Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong chiến lược phát triển nông nghiệp Việt Nam, đậu tương (Glycine max (L.) Merr) là cây công nghiệp ngắn ngày giữ vị trí quan trọng sau lúa, ngô và khoai. Cây đậu tương không chỉ cung cấp nguồn thực phẩm giàu dinh dưỡng cho con người (hàm lượng protein đạt 35,5 - 40%, lipid từ 15 - 20%, hydrat cacbon từ 15 - 16%, cùng các axit amin không thay thế như tryptophan, leucine, isoleucine, valine, lysine, methionine và hợp chất isoflavone), cung cấp thức ăn cho chăn nuôi, nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và xuất khẩu, mà còn đóng vai trò cải tạo đất nhờ khả năng cố định đạm khí trời từ vi khuẩn nốt sần Rhizobium japonicum sống cộng sinh ở rễ (trung bình để lại từ 50 - 80 kg đạm/ha sau mỗi vụ thu hoạch).
Tuy nhiên, sản xuất đậu tương trong nước giai đoạn 2010 - 2015 đối mặt với xu hướng sụt giảm nghiêm trọng cả về diện tích (từ 197,8 nghìn ha năm 2010 xuống 100,8 nghìn ha năm 2015) và sản lượng (từ 298,6 nghìn tấn năm 2010 xuống 146,4 nghìn tấn năm 2015). Năng suất đậu tương bình quân cả nước chỉ dao động trong khoảng 14,3 - 15,1 tạ/ha, tương đương 58,53% so với năng suất trung bình của thế giới năm 2010. Tại Thái Nguyên và các tỉnh trung du miền núi phía Bắc, diện tích đất bỏ hoang có chiều hướng gia tăng, trong khi nhu cầu luân canh, tăng vụ và cải tạo đất đòi hỏi phải tuyển chọn được các giống đậu tương có khả năng sinh trưởng tốt, năng suất cao, chống chịu sâu bệnh và thích ứng với điều kiện sinh thái địa phương.
Khóa luận được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể sau:
- Xác định những dòng đậu tương nhập nội có khả năng sinh trưởng tốt, năng suất cao trong vụ Xuân tại Thái Nguyên làm vật liệu phục vụ công tác chọn tạo giống mới.
- Theo dõi các đặc điểm thực vật học của các dòng thí nghiệm: loại hình sinh trưởng, dạng thân lá, màu sắc hoa, màu sắc vỏ hạt và rốn hạt.
- Theo dõi các chỉ tiêu hình thái học: chiều cao cây qua các giai đoạn, đường kính thân và số cành cấp 1 trên cây.
- Đánh giá đặc điểm sinh trưởng qua các giai đoạn phát dục: số ngày từ gieo đến mọc, phân cành, ra hoa, chắc xanh và chín.
- Đánh giá mức độ nhiễm các loài sâu bệnh hại chính (sâu cuốn lá, sâu đục quả, bệnh lở cổ rễ), tính chống đổ và xác định các yếu tố cấu thành năng suất của các dòng đậu tương.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng: 25 dòng đậu tương thu thập, nhập nội do Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam cung cấp, so sánh với giống đối chứng ĐT84.
- Phạm vi không gian: Thí nghiệm đồng ruộng tại phường Quán Triều, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.
- Phạm vi thời gian: Vụ Xuân năm 2017 (từ tháng 2 năm 2017 đến tháng 6 năm 2017).
Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học về sinh lý dinh dưỡng và di truyền học chọn giống cây trồng. Cây đậu tương đòi hỏi cung cấp đầy đủ các nguyên tố khoáng đa lượng và vi lượng; theo tính toán khoa học, để đạt năng suất 3 tấn hạt/ha, cây cần hút 285 kg N, 170 kg P2O5, 85 kg K2O, 60 kg CaO và 52 kg MgO. Trong đó, hệ vi khuẩn nốt sần Rhizobium japonicum ở điều kiện thuận lợi có khả năng tích lũy lượng đạm tương đương 20 - 25 kg urê/ha. Bên cạnh yếu tố canh tác, tiềm năng năng suất tối đa của cây trồng do kiểu gen quyết định, do đó việc khảo nghiệm tập đoàn giống nhập nội là phương thức nhanh chóng và tiết kiệm để tìm kiếm nguồn gen hữu ích.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đồng ruộng được triển khai với các thông số kỹ thuật cụ thể:
- Bố trí thí nghiệm: Khảo nghiệm tập đoàn quan sát gồm 26 công thức (25 dòng thí nghiệm và 01 giống đối chứng ĐT84). Kích thước mỗi ô thí nghiệm là 0,7 m × 1,0 m = 0,7 m²; tổng diện tích các ô thí nghiệm là 18,2 m² (chưa kể dải bảo vệ, rãnh và lối đi).
- Kỹ thuật canh tác: Gieo hạt ngày 09/02/2017, mật độ khoảng cách cây cách cây 5 - 7 cm. Mức phân bón quy đổi cho 1 ha gồm: 5 tấn phân chuồng + 30 kg N + 60 kg P2O5 + 30 kg K2O + 500 kg vôi bột. Phương pháp bón: Bón lót toàn bộ phân chuồng, lân, vôi bột cùng 50% đạm và 50% kali; bón thúc lượng đạm và kali còn lại khi cây đạt 3 - 5 lá thật kết hợp làm cỏ, xới xáo và vun gốc.
- Phương pháp điều tra và chỉ tiêu theo dõi: Tiến hành lấy mẫu ngẫu nhiên 10 cây/ô để đo đếm các chỉ tiêu hình thái, sinh trưởng và các yếu tố cấu thành năng suất (số quả/cây, số quả chắc/cây, phân loại quả 1-2-3 hạt, khối lượng 1000 hạt P1000 phơi khô ở độ ẩm 12%). Đánh giá sâu bệnh hại và tính chống đổ thực hiện theo thang phân cấp của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-58 : 2011/Bộ NN & PTNT. Nguồn dữ liệu hoàn toàn xuất phát từ số liệu quan trắc thực tế trên đồng ruộng vụ Xuân 2017 tại Thái Nguyên.
Nội dung chính theo từng phần của khóa luận
Phần 1: Mở đầu
Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ yêu cầu nâng cao năng suất cây trồng trong bối cảnh hội nhập kinh tế, vai trò đa dụng của cây đậu tương trong hệ thống luân canh tăng vụ và khả năng cải tạo độ phì cho đất nhờ vi khuẩn nốt sần. Phần này xác định rõ mục đích tuyển chọn các dòng nhập nội triển vọng, đề ra 5 nhóm yêu cầu theo dõi cụ thể, đồng thời khẳng định ý nghĩa khoa học trong việc bổ sung dẫn liệu lý luận về quỹ gen đậu tương tại Thái Nguyên và ý nghĩa thực tiễn trong việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng cạn trên đất bỏ hoang.
Phần 2: Tổng quan tài liệu
Phần tổng quan hệ thống hóa cơ sở khoa học về giá trị dinh dưỡng, nhu cầu trao đổi chất của cây đậu tương, đồng thời phân tích bức tranh sản xuất và nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam:
- Sản xuất thế giới: Giai đoạn 2010 - 2014, diện tích đậu tương toàn cầu tăng từ 102,8 lên 117,7 triệu ha; sản lượng tăng từ 265,0 lên 308,4 triệu tấn; năng suất dao động 22,9 - 26,2 tạ/ha. Bốn quốc gia chiếm 90 - 95% sản lượng thế giới gồm Hoa Kỳ (năm 2014 đạt 33,6 triệu ha, năng suất 32,1 tạ/ha, sản lượng 108,0 triệu tấn), Brazil (30,3 triệu ha, 28,7 tạ/ha, 86,7 triệu tấn), Argentina (19,3 triệu ha, 27,7 tạ/ha, 53,4 triệu tấn) và Ấn Độ (10,9 triệu ha, 9,6 tạ/ha, 10,5 triệu tấn).
