Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất đậu tương trên toàn cầu ghi nhận sự tăng trưởng mạnh mẽ với diện tích canh tác năm 2014 đạt 113,049 triệu ha, sản lượng vượt 283,873 triệu tấn và năng suất bình quân đạt 25,11 tạ/ha. Tại Việt Nam, đậu tương giữ vị trí xung yếu trong cơ cấu cây công nghiệp ngắn ngày, vừa cung cấp nguồn đạm thực vật dồi dào, vừa giữ vai trò cải tạo đất vượt trội nhờ khả năng cố định 20 đến 25 kg Urê/ha từ vi khuẩn nốt sần cộng sinh. Tuy nhiên, sản lượng đậu tương cả nước năm 2014 sơ bộ mới đạt 176,4 nghìn tấn trên diện tích 120 nghìn ha với năng suất khiêm tốn 1,47 tấn/ha, chỉ đáp ứng được hơn 80% nhu cầu tiêu thụ nội địa, buộc nước ta phải nhập khẩu hơn 1,26 triệu tấn đậu tương mỗi năm.

Tại tỉnh Bắc Ninh, diện tích canh tác đậu tương vụ đông sụt giảm nghiêm trọng từ 3,3 nghìn ha năm 2010 xuống còn 0,95 nghìn ha năm 2015, kéo theo sản lượng giảm từ 5,5 nghìn tấn xuống vỏn vẹn 1,96 nghìn tấn. Thực trạng này bắt nguồn từ sự thiếu hụt các bộ giống có tiềm năng năng suất cao, khả năng chống chịu điều kiện thời tiết khắc nghiệt kém, áp lực sâu bệnh hại gia tăng và việc lạm dụng phân bón vô cơ làm suy thoái độ phì nhiêu của đất. Trong bối cảnh các nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi lớn trên địa bàn như DABACO đang thiếu hụt trầm trọng nguồn nguyên liệu tại chỗ, việc nghiên cứu tuyển chọn giống đậu tương triển vọng và ứng dụng các giải pháp sinh học là yêu cầu cấp thiết.

Luận văn hướng tới mục tiêu đánh giá toàn diện đặc tính nông sinh học, các yếu tố cấu thành năng suất của 5 giống đậu tương gồm DT84, ĐT51, D140, ĐT26, ĐVN5, đồng thời xác định hiệu lực sinh học của tổ hợp chế phẩm vi sinh EMINA kết hợp bào tử nấm ký sinh Beauveria bassiana trên giống đậu tương ĐVN5. Phạm vi nghiên cứu được triển khai trong vụ Đông 2016, từ ngày 10/9/2016 đến tháng 12/2016 trên đất cát pha tại xã Long Châu, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh.

Công trình mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp luận cứ thực nghiệm xác thực để nâng cao năng suất thực thu cây đậu tương lên mức 21,50 đến 22,08 tạ/ha, tối ưu hóa chỉ số diện tích lá đạt 3,07 đến 3,24 m2 lá/m2 đất, đồng thời thiết lập giải pháp an toàn sinh học trong phát triển nông nghiệp bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng lý thuyết dinh dưỡng khoáng và quá trình cộng sinh cố định nitơ sinh học ở cây họ đậu. Đậu tương cần hấp thu khoảng 80 kg Nito để tạo ra 1 tấn hạt, trong đó 50% nhu cầu đạm được cung cấp nhờ hoạt động cộng sinh của vi khuẩn nốt sần Rhizobium japonicum phân bố ở hệ rễ. Hoạt động của vi khuẩn nốt sần chịu ảnh hưởng quyết định bởi sự cân đối giữa các nguyên tố đa lượng N, P, K và các vi lượng thiết yếu như Bo và Molypden.

Bên cạnh đó, đề tài tích hợp lý thuyết kiểm soát sinh học bằng vi nấm ký sinh côn trùng. Nấm bạch cương Beauveria bassiana có khả năng nảy mầm bào tử sau 12 đến 24 giờ khi tiếp xúc với biểu bì sâu hại, đâm xuyên qua lớp vỏ kitin và tiết ra độc tố vòng depxipeptid mang tên Beauvericin với nhiệt độ sôi từ 93 đến 94 độ C, phá hủy hoàn toàn tế bào bạch huyết và hòa tan mô mỡ của côn trùng.

