Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Lúa Oryza sativa L có nguồn gốc xuất xứ từ Trung Quốc và Ấn Độ (Sampath và Rao, 1951) [37]. Theo (TT Chang, 1976) [31] thì Oryza sativa xuất hiện đầu tiên trên một vùng rộng lớn từ lưu vực sông Ganges dưới chân núi Himalaya qua Myanmar, Bắc Thái Lan, Lào đến Việt Nam và Nam Trung Quốc. Ông còn cho rằng lúa Indica phát sinh từ vùng Nepal, Myanmar, Vân Nam (Trung Quốc) đến khu vực sông Hoàng Hà và từ Việt nam phát tán dần lên tận lưu vực sông Dương Tử, từ đó phát sinh những biến dị thích ứng và hình thành các chủng chịu lạnh Japonica (hoặc Oryza Sinica).
Việt Nam là một nước nông nghiệp, có 75% dân số sản xuất nông nghiệp và từ lâu cây lúa đã ăn sâu vào tiềm thức người dân, nó có vai trò rất quan trọng trong đời sống con người. Lúa gạo không chỉ giữ vai trò trong việc cung cấp lương thực nuôi sống mọi người mà còn là mặt hàng xuất khẩu đóng góp không nhỏ vào nền kinh tế quốc dân. Mặt khác, do có điều kiện tự nhiên thuận lợi phù hợp cho cây lúa phát triển nên lúa được trồng ở khắp mọi miền của đất nước. Trong quá trình sản xuất lúa đã hình thành nên 2 vùng sản xuất rộng lớn đó là vùng Đồng bằng châu thổ Sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long (Bùi Huy Đáp, 2002) [10].
Trong sản xuất nông nghiệp mỗi giống lúa đều có ưu, nhược điểm song sự chuyển dịch cơ cấu giống lúa thuần như thế nào để giải quyết được nhu cầu cấp bách của người dân nghèo mà vẫn có lợi về mặt tài chính, đem lại hiệu quả kinh tế cao và phù hợp với đặc điểm của vùng sản xuất, của một không gian, thời gian nhất định và được người dân chấp nhận và mở rộng là việc làm cần phải được nghiên cứu. 4 Mỗi giống lúa cần một lượng dinh dưỡng nhất định để cho năng suất cao và chất lượng tốt. Trong các yếu tố dinh dưỡng thì 3 nguyên tố đạm, lân, kali là những nguyên tố quan trọng nhất. Việc đồng hóa các nguyên tố dinh dưỡng của mỗi giống lúa trên mỗi loại đất, mùa vụ và điều kiện sinh thái khác nhau sẽ khác nhau.
Do đó cần có những nghiên cứu cụ thể cho từng giống lúa tại từng địa phương. Đồng thời với yếu tố dinh dưỡng, mật độ thích hợp cho từng giống lúa tại từng điều kiện cũng khác nhau. Mật độ cấy của cây lúa phụ thuộc vào giống, tùy thuộc vào chiều cao, khả năng đẻ nhánh của chúng. Mỗi giống lúa phụ thuộc vào từng loại đất, điều kiện dinh dưỡng và môi trường.
Giống lúa QR15 đã được gieo trồng thử nghiệm tại tỉnh Phú Thọ, bước đầu cho năng suất cao và chất lượng tốt được thị trường ưa chuộng. Tuy nhiên, để sản xuất bền vững cần có quy trình kỹ thuật cụ thể cho lúa QR15 cho từng thời vụ tại Phú Thọ. Vì vậy, đề tài được tiến hành để xác định mật độ và tổ hợp phân bón phù hợp cho sản xuất lúa chất lượng cao QR15 tại địa phương. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa trên thế giới và ở Việt nam 1.
Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa trên thế giới 1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới Cây lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới, có khả năng thích nghi rộng nên có thể trồng ở nhiều vùng khí hậu khác nhau và được trồng ở nhiều nơi trên Thế giới. Hiện nay trên Thế giới có trên 100 nước trồng lúa ở hầu hết các châu lục, với tổng diện tích thu hoạch là 165,163 triệu ha (Faostat, 2015) [41]. Tuy nhiên sản xuất lúa gạo vẫn tập trung chủ yếu ở các nước châu Á nơi chiếm tới 90% diện tích gieo trồng và sản lượng (Rice Almanac, 1997) [35].