- Nghiên cứu thế giới: Nguồn gen tập trung tại 14 quốc gia với hơn 45.000 mẫu giống; các tổ chức quốc tế lớn như AVRDC, IITA, IRRI, CIMMYT đẩy mạnh khảo nghiệm; các công nghệ lai tạo, đột biến phóng xạ và chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ (như gen Hb trên giống Clark 63, alen Hm trên giống Hook) được ứng dụng rộng rãi.
- Tình hình tại Việt Nam: Cây đậu tương phân bố tại 28 tỉnh (70% ở miền Bắc, 30% ở miền Nam; 65% ở vùng cao và 35% ở đồng bằng). Giai đoạn 2010 - 2015, diện tích giảm từ 197,8 nghìn ha xuống 100,8 nghìn ha, năng suất đạt từ 14,3 - 15,1 tạ/ha. Các hướng chọn tạo giống chính gồm nhập nội (tuyển chọn các giống AK03, AK05, VX9-2, VX9-3, ĐT12, ĐT2000, HL-203, HL-92), xử lý đột biến (tạo ra M103, AK06, ĐT95, V48), lai hữu tính (tạo ra VN1, ĐT80, ĐT92, ĐT94, ĐT99, ĐT90) và ứng dụng nuôi cấy mô sẹo (callus) phục vụ chuyển gen. Bộ giống tại Việt Nam được phân thành ba nhóm thời gian sinh trưởng: chín sớm (75 - 80 ngày), chín trung bình (81 - 100 ngày) và chín muộn (trên 100 ngày).
Phần 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Trình bày chi tiết danh mục 25 dòng đậu tương tham gia khảo nghiệm (mang các mã số từ 4900 đến 4946) cùng giống đối chứng ĐT84 có nguồn gốc từ Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. Mô tả chi tiết sơ đồ bố trí 26 ô thí nghiệm trên tổng diện tích 18,2 m², lịch thời vụ gieo cấy (09/02/2017), kỹ thuật làm đất, công thức phân bón định mức cho 1 ha, kỹ thuật chăm sóc qua các đợt làm cỏ vun xới, chế độ tưới tiêu duy trì ẩm độ đất 60 - 70% khi gieo và 80 - 90% khi chắc hạt, cùng các công thức tính toán chỉ tiêu kinh tế, công thức năng suất lý thuyết và tiêu chuẩn điều tra dịch hại.
Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương này tập trung phân tích các dữ liệu quan sát thu thập được trong vụ Xuân 2017 tại Thái Nguyên qua 5 bảng số liệu chính:
| Nhóm chỉ tiêu |
Diễn giải kết quả của tập đoàn dòng thí nghiệm |
So sánh với giống đối chứng ĐT84 |
| Thời gian sinh trưởng (ngày) |
Gieo - mọc: 8 - 12 ngày; Gieo - phân cành: 43 - 50 ngày; Gieo - ra hoa: 51 - 56 ngày; Gieo - chắc xanh: 84 - 88 ngày; Gieo - chín: 96 - 114 ngày. |
ĐT84 mọc 8 ngày, phân cành 41 ngày, ra hoa 51 ngày, chắc xanh 71 ngày, chín 95 ngày. Tất cả các dòng đều chín muộn hơn đối chứng. |
| Đặc điểm thực vật học |
Kiểu sinh trưởng: 22 dòng hữu hạn, 4 dòng vô hạn (No-523204, MV4, ĐH4, H-911-1). Dạng cây: phần lớn đứng/nửa đứng, 2 dòng thân leo (Đ17, ĐH4). Hoa: 23 dòng hoa tím, 3 dòng hoa trắng (VX9-2, AGF131, EPSS). Vỏ hạt: 25 dòng màu vàng, riêng dòng No-523204 có vỏ xanh vàng. |