Nghiên cứu khai thác 4 khái niệm khoa học trọng tâm:

  • Công nghệ vi sinh hữu hiệu EMINA chứa mật độ 10 mũ 7 CFU/ml gồm 5 nhóm vi sinh vật có ích: vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, Bacillus và nấm sợi.
  • Động thái tích lũy chất khô và chỉ số diện tích lá (LAI) phản ánh nền tảng quang hợp quyết định 95% năng suất cây trồng.
  • Chiều cao đóng quả và số đốt hữu hiệu quyết định mức độ tổn thất cơ giới và năng suất cá thể.
  • An toàn sinh học theo khung pháp lý quy định tại QCVN 01-58: 2011/BNNPTNT và Thông tư số 08/2013/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu thu thập dữ liệu sơ cấp thông qua 2 thí nghiệm đồng ruộng độc lập, bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCB) gồm 3 lần nhắc lại. Mỗi ô thí nghiệm có diện tích chuẩn 5 m2 với chiều dài 5 m và chiều rộng 1 m. Mật độ gieo trồng duy trì nghiêm ngặt ở mức 45 cây/m2, khoảng cách hàng cách hàng 30 đến 35 cm và cây cách cây 5 đến 6 cm. Nền phân bón cơ sở áp dụng thống nhất gồm 30 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O + 300 kg vôi bột/ha.

Thí nghiệm 1 khảo nghiệm 5 giống đậu tương: DT84 làm đối chứng, ĐT51 theo Quyết định số 218/QĐ-TT-CCN, ĐVN5 lai tạo bởi Viện Nghiên cứu Ngô, ĐT26 theo Quyết định số 111/QĐ-TT-CCN, và D140 theo Quyết định số 5310/QĐ/BNN-KHCN. Thí nghiệm 2 khảo sát trên giống ĐVN5 với 4 nghiệm thức: đối chứng phun nước lã, và 3 nghiệm thức phun hỗn hợp EMINA 2% kết hợp một trong ba chủng nấm Beauveria bassiana gồm GHA, 2860, KK5 ở mật độ 2 nhân 10 mũ 7 bào tử/ml qua 3 đợt phun phân cành 280 lít/ha, ra hoa 420 lít/ha và dưỡng quả 560 lít/ha.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Trên mỗi ô thí nghiệm, 10 cây mẫu ngẫu nhiên được gắn thẻ cố định để theo dõi định kỳ 10 ngày một lần về động thái tăng trưởng chiều cao, số cành cấp 1 và các yếu tố cấu thành năng suất; 5 cây mẫu được thu thập ở 3 giai đoạn ra hoa, ra hoa rộ, quả mẩy để đo đếm số lượng nốt sần và cân khối lượng chất khô tuyệt đối sau sấy; 3 cây mẫu đại diện được cắt diện tích lá 1 dm2 để xác định chỉ số LAI.

Phương pháp xử lý số liệu sử dụng mô hình phân tích phương sai ANOVA trên phần mềm chuyên ngành IRRISTAT 5.0 và Microsoft Excel. Lý do lựa chọn phương pháp này nhằm kiểm định sự sai khác trung bình giữa các công thức ở độ tin cậy 95% thông qua chỉ số sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa LSD 0,05 và hệ số biến động CV%, loại trừ triệt để sai số ngẫu nhiên của điều kiện thổ nhưỡng đồng ruộng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu xác định được hai giống đậu tương ĐVN5 và ĐT26 sở hữu các đặc tính nông học vượt trội trong vụ Đông 2016. Giống ĐVN5 có thời gian sinh trưởng ngắn nhất với 86 ngày, ngắn hơn giống đối chứng DT84 4 ngày, đường kính thân đạt 6,96 mm, số cành cấp 1 đạt 4,3 cành/cây và số đốt hữu hiệu trên thân chính đạt cao nhất với 11,8 đốt. Năng suất thực thu của giống ĐVN5 đạt mức kỷ lục 22,08 tạ/ha, tiếp theo là ĐT26 đạt 21,50 tạ/ha, vượt trội hơn giống đối chứng DT84 đạt 19,44 tạ/ha từ 10,6% đến 13,6%.

