Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh diện tích đất nông nghiệp toàn cầu suy giảm mạnh do đô thị hóa và biến đổi khí hậu, an ninh lương thực đang trở thành thách thức cấp thiết hàng đầu. Năm 2014, diện tích lúa thế giới đạt khoảng 163,2 triệu ha với sản lượng 740,9 triệu tấn, trong khi diện tích gieo trồng lúa tại Việt Nam duy trì ở mức 7,8 triệu ha với sản lượng 44,9 triệu tấn. Tại tỉnh Yên Bái, tổng diện tích đất tự nhiên là 688.627,64 ha, trong đó đất sản xuất nông nghiệp chiếm 109.319 ha. Diện tích gieo trồng lúa cả năm của tỉnh đạt 40.509 ha (vụ Đông Xuân chiếm 18.711 ha tương đương 48,5% và vụ Mùa chiếm 21.798 ha tương đương 51,5%), năng suất lúa bình quân đạt 49,46 tạ/ha với tổng sản lượng hàng năm đạt xấp xỉ 198.000 tấn.

Mặc dù diện tích lúa lai tại Yên Bái chiếm tới 60% tổng diện tích gieo trồng (khoảng 24.000 ha) với năng suất bình quân đạt 71,0 tạ/ha, cơ cấu giống lúa tại địa phương còn rất nghèo nàn và phụ thuộc lớn vào một số giống cũ như Nhị ưu 838, Nhị ưu 63 và Nghi Hương 305. Đáng chú ý, giống Nhị ưu 838 sau hơn 20 năm đưa vào canh tác đã có biểu hiện thoái hóa rõ rệt, năng suất sụt giảm từ mức 8,0 - 9,0 tấn/ha ban đầu xuống còn 6,5 - 7,0 tấn/ha. Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm khảo nghiệm, đánh giá đặc tính sinh trưởng, khả năng chống chịu sâu bệnh và tiềm năng năng suất của 8 giống lúa lai mới so với đối chứng Nhị ưu 838 tại xã Tuy Lộc, thành phố Yên Bái trong vụ Mùa 2015 và vụ Xuân 2016. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn trong việc tuyển chọn các tổ hợp lai ưu việt, góp phần đa dạng hóa cơ cấu giống, nâng cao hiệu quả kinh tế thêm 15% đến 25% cho người trồng lúa và bảo đảm an ninh lương thực bền vững cho vùng Trung du Miền núi phía Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng học thuyết ưu thế lai trong di truyền học thực vật, khẳng định cơ chế con lai F1 mang tổ hợp gen dị hợp tử thể hiện sức sống, tốc độ sinh trưởng và năng suất vượt trội so với dạng bố mẹ thuần. Hệ thống lúa lai ba dòng (sử dụng nguồn bất dục đực tế bào chất CMS) và lúa lai hai dòng (sử dụng dòng bất dục đực di truyền nhân mẫn cảm nhiệt độ TGMS) là hai thành tựu công nghệ sinh học đột phá được ứng dụng rộng rãi. Tại Trung Quốc, diện tích lúa lai đã vượt 18,0 triệu ha (chiếm 66% tổng diện tích lúa cả nước), mang lại năng suất cao hơn lúa thuần bình quân 1,4 tấn/ha. Tại Việt Nam, lúa lai từng đạt mốc kỷ lục 775.000 ha vào năm 2010, đóng góp 6,82 triệu tấn lương thực.

Các khái niệm then chốt được vận dụng trong nghiên cứu bao gồm: thời gian sinh trưởng qua các giai đoạn cảm ứng nhiệt - quang chu kỳ, động thái tăng trưởng chiều cao thân cây, động thái tích lũy diện tích lá quang hợp, khả năng đẻ nhánh hữu hiệu, các yếu tố cấu thành năng suất sinh học (số bông/khóm, số hạt chắc/bông, khối lượng 1000 hạt P1000) và năng suất thực thu của quần thể cây trồng trong điều kiện sinh thái đặc thù.

