, D3, D4, DCG72 (nguồn gốc từ dự án JICA-VNUA).
   • Giống đối chứng: Khang Dân 18 (KD18).

2. Thiết kế thí nghiệm:

   • Thí nghiệm 1 (Chậu vại 5 lít tại VNUA): Nghiên cứu đặc điểm quang hợp, tích lũy chất khô và HCK của các dòng lúa; đánh giá các mức đạm (0; 0,5; 1,5 g N/chậu) và kali (0; 0,5; 1,0 g K2O/chậu) đối với giống DCG72.
   • Thí nghiệm 2 (Đồng ruộng tại Yên Thành và Quỳ Hợp): Đánh giá sinh trưởng, năng suất và phẩm chất gạo của 5 dòng/giống lúa cực ngắn ngày trong 2 vụ hè thu 2014 và hè thu 2015 theo QCVN 01-55: 2011/BNNPTNT. Bố trí khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD), 3 lần nhắc lại.
   • Thí nghiệm 3 (Kỹ thuật bón phân cho DCG72 tại Yên Thành): Thí nghiệm 2 yếu tố, gồm 3 mức phân bón (M1: 60 N + 48 P2O5 + 48 K2O; M2: 90 N + 72 P2O5 + 72 K2O; M3: 120 N + 96 P2O5 + 96 K2O kg/ha) kết hợp 2 phương pháp bón đạm (P1: bón lót đạm truyền thống; P2: bón đạm nuôi hạt / đón đòng và nuôi hạt) trong vụ hè thu 2015 và xuân 2016.
   • Mô hình thử nghiệm: Triển khai công thức tối ưu M1P2 trong vụ hè thu 2016 tại vùng trũng huyện Thanh Chương và huyện Đô Lương.

3. Thiết bị đo đạc và quy trình phân tích:

   • Cường độ quang hợp (CĐQH), độ dẫn khí khổng (ĐDKK), cường độ thoát hơi nước (CĐTHN): Đo bằng máy đo quang hợp xách tay LI-6400XT (Licor, Hoa Kỳ).
   • Hàm lượng diệp lục lá: Đo bằng máy SPAD Konica-Minolta 502 (Nhật Bản).
   • Diện tích lá (LAI): Xác định bằng máy đo diện tích lá LI-3100C (Licor, Hoa Kỳ).
   • Phân tích hydrat cacbon không cấu trúc (HCK) trong thân và bẹ lá: Thực hiện theo quy trình phân tích của Ohnishi and Horie (1999).
   • Phân tích hàm lượng đạm và kali tổng số trong mô thực vật: Phương pháp tiêu chuẩn phòng thí nghiệm nông hóa.
   • Đánh giá phẩm chất hạt: Xác định tỷ lệ xay xát, kích thước hạt, hàm lượng amylose và cho điểm cảm quan chất lượng cơm.

4. Xử lý số liệu:

   • Số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phần mềm phân tích chuyên ngành sinh học nông nghiệp (ANOVA, kiểm định Duncan/LSD ở mức ý nghĩa p < 0,05), tính toán hệ số tương quan tuyến tính (r).

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các cơ sở lý luận và thực tiễn về giống lúa cực ngắn ngày, điều kiện sản xuất lúa tỉnh Nghệ An và các quy luật sinh lý dinh dưỡng:

• Tổng hợp thực trạng sản xuất lúa tỉnh Nghệ An giai đoạn 2012 – 2016: Diện tích gieo cấy bình quân 186,2 nghìn ha, năng suất trung bình 52,6 tạ/ha, sản lượng đạt 979,7 nghìn tấn. Vụ xuân đạt năng suất bình quân cao nhất (64,0 tạ/ha trên diện tích 90,2 nghìn ha), trong khi vụ hè thu đạt 47,4 tạ/ha (diện tích 57,8 nghìn ha) và vụ mùa đạt 33,7 tạ/ha (diện tích 38,2 nghìn ha).
• Phân tích yếu tố khí hậu bất thuận: Nhiệt độ trung bình năm 23 – 24°C, tổng nhiệt năm 8.500 – 9.000°C; lượng mưa bình quân 1.000 – 2.000 mm nhưng phân bố không đều (mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm 80 – 85% tổng lượng mưa). Bão lũ tập trung vào tháng 9 và tháng 10 đe dọa trực tiếp vụ hè thu vùng đồng bằng ven biển.
• Đánh giá tập quán bón phân: Nông dân địa phương có xu hướng bón đạm cao (lên tới 148,8 kg N/ha), gây lãng phí, tăng tỷ lệ sâu bệnh và kéo dài chu kỳ sinh trưởng của lúa.

