Tổng quan nghiên cứu

Cây đậu tương (Glycine max (L.) Merrill) giữ vị trí chiến lược trong nền nông nghiệp toàn cầu và an ninh lương thực quốc gia, xếp thứ tư trong các cây lương thực thực phẩm chính sau lúa mì, lúa nước và ngô. Tại Việt Nam, sản xuất đậu tương trong nước hiện mới chỉ đáp ứng hơn 10% nhu cầu tiêu thụ nội địa. Thống kê từ Cục Xúc tiến thương mại cho thấy trong năm 2014, nước ta phải nhập khẩu tới 1,564 triệu tấn đậu tương với tổng giá trị kim ngạch đạt 913,2 triệu USD, chủ yếu phục vụ ngành chế biến thực phẩm và thức ăn chăn nuôi. Năng suất đậu tương bình quân cả nước giai đoạn 2011 - 2015 chỉ duy trì ở mức 1,43 đến 1,45 tấn/ha, chỉ bằng khoảng 60% mức năng suất bình quân của thế giới (2,51 tấn/ha vào năm 2014). Tại huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương – một địa bàn có truyền thống thâm canh cây vụ đông, diện tích đậu tương vụ hè có xu hướng suy giảm rõ rệt, từ 11 ha năm 2015 xuống chỉ còn 5 ha năm 2016 do tình trạng thiếu hụt nguồn giống chuẩn, giống bị thoái hóa và kỹ thuật bón phân chưa đồng bộ.

Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm giải quyết hai mục tiêu cốt lõi: đánh giá toàn diện đặc điểm sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh và năng suất của 5 giống đậu tương triển vọng (DT84, ĐT22, Đ8, ĐT51, ĐVN6); đồng thời xác định dạng phân bón qua lá tối ưu nhất nhằm thúc đẩy sinh trưởng và nâng cao năng suất cho giống đậu tương Đ8 trong điều kiện vụ hè. Phạm vi nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tập trung tại vùng đất bãi màu huyện Kim Thành, tỉnh Hải Dương trong vụ hè năm 2016 (thời vụ gieo bắt đầu từ ngày 03/07/2016). Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn to lớn khi xác định được giống Đ8 có thời gian sinh trưởng ngắn 82 ngày, năng suất thực thu đạt 27,47 tạ/ha, kết hợp biện pháp bổ sung phân bón lá chuyên dùng giúp gia tăng lợi nhuận thuần đạt 34,47 triệu đồng/ha, cao hơn công thức đối chứng 13,655 triệu đồng/ha. Đây là cơ sở khoa học quan trọng để bổ sung giống mới vào công thức luân canh ba vụ mỗi năm tại Hải Dương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết sinh lý học thực vật và dinh dưỡng khoáng cây trồng hiện đại. Trọng tâm là lý thuyết về cơ chế hấp thụ dinh dưỡng khoáng qua bề mặt lá của thực vật (Horst, 1992). Bề mặt lá cây đậu tương sở hữu hệ thống khí khổng và các lỗ siêu nhỏ trên tầng cutin với mật độ lên tới 10 tỷ lỗ trên một đề-xi-mét vuông, cho phép các ion khoáng và hợp chất tan xâm nhập trực tiếp vào tế bào chất. Cơ chế này đặc biệt phát huy hiệu lực cao trong các giai đoạn khủng hoảng dinh dưỡng, khi cây chuyển từ pha sinh trưởng sinh dưỡng sang sinh trưởng sinh thực, thời điểm mà hoạt động hút khoáng của hệ rễ bắt đầu suy giảm.