Phương pháp nghiên cứu

Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) gồm 3 lần nhắc lại trên diện tích ô tiêu chuẩn 10 m2 tại cánh đồng xã Tuy Lộc, thành phố Yên Bái. Đối tượng khảo nghiệm gồm 8 giống lúa lai mới nhập nội (Lưỡng Ưu 234, Lạc Ưu 9348, Lạc Ưu số 8, D.ưu 6511, Giống số 17, Giống số 143, Lưỡng ưu 8220, Hoa Lưỡng ưu 8098) và 1 giống đối chứng Nhị ưu 838. Thí nghiệm thực hiện trong vụ Mùa 2015 (gieo mạ ngày 22/6/2015, cấy ngày 05/7/2015, tuổi mạ 13 ngày) và vụ Xuân 2016 (gieo mạ ngày 25/1/2016, cấy ngày 19/2/2016, tuổi mạ 25 ngày). Nền phân bón áp dụng chuẩn địa phương gồm: 10 tấn phân chuồng + 500 kg vôi + 120 kg N + 80 kg P2O5 + 120 kg K2O/ha.

Về phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu theo dõi cố định 10 cây trên mỗi ô thí nghiệm theo đường chéo góc (cách mép bờ tối thiểu 0,5 m) với chu kỳ 7 ngày/lần để đánh giá chiều cao cây, tốc độ ra lá và động thái đẻ nhánh. Khi lúa chín, 5 khóm mẫu ngẫu nhiên trên mỗi ô được thu thập để phân tích cấu thành năng suất, cùng 10 kg thóc để xác định tỷ lệ xay xát và 0,5 kg gạo để phân tích độ bạc bụng. Bố trí RCBD được lựa chọn nhằm kiểm soát và triệt tiêu phương sai sai số do biến thiên độ phì đất phù sa không được bồi đắp hàng năm. Tiêu chuẩn đánh giá tuân thủ nghiêm ngặt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-55: 2011/BNNPTNT và hệ thống tiêu chuẩn IRRI (2002). Số liệu được xử lý phương sai ANOVA qua phần mềm chuyên dụng IRRISTAT và Excel ở mức xác suất tin cậy 95% (P = 0,05).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, thời gian sinh trưởng của các giống có sự phân hóa rõ rệt theo mùa vụ. Trong vụ Mùa 2015, thời gian sinh trưởng dao động từ 101 đến 120 ngày, trong đó giống Hoa Lưỡng ưu 8098 chín sớm nhất (101 ngày), giống số 17 dài ngày nhất (120 ngày), đối chứng Nhị ưu 838 đạt 103 ngày. Trong vụ Xuân 2016, thời gian sinh trưởng kéo dài từ 128 đến 141 ngày do nhiệt độ thấp đầu vụ, với nhóm giống ngắn ngày nhất gồm D.ưu 6511, Hoa Lưỡng ưu 8098 và Lạc Ưu 9348 (128 ngày), dài nhất là giống số 17 (141 ngày).

Thứ hai, về động thái tăng trưởng chiều cao và khả năng đẻ nhánh, chiều cao cây cuối cùng ở vụ Mùa dao động 110,5 - 121,0 cm và vụ Xuân dao động 117,2 - 122,5 cm (sai khác không có ý nghĩa thống kê ở mức sai số LSD0.05 lần lượt là 6,61 cm và 7,51 cm), thể hiện độ đồng đều cao và thân cây cứng cáp, chống đổ ngã đạt điểm 1. Số nhánh hữu hiệu vụ Mùa dao động từ 5,5 đến 6,9 nhánh/khóm và vụ Xuân đạt 5,9 đến 7,2 nhánh/khóm. Trong đó, giống số 17 (7,2 nhánh/khóm) và Lưỡng ưu 8220 (7,1 nhánh/khóm) có khả năng đẻ nhánh hữu hiệu cao hơn đối chứng Nhị ưu 838 (6,2 nhánh/khóm) từ 14,5% đến 16,1%.

Thứ ba, về năng suất thực thu và phẩm chất hạt, các giống Lưỡng ưu 8220, D.ưu 6511 và Lạc Ưu 9348 cho năng suất thực thu vụ Xuân đạt từ 76,5 đến 82,4 tạ/ha, vượt trội so với đối chứng Nhị ưu 838 (71,2 tạ/ha) với mức tăng từ 7,4% đến 15,7%. Tỷ lệ hạt chắc của các giống này đạt trên 82,5%, khối lượng 1000 hạt đạt 26,8 - 28,4 g, tỷ lệ xay xát đạt 69,5% - 71,8% và tỷ lệ bạc bụng thấp ở mức cấp 1.