Trong đó Ấn Độ là nước có diện tích thu hoạch lúa lớn nhất (43,94 triệu ha), tiếp đến là Trung Quốc (30,31 triệu ha). Diện tích trồng lúa trên Thế giới đã gia tăng rõ rệt qua các năm.005 ha và đến năm 2013 đã 5 đạt được 165. Như vậy trong vòng 53 năm, diện tích trồng lúa trên Thế giới đã tăng 49. Tăng bình quân 938.
Diện tích trồng lúa tập trung ở châu Á (khoảng 90%), đồng thời châu Á cũng là nơi tiêu thụ khoảng 90% sản lượng gạo Thế giới. Riêng 8 nước là Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Indonesia, Bangladesh, Việt Nam, Mianma, Nhật Bản chiếm 85% sản lượng lúa của Thế giới. Hiện nay, các nước có diện tích lúa lớn nhất theo thứ tự phải kể là Ấn Độ 43,94 triệu ha, Trung Quốc 30,31 triệu ha, Indonesia 13,83 triệu, Thai Lan 12,37 triệu ha, Việt Nam đứng hàng thứ 7 là 7,9 triệu ha tiếp đến là Mianma, Căm Pu Chia, Pakistan. Năng suất lúa bình quân trên Thế giới cũng tăng đều trong vòng 53 năm từ 1961 đến nay [41].
Đặc biệt là từ sau cuộc cách mạng xanh của Thế giới vào những năm 1965 - 1970, với sự ra đời của các giống lúa thấp cây, ngắn ngày, không cảm quang, mà tiêu biểu là giống lúa IR5, IR8. Các giống lúa này có yêu cầu kỹ thuật cao hơn, tạo điều kiện cho các nước phát triển tăng nhanh sản lượng lúa bằng con đường tăng năng suất nhờ có điều kiện phát triển hệ thống thủy lợi hoàn chỉnh và đầu tư phân bón, kỹ thuật cao (Nguyễn Thị Lẫm, 2003) [19]. Kết quả bảng 1.1 cho thấy, trong 10 năm gần đây diện tích lúa Thế giới tăng 14,53 triệu ha, trung bình tăng 1,45 triệu ha/năm, những năm tăng nhanh là 2005 tăng 4,48 triệu ha, năm 2008 tăng 2,95 triệu ha, năm 2011 và 2013 đều tăng 2 triệu ha so với năm trước. Về năng suất tăng đều qua các năm, qua 10 năm năng suất đã tăng từ 4.485 kg, tăng 450 kg/ha.
Như vậy trung bình mỗi năm năng suất lúa Thế giới tăng 45 kg/ha. Do diện tích và năng suất tăng dần nên sản lượng lúa cũng tăng dần qua các năm. Trong 10 năm sản lượng đã tăng từ 607 triệu tấn năm 2004 tăng lên 740 triệu tấn năm 2013, tăng 133 triệu tấn trong vòng 10 năm. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa Thế giới trong 10 năm gần đây Năm Diện tích (ha) Năng suất (ta/ha) Sản lượng (tấn) 2004 150.
Theo thống kê của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế, từ xa xưa đến nay lúa vẫn là cây lương thực được con người sử dụng làm lương thực nhiều nhất (Rice Almanac, 1997) [34]. Chính vì vậy, tổng sản lượng lúa trong vòng 53 năm qua đã tăng lên gấp hơn 3,4 lần từ 215 triệu tấn năm 1961 lên tới 740 triệu tấn năm 2013… (Faostat, 2015) [41]. Tình hình nghiên cứu lúa trên Thế giới a. Nghiên cứu về phân bón Phân bón đóng vai trò quan trong đối với năng suất cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng.
Đã có nhiều kết quả nghiên cứu về phân bón cho cây lúa đã cho kết luận về vấn đề này. Hiệp hội phân bón quốc tế (IFA) đã tiến hành nghiên cứu tại các nước phát triển trong những năm 1970 chỉ rõ: Nếu không sử dụng phân bón thì sản lượng lương thực ở các nước này sẽ giảm 40 - 50% (Lê Văn Căn, 1978) [5]. Theo đánh giá của FAO năm 1984 cho thấy 50% sản lượng nông nghiệp tăng ở các nước đang phát triển trong thập kỷ 70 là do sử dụng phân bón 7 (Rice Almanac, 1997) [35]. Mọi loại cây trồng đều có một quá trình hấp thu vận chuyển chất dinh dưỡng vô cơ, chuyển hóa thành chất hữu cơ, cấu tạo nên các cơ quan bộ phận trong cơ thể.
