Tổng quan nghiên cứu

Cây đậu xanh (tên khoa học: Vigna radiata L. Wilczek) là cây thực phẩm ngắn ngày có giá trị kinh tế và dinh dưỡng vượt trội, cung cấp từ 21% đến 24% hàm lượng protein thực vật dễ tiêu, 1% đến 4% lipid và khoảng 62% đến 65% hydrat carbon. Trên phạm vi toàn cầu, tổng diện tích canh tác đậu đỗ khô đạt hơn 36,5 triệu hecta với sản lượng trên 31,4 triệu tấn, trong đó riêng cây đậu xanh chiếm khoảng 6 triệu hecta và tập trung 90% sản lượng tại châu Á. Tại Việt Nam, diện tích gieo trồng đậu xanh ước tính đạt khoảng 60.000 ha, phân bố rải rác từ Bắc vào Nam nhưng chủ yếu vẫn mang tính tự phát, phân tán và năng suất bình quân còn thấp, dưới 1,0 tấn/ha do tập quán canh tác quảng canh cùng sự thiếu hụt bộ giống chất lượng cao.

Phần lớn nông hộ hiện nay vẫn gieo trồng các giống địa phương đã thoái hóa như tằm mỡ Hòa Bình, có đặc tính phân cành không đều và thời gian chín kéo dài, gây tốn kém chi phí nhân công thu hoạch. Đồng thời, các biện pháp kỹ thuật như mật độ gieo trồng và tỷ lệ phân bón cân đối vẫn chưa được chuẩn hóa theo từng tiểu vùng sinh thái. Đề tài tập trung đánh giá toàn diện các chỉ tiêu nông sinh học của 9 dòng và giống đậu xanh mới, qua đó tuyển chọn dòng có năng suất thực thu cao, thời gian sinh trưởng ngắn từ 70 đến 75 ngày và quả chín tập trung; đồng thời xác định mật độ gieo trồng cùng lượng phân bón thích hợp tại vùng đồng bằng sông Hồng.

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm trong vụ Hè 2018 và vụ Xuân 2019 tại khu thí nghiệm Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam (Gia Lâm, Hà Nội). Kết quả đề tài mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi xác lập gói kỹ thuật đồng bộ, nâng năng suất thực thu lên 1,81 tấn/ha, giúp tăng hiệu quả kinh tế trên 25% so với tập quán cũ và thúc đẩy quá trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết di truyền học chọn giống cây tự thụ phấn và lý thuyết nông thái học hiện đại về tương tác giữa kiểu gen và môi trường (G x E). Các tính trạng số lượng như số quả trên cây, khối lượng 1000 hạt (M1000) và năng suất cá thể chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi nền tảng di truyền kết hợp với mức độ thâm canh.

Bên cạnh đó, lý thuyết dinh dưỡng khoáng và sinh thái quần thể cây trồng họ Đậu khẳng định vai trò tối ưu hóa chỉ số diện tích lá (LAI) thông qua việc điều tiết mật độ quần thể. Cây đậu xanh có khả năng cộng sinh với vi khuẩn nốt sần Rhizobium để cố định đạm tự do từ khí quyển với hiệu suất đạt từ 55 đến 200 kg N/ha/năm. Việc bổ sung phân bón vô cơ đa lượng (N, P2O5, K2O) với tỷ lệ cân đối đóng vai trò kích thích bộ rễ phát triển ở giai đoạn cây con, đẩy nhanh quá trình tích lũy chất khô sau nở hoa. Các khái niệm nòng cốt trong nghiên cứu gồm: kiểu sinh trưởng hữu hạn, tính chín tập trung của quả họ đậu, năng suất cá thể (NSCT) và năng suất thực thu (NSTT).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn vật liệu gồm 8 dòng đậu xanh chọn tạo mới (ký hiệu từ TX01 đến TX08) phát sinh từ các tổ hợp lai hữu tính như ĐX044 x CB2, V123 x CB6, ĐX044 x CB6, ĐX044 x AM8, V99-3 x AM4 cùng giống đối chứng ĐX11 do Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Đậu đỗ cung cấp.