ĐT84 có kiểu sinh trưởng hữu hạn, dạng cây đứng, lá hình trứng nhọn, hoa màu tím, vỏ hạt màu vàng và rốn hạt màu nâu nhạt. |
| Đặc điểm hình thái khi chín |
Chiều cao cây khi chín dao động từ 38,4 cm (AK03) đến 74,1 cm (MV1). Số cành cấp 1 đạt từ 0,3 cành (ĐH4) đến 3,1 cành (T49). Đường kính thân từ 0,2 cm (PI417377, ĐH4) đến 0,5 cm. |
ĐT84 có chiều cao khi chín đạt 48,8 cm, số cành cấp 1 đạt 4,0 cành/cây (cao nhất thí nghiệm) và đường kính thân đạt 0,5 cm. |
| Sâu bệnh hại và tính chống đổ |
Sâu cuốn lá gây hại từ 5,2% đến 12,6% (cao nhất ở ĐH4 12,6%). Sâu đục quả từ 0,0% đến 4,1% (5 dòng không bị hại: No-523204, MV, MV1, EPSS, TL87008). Bệnh lở cổ rễ hại từ 3,1% đến 20,6%. Đa số chống đổ điểm 1; điểm 2 gồm 6 dòng; điểm 3 gồm Đ17 và ĐH4. |
ĐT84 bị sâu cuốn lá 5,0%, sâu đục quả 5,6%, bệnh lở cổ rễ 4,3% và đạt điểm chống đổ 1. ĐT84 bị sâu đục quả nặng hơn tất cả các dòng thí nghiệm. |
| Các yếu tố cấu thành năng suất |
Số quả/cây dao động từ 25,8 đến 48,9 quả; số quả chắc/cây từ 24,7 đến 48,8 quả (dòng No-523204 đạt cao nhất với 48,8 quả chắc). Khối lượng 1000 hạt (P1000) biến động từ 92,7 g (No-523204) đến 209,3 g (G108). |
ĐT84 đạt 29,6 quả/cây; 26,8 quả chắc/cây; quả 1 hạt: 5,8; quả 2 hạt: 7,3; quả 3 hạt: 13,7; khối lượng 1000 hạt đạt 192,7 g. |
Các dữ liệu chi tiết cho thấy sự phân hóa rõ nét giữa các dòng:
- Về thời gian sinh trưởng: Có 4 dòng thuộc nhóm chín trung bình (96 ngày) gồm PI417377, AK03, ĐH4, TL87008. Các dòng còn lại thuộc nhóm chín muộn (từ 103 đến 114 ngày), trong đó dòng GC00002-100 có thời gian sinh trưởng dài nhất (114 ngày).
- Về tính chống chịu: Mặc dù sâu cuốn lá gây hại ở các dòng thí nghiệm đều cao hơn đối chứng ĐT84 (5,0%), nhưng đối với sâu đục quả, tất cả 25 dòng đều thể hiện tỷ lệ hại thấp hơn đối chứng (5,6%), đặc biệt có 5 dòng hoàn toàn không bị sâu đục quả. Đối với bệnh lở cổ rễ, hai dòng MV4 (3,1%) và ĐH4 (3,8%) có tỷ lệ nhiễm thấp hơn đối chứng ĐT84 (4,3%).
Phần 5: Kết luận và đề nghị
Khóa luận tổng kết việc đánh giá 25 dòng đậu tương trong vụ Xuân 2017, chỉ rõ các đặc trưng về hình thái, chu kỳ sinh trưởng và khả năng chống chịu sâu bệnh của từng nhóm dòng. Tác giả đề nghị tiếp tục duy trì khảo nghiệm các dòng triển vọng qua các mùa vụ tiếp theo (vụ Hè, vụ Đông) và mở rộng khảo nghiệm trên nhiều vùng sinh thái khác nhau của tỉnh Thái Nguyên nhằm hoàn thiện dẫn liệu khoa học phục vụ công tác tuyển chọn giống.