Phân tích thành phần dinh dưỡng trong quá trình sinh trưởng của cây lúa cho thấy quy luật hấp thu các chất dinh dưỡng diễn biến như sau: Quá trình hấp thu đạm: Cây lúa hấp thu đạm sớm ngay từ thời kỳ mạ có 1,5 - 3 lá. Tuy nhiên từ khi bắt đầu đến kết thúc đẻ nhánh đặc biệt vào thời kỳ đẻ nhánh rộ lúa hấp thu đạm rất mạnh sau đó mức độ giảm dần. Theo tính toán của các nhà khoa học Trung Quốc vào thời kỳ đẻ rộ đến phân hóa đòng lúa hấp thu 3.520gam N/ha/ngày, chiếm 34,68% tổng lượng đạm hấp thu trong suốt quá trình sinh trưởng. Giai đoạn từ bắt đầu đẻ nhánh đến đẻ nhánh rộ hấp thu 2.337gam N/ha/ngày, chiếm 26,82%.
Như vậy quá trình hấp thu của lúa rất tập trung nên cần bón ngay từ thời kỳ đầu (khoảng 50 - 60% tổng lượng đạm cần cung cấp) và bón thúc. Vào giai đoạn cuối của quá trình sự hấp thu đạm của lúa giảm hơn giai đoạn đầu, nên không cần cung cấp thêm đạm, cây lúa có thể sử dụng lượng đạm dự trữ (Hargopal. Quá trình hấp thu lân: Thời kỳ đẻ rộ và thời kỳ chín hàm lượng lân trong thân lá tương đối cao. Thời kỳ đẻ rộ đến phân hóa đòng lúa hấp thu khoảng 84,27% tổng lượng lân cây hút.
Lân là yếu tố có trong thành phần cấu tạo tế bào. Đối với loại cây trồng sinh trưởng mạnh cần bón lân sớm đầy đủ giúp cho cây sinh trưởng cân đối (Hargopal. Vai trò của kali đối với việc nâng cao năng suất lúa: Từ những kết quả nghiên cứu người ta đã phát hiện kali trở thành yếu tố hạn chế đối với cây trồng trên nhiều loại đất và đối với các giống lúa. Hạn chế do thiếu kali trước đây chỉ được xác định trên các loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, đất bạc mầu.
Việc xác định kali cũng là yếu tố hạn chế năng suất trên nhiều loại đất khác nhau đã hình thành tiến bộ kỹ thuật bón cân đối NPK và quản lý dinh dưỡng cây trồng tổng hợp. Tiến bộ kỹ thuật này được áp dụng rộng rãi trong cả nước, đặc biệt các vùng thâm canh (Hargopal. 8 Kali là một trong 3 yếu tố dinh dưỡng quan trọng nhất đối với cây lúa, lúa hút kali nhiều nhất sau đó mới đến hút đạm, để thu được 1 tấn thóc cây lúa lấy đi 22-26 kg kali nguyên chất (Hargopal. Thí nghiệm đồng ruộng của IRRI tại 3 điểm khác nhau trong 5 năm cho thấy phân kali có ảnh hưởng tới năng suất lúa trong cả 2 vụ.
Trong Mùa khô trên nền 140N, 60P2O5 bón 60 K2O/ha đạt năng suất 6,78 tấn/ha, cho bội thu năng suất do bón kali 12,8kg thóc/kg K2O. Trong Mùa mưa trên nền 70N, 60P2O5 bón 60 K2O/ha đạt năng suất 4,96 tấn/ha, cho bội thu năng suất do bón kali trung bình 5 vụ đạt 440 kg thóc, với hiệu suất phân bón 6,1 kg thóc/kg K2O (T Hargopal, 1988) [33]. Vai trò cân đối đạm - kali càng lớn khi lượng đạm sử dụng càng cao. Không bón kali hệ số sử dụng của đạm chỉ đạt 15-30%.
Trong khi bón kali hệ số này tăng lên 39-49%.