Thảo luận kết quả

Sự chênh lệch thời gian sinh trưởng từ 18 đến 25 ngày giữa hai vụ mùa phản ánh rõ nét phản ứng cảm nhiệt của các tổ hợp lúa lai F1. Thời tiết rét đậm trong vụ Xuân 2016 kéo dài thời gian mạ bén rễ hồi xanh lên 15 - 18 ngày (so với 11 - 13 ngày ở vụ Mùa), nhưng lại tạo điều kiện cho quá trình phân hóa đòng tích lũy chất khô tối đa. Dữ liệu thực nghiệm có thể được mô hình hóa trực quan thông qua biểu đồ cột kép so sánh tương quan năng suất thực thu giữa vụ Mùa và vụ Xuân, kết hợp bảng ma trận phân tích mối tương quan tuyến tính thuận giữa số nhánh hữu hiệu, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt.

So với các khảo nghiệm lúa lai tại vùng đồng bằng Bắc Bộ và Trung du phía Bắc, các dòng lai mới như Lưỡng ưu 8220 và D.ưu 6511 thể hiện ưu thế vượt trội về khả năng thích ứng đất đai, độ thuần đồng ruộng cao (cây khác dạng dưới 2%) và khả năng chống chịu sâu đục thân, rầy nâu và bệnh khô vằn ở mức điểm 1 đến 3. Kết quả này giải quyết triệt để bài toán suy thoái tính năng sinh học của giống Nhị ưu 838 sau hơn hai thập kỷ gieo cấy.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, chuyển đổi và bổ sung cơ cấu giống: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Yên Bái phối hợp cùng Phòng Kinh tế thành phố Yên Bái đưa các giống Lưỡng ưu 8220, D.ưu 6511 và Lạc Ưu 9348 vào cơ cấu giống gieo cấy chủ lực trong giai đoạn 2017 - 2020. Mục tiêu thay thế 30% đến 40% diện tích các giống lúa lai cũ đã thoái hóa, nâng năng suất lúa bình quân toàn vùng từ 49,46 tạ/ha lên trên 72,0 tạ/ha.

Thứ hai, hoàn thiện quy trình canh tác và chuyển giao tiến bộ kỹ thuật: Trung tâm Khuyến nông tỉnh Yên Bái chủ trì xây dựng 5 đến 10 mô hình trình diễn cánh đồng mẫu lớn quy mô 20 - 50 ha tại xã Tuy Lộc và các tiểu vùng lân cận. Quy trình kỹ thuật cần tập trung bón phân cân đối theo tỷ lệ 120 kg N : 80 kg P2O5 : 120 kg K2O kết hợp 10 tấn phân chuồng/ha, đồng thời hướng dẫn nông dân gieo mạ đúng khung thời vụ để giảm 15% chi phí thuốc bảo vệ thực vật.

Thứ ba, siết chặt kiểm định chất lượng hạt giống F1: Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật tỉnh Yên Bái tăng cường công tác thanh tra, giám sát chất lượng các lô hạt giống lúa lai F1 nhập khẩu từ các doanh nghiệp cung ứng, bảo đảm 100% lô giống xuất xưởng có tỷ lệ nảy mầm đạt trên 85% và độ thuần di truyền đạt trên 98%.

Thứ tư, liên kết chuỗi giá trị và bao tiêu sản phẩm: Các Hợp tác xã Nông nghiệp liên kết với doanh nghiệp chế biến lúa gạo xây dựng chuỗi giá trị khép kín, bao tiêu sản phẩm lúa chất lượng cao (tỷ lệ xay xát trên 70%, hạt thon dài ít bạc bụng) với mức giá thu mua cao hơn lúa thường từ 1.500 đến 2.500 đồng/kg, giúp người sản xuất đạt lợi nhuận 40 - 60 triệu đồng/ha/vụ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Thứ nhất, cán bộ quản lý nông nghiệp và khuyến nông: Luận văn cung cấp số liệu thực nghiệm khoa học giúp các nhà hoạch định chính sách xây dựng quy hoạch mùa vụ, phân bổ cơ cấu giống phù hợp cho 40.509 ha đất trồng lúa tại Yên Bái và các địa phương vùng Tây Bắc.

Thứ hai, nhà khoa học và chuyên gia chọn tạo giống: Tài liệu là cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ công tác nghiên cứu đánh giá tính tương tác kiểu gen và môi trường, khả năng kết hợp của các dòng bố mẹ CMS/TGMS để tạo ra các tổ hợp lai kháng bệnh và chịu rét.

Thứ ba, doanh nghiệp và hợp tác xã kinh doanh lúa giống: Đơn vị kinh doanh có căn cứ lựa chọn các dòng giống F1 tiềm năng cao (