Bên cạnh đó, đề tài vận dụng lý thuyết về mối quan hệ cộng sinh cố định đạm sinh học giữa vi khuẩn nốt sần Rhizobium japonicum và rễ cây họ đậu. Hoạt động của vi khuẩn nốt sần đòi hỏi sự cân đối nghiêm ngặt giữa các nguyên tố đa lượng (đạm, lân, kali) cùng các vi lượng thiết yếu như Bo, Molipden, Kẽm, Mangan và Sắt. Các khái niệm khoa học chủ chốt được vận dụng xuyên suốt bao gồm: Chỉ số diện tích lá (LAI), Hiệu suất quang hợp thuần (NAR), Tích lũy sinh khối chất khô, Động thái phân cành, Năng suất lý thuyết (NSLT) và Năng suất thực thu (NSTT). Mô hình nghiên cứu phân tích sự tác động tổng hợp giữa yếu tố kiểu gen di truyền của giống và biện pháp kỹ thuật bổ sung dinh dưỡng qua lá đối với quá trình chuyển hóa vật chất vào hạt.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thiết kế và thực hiện theo đúng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống đậu tương QCVN 01-58: 2011/BNNPTNT ban hành bởi Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Đề tài bố trí 2 thí nghiệm đồng ruộng độc lập theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCB) với 3 lần nhắc lại. Thí nghiệm 1 khảo nghiệm 5 công thức giống gồm: DT84 (đối chứng), ĐT22, Đ8, ĐT51, và ĐVN6. Thí nghiệm 2 thử nghiệm trên giống Đ8 với 4 công thức phân bón lá: Công thức 1 (đối chứng phun nước lã), Công thức 2 (phun phân bón lá cao cấp ZK-07), Công thức 3 (phun Siêu kali), Công thức 4 (phun Siêu kali kết hợp vi lượng TE).

Cỡ mẫu nghiên cứu được chuẩn hóa với diện tích mỗi ô thí nghiệm là 5 m2, mật độ gieo trồng cố định 26 cây/m2 (tương ứng 130 cây trên một ô). Phương pháp chọn mẫu áp dụng theo kỹ thuật ngẫu nhiên 5 điểm chéo góc và lấy mẫu liên tục tại hai hàng giữa luống (loại bỏ 5 cây đầu hàng) để chọn ra 10 cây mẫu đại diện cho mỗi ô. Lý do lựa chọn phương pháp lấy mẫu này là nhằm triệt tiêu hoàn toàn hiệu ứng rìa luống, phản ánh chính xác các chỉ tiêu nông sinh học trung bình của toàn quần thể. Timeline nghiên cứu bắt đầu từ khâu làm đất, gieo hạt ngày 03/07/2016, theo dõi định kỳ qua các mốc sinh trưởng: gieo - mọc (5-6 ngày), ra hoa (sau 32-40 ngày), tắt hoa và giai đoạn chín sinh lý (82-90 ngày). Nền phân bón chung cho 1 ha bao gồm: 30 kg N, 90 kg P2O5, 60 kg K2O và 300 kg vôi bột. Kỹ thuật phun phân bón lá tiến hành vào 3 thời điểm: bắt đầu ra hoa (420 lít/ha), hoa rộ (560 lít/ha) và sau tắt hoa 10 ngày (560 lít/ha). Số liệu thu thập được xử lý thống kê sinh học bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 và Microsoft Excel, áp dụng phân tích phương sai ANOVA và kiểm định sai khác trung bình bằng chuẩn LSD ở mức xác suất tin cậy 95% (p < 0,05).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thực nghiệm đồng ruộng tại Kim Thành, Hải Dương đã ghi nhận những phát hiện mang tính đột phá về khả năng thích ứng và tiềm năng năng suất của các giống đậu tương mới:

Thứ nhất, về thời gian sinh trưởng và khả năng sinh trưởng dinh dưỡng, giống đậu tương Đ8 thể hiện ưu thế vượt trội với thời gian sinh trưởng ngắn nhất, chỉ 82 ngày (ngắn hơn giống đối chứng DT84 tới 7 ngày và ngắn hơn các giống ĐT22, ĐT51 là 8 ngày). Giống ĐVN6 có chiều cao cây thấp nhất đạt 57,25 cm nhưng lại có khả năng phân cành mạnh nhất đạt 3,65 cành cấp 1/cây.

Thứ hai, về cấu thành năng suất và năng suất hạt, giống ĐT22 đạt tổng số quả bình quân cao nhất với 49,03 quả/cây. Đáng chú ý, cả 4 giống mới tham gia thí nghiệm (ĐT22, ĐT51, Đ8, ĐVN6) đều cho năng suất vượt trội so với giống đối chứng DT84. Trong đó, giống Đ8 đạt năng suất thực thu cao nhất với 27,47 tạ/ha, cao hơn giống đối chứng DT84 từ 14,0% đến 18,6%, khẳng định tiềm năng thích ứng hoàn hảo với điều kiện vụ hè miền Bắc.