  • Thí nghiệm 1 và 2 (Vụ Hè 2018 và Vụ Xuân 2019): Đánh giá 9 dòng và giống theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD) với 3 lần nhắc lại, diện tích mỗi ô 10 m2 (tổng diện tích 270 m2).
  • Thí nghiệm 3 (Vụ Xuân 2019): Thí nghiệm 2 nhân tố bố trí kiểu ô lớn - ô nhỏ (Split-plot) với 3 lần nhắc lại trên diện tích 360 m2 nhằm đánh giá tương tác giữa 3 mức mật độ (M1: 20 cây/m2, M2: 25 cây/m2, M3: 30 cây/m2) và 4 mức phân bón khoáng vô cơ (P1 đến P4) trên nền 8 tấn phân chuồng và 400 kg vôi bột/ha.

Cỡ mẫu điều tra chuẩn hóa gồm 10 cây mẫu ngẫu nhiên trên từng ô theo phương pháp lấy mẫu 5 điểm chéo góc. Việc theo dõi hình thái, sinh trưởng, mức độ nhiễm sâu bệnh và các yếu tố cấu thành năng suất được thực hiện nghiêm ngặt theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-62:2011/BNNPTNT và Tiêu chuẩn chất lượng hạt TCVN 8797:2011. Phương pháp phân tích phương sai ANOVA hai chiều trên phần mềm chuyên dụng CROPSTAT 7.2 và MS Excel được lựa chọn nhằm kiểm soát sai số ngẫu nhiên và kiểm định chính xác mức ý nghĩa thống kê của các nghiệm thức ở ngưỡng xác suất P < 0,05.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, thời gian sinh trưởng của 9 dòng và giống dao động từ 64 đến 75 ngày trong vụ Hè 2018 và từ 69 đến 77 ngày trong vụ Xuân 2019. Dòng TX03 có thời gian sinh trưởng ngắn nhất (64 đến 69 ngày), trong khi dòng TX07 kéo dài nhất (74 đến 77 ngày). Chiều cao cây trung bình biến động trong khoảng 69,03 đến 80,60 cm ở vụ Hè và 51,62 đến 62,58 cm ở vụ Xuân; số cành cấp 1 đạt từ 0,97 đến 2,03 cành/cây.

Thứ hai, nghiên cứu đã tuyển chọn thành công dòng TX05 có đặc tính nông học vượt trội. TX05 có thời gian ra hoa tập trung ngắn nhất (11 ngày trong vụ Hè và 12 ngày trong vụ Xuân), giúp quả chín đồng loạt. Khối lượng 1000 hạt của TX05 đạt mức 64,69 g (vụ Hè) và 63,08 g (vụ Xuân), cao hơn đối chứng ĐX11 từ 4,5% đến 6,8%. Năng suất thực thu của dòng TX05 đạt lần lượt 1,80 tấn/ha và 1,78 tấn/ha, cao nhất trong tất cả các dòng thử nghiệm.

Thứ ba, về chỉ tiêu chống chịu, dòng TX05 chỉ nhiễm nhẹ bệnh phấn trắng và đốm nâu lá (cấp 1 đến cấp 3), khả năng chống đổ đạt cấp 1 (thân cứng vững) và tỷ lệ tách vỏ quả trước thu hoạch bằng 0%, giúp hạn chế tối đa hao hụt năng suất.

Thứ tư, trong thí nghiệm tương tác mật độ và phân bón ở vụ Xuân 2019, công thức M2P3 (mật độ 25 cây/m2 kết hợp mức phân bón 40 kg N : 75 kg P2O5 : 75 kg K2O) cho kết quả tối ưu nhất. Tại công thức này, năng suất cá thể đạt đỉnh 9,47 g/cây và năng suất thực thu đạt kỷ lục 1,81 tấn/ha, tăng 13,8% so với công thức đối chứng M2P2 (đạt 1,59 tấn/ha).

Thảo luận kết quả

Khả năng sinh trưởng và tạo năng suất vượt trội của dòng TX05 bắt nguồn từ tổ hợp gen lai ưu tú giữa ĐX044 x CB6, giúp cây duy trì cấu trúc thân đứng vững chắc với số đốt đạt trên 11,8 đốt/cây và chỉ số phân cành hợp lý. Mật độ 25 cây/m2 tạo không gian dinh dưỡng tối ưu, giúp cây tận dụng bức xạ mặt trời tốt hơn so với mật độ dày 30 cây/m2 (vốn gây hiện tượng che bóng làm giảm tỷ lệ đậu quả) và mật độ thưa 20 cây/m2 (chưa tận dụng hết diện tích đất).