Bảng tổng hợp tình hình sản xuất lúa theo mùa vụ tại tỉnh Nghệ An (2012 – 2016):

Mùa vụ	Diện tích bình quân (nghìn ha)	Năng suất bình quân (tạ/ha)	Sản lượng bình quân (nghìn tấn)
Vụ Xuân	90,2	64,0	577,4
Vụ Hè thu	57,8	47,4	273,3
Vụ Mùa	38,2	33,7	129,1
Toàn tỉnh (bình quân năm)	186,2	52,6	979,7

Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết vật liệu 5 dòng/giống lúa cực ngắn ngày (D1, D2, D3, D4, DCG72) đối chứng KD18; phương pháp bố trí các thí nghiệm chậu vại tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam; phương pháp thí nghiệm đồng ruộng tại Yên Thành và Quỳ Hợp; thông số kỹ thuật của các thiết bị chuyên dụng (LI-6400XT, SPAD-502, LI-3100C); quy trình hóa sinh xác định HCK theo Ohnishi and Horie (1999); các công thức tính toán chỉ số thu hoạch (HI), hiệu suất sử dụng đạm sinh khối (BNUE) và hiệu suất sử dụng đạm quang hợp (PNUE).

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

1. Đặc điểm sinh lý và nông học của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày

• Thời gian sinh trưởng: Trong vụ hè thu tại Nghệ An, các dòng D1, D2, D3, D4 và giống DCG72 có thời gian sinh trưởng dao động từ 86 đến 94 ngày, ngắn hơn giống đối chứng KD18 từ 8 đến 12 ngày (KD18 từ 100 – 105 ngày), đáp ứng yêu cầu thu hoạch an toàn trước ngày 30 tháng 8.
• Đặc điểm sinh lý quang hợp và vật chất: Thí nghiệm chậu vại cho thấy các dòng cực ngắn ngày có khả năng duy trì CĐQH, chỉ số SPAD và hàm lượng đạm trong lá đòng ở thời kỳ sau trỗ cao hơn KD18. Tương quan giữa CĐQH với ĐDKK đạt hệ số r từ 0,69 đến 0,81; tương quan giữa CĐQH với CĐTHN đạt r = 0,70 đến 0,84. Lượng HCK chuyển vị từ thân và bẹ lá về bông trong giai đoạn từ trỗ đến 7 ngày sau trỗ đóng góp quyết định vào năng suất cá thể (NSCT).
• Năng suất và phẩm chất: Giống DCG72 thể hiện tính ưu việt nhất trong tập đoàn thí nghiệm:
  • Năng suất thực thu vụ hè thu 2014 đạt 52,9 – 53,6 tạ/ha; vụ hè thu 2015 đạt 57,7 – 64,0 tạ/ha (vượt KD18 ở mức ý nghĩa).
  • Phẩm chất gạo: Hàm lượng amylose của DCG72 đạt 19,2 – 21,0% (thấp hơn nhiều so với KD18 là 28,48%), chất lượng cơm đạt điểm cảm quan khá về độ dẻo (3,2 – 3,7/5 điểm) và vị ngon (2,9 – 3,7/5 điểm).

2. Đặc điểm sử dụng đạm và kali của giống lúa DCG72

• Đáp ứng phân đạm: Ở mức bón thấp (0,5 g N/chậu 5 lít), DCG72 đạt CĐQH, khả năng tích lũy chất khô, lượng HCK chuyển vị và năng suất cá thể cao nhất (đạt 52,5 g/khóm, cao hơn KD18 đạt 47,3 g/khóm). Khi tăng lượng đạm lên mức cao (1,5 g N/chậu), diện tích lá tăng nhưng hàm lượng diệp lục và CĐQH sau trỗ giảm nhanh, làm giảm tỷ lệ vận chuyển HCK về bông, dẫn đến số hạt chắc/bông giảm và năng suất cá thể suy giảm.
• Đáp ứng phân kali: Ở mức kali thấp (0,5 g K2O/chậu), DCG72 đạt NSCT 46,9 g/khóm (vượt KD18 đạt 43,6 g/khóm). Tăng kali lên mức cao (1,0 g K2O/chậu) không làm tăng năng suất cá thể do cản trở cân bằng sinh lý và quang hợp sau trỗ.

3. Nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho giống DCG72 tại đồng ruộng Nghệ An

• Thí nghiệm mức bón và phương pháp bón đạm:
  • Vụ Hè thu 2015: Năng suất giống DCG72 không tăng khi nâng mức phân từ M1 (60 N + 48 P2O5 + 48 K2O kg/ha) lên M2 (90 N + 72 P2O5 + 72 K2O kg/ha); khi tăng lên mức M3 (120 N + 96 P2O5 + 96 K2O kg/ha), năng suất thực thu giảm rõ rệt. Phương pháp bón đạm nuôi hạt (P2) cho năng suất cao hơn phương pháp bón lót đạm (P1) nhờ cải thiện tỷ lệ hạt chắc và P1000. Công thức M1P2 đạt năng suất cao nhất: 61,2 tạ/ha.
  • Vụ Xuân 2016: Do nền nhiệt đầu vụ thấp, chu kỳ sinh trưởng dài hơn, năng suất DCG72 tăng khi chuyển từ M1 lên M2 nhưng không tăng thêm ở mức M3. Công thức M2P2 đạt năng suất cao nhất: 68,0 tạ/ha.

Bảng tổng hợp phản ứng năng suất giống DCG72 theo các tổ hợp bón phân tại Nghệ An:

Mùa vụ	Công thức bón phân tối ưu	Mức phân khoáng nguyên chất (kg/ha)	Năng suất thực thu (tạ/ha)	Đặc điểm nổi bật
Vụ Hè thu 2015	M1P2	60 N + 48 P2O5 + 48 K2O	61,2	Bón đạm nuôi hạt (P2), tránh lốp đổ, hạt chắc cao
Vụ Xuân 2016	M2P2	90 N + 72 P2O5 + 72 K2O	68,0	Bón đạm nuôi hạt (P2), tối ưu sinh khối vụ lạnh

• Kết quả mô hình thử nghiệm (Vụ Hè thu 2016): Áp dụng quy trình bón phân M1P2 cho giống DCG72 trên quy mô thử nghiệm tại vùng ngập lụt huyện Thanh Chương và huyện Đô Lương:
  • Thời gian sinh trưởng hoàn thành trong khung 86 – 92 ngày, thu hoạch trước ngày 30 tháng 8, né tránh hoàn toàn lũ tiểu mãn và bão đầu mùa.
  • Năng suất thực thu đạt 50,5 – 56,1 tạ/ha.
  • Hiệu quả kinh tế: Đạt lợi nhuận thuần từ 5,4 đến 9,4 triệu đồng/ha, vượt trội so với tập quán canh tác của địa phương.

---

Kết quả và những đóng góp mới

1. Đóng góp mới về mặt học thuật và lý luận:

   • Xác định được quy luật hình thành năng suất của nhóm lúa cực ngắn ngày phụ thuộc chặt chẽ vào khối lượng chất khô tích lũy trước trỗ, cường độ quang hợp thực tế và khả năng vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc (HCK) từ thân, bẹ lá về bông trong giai đoạn sau trỗ.
   • Chứng minh đặc tính sinh lý của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 có nhu cầu phân bón (đạm và kali) ở mức thấp. Ở liều lượng phân khoáng cao, hiệu suất quang hợp và khả năng chuyển vị HCK sau trỗ bị ức chế, dẫn đến suy giảm tỷ lệ hạt chắc và năng suất cá thể.

