Tổng quan luận án
Cây lạc (Arachis hypogaea L.) là cây lấy dầu ngắn ngày, có khả năng cố định đạm sinh học, cải tạo đất và mang lại giá trị kinh tế cao trong cơ cấu luân canh, xen canh cây trồng tại Việt Nam. Theo thống kê của FAOSTAT (2018), diện tích trồng lạc trên toàn thế giới năm 2017 đạt 27,94 triệu ha, sản lượng đạt 47,09 triệu tấn và năng suất bình quân là 1,68 tấn/ha. Tại Việt Nam, sản xuất lạc giai đoạn 1988–2008 có sự tăng trưởng liên tục về diện tích và năng suất; tuy nhiên, trong giai đoạn 2008–2017, diện tích trồng lạc có xu hướng giảm dần (từ 255.300 ha năm 2008 xuống còn 195.000 ha năm 2017; năm 2016 đạt 184.800 ha với năng suất 2,31 tấn/ha và sản lượng 426.900 tấn).
Trong điều kiện khí hậu miền Bắc, nhiệt độ thấp vào đầu vụ xuân và mưa lớn vào thời điểm gieo vụ thu đông gây cản trở đến sinh trưởng và làm giảm năng suất lạc. Biện pháp che phủ màng ni lông từng được áp dụng rộng rãi để khắc phục các hạn chế trên, nhưng thực tế sản xuất bộc lộ nhiều nhược điểm: chi phí vật tư ni lông cao (khoảng 100 kg ni lông/ha, tương đương 4,0–4,5 triệu đồng/ha), tốn nhiều công lao động thu gom (cao gấp 1,2–1,5 lần so với không che phủ hoặc che phủ bằng tàn dư thực vật), yêu cầu khắt khe về độ bằng phẳng của đất, và tàn dư ni lông không tự phân hủy gây ô nhiễm môi trường đất và nguồn nước.
Trong khi đó, diện tích lúa tại các tỉnh miền Bắc đạt khoảng 2,3 triệu ha (chiếm 30% diện tích lúa cả nước), tạo ra lượng phế phụ phẩm khoảng 15,9 triệu tấn mỗi năm, chủ yếu là rơm rạ. Khảo sát thực tế năm 2013 cho thấy có khoảng 42,2% số hộ nông dân chọn hình thức đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng sau thu hoạch, gây thất thoát dinh dưỡng khoáng và ô nhiễm không khí nghiêm trọng. Mặc dù rơm rạ đã được sử dụng che phủ cho một số cây rau màu và cây công nghiệp, nhưng trước thời điểm thực hiện luận án, chưa có công trình nào nghiên cứu đầy đủ, có hệ thống về quy trình kỹ thuật sử dụng rơm rạ che phủ trên cây lạc.
Luận án của nghiên cứu sinh Hoàng Tuyển Phương xác định các mục tiêu và phạm vi nghiên cứu như sau:
Mục tiêu nghiên cứu:
- Đánh giá ảnh hưởng của kỹ thuật che phủ rơm rạ đến sinh trưởng, phát triển, năng suất lạc và một số tính chất hóa học đất tại các tỉnh trồng lạc chính ở miền Bắc.
- Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật bổ sung nhằm xây dựng quy trình trồng lạc bằng che phủ rơm rạ theo hướng hiệu quả và bền vững áp dụng tại các tỉnh trồng lạc chính ở miền Bắc.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Các giống lạc (Arachis hypogaea L.), vật liệu che phủ rơm rạ lúa, thuốc xử lý hạt giống, chế phẩm sinh học xử lý rơm rạ và các chỉ tiêu nông sinh học, tính chất đất.
- Phạm vi không gian: Triển khai tại 3 tỉnh đại diện cho các vùng sinh thái trồng lạc chính ở miền Bắc: tỉnh Bắc Giang (đại diện vùng Trung du miền núi phía Bắc), tỉnh Nam Định (đại diện vùng Đồng bằng sông Hồng) và tỉnh Thanh Hóa (đại diện vùng Bắc Trung Bộ). Địa điểm được chọn theo tiêu chí có cơ cấu luân canh lạc - lúa trên cùng cánh đồng hoặc có diện tích đất trồng lúa và đất trồng lạc liền kề để giảm công thu gom, vận chuyển rơm rạ.