Kết quả và đóng góp
Nghiên cứu đã cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm đầy đủ về 25 dòng đậu tương nhập nội trong điều kiện canh tác vụ Xuân tại Thái Nguyên, với các kết quả cụ thể:
- Xác định được phổ biến động thời gian sinh trưởng từ 96 đến 114 ngày, phân lập được nhóm chín trung bình (PI417377, AK03, ĐH4, TL87008 - 96 ngày) phù hợp cho các công thức luân canh ngắn ngày và nhóm chín muộn (>100 ngày).
- Phát hiện các dòng mang đặc tính nông học vượt trội so với giống đối chứng ĐT84: Dòng No-523204 đạt số quả chắc/cây cao vượt trội (48,8 quả chắc so với 26,8 quả của ĐT84), đồng thời kháng hoàn toàn sâu đục quả (0,0% so với 5,6% của ĐT84); dòng G108 sở hữu hạt lớn với P1000 đạt 209,3 g (vượt qua mức 192,7 g của ĐT84); các dòng MV4 và ĐH4 có khả năng chống chịu bệnh lở cổ rễ tốt hơn đối chứng (tỷ lệ hại lần lượt là 3,1% và 3,8% so với 4,3%).
- Đóng góp khoa học và thực tiễn: Khóa luận bổ sung nguồn tư liệu thực nghiệm có giá trị về đặc điểm hình thái và nông sinh học của 25 dòng đậu tương nhập nội do Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam lưu giữ, cung cấp cơ sở dữ liệu xác thực cho các nhà chọn tạo giống trong việc lựa chọn vật liệu lai tạo nhằm cải thiện các tính trạng về số quả, khối lượng hạt và khả năng kháng sâu đục quả.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của nghiên cứu:
- Thí nghiệm mới chỉ được thực hiện trong phạm vi một vụ duy nhất (vụ Xuân 2017) tại một địa điểm thực nghiệm (phường Quán Triều, TP. Thái Nguyên), do đó chưa phản ánh đầy đủ tác động tương tác giữa kiểu gen và môi trường qua các điều kiện thời tiết sai khác giữa các năm.
- Quy mô diện tích ô thí nghiệm ở mức khảo nghiệm tập đoàn quan sát (0,7 m²/ô), chưa bố trí công thức lặp lại theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh để kiểm định thống kê phương sai đối với các chỉ tiêu năng suất thực thu.
Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:
- Tiếp tục gieo trồng và đánh giá tập đoàn dòng này trong các vụ tiếp theo trong năm (vụ Hè và vụ Đông) tại Thái Nguyên.
- Mở rộng khảo nghiệm ở các tiểu vùng sinh thái khác nhau của tỉnh để xác định mức độ ổn định di truyền và khả năng thích ứng của các dòng có triển vọng.
Giá trị tham khảo
Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho các đối tượng và mục đích cụ thể:
- Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Nông học, Trồng trọt, Bảo vệ thực vật và Công nghệ sinh học nông nghiệp tham khảo về phương pháp xây dựng đề cương khảo nghiệm tập đoàn giống cây trồng cạn, cách thức đo đếm các chỉ tiêu thực vật học và phương pháp đánh giá sâu bệnh theo tiêu chuẩn ngành.
- Cán bộ nghiên cứu tại các viện, trung tâm chọn tạo giống cây trồng có thể khai thác các mô tả chi tiết về kiểu hình (màu hoa, dạng lá, màu rốn hạt), số ngày phân cành, ngày chắc xanh và các yếu tố cấu thành năng suất của 25 dòng đậu tương (như mã No-523204, G108, G93, MV1...) để làm vật liệu khởi đầu cho các chương trình lai tạo giống.