2. Đóng góp mới về mặt thực tiễn và giải pháp đề xuất:

   • Tuyển chọn thành công giống lúa thuần cực ngắn ngày DCG72 có thời gian sinh trưởng 86 – 94 ngày trong vụ hè thu, năng suất đạt 52,9 – 64,0 tạ/ha, hàm lượng amylose 19,2 – 21,0%, phù hợp thay thế giống thoái hóa KD18 cho vùng chạy lụt tại tỉnh Nghệ An.
   • Xây dựng và chuẩn hóa quy trình kỹ thuật bón phân cho giống DCG72:
     • Vụ Hè thu: Bón mức 60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha kết hợp phương pháp bón đạm nuôi hạt (công thức M1P2).
     • Vụ Xuân: Bón mức 90 kg N + 72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha kết hợp phương pháp bón đạm nuôi hạt (công thức M2P2).
   • Triển khai thành công mô hình thử nghiệm tại huyện Thanh Chương và Đô Lương, đạt năng suất 50,5 – 56,1 tạ/ha và lợi nhuận 5,4 – 9,4 triệu đồng/ha, bảo đảm an toàn thu hoạch trước ngày 30 tháng 8.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Thí nghiệm đồng ruộng của luận án mới chỉ tập trung khảo nghiệm tại 2 vùng sinh thái đặc thù của tỉnh Nghệ An (Yên Thành và Quỳ Hợp; thử nghiệm tại Thanh Chương, Đô Lương) và chủ yếu tập trung sâu vào vụ hè thu; chưa đánh giá phản ứng của giống DCG72 trên các chân đất phèn, mặn hoặc mở rộng ra các tỉnh khác trong vùng Bắc Trung Bộ.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  • Khảo nghiệm mở rộng giống lúa DCG72 và quy trình bón phân M1P2/M2P2 trên các tiểu vùng sinh thái khác của khu vực Bắc Trung Bộ.
  • Nghiên cứu hoàn thiện quy trình gieo cấy thẳng kết hợp cơ giới hóa nhằm tối ưu hóa hơn nữa thời gian sinh trưởng và chi phí sản xuất cho các giống lúa cực ngắn ngày.

---

Giá trị tham khảo

• Đối với nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên chuyên ngành Khoa học cây trồng, Nông học, Sinh lý thực vật: Luận án cung cấp hệ thống dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về mối quan hệ giữa quang hợp, động thái tích lũy HCK và hiệu suất sử dụng dinh dưỡng N-K ở nhóm lúa cực ngắn ngày; phương pháp đo đạc quang hợp bằng LI-6400XT và phân tích HCK theo Ohnishi & Horie (1999).
• Đối với cơ quan quản lý nông nghiệp và khuyến nông tỉnh Nghệ An và Bắc Trung Bộ: Cung cấp cơ sở khoa học xác đáng để cơ cấu giống DCG72 vào trà hè thu chạy lụt (vùng trũng >20.000 ha) và trà xuân muộn gieo cấy lại khi gặp rét đậm; áp dụng định mức phân bón tiết kiệm đạm (60 kg N/ha trong vụ hè thu) giúp hạ giá thành sản xuất và bảo vệ môi trường.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao giống lúa DCG72 lại phù hợp với vùng sản xuất lúa hè thu chạy lụt tại tỉnh Nghệ An?
Giống DCG72 có thời gian sinh trưởng trong vụ hè thu chỉ từ 86 đến 94 ngày, ngắn hơn giống KD18 từ 8 đến 12 ngày. Khoảng thời gian sinh trưởng này bảo đảm lúa trỗ và chín hoàn toàn trước ngày 30 tháng 8, giúp nông dân thu hoạch xong trước thời điểm bão lũ thường bùng phát vào tháng 9 tại Nghệ An.

2. Năng suất của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày trong nghiên cứu phụ thuộc chủ yếu vào những yếu tố sinh lý nào?
Năng suất của các dòng lúa cực ngắn ngày phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ tích lũy chất khô ở giai đoạn trước trỗ, cường độ quang hợp của lá đòng sau trỗ, và khả năng vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc (HCK) tích lũy từ thân và bẹ lá về bông trong giai đoạn từ trỗ đến chín.

3. Vì sao không nên bón lượng đạm và kali cao cho giống lúa DCG72?
Kết quả thí nghiệm chậu vại và đồng ruộng chứng minh DCG72 có mức thích ứng dinh dưỡng thấp. Khi bón đạm cao (1,5 g N/chậu hoặc 120 kg N/ha) và kali cao (1,0 g K2O/chậu), diện tích lá tăng nhưng hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp sau trỗ suy giảm nhanh, cản trở sự vận chuyển HCK về hạt, làm giảm tỷ lệ hạt chắc, giảm khối lượng 1000 hạt và làm giảm năng suất thực thu.