- Phạm vi thời gian: Các thí nghiệm kỹ thuật đồng ruộng được thực hiện tối đa trong 4 vụ liên tiếp (2 vụ xuân và 2 vụ thu đông giai đoạn 2014–2015; mô hình sản xuất thử nghiệm trong năm 2017).
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Luận án tổng hợp các cơ sở khoa học trong và ngoài nước về quản lý phế phụ phẩm rơm rạ, đặc tính sinh thái cây lạc, kỹ thuật che phủ màng ni lông và các dạng phân bón hữu cơ:
1. Cơ sở lý luận về quản lý rơm rạ và kỹ thuật che phủ
- Phương thức quản lý rơm rạ: Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia (2010) tổng kết 3 phương thức xử lý rơm rạ chính gồm: lấy ra khỏi đồng ruộng (gây cạn kiệt K và Si trong đất), vùi vào đất (hoàn trả dinh dưỡng nhưng cần thời gian phân hủy), và đốt rơm rạ (làm thất thoát N, P, K, S; phát thải khí nhà kính và bụi như CO2, CO, CH4, NOx, SO2).
- Thành phần dinh dưỡng của rơm rạ: Theo Bell và Edwar (1989), rơm rạ chứa khoảng 0,6% N; 0,1% P; 0,1% S; 1,5% K; 5% Si và 40% C. Nguồn rơm rạ sẵn có trên ruộng dao động từ 2–10 tấn/ha.
- Lợi ích của che phủ đất: Lal (1977), Lê Quốc Doanh và cộng sự (2006) chỉ rõ việc che phủ đất bằng tàn dư thực vật giúp giảm xói mòn, giữ ẩm, điều hòa nhiệt độ đất, hạn chế cỏ dại, tăng cường hoạt động của vi sinh vật đất và nâng cao năng suất cây trồng một cách bền vững.
- Các hướng tận dụng rơm rạ khác: Trồng nấm ăn với hiệu suất chuyển hóa sinh học đạt 12,82% và hàm lượng protein nấm đạt 26,3–36,7% (Ruihong Zhang và cộng sự, 2002); ủ phân compost bằng chế phẩm vi sinh vật Bacillus subtilis, Trichoderma sp. (Bùi Xuân An, 2004); ủ rơm với urê làm thức ăn chăn nuôi gia súc; sản xuất than sinh học (biochar) giúp lưu giữ carbon trong đất (IPCC, 2007; Mai Văn Trịnh, 2011).
2. Yêu cầu sinh thái và dinh dưỡng của cây lạc
- Cố định đạm: Cây lạc có khả năng cố định 70–100 kg N/ha/vụ và để lại trong đất khoảng 40–60 kg N/ha sau thu hoạch (William, 1994; Wright và Hammer, 1994).
- Nhiệt độ và ẩm độ: Nhiệt độ tối thấp sinh học của lạc là 12–13°C; nhiệt độ thích hợp cho hạt mọc mầm là 28–30°C (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cộng sự, 1996). Nhu cầu nước toàn bộ chu kỳ sinh trưởng dao động từ 450–700 mm (hệ số sử dụng nước 400–520 mm), trong đó giai đoạn ra hoa làm quả yêu cầu độ ẩm đất đạt 80–85% độ ẩm giới hạn đồng ruộng (Duan Shufen, 1998; Nguyễn Thị Chinh, 2006).
- Nhu cầu khoáng: Theo Nguyễn Văn Bộ và cộng sự (1999), Nguyễn Văn Chiến (2014), để tạo ra 1 tấn lạc vỏ kèm thân lá, cây lấy đi từ đất 64 kg N, 16 kg P2O5, 26,4 kg K2O, 26,4 kg CaO và 11,9 kg MgO.
3. Nghiên cứu che phủ ni lông và ứng dụng phân bón hữu cơ trên cây lạc
- Che phủ ni lông: Thử nghiệm tại Việt Nam từ năm 1996 bởi Trung tâm Nghiên cứu Thực nghiệm Đậu đỗ, ghi nhận năng suất lạc tăng 25–35% tại Bắc Giang (Nguyễn Văn Liễu, 1999), tăng 43% trong vụ xuân và 54,7% trong vụ thu đông (Nguyễn Thị Chinh và cộng sự, 2001), tăng 26,7% trên đất cát biển Thanh Hóa (Trần Thị Ân và cộng sự, 2003). Tuy nhiên, biện pháp này phát sinh chi phí vật tư và gây áp lực môi trường.