Thứ hai, chỉ số diện tích lá (LAI) và khả năng sinh trưởng lá của giống ĐVN5 đạt mức tối ưu qua từng giai đoạn phát triển. Ở thời kỳ bắt đầu ra hoa, diện tích lá của ĐVN5 đạt 4,69 dm2/cây tương ứng LAI 1,88 m2 lá/m2 đất; bước vào thời kỳ ra hoa rộ đạt 6,89 dm2/cây với LAI 2,76 m2 lá/m2 đất; và đạt cực đại ở thời kỳ quả mẩy với diện tích lá 7,68 dm2/cây, chỉ số LAI đạt 3,07 m2 lá/m2 đất, cao hơn 14,5% so với giống đối chứng DT84 có LAI đạt 2,68 m2 lá/m2 đất.

Thứ ba, việc bổ sung tổ hợp chế phẩm vi sinh EMINA và bào tử nấm Beauveria bassiana trên giống ĐVN5 tạo ra sự bứt phá mạnh mẽ về chỉ tiêu sinh lý và sinh trưởng. Công thức EMINA 2% kết hợp chủng nấm GHA giúp chiều cao thân cây đạt 40,58 cm với 14 lá/cây và 8,4 cành/cây, sai khác có ý nghĩa thống kê so với đối chứng. Công thức EMINA 2% kết hợp chủng nấm 2860 thúc đẩy số lượng nốt sần hữu hiệu đạt đỉnh 48,33 nốt/cây tại giai đoạn quả non. Trong khi đó, công thức EMINA 2% kết hợp chủng nấm KK5 đạt chỉ số diện tích lá cao nhất với 3,24 m2 lá/m2 đất.

Thứ tư, hiệu lực bảo vệ thực vật sinh học đạt kết quả ấn tượng. Nghiệm thức xử lý EMINA 2% phối hợp nấm ký sinh chủng KK5 giúp giảm thiểu rõ rệt mật độ rệp sáp, sâu cuốn lá và sâu đục quả, nâng tỷ lệ quả chắc lên 97,78% và khối lượng 1000 hạt đạt mức 169,97 g.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân tạo nên sự vượt trội của giống ĐVN5 nằm ở ưu thế di truyền kết hợp khả năng phân cành khỏe và hệ thống nốt sần phát triển mạnh mẽ. Đường kính thân lớn 6,96 mm giúp cây vận chuyển dinh dưỡng khoáng hiệu quả, đồng thời tăng cường khả năng chống đổ ngã trong điều kiện gió bão vụ đông. Chỉ số diện tích lá LAI đạt ngưỡng 3,07 m2 lá/m2 đất ở thời kỳ quả mẩy tạo ra diện tích đón nhận ánh sáng lý tưởng, giúp hiệu suất quang hợp đạt mức tối đa và chuyển hóa chất khô tập trung vào hạt.

Về mặt vi sinh, tập đoàn 5 nhóm vi sinh vật trong EMINA đã phân giải các hợp chất hữu cơ khó tiêu trong đất thành dạng khoáng dễ hấp thu, đồng thời nấm men tổng hợp các hoạt chất kích thích sinh trưởng rễ. Cơ chế này tương hỗ hoàn hảo với hoạt lực của chủng nấm Beauveria bassiana KK5, khi độc tố Beauvericin nhanh chóng làm tê liệt hệ thần kinh côn trùng sau 12 đến 24 giờ, bảo vệ bộ lá nguyên vẹn để duy trì khả năng quang hợp. Kết quả này tương đồng với các công bố khoa học trước đây khi ứng dụng EM trên cây đậu tương giúp tăng khối lượng tươi của nốt sần từ 79,7% đến 111,4% và nâng năng suất hạt khô thêm 19,1% đến 22,2%.

Dữ liệu thực nghiệm của nghiên cứu có thể được trực quan hóa hiệu quả thông qua biểu đồ cột thể hiện động thái tăng trưởng chiều cao thân chính từ ngày thứ 10 đến ngày thứ 45 sau trồng giữa 5 giống khảo nghiệm, kết hợp bảng ma trận đối chiếu giữa chỉ số nốt sần hữu hiệu và năng suất thực thu, giúp người đọc nắm bắt trực quan mối tương quan sinh học chặt chẽ.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, quy hoạch mở rộng cơ cấu giống: Đề nghị Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bắc Ninh cùng Phòng Nông nghiệp huyện Yên Phong đưa hai giống đậu tương ĐVN5 và ĐT26 vào cơ cấu giống cây trồng vụ đông chủ lực. Mục tiêu cụ thể là mở rộng diện tích gieo trồng đạt 1.200 đến 1.500 ha trên các chân đất cát pha và đất bãi ven sông trong giai đoạn từ năm 2026 đến năm 2028.