- Phần tổng quan tài liệu (Phần 2) cung cấp nguồn tư liệu trích dẫn phong phú về số liệu thống kê sản xuất đậu tương của FAO và các công trình nghiên cứu đột biến, nhập nội, lai hữu tính cây họ đậu tại Việt Nam giai đoạn trước năm 2017.
Câu hỏi thường gặp
1. Khóa luận tiến hành khảo nghiệm bao nhiêu dòng đậu tương và sử dụng giống nào làm đối chứng?
Nghiên cứu khảo nghiệm tập đoàn gồm 25 dòng đậu tương thu thập và nhập nội mang các mã số từ 4900 đến 4946 do Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam cung cấp, sử dụng giống đậu tương ĐT84 làm đối chứng.
2. Quy trình bón phân được tác giả áp dụng trong thí nghiệm đồng ruộng cụ thể như thế nào?
Định mức phân bón tính cho 1 ha gồm: 5 tấn phân chuồng + 30 kg N + 60 kg P2O5 + 30 kg K2O + 500 kg vôi bột. Kỹ thuật bón: Bón lót toàn bộ phân chuồng, lân, vôi bột cùng 50% lượng đạm và 50% lượng kali; bón thúc một lần duy nhất với 50% đạm và 50% kali còn lại vào thời điểm cây đạt 3 - 5 lá thật kết hợp làm cỏ, xới xáo và vun gốc.
3. Dòng đậu tương nào có thời gian sinh trưởng ngắn nhất và dài nhất trong tập đoàn thí nghiệm?
Các dòng có thời gian sinh trưởng ngắn nhất đạt 96 ngày gồm PI417377, AK03, ĐH4 và TL87008 (thuộc nhóm chín trung bình). Dòng có thời gian sinh trưởng dài nhất là GC00002-100 với 114 ngày (thuộc nhóm chín muộn). Giống đối chứng ĐT84 có thời gian sinh trưởng là 95 ngày.
4. Mức độ gây hại của sâu đục quả trên các dòng thí nghiệm khác biệt thế nào so với giống đối chứng ĐT84?
Giống đối chứng ĐT84 có tỷ lệ quả bị hại do sâu đục quả (Etiella zinckenella) là 5,6%. Trong khi đó, toàn bộ 25 dòng thí nghiệm đều có tỷ lệ sâu đục quả hại thấp hơn đối chứng (dao động từ 0,0% đến 4,1%), trong đó có 5 dòng hoàn toàn không bị hại (tỷ lệ 0,0%) gồm No-523204, MV, MV1, EPSS và TL87008.
5. Những dòng đậu tương nào ghi nhận số quả chắc/cây và khối lượng 1000 hạt (P1000) cao nhất?
Dòng No-523204 đạt số quả chắc/cây cao nhất với 48,8 quả chắc/cây (so với 26,8 quả của ĐT84). Dòng G108 đạt khối lượng 1000 hạt cao nhất trong tập đoàn thí nghiệm với P1000 đạt 209,3 g (so với 192,7 g của ĐT84).
Kết luận
Khóa luận của tác giả Mai Thị Giang đã thực hiện thành công việc đánh giá đặc điểm nông sinh học, hình thái, tình hình sâu bệnh hại và các yếu tố cấu thành năng suất của 25 dòng đậu tương nhập nội so với giống đối chứng ĐT84 trong vụ Xuân 2017 tại Quán Triều, Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ sự phân hóa rõ nét về thời gian sinh trưởng (96 - 114 ngày), đồng thời xác định được những dòng có ưu thế vượt trội về số lượng quả chắc (No-523204), kích thước hạt (G108) và khả năng kháng sâu đục quả, bệnh lở cổ rễ (MV4, ĐH4). Đây là công trình thực nghiệm đồng ruộng nghiêm túc, cung cấp hệ thống số liệu định lượng xác thực làm căn cứ khoa học cho công tác lưu giữ, bảo tồn quỹ gen và tuyển chọn giống đậu tương mới tại các tỉnh phía Bắc.