So sánh với các nghiên cứu tiền nhiệm tại khu vực Bắc Trung Bộ, năng suất 1,81 tấn/ha của TX05 tương đương và ổn định hơn mức 1,76 đến 1,85 tấn/ha của giống NTB02 và ĐX14. Việc bón mức lân 75 kg P2O5/ha kết hợp kali 75 kg K2O/ha tạo môi trường thuận lợi để rễ kết hạt nốt sần và thúc đẩy vận chuyển dinh dưỡng vào hạt, đúng với nguyên lý "dinh dưỡng cân đối giúp tối ưu hóa sinh khối hạt" trong khoa học cây trồng. Các dữ liệu về động thái tăng trưởng chiều cao thân, biến thiên số quả và mối tương quan năng suất được mô tả trực quan thông qua hệ thống bảng số liệu ANOVA và biểu đồ phân tích phương sai trong công trình nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, mở rộng diện tích gieo trồng dòng đậu xanh triển vọng TX05 vào cơ cấu mùa vụ tại các vùng chuyên canh hoa màu và đất bãi ven sông thuộc đồng bằng sông Hồng. Mục tiêu nâng diện tích gieo trồng đạt 500 ha trong giai đoạn 2020-2022 do Trung tâm Khuyến nông các tỉnh và Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn chủ trì thực hiện.

Thứ hai, chuẩn hóa và chuyển giao gói kỹ thuật gieo trồng thâm canh cho dòng TX05 với mật độ 25 cây/m2 (khoảng cách hàng 35 cm, cây cách cây 10 đến 12 cm, định cây 1 đến 2 cây/hốc) kết hợp định mức bón phân khoáng vô cơ trên 1 ha gồm 40 kg N + 75 kg P2O5 + 75 kg K2O trên nền 8 tấn phân chuồng hoai mục và 400 kg vôi bột. Phấn đấu duy trì mục tiêu năng suất ổn định trên 1,80 tấn/ha thông qua hơn 20 lớp tập huấn kỹ thuật cho nông hộ trước vụ Xuân 2021.

Thứ ba, thực hiện nghiêm ngặt quy trình bón phân chia kỳ: bón lót toàn bộ phân chuồng và phân lân trước khi gieo; bón thúc đợt 1 khi cây đạt 2 đến 3 lá thật với 100% lượng đạm kết hợp 50% lượng kali; bón thúc đợt 2 khi cây đạt 5 đến 6 lá thật với 50% lượng kali còn lại kết hợp vun xới cao gốc nhằm tăng hiệu suất hấp thụ dinh dưỡng lên trên 85% và chống ngập úng cục bộ.

Thứ tư, giao các viện nghiên cứu chuyên ngành tiếp tục khảo nghiệm sản xuất diện rộng dòng TX05 tại các vùng sinh thái lân cận như Bắc Trung Bộ và trung du miền núi phía Bắc trong giai đoạn 2021-2023 nhằm hoàn thiện hồ sơ đăng ký lưu hành giống cây trồng mới theo Luật Trồng trọt.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, các nhà khoa học và cán bộ chọn tạo giống cây trồng: Cung cấp nguồn tư liệu thực nghiệm chuẩn xác về biến thiên di truyền, đánh giá chỉ tiêu hình thái và đặc tính chín tập trung của các dòng lai đậu xanh để định hướng các chương trình lai tạo giống chống chịu biến đổi khí hậu.

Thứ hai, giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Khoa học cây trồng, Nông học: Luận văn là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp thiết kế thí nghiệm đồng ruộng (RCBD, Split-plot), kỹ thuật thu thập mẫu sinh học theo QCVN 01-62:2011/BNNPTNT và quy trình xử lý dữ liệu thống kê sinh học trên CROPSTAT 7.2.

Thứ ba, cán bộ khuyến nông và kỹ sư nông nghiệp địa phương: Làm căn cứ kỹ thuật xây dựng sổ tay hướng dẫn thâm canh, định mức mật độ 25 cây/m2 và công thức phân bón chuẩn hóa để chuyển giao hiệu quả cho bà con nông dân.