Thứ ba, về hiệu lực của phân bón qua lá trên giống Đ8, công thức phun Siêu kali kết hợp vi lượng TE tạo ra sự bứt phá sinh lý rõ rệt. Cây đậu tương ở công thức này có chỉ số diện tích lá, khả năng tích lũy chất khô và số lượng nốt sần hữu hiệu trên rễ cao hơn hẳn so với đối chứng phun nước và các công thức bón lá khác.

Thứ tư, về hạch toán hiệu quả kinh tế, công thức sử dụng phân bón lá Siêu kali + TE mang lại tổng thu nhập và lợi nhuận cao nhất. Lợi nhuận thuần đạt 34,470 triệu đồng/ha, trong khi công thức đối chứng phun nước chỉ đạt 20,815 triệu đồng/ha. Mức chênh lệch lợi nhuận tăng thêm đạt 13,655 triệu đồng/ha, tương ứng với tỷ lệ gia tăng lợi nhuận thuần lên tới 65,6%.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội về năng suất của giống Đ8 khi kết hợp với phân bón lá Siêu kali + TE xuất phát từ cơ chế điều hòa dinh dưỡng và tối ưu hóa quang hợp. Trong vụ hè, nền nhiệt độ trung bình tại Kim Thành đạt 29,4 độ C kèm cường độ ánh sáng mạnh. Điều này thúc đẩy tốc độ thoát hơi nước nhưng cũng dễ gây khủng hoảng dinh dưỡng cục bộ khi cây bước vào giai đoạn nuôi quả. Việc phun bổ sung kali hàm lượng cao (45% K2O) cùng tổ hợp vi lượng gồm Bo (500 ppm), Kẽm (25 ppm), Mangan (40 ppm), Đồng (30 ppm) và Sắt (20 ppm) đã kích hoạt mạnh mẽ hoạt động của enzyme tổng hợp đường bột, tăng tỷ lệ vận chuyển đồng hóa chất từ lá vào hạt. Nguyên tố Bo đóng vai trò quyết định trong việc tăng cường sức sống hạt phấn, nâng cao tỷ lệ thụ phấn và giảm hiện tượng rụng hoa non.

Khi đối chiếu với các nghiên cứu trước đây của Horst (1992) và các tác giả trong nước như Vũ Quang Sáng (2006, 2015), kết quả này hoàn toàn nhất quán khi khẳng định dinh dưỡng qua lá có thể nâng cao năng suất cây trồng họ đậu từ 12% đến 25%. Sự khác biệt giữa các công thức thí nghiệm có thể được mô tả trực quan thông qua biểu đồ hình cột so sánh tương quan giữa năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của 5 giống đậu tương, kết hợp cùng bảng ma trận hạch toán chi tiết chi phí đầu vào và doanh thu đầu ra của 4 công thức phân bón lá. Điều này minh chứng rằng bón phân qua lá là giải pháp kỹ thuật có chi phí đầu tư thấp nhưng mang lại giá trị gia tăng kinh tế rất cao.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết luận thực nghiệm, đề tài đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật và tổ chức sản xuất cụ thể nhằm phát triển bền vững vùng sản xuất đậu tương:

Thứ nhất, mở rộng diện tích gieo trồng giống đậu tương Đ8 trong cơ cấu vụ hè và hè thu. Mục tiêu hướng tới là mở rộng diện tích canh tác giống Đ8 đạt từ 500 đến 1000 ha tại huyện Kim Thành và các địa bàn lân cận của tỉnh Hải Dương trong giai đoạn 2017 - 2020, đưa năng suất trung bình toàn vùng đạt mốc 2,8 đến 3,0 tấn/ha. Chủ thể thực hiện là Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Hải Dương phối hợp cùng Ủy ban nhân dân các huyện.