Thứ hai, chuẩn hóa quy trình phun chế phẩm vi sinh kép: Khuyến cáo các hợp tác xã nông nghiệp áp dụng đồng bộ quy trình phun hỗn hợp chế phẩm EMINA 2% kết hợp bào tử nấm Beauveria bassiana chủng KK5 hoặc 2860 ở mật độ 2 nhân 10 mũ 7 bào tử/ml. Thực hiện phun qua 3 đợt gồm giai đoạn phân cành với định mức 280 lít/ha, giai đoạn ra hoa 420 lít/ha và giai đoạn dưỡng quả 560 lít/ha nhằm đạt mục tiêu nâng năng suất thực thu vượt mốc 22,5 tạ/ha và cắt giảm 45% lượng thuốc bảo vệ thực vật hóa học trong vòng 12 tháng tới.

Thứ ba, hoàn thiện gói kỹ thuật thâm canh cân đối: Hướng dẫn nông dân tuân thủ mật độ gieo trồng 45 cây/m2, áp dụng bón lót toàn bộ 300 kg vôi bột, phân lân và một nửa lượng đạm, kali theo công thức 30 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha. Kết hợp xới vun định kỳ 2 lần và duy trì độ ẩm đất đồng ruộng từ 70% đến 75% do Trung tâm Khuyến nông tỉnh Bắc Ninh chủ trì tập huấn kỹ thuật.

Thứ tư, liên kết chuỗi giá trị nông sản sạch: Thiết lập mô hình liên kết bao tiêu sản phẩm giữa các vùng sản xuất đậu tương ứng dụng công nghệ sinh học tại Yên Phong với Nhà máy chế biến thức ăn gia súc DABACO và các cơ sở chế biến thực phẩm dinh dưỡng, ký kết hợp đồng ổn định trước tháng 9 hàng năm nhằm nâng cao giá trị gia tăng trên 20 triệu đồng/ha cho người nông dân.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, cán bộ quản lý nông nghiệp và khuyến nông viên: Khai thác luận cứ khoa học và cơ sở thực tiễn để định hướng tái cơ cấu cây trồng vụ đông, xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển nông nghiệp công nghệ cao và chuyển giao quy trình an toàn sinh học cho các địa phương.

Thứ hai, các nhà khoa học và nghiên cứu sinh ngành Khoa học cây trồng: Tiếp cận hệ thống số liệu thực nghiệm chuẩn mực về chỉ số diện tích lá, động thái sinh trưởng, cơ chế cộng sinh nốt sần và hiệu lực của vi nấm Beauveria bassiana làm tài liệu tham khảo cho các công trình chọn tạo giống và bảo vệ thực vật.

Thứ ba, chủ trang trại, hợp tác xã và hộ nông dân: Áp dụng trực tiếp quy trình kỹ thuật canh tác giống đậu tương ĐVN5, phương pháp phối trộn chế phẩm vi sinh EMINA để nâng cao năng suất, hạ giá thành sản xuất và phòng trừ sâu hại an toàn.

Thứ tư, doanh nghiệp sản xuất phân bón và chế phẩm sinh học: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phối chế bào tử nấm ký sinh côn trùng và vi sinh vật hữu hiệu mật độ cao nhằm thương mại hóa các dòng sản phẩm nông nghiệp sạch.

Câu hỏi thường gặp

Giống đậu tương ĐVN5 có những ưu điểm sinh học nào vượt trội so với giống đối chứng DT84?

Giống ĐVN5 sở hữu thời gian sinh trưởng ngắn chỉ 86 ngày, thân cây to khỏe với đường kính 6,96 mm, phân cành mạnh đạt 4,3 cành/cây và số đốt hữu hiệu đạt 11,8 đốt. Năng suất thực thu của ĐVN5 đạt 22,08 tạ/ha, vượt 13,6% so với DT84, đồng thời vỏ hạt vàng sáng và rốn hạt trắng đáp ứng hoàn hảo thị hiếu thương phẩm.