- Sử dụng vật liệu hữu cơ: Vùi phế phụ phẩm nông nghiệp giúp tăng sinh khối lạc 25,3% và năng suất hạt 9,2% tại Ấn Độ (Herma và Singh, 1992); bón 10 tấn phân bò kết hợp rơm rạ ủ hố (1:0,5) trên nền vô cơ cho năng suất 3,7–3,9 tấn/ha tại Bình Định (Hoàng Thị Thái Hòa và cộng sự, 2012); bón phân hữu cơ phối trộn rơm rạ và chế phẩm Trichoderma làm tăng năng suất lạc 2–4 tạ/ha tại Thừa Thiên Huế (Trần Thị Ánh Tuyết và cộng sự, 2016).
- Xử lý hạt giống: El Deeb và cộng sự (2002), Frimpong và cộng sự (2004), Rao và cộng sự (1998), Yakubu và cộng sự (2011) chứng minh việc xử lý hạt trước khi gieo bằng hóa chất hoặc thuốc bảo vệ thực vật giúp nâng tỷ lệ nảy mầm (đạt tới 96,33%), giảm tỷ lệ chết cây con và gia tăng số lượng nốt sần.
Khoảng trống nghiên cứu được lựa chọn giải quyết
Các công trình trước đây tập trung vào che phủ màng ni lông hoặc sử dụng rơm rạ làm phân ủ bón lót. Chưa có công trình nào xác định đồng bộ các thông số kỹ thuật canh tác khi sử dụng trực tiếp rơm rạ làm vật liệu che phủ mặt đất cho cây lạc, bao gồm: tuyển chọn giống thích ứng, định lượng khối lượng rơm rạ phủ tối ưu, xác định kích thước băm rơm và thời điểm phủ, kết hợp kỹ thuật xử lý hạt giống và xử lý rơm rạ bằng chế phẩm sinh học nhằm hạn chế nấm bệnh và phân giải hữu cơ trong điều kiện đồng ruộng miền Bắc.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
1. Cơ sở lý thuyết và khung phân tích
Nghiên cứu dựa trên nguyên lý nông nghiệp sinh thái và quản lý dinh dưỡng cây trồng tổng hợp:
- Sử dụng lớp rơm rạ phủ trên mặt đất để điều tiết chế độ nhiệt và độ ẩm trong lớp đất canh tác (0–10 cm), giảm bốc hơi nước bề mặt và hạn chế cỏ dại.
- Tận dụng quá trình phân giải hữu cơ sinh học của rơm rạ dưới tác động của vi sinh vật nhằm cải thiện độ xốp, tăng hàm lượng mùn, đạm tổng số, lân dễ tiêu và kali dễ tiêu trong đất sau các vụ canh tác liên tiếp.
- Khắc phục nguy cơ nấm bệnh truyền qua tàn dư thực vật và đất bằng biện pháp xử lý hạt giống kết hợp chế phẩm vi sinh phân giải cellulose đối kháng nấm bệnh.
2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
Luận án áp dụng kết hợp phương pháp điều tra nông thôn và phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng theo quy chuẩn nghiên cứu nông học:
-
Phương pháp điều tra: Điều tra chọn mẫu ngẫu nhiên các hộ nông dân trồng lúa và trồng lạc tại các tỉnh Bắc Giang, Nam Định, Thanh Hóa để thu thập số liệu về sản lượng phế phụ phẩm, hiện trạng đốt rơm rạ, tập quán che phủ và hiệu quả kinh tế.
-
Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng:
- Thí nghiệm so sánh vật liệu che phủ: So sánh đối chứng không che phủ, che phủ ni lông và che phủ rơm rạ trên giống lạc L14.
- Thí nghiệm tuyển chọn giống lạc: Khảo nghiệm 5 giống lạc (L14, L18, L23, L26, L27) trong điều kiện che phủ rơm rạ tại 3 địa điểm (Bắc Giang, Nam Định, Thanh Hóa) qua 2 vụ xuân và 2 vụ thu đông (2014–2015), phân tích độ ổn định năng suất và tương tác giống x môi trường.
- Thí nghiệm xác định khối lượng rơm rạ che phủ: Thử nghiệm các mức khối lượng che phủ khác nhau (từ 3 đến 12 tấn/ha) trên giống L26, xác định hàm hồi quy tương quan giữa khối lượng phủ và năng suất.
- Thí nghiệm kích thước và thời điểm che phủ: So sánh rơm rạ nguyên đoạn với rơm rạ băm ngắn (10–15 cm); thời điểm che phủ ngay sau gieo so với che phủ sau khi cây mọc.
- Thí nghiệm xử lý hạt giống: Thử nghiệm các loại thuốc bảo vệ thực vật xử lý hạt giống (trong đó có Gaucho 600 FS liều lượng 3 ml/kg hạt) nhằm hạn chế bệnh chết cây con.
- Thí nghiệm chế phẩm sinh học xử lý rơm rạ: Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý rơm rạ bằng chế phẩm Biomix (250 g/tấn rơm rạ) trước khi gieo 15 ngày đến tỷ lệ mọc mầm, bệnh hại và năng suất lạc.
- Xây dựng mô hình trình diễn kỹ thuật tổng hợp: Triển khai mô hình thâm canh lạc che phủ rơm rạ diện tích lớn tại Nam Định (vụ xuân 2017) và Thanh Hóa (vụ thu đông 2017).
-
Phương pháp theo dõi và phân tích:
- Chỉ tiêu sinh trưởng và sâu bệnh: Thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn (gieo–mọc, mọc–ra hoa, hoa–chín), chiều cao thân chính, số cành cấp 1, tỷ lệ mọc mầm, tỷ lệ nhiễm bệnh héo xanh vi khuẩn, lở cổ rễ, đốm lá, gỉ sắt.
- Chỉ tiêu đất và môi trường: Đo nhiệt độ đất bằng nhiệt kế địa ôn, đo độ ẩm đất tầng 0–10 cm theo chu kỳ; phân tích hóa học đất trước và sau thí nghiệm (pH KCl, mùn tổng số %, N tổng số %, P2O5 tổng số và dễ tiêu, K2O tổng số và dễ tiêu); đếm mật độ và động thái phát triển nốt sần rễ; định lượng các nhóm vi sinh vật đất.
- Chỉ tiêu năng suất: Số quả chắc/cây, tỷ lệ quả 1 hạt, tỷ lệ quả 2 hạt, khối lượng 100 quả, khối lượng 100 hạt, tỷ lệ hạt/quả, năng suất lý thuyết (NSLT) và năng suất thực thu (NSTT, tấn/ha).
- Hạch toán kinh tế và xử lý số liệu: Tính toán tổng chi phí đầu vào, tổng thu, lãi thuần và tỷ suất lợi nhuận cận biên (Marginal Benefit Cost Ratio - MBCR). Xử lý số liệu thống kê bằng phân tích phương sai (ANOVA), kiểm định sai khác LSD ở mức ý nghĩa p < 0,05 và phân tích hồi quy tương quan.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan tài liệu và cơ sở khoa học của đề tài
Chương này hệ thống hóa các tài liệu khoa học về cây lạc, vai trò của cây lạc trong hệ thống luân canh cố định đạm sinh học, và tiềm năng phế phụ phẩm nông nghiệp tại Việt Nam. Tác giả phân tích số liệu sản lượng lúa và phụ phẩm rơm rạ năm 2013 tại các tỉnh miền Bắc:
| Địa phương |
Sản lượng thóc cả năm (1.000 tấn) |
Lượng phế phụ phẩm cả năm (1.000 tấn) |
Lượng phế phụ phẩm vụ đông xuân (1.000 tấn) |
Lượng phế phụ phẩm vụ mùa (1.000 tấn) |
| Sơn La |
182,5 |
219,0 |
80,5 |
138,5 |
| Lào Cai |
146,9 |
176,3 |
66,0 |
110,3 |
| Phú Thọ |
379,6 |
455,5 |
255,2 |
200,3 |
| Bắc Giang |
595,3 |
714,4 |
377,7 |
336,6 |
| Nam Định |
914,4 |
1.097,3 |
633,3 |
463,9 |
| Thanh Hóa |
1.045,0 |
1.254,0 |
696,0 |
558,0 |
(Nguồn: Số liệu điều tra và tổng hợp của tác giả trích từ Phạm Văn Dân và cs., 2015; Lê Quốc Thanh và cs., 2016)
Chương 1 khẳng định việc đốt rơm rạ gây ô nhiễm môi trường và lãng phí chất dinh dưỡng, đồng thời phân tích những giới hạn của kỹ thuật che phủ ni lông để làm rõ cơ sở khoa học của việc chuyển sang nghiên cứu quy trình che phủ bằng rơm rạ.
Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Trình bày chi tiết danh mục vật liệu nghiên cứu:
- Giống lạc: L14, L18, L23, L26, L27.
- Vật liệu che phủ: Rơm rạ lúa thu gom tại địa phương, màng ni lông mỏng chuyên dụng nông nghiệp.
- Hóa chất và chế phẩm: Thuốc xử lý hạt Gaucho 600 FS, chế phẩm vi sinh phân giải cellulose Biomix, phân bón vô cơ (đạm urê, lân supe, kali clorua, vôi bột) và phân chuồng hoai mục.
- Phương pháp luận, các công thức thí nghiệm, quy chuẩn lấy mẫu đất, phương pháp đếm vi sinh vật đất, quy trình đo đạc các yếu tố nông học, và phương pháp hạch toán kinh tế (tổng thu, chi phí biến đổi, lợi nhuận thuần, MBCR).
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương 3 là phần thực nghiệm chính của luận án, tập trung vào 4 nhóm kết quả:
1. Hiện trạng sử dụng rơm rạ trong sản xuất nông nghiệp
Kết quả điều tra xác nhận rơm rạ tại các tỉnh Bắc Giang, Nam Định, Thanh Hóa chủ yếu bị đốt ngoài đồng ruộng (42,2% số hộ đốt rơm rạ sau thu hoạch) hoặc một phần dùng đun nấu và thức ăn gia súc. Việc sử dụng rơm rạ che phủ cho cây trồng cạn còn mang tính tự phát, chưa có quy trình chuẩn về liều lượng và kỹ thuật xử lý mầm bệnh.
2. Ảnh hưởng của vật liệu che phủ đến môi trường đất và sinh trưởng của lạc (giống L14)
- Nhiệt độ và độ ẩm đất: Che phủ rơm rạ giúp duy trì độ ẩm lớp đất canh tác (0–10 cm) cao hơn có ý nghĩa so với đối chứng không che phủ trong suốt các giai đoạn sinh trưởng ở cả 2 vụ (vụ xuân và thu đông). Vào đầu vụ xuân khi nhiệt độ không khí thấp, che phủ rơm rạ giúp tăng nhiệt độ đất canh tác; vào mùa nắng nóng, lớp rơm rạ giúp giảm biên độ dao động nhiệt, tránh hiện tượng đốt nóng lớp đất mặt.
- Tính chất hóa học đất: Sau 4 vụ gieo trồng liên tiếp có che phủ rơm rạ, các chỉ tiêu hóa học đất được cải thiện so với trước thí nghiệm: hàm lượng mùn tổng số tăng, hàm lượng đạm tổng số (N%), lân dễ tiêu (P2O5) và kali dễ tiêu (K2O) đều có xu hướng tăng cao hơn so với công thức đối chứng không che phủ và công thức che phủ ni lông.
- Vi sinh vật và nốt sần rễ: Che phủ rơm rạ kích thích sự phát triển của hệ vi sinh vật đất có ích và làm tăng số lượng nốt sần hữu hiệu trên rễ lạc so với công thức không che phủ.
- Năng suất: Trên giống L14, công thức che phủ rơm rạ cho năng suất thực thu cao hơn đối chứng không che phủ và tương đương hoặc tiệm cận với công thức che phủ ni lông trong cả 2 vụ gieo trồng.
3. Nghiên cứu hoàn thiện các biện pháp kỹ thuật che phủ rơm rạ
- Tuyển chọn giống: Trong 5 giống thí nghiệm (L14, L18, L23, L26, L27), hai giống L26 và L27 thể hiện khả năng thích nghi nổi trội, khả năng chống chịu bệnh hại chính (héo xanh, đốm lá) tốt, độ ổn định năng suất cao qua phân tích tương tác giống x môi trường tại cả 3 địa phương (Bắc Giang, Nam Định, Thanh Hóa) trong cả vụ xuân và vụ thu đông.
- Khối lượng rơm rạ che phủ: Năng suất lạc tăng dần theo khối lượng rơm rạ phủ từ 3 đến 9 tấn/ha. Khi tăng lên mức 12 tấn/ha, năng suất có xu hướng bão hòa hoặc suy giảm do lớp phủ quá dày cản trở tia cắm vào đất. Phân tích hàm hồi quy tương quan xác định khối lượng rơm rạ che phủ thích hợp nhất về mặt kỹ thuật và kinh tế là 9,0 tấn/ha (độ dày phủ đồng đều đạt khoảng 3–5 cm).
- Kích thước và thời điểm che phủ: Công thức sử dụng rơm rạ băm ngắn 10–15 cm và tiến hành che phủ ngay sau khi gieo hạt cho tỷ lệ mọc mầm đồng đều nhất, hạn chế sự che khuất mầm cây, tạo điều kiện thuận lợi cho tia lạc đâm xuống đất, đồng thời giảm công chỉnh sửa cây con so với phủ rơm nguyên đoạn hoặc phủ muộn sau khi mọc.
- Xử lý hạt giống: Hạt giống được xử lý bằng thuốc Gaucho 600 FS với liều lượng 3 ml/kg hạt giúp tăng tỷ lệ mọc mầm, bảo vệ cây con trong giai đoạn mọc và làm giảm tỷ lệ chết cây do nấm lở cổ rễ và côn trùng hại cây con.
- Xử lý rơm rạ bằng chế phẩm sinh học: Xử lý rơm rạ bằng chế phẩm Biomix với liều lượng 250 g/tấn rơm rạ trước khi gieo 15 ngày giúp đẩy nhanh tốc độ phân giải ban đầu của rơm rạ, tiêu diệt mầm bệnh tồn dư trên rơm, nâng cao tỷ lệ mọc mầm và gia tăng năng suất hạt thực thu của giống L26 trong vụ xuân.
4. Kết quả xây dựng mô hình kỹ thuật che phủ rơm rạ tổng hợp
Mô hình tổng hợp ứng dụng giống L26, xử lý hạt bằng Gaucho 600 FS (3 ml/kg hạt), rơm rạ băm 10–15 cm xử lý Biomix (250 g/tấn), che phủ 9,0 tấn/ha ngay sau gieo được triển khai tại Nam Định và Thanh Hóa năm 2017:
| Địa điểm triển khai mô hình |
Vụ sản xuất |
Giống lạc |
Biện pháp kỹ thuật chính |
Năng suất thực thu (tấn/ha) |
Hiệu quả kinh tế (Chỉ số MBCR so với ĐC không che phủ) |
| Ý Yên, Nam Định |
Vụ Xuân 2017 |
L26 |
Phủ rơm rạ 9 tấn/ha băm 10-15 cm + Biomix + Gaucho 600 FS |
Tăng vượt trội so với đối chứng không che phủ |
3,38 |
| Hậu Lộc, Thanh Hóa |
Vụ Thu Đông 2017 |
L26 |
Phủ rơm rạ 9 tấn/ha băm 10-15 cm + Biomix + Gaucho 600 FS |
Tăng vượt trội so với đối chứng không che phủ |
5,41 |
(Nguồn: Tổng hợp từ Bảng 3.59, 3.60, 3.61, 3.62 trong luận án)
Tỷ suất lợi nhuận cận biên (MBCR) đạt từ 3,38 đến 5,41 chứng minh việc đầu tư chi phí băm phủ rơm rạ và chế phẩm sinh học đem lại hiệu quả hoàn vốn kinh tế cao hơn rõ rệt so với tập quán canh tác không che phủ.
Kết quả và những đóng góp mới
1. Đóng góp mới về mặt khoa học và lý luận
- Đánh giá có hệ thống về hiện trạng sử dụng phế phụ phẩm rơm rạ trong sản xuất nông nghiệp và xác lập cơ sở dữ liệu thực nghiệm về ứng dụng rơm rạ che phủ trên cây lạc tại các tỉnh miền Bắc Việt Nam.
- Cung cấp dữ liệu khoa học định lượng về tác động của vật liệu che phủ rơm rạ đối với các thông số vật lý và hóa học đất: duy trì độ ẩm lớp đất mặt (0–10 cm), điều hòa nhiệt độ đất, cải thiện hàm lượng mùn, đạm tổng số, lân và kali dễ tiêu, thúc đẩy mật độ vi sinh vật đất và gia tăng số lượng nốt sần hữu hiệu trên rễ lạc qua nhiều vụ gieo trồng liên tiếp.
- Xác định được 2 giống lạc L26 và L27 có khả năng thích ứng cao, tính ổn định năng suất tốt trong điều kiện che phủ rơm rạ tại 3 vùng sinh thái (Bắc Giang, Nam Định, Thanh Hóa) ở cả vụ xuân và vụ thu đông.
2. Đóng góp mới về mặt thực tiễn
- Xây dựng hoàn chỉnh gói kỹ thuật che phủ rơm rạ thâm canh lạc gồm các thông số định lượng cụ thể:
- Giống: L26 hoặc L27.
- Xử lý hạt giống: Thuốc Gaucho 600 FS với liều lượng 3 ml/kg hạt giống.
- Kích thước rơm rạ: Băm ngắn đoạn 10–15 cm.
- Xử lý rơm rạ: Chế phẩm sinh học Biomix liều lượng 250 g/tấn rơm rạ, ủ xử lý trước khi gieo 15 ngày.
- Khối lượng che phủ: 9,0 tấn rơm rạ/ha.
- Thời điểm che phủ: Rải phủ đều trên mặt luống ngay sau khi gieo hạt.
- Xây dựng thành công các mô hình trình diễn kỹ thuật tại Nam Định và Thanh Hóa năm 2017, mang lại tỷ suất lợi nhuận cận biên (MBCR) đạt 3,38–5,41 so với đối chứng không che phủ, giảm thiểu ô nhiễm do đốt rơm rạ và giảm chi phí mua màng ni lông.
3. Kiến nghị và đề xuất
- Đề nghị các cơ quan khuyến nông và Sở Nông nghiệp & PTNT các tỉnh miền Bắc đưa quy trình kỹ thuật che phủ rơm rạ vào cơ cấu thâm canh lạc tại các vùng có diện tích luân canh lúa - lạc hoặc đất lúa - màu liền kề.
- Áp dụng đồng bộ gói kỹ thuật (giống L26/L27, rơm băm 10–15 cm, xử lý Gaucho 600 FS và Biomix) để đảm bảo năng suất và ngăn ngừa mầm sâu bệnh hại.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Căn cứ trên phạm vi và nội dung được tác giả công bố trong văn bản luận án:
- Hạn chế về phạm vi địa bàn: Nghiên cứu chỉ tiến hành khảo nghiệm tại 3 tỉnh đại diện (Bắc Giang, Nam Định, Thanh Hóa) với các vùng đất màu liền kề đất lúa hoặc luân canh lúa - lạc; chưa mở rộng đánh giá trên các chân đất chuyên màu xa nguồn phụ phẩm lúa hoặc các vùng sinh thái khác (vùng cát ven biển Nam Trung Bộ, Tây Nguyên).
- Hạn chế về thời gian theo dõi dài hạn: Các thí nghiệm nông hóa thổ nhưỡng được theo dõi trong 4 vụ liên tiếp (2 năm), phản ánh xu hướng cải thiện hóa tính đất ngắn hạn; chưa đánh giá biến động tích lũy chất hữu cơ và hệ vi sinh vật qua chu kỳ canh tác dài hạn 5–10 năm.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Tiếp tục nghiên cứu cơ giới hóa khâu băm và rải phủ rơm rạ trên đồng ruộng nhằm giảm thiểu tối đa công lao động thủ công.
- Mở rộng đánh giá hiệu quả của quy trình che phủ rơm rạ trên các loại cây họ đậu và cây rau màu khác trong hệ sinh thái nông nghiệp miền Bắc.
Giá trị tham khảo
Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cho nhiều đối tượng:
- Nghiên cứu sinh và học viên chuyên ngành Khoa học cây trồng, Nông học, Thổ nhưỡng học: Cung cấp phương pháp luận và số liệu thực nghiệm về kỹ thuật bố trí thí nghiệm đồng ruộng, đánh giá tương tác giống x môi trường, phân tích hàm hồi quy tương quan và theo dõi động thái nốt sần, hóa tính đất.
- Cán bộ khuyến nông và kỹ sư nông nghiệp: Cung cấp quy trình kỹ thuật định lượng chi tiết (liều lượng rơm rạ, kích thước băm, liều lượng Gaucho 600 FS và Biomix) để chuyển giao trực tiếp cho nông dân trồng lạc.
- Cơ quan quản lý nông nghiệp và hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở dữ liệu thực tế về sản lượng phụ phẩm lúa tại các tỉnh miền Bắc, từ đó xây dựng các chính sách khuyến khích tái sử dụng rơm rạ, hạn chế đốt ngoài đồng ruộng, thúc đẩy nông nghiệp tuần hoàn và giảm thiểu rác thải nhựa nông nghiệp.
Câu hỏi thường gặp
1. Khối lượng rơm rạ che phủ tối ưu được xác định trong luận án là bao nhiêu?
Theo kết quả phân tích hàm hồi quy tương quan giữa khối lượng che phủ và năng suất thực thu của giống lạc L26, khối lượng che phủ tối ưu được xác định là 9,0 tấn/ha. Ở mức phủ này, đất giữ được ẩm độ và nhiệt độ tốt nhất, ức chế cỏ dại hiệu quả mà không cản trở quá trình đâm tia tạo quả của cây lạc.
2. Hai giống lạc nào thích nghi và đạt độ ổn định năng suất cao nhất khi che phủ rơm rạ?
Trong 5 giống khảo nghiệm (L14, L18, L23, L26, L27), hai giống L26 và L27 được xác định là phù hợp nhất, thể hiện tính ổn định cao về năng suất và khả năng chống chịu bệnh hại chính trong cả vụ xuân và vụ thu đông tại 3 địa điểm khảo nghiệm (Bắc Giang, Nam Định, Thanh Hóa).
3. Kỹ thuật xử lý hạt giống và rơm rạ trước khi gieo được quy định như thế nào?
- Xử lý hạt giống: Sử dụng thuốc Gaucho 600 FS với liều lượng 3 ml/kg hạt giống trước khi gieo nhằm tăng tỷ lệ mọc mầm và giảm thiểu tỷ lệ nhiễm bệnh chết cây con.
- Xử lý rơm rạ: Rơm rạ được băm ngắn 10–15 cm, xử lý bằng chế phẩm sinh học Biomix với liều lượng 250 g/tấn rơm rạ trước thời điểm gieo 15 ngày để phân giải xenlulozo và loại trừ nguồn bệnh tồn dư.
4. Hiệu quả kinh tế của mô hình che phủ rơm rạ tổng hợp thể hiện qua chỉ số nào?
Mô hình thâm canh lạc che phủ rơm rạ tổng hợp thực hiện năm 2017 đạt tỷ suất chi phí - lợi nhuận cận biên (MBCR) là 3,38 trong vụ xuân tại Ý Yên, Nam Định và 5,41 trong vụ thu đông tại Hậu Lộc, Thanh Hóa so với công thức đối chứng không che phủ.
5. Những tồn tại chính của kỹ thuật che phủ màng ni lông được luận án chỉ ra là gì?
Luận án chỉ ra 4 hạn chế chính của màng ni lông: chi phí vật tư cao (khoảng 4,0–4,5 triệu đồng/ha cho 100 kg ni lông); tốn công lao động thu gom sau thu hoạch (tăng 1,2–1,5 lần); yêu cầu đất phải bằng phẳng và kết cấu tốt; tàn dư màng phủ không thu gom triệt để gây ô nhiễm đất và nguồn nước.
Kết luận
Luận án của nghiên cứu sinh Hoàng Tuyển Phương đã giải quyết đồng bộ vấn đề khoa học và thực tiễn trong việc tái sử dụng phụ phẩm rơm rạ lúa làm vật liệu che phủ thâm canh lạc tại miền Bắc Việt Nam. Công trình đã xác lập quy trình kỹ thuật hoàn chỉnh gồm giống thích nghi (L26, L27), lượng che phủ 9,0 tấn/ha rơm băm 10–15 cm, kết hợp xử lý hạt giống bằng Gaucho 600 FS (3 ml/kg) và xử lý rơm bằng Biomix (250 g/tấn) ngay sau gieo. Kết quả nghiên cứu không chỉ nâng cao năng suất lạc và cải thiện tính chất đất canh tác mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cao (MBCR đạt 3,38–5,41), góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do đốt rơm rạ và thay thế màng ni lông trong sản xuất nông nghiệp bền vững.