Thứ hai, chuẩn hóa và chuyển giao quy trình kỹ thuật bón phân qua lá Siêu kali + TE. Tiến hành tập huấn kỹ thuật cho nông dân về phương pháp phun phân bón lá đúng 3 thời kỳ xung yếu: bắt đầu ra hoa (phun 420 lít/ha), hoa rộ (phun 560 lít/ha) và sau tắt hoa 10 ngày (phun 560 lít/ha), ưu tiên phun vào buổi chiều mát khi trời râm mát. Mục tiêu nâng cao năng suất thực thu tối thiểu 15% và tăng thêm lợi nhuận trên 13 triệu đồng/ha. Đơn vị chủ trì là Trung tâm Khuyến nông tỉnh và các Hợp tác xã Nông nghiệp.

Thứ ba, xây dựng hệ thống sản xuất và cung ứng giống đậu tương nguyên chủng. Thiết lập các vùng nhân giống tập trung, kiểm soát nghiêm ngặt quy trình thu hoạch và bảo quản để đảm bảo 100% hạt giống cung ứng cho nông dân đạt tỷ lệ nảy mầm trên 90% và độ thuần đồng ruộng trên 98%. Đơn vị thực hiện là Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm liên kết cùng các Trung tâm Giống cây trồng.

Thứ tư, hoàn thiện và nhân rộng công thức luân canh ba vụ khép kín gồm: Lúa xuân - Đậu tương hè (giống Đ8) - Rau màu vụ đông sớm. Mô hình này tận dụng triệt để quỹ đất, tận dụng khả năng cố định đạm sinh học của rễ đậu tương để cải tạo đất cho vụ rau đông, nâng cao giá trị kinh tế trên một đơn vị diện tích đạt từ 150 đến 200 triệu đồng/ha/năm. Đơn vị thực hiện là các hộ nông dân và cán bộ chỉ đạo nông nghiệp địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

Nhóm 1: Cán bộ quản lý nông nghiệp và khuyến nông viên cơ sở. Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu thực chứng để xây dựng quy hoạch chuyển đổi cơ cấu cây trồng, bố trí thời vụ hợp lý và ban hành các hướng dẫn kỹ thuật thâm canh đậu tương vụ hè đạt năng suất trên 27 tạ/ha.

Nhóm 2: Các nhà khoa học, giảng viên và sinh viên chuyên ngành Khoa học cây trồng, Nông học và Sinh lý thực vật. Công trình đóng vai trò là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCB), kỹ thuật đo đạc các chỉ tiêu sinh lý nốt sần, diện tích lá (LAI) và phương pháp xử lý phương sai ANOVA.

Nhóm 3: Các doanh nghiệp sản xuất kinh doanh phân bón và giống cây trồng. Dữ liệu thực nghiệm giúp doanh nghiệp nắm bắt nhu cầu vi lượng (Bo, Cu, Zn, Mn, Fe) của cây họ đậu để sản xuất các dòng phân bón lá chuyên biệt, đồng thời định hướng phát triển thương mại hóa các giống đậu tương cực ngắn ngày như Đ8.

Nhóm 4: Ban quản trị các hợp tác xã nông nghiệp và bà con nông dân trực tiếp canh tác. Cung cấp cẩm nang thực hành nông nghiệp chi tiết giúp người trồng lựa chọn đúng giống Đ8 (82 ngày) và áp dụng kỹ thuật phun phân bón lá để tối ưu hóa lợi nhuận đạt trên 34 triệu đồng/ha.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Vì sao giống đậu tương Đ8 lại được đánh giá là lựa chọn tối ưu nhất cho vụ hè tại Hải Dương? Trả lời: Giống Đ8 sở hữu thời gian sinh trưởng cực ngắn, chỉ 82 ngày, ngắn hơn giống DT84 là 7 ngày và ĐT22 là 8 ngày. Đặc điểm này giúp cây né tránh được các đợt mưa lũ cuối vụ hè, đồng thời tạo quỹ đất dồi dào để kịp thời gieo trồng cây vụ đông sớm, mang lại năng suất thực thu cao nhất trong thí nghiệm đạt 27,47 tạ/ha.