4. Quy trình bón phân tối ưu được xác định cho giống lúa DCG72 trong vụ hè thu và vụ xuân tại Nghệ An là gì?

• Vụ Hè thu: Bón mức M1 (60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha) kết hợp phương pháp bón đạm nuôi hạt (P2), đạt năng suất 61,2 tạ/ha.
• Vụ Xuân: Bón mức M2 (90 kg N + 72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha) kết hợp phương pháp bón đạm nuôi hạt (P2), đạt năng suất 68,0 tạ/ha.

5. Chất lượng gạo của giống DCG72 có ưu điểm gì so với giống đối chứng Khang Dân 18?
Giống DCG72 có hàm lượng amylose đạt từ 19,2% đến 21,0%, thấp hơn đáng kể so với giống Khang Dân 18 (28,48%), giúp cơm mềm dẻo hơn, điểm đánh giá độ dẻo đạt 3,2 – 3,7/5 điểm và vị ngon đạt 2,9 – 3,7/5 điểm.

---

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Lê Văn Khánh đã giải quyết thành công vấn đề thực tiễn cấp bách trong việc né tránh thiên tai bão lụt cho sản xuất lúa hè thu tại Nghệ An thông qua việc đánh giá nông sinh học và hoàn thiện kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72. Kết quả nghiên cứu xác lập rõ cơ chế năng suất của nhóm lúa cực ngắn ngày phụ thuộc vào tích lũy chất khô trước trỗ và chuyển vị HCK sau trỗ, đồng thời chứng minh giống DCG72 thích hợp với mức bón phân khoáng thấp. Công thức phân bón 60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha kết hợp bón đạm nuôi hạt trong vụ hè thu giúp giống DCG72 đạt năng suất trên 60 tạ/ha, rút ngắn thời gian sinh trưởng dưới 95 ngày và đem lại hiệu quả kinh tế cao cho vùng trũng Nghệ An. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị cao cho công tác nghiên cứu sinh lý cây trồng, chọn tạo giống lúa thích ứng biến đổi khí hậu và chỉ đạo mùa vụ tại khu vực Bắc Trung Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ———————— LÊ VĂN KHÁNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT BÓN PHÂN ĐỐI VỚI MỘT SỐ DÒNG LÚA CỰC NGẮN NGÀY CHO TỈNH NGHỆ AN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT BÓN PHÂN ĐỐI VỚI MỘT SỐ DÒNG LÚA CỰC NGẮN NGÀY CHO TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9 62 01 10 Người hướng dẫn khoa học: 1. Tăng Thị Hạnh 2. Vũ Quang Sáng HÀ NỘI - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận án Lê Văn Khánh i LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành tới PGS. Tăng Thị Hạnh và PGS. Vũ Quang Sáng đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Nghiên cứu sinh xin trân trọng cám ơn PGS. Phạm Văn Cường – Giám đốc điều hành dự án JICA- VNUA “Phát triển cây trồng cải tiến cho vùng trung du và miền núi phía Bắc Việt Nam” đã cung cấp vật liệu nghiên cứu; định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài; dự án JICA-VNUA đã tài trợ một phần kinh phí để thực hiện một số thí nghiệm. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Ban Quản lý đào tạo Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Ban chủ nhiệm Khoa Nông học, các thầy cô giáo bộ môn Cây lương thực, cán bộ Trung tâm Nghiên cứu cây trồng Việt Nam và Nhật Bản, cán bộ Trạm Giống Cây trồng Đô Thành – Yên Thành đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo và đồng nghiệp Sở Khoa học và Công nghệ Nghệ An đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập.

Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, các anh chị em, bạn bè - những người đã tận tụy giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án này. Một lần nữa nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn tất cả những giúp đỡ quý báu của các tập thể và cá nhân dành cho nghiên cứu sinh. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận án Lê Văn Khánh ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan. ii Mục lục.

iii Danh mục giải thích từ và cụm từ viết tắt. vi Danh mục bảng. vii Trích yếu luận án. xii Thesis abstract.

Tính cấp thiết của đề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Những đóng góp mới của đề tài.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn. Tổng quan tài liệu.

Các kết quả nghiên cứu và sử dụng giống lúa cực ngắn ngày ở việt nam và trên thế giới. Sự cần thiết của giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn. Các nghiên cứu về thời gian sinh trưởng của cây lúa .