Chế phẩm vi sinh EMINA kết hợp nấm Beauveria bassiana mang lại lợi ích gì cho cây đậu tương?

Sự kết hợp này cung cấp tập đoàn 5 nhóm vi sinh vật có ích giúp chuyển hóa dinh dưỡng, kích thích nốt sần hữu hiệu đạt 48,33 nốt/cây và nâng cao chỉ số LAI lên 3,24 m2 lá/m2 đất. Đồng thời, độc tố Beauvericin từ nấm ký sinh tiêu diệt sâu hại sau 12 đến 24 giờ, loại bỏ triệt để tồn dư hóa chất độc hại.

Thời điểm và liều lượng phun chế phẩm vi sinh tối ưu cho đậu tương vụ đông là khi nào?

Quy trình tối ưu gồm 3 lần phun vào buổi chiều mát không mưa: đợt 1 khi cây phân cành với lượng 280 lít/ha, đợt 2 khi bắt đầu ra hoa với lượng 420 lít/ha, và đợt 3 khi dưỡng quả với lượng 560 lít/ha. Nồng độ khuyến nghị là dung dịch EMINA 2% phối hợp 2 nhân 10 mũ 7 bào tử nấm/ml.

Mật độ gieo trồng và liều lượng phân bón nào phù hợp cho giống ĐVN5 tại vùng đất cát pha?

Mật độ canh tác chuẩn là 45 cây/m2 với khoảng cách hàng 30 đến 35 cm và cây cách cây 5 đến 6 cm. Liều lượng phân bón vô cơ cho 1 ha gồm 30 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O kết hợp 300 kg vôi bột, bón lót toàn bộ lân, vôi và 50% đạm, kali trước khi tra hạt.

Cây đậu tương vụ đông đóng góp vai trò gì trong hệ thống canh tác nông nghiệp bền vững?

Đậu tương vụ đông giúp cải tạo độ phì nhiêu của đất lúa nhờ vi khuẩn nốt sần cố định từ 20 đến 25 kg Urê/ha, cắt đứt vòng đời sâu bệnh hại lúa mùa, nâng cao hệ số sử dụng đất và cung ứng nguồn nguyên liệu hạt giàu đạm tại chỗ cho ngành công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi.

Kết luận

  • Xác định giống ĐVN5 và ĐT26 là hai giống đậu tương vụ đông ưu tú nhất tại huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh với năng suất thực thu đạt 21,50 đến 22,08 tạ/ha.
  • Thời gian sinh trưởng của ĐVN5 ngắn chỉ 86 ngày, thích ứng hoàn hảo với khung thời vụ luân canh vụ đông khắt khe trên đất 2 vụ lúa.
  • Khẳng định hiệu lực vượt trội của tổ hợp chế phẩm vi sinh EMINA 2% kết hợp nấm Beauveria bassiana giúp nâng chỉ số diện tích lá lên 3,24 m2 lá/m2 đất và số nốt sần đạt 48,33 nốt/cây.
  • Kiểm soát hiệu quả các loài sâu hại nguy hiểm gồm rệp sáp, sâu cuốn lá và sâu đục quả mà không cần lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật hóa học.
  • Cung cấp cơ sở khoa học hoàn chỉnh để mở rộng diện tích thâm canh đậu tương sinh học trên 1.200 ha tại Bắc Ninh.

Đóng góp nổi bật của luận văn là đã hoàn thiện gói giải pháp kỹ thuật tích hợp giữa giống năng suất cao và công nghệ vi sinh bảo vệ thực vật tiên tiến. Kế hoạch triển khai tiếp theo cần tập trung xây dựng các mô hình cánh đồng mẫu lớn ứng dụng chế phẩm sinh học trong vụ Đông từ tháng 9/2026. Các địa phương và hợp tác xã nông nghiệp hãy chủ động liên hệ các viện nghiên cứu và trung tâm khuyến nông để tiếp nhận chuyển giao giống ĐVN5 cùng quy trình vi sinh EMINA, hướng tới mục tiêu gia tăng thu nhập và kiến tạo nền nông nghiệp xanh bền vững.