Câu hỏi 2: Phân bón lá Siêu kali + TE mang lại ưu thế gì vượt trội so với các loại phân bón lá khác? Trả lời: Siêu kali + TE cung cấp hàm lượng kali cao (45% K2O) kết hợp đồng bộ với 5 nguyên tố vi lượng gồm Bo (500 ppm), Kẽm (25 ppm), Mangan (40 ppm), Đồng (30 ppm) và Sắt (20 ppm). Tổ hợp này giúp cây tăng tỷ lệ đậu quả, tăng khả năng hình thành nốt sần và nâng cao lợi nhuận thuần thêm 13,655 triệu đồng/ha so với không phun.

Câu hỏi 3: Quy trình và thời điểm phun phân bón qua lá cho cây đậu tương Đ8 cần thực hiện như thế nào? Trả lời: Quy trình chuẩn gồm 3 lần phun: lần một khi cây bắt đầu ra hoa với lượng 420 lít/ha; lần hai ở giai đoạn hoa rộ với 560 lít/ha; lần ba sau khi tắt hoa 10 ngày với 560 lít/ha. Nông dân cần phun vào buổi chiều mát mẻ, trời không mưa và tạo màng sương mỏng đều trên bề mặt lá để đạt độ hấp thu trên 90%.

Câu hỏi 4: Năng suất thực thu và hiệu quả kinh tế của giống Đ8 trong nghiên cứu đạt mức cụ thể là bao nhiêu? Trả lời: Giống Đ8 đạt năng suất thực thu 27,47 tạ/ha trong điều kiện vụ hè 2016 tại Kim Thành. Khi áp dụng công thức phun phân bón lá Siêu kali + TE, mô hình đạt tổng thu nhập cao và đem lại lợi nhuận thuần 34,470 triệu đồng/ha, đạt tỷ lệ gia tăng lợi nhuận lên đến 65,6% so với đối chứng.

Câu hỏi 5: Phương pháp bón phân qua lá có thể thay thế hoàn toàn việc bón phân vào đất hay không? Trả lời: Phân bón lá không thể thay thế hoàn toàn phân bón gốc vì lá cây chỉ hấp thu được một lượng nhỏ dinh dưỡng đa lượng. Phương pháp này đóng vai trò bổ sung vi lượng và hỗ trợ dinh dưỡng nhanh chóng vào các giai đoạn khủng hoảng sinh lý, giúp nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón và tăng năng suất hạt từ 12% đến 25%.

Kết luận

Công trình nghiên cứu đã giải quyết trọn vẹn các yêu cầu thực tiễn và học thuật thông qua 5 kết luận then chốt:

  • Xác định được giống đậu tương Đ8 có thời gian sinh trưởng ngắn nhất (82 ngày), khả năng chống chịu sâu bệnh tốt và cho năng suất thực thu cao nhất (27,47 tạ/ha) trong số 5 giống khảo nghiệm tại Kim Thành, Hải Dương.
  • Khẳng định cả 4 giống mới (Đ8, ĐT22, ĐT51, ĐVN6) đều thể hiện các chỉ tiêu sinh lý quang hợp, tích lũy chất khô và năng suất vượt trội so với giống đối chứng đại trà DT84.
  • Chứng minh việc bổ sung phân bón qua lá Siêu kali + TE vào 3 giai đoạn sinh thực trọng yếu giúp tối ưu hóa số nốt sần, tăng tỷ lệ quả chắc và nâng cao hiệu quả kinh tế vượt trội cho giống Đ8.
  • Thiết lập hạch toán kinh tế rõ ràng với lợi nhuận thuần đạt 34,47 triệu đồng/ha, tạo mức chênh lệch tăng thêm 13,655 triệu đồng/ha (tăng 65,6%) so với tập quán canh tác truyền thống.
  • Đóng góp luận cứ khoa học vững chắc để hoàn thiện quy trình thâm canh giống đậu tương Đ8, tạo tiền đề nhân rộng mô hình luân canh 3 vụ/năm giai đoạn 2017 - 2020.

Kế hoạch tiếp theo cần tập trung xây dựng mạng lưới chuyển giao công nghệ, mở rộng mô hình trình diễn ra toàn tỉnh Hải Dương và các tỉnh lân cận thuộc Đồng bằng sông Hồng ngay từ vụ hè tới. Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và người sản xuất hãy chủ động áp dụng các giải pháp kỹ thuật từ luận văn để tạo bước đột phá mới cho năng suất đậu tương Việt Nam.