Thứ tư, các hợp tác xã nông nghiệp và trang trại sản xuất hạt giống: Tham khảo để chuyển đổi cơ cấu cây trồng trong vụ Xuân và Hè Thu, ứng dụng dòng TX05 hạt to sáng bóng (M1000 trên 63 g) nhằm nâng cao giá trị thương phẩm và tăng doanh thu trên 30 triệu đồng/ha/vụ.

Câu hỏi thường gặp

Dòng đậu xanh TX05 có đặc điểm nông học nào vượt trội so với giống đối chứng ĐX11? Dòng TX05 sở hữu thời gian ra hoa tập trung rất ngắn chỉ từ 11 đến 12 ngày, giúp quả chín đồng loạt và tiết kiệm trên 30% công lao động thu hoạch. Khối lượng 1000 hạt của TX05 đạt từ 63,08 g đến 64,69 g, cao hơn giống ĐX11, đồng thời mang lại năng suất thực thu bình quân ấn tượng đạt 1,78 đến 1,80 tấn/ha.

Mật độ gieo trồng nào đem lại hiệu quả năng suất cao nhất cho dòng TX05? Mật độ gieo trồng thích hợp nhất là 25 cây/m2 (tương ứng khoảng cách hàng cách hàng 35 cm, cây cách cây 10 cm đến 12 cm). Mật độ này cho năng suất cá thể cao nhất đạt 9,47 g/cây và năng suất thực thu đạt 1,81 tấn/ha, vượt trội so với mật độ 20 cây/m2 và 30 cây/m2.

Liều lượng phân bón được khuyến nghị cho dòng đậu xanh mới tại Gia Lâm là bao nhiêu? Công thức phân bón khuyến nghị cho 1 ha gồm: nền 8 tấn phân chuồng + 400 kg vôi bột kết hợp lượng vô cơ 40 kg N : 75 kg P2O5 : 75 kg K2O. Lượng lân và kali cân đối giúp kích thích vi khuẩn nốt sần cố định đạm và tăng số hạt chắc trên quả.

Khả năng chống chịu sâu bệnh và chống đổ của dòng TX05 được đánh giá như thế nào? Dòng TX05 có khả năng chống đổ đạt cấp 1 nhờ thân đứng to khỏe, chiều cao cây hợp lý từ 51,62 cm đến 69,03 cm. Cây chỉ nhiễm nhẹ bệnh đốm nâu và phấn trắng (cấp 1 đến cấp 3), đồng thời không xảy ra hiện tượng tách nứt vỏ quả ngoài đồng ruộng (tỷ lệ 0%).

Quy trình thu hoạch dòng đậu xanh TX05 cần lưu ý những kỹ thuật gì? Do quả chín tập trung, nông hộ nên thu hoạch từ 2 đến 3 đợt: đợt 1 khi khoảng 40% đến 50% số quả chín chuyển màu nâu đen, đợt 2 khi 50% số quả còn lại chín và lá úa vàng. Nên thu hoạch vào ngày khô ráo và phơi đập lấy hạt ngay để đảm bảo độ ẩm tiêu chuẩn 12%.

Kết luận

  • Tuyển chọn thành công dòng đậu xanh triển vọng TX05 đạt năng suất thực thu cao từ 1,78 đến 1,80 tấn/ha và khối lượng 1000 hạt đạt trên 63 g.
  • Xác định thời gian sinh trưởng ngắn từ 72 đến 75 ngày cùng khả năng nở hoa tập trung trong 11 đến 12 ngày, rất thuận lợi cho việc bố trí luân canh tăng vụ.
  • Xác lập mật độ gieo trồng tối ưu 25 cây/m2 giúp tối đa hóa khả năng quang hợp và năng suất cá thể đạt 9,47 g/cây.
  • Chuẩn hóa liều lượng phân bón 40 kg N + 75 kg P2O5 + 75 kg K2O trên nền hữu cơ, mang lại năng suất thực thu cao nhất đạt 1,81 tấn/ha.
  • Đóng góp bộ cơ sở dữ liệu khoa học chuẩn mực phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu và phát triển ngành Khoa học cây trồng tại Việt Nam.

Luận văn đã giải quyết triệt để bài toán thâm canh đậu xanh tại đồng bằng sông Hồng. Các đơn vị nghiên cứu và địa phương cần nhanh chóng đưa dòng TX05 cùng gói quy trình kỹ thuật vào kế hoạch sản xuất nông nghiệp giai đoạn tới nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế cho người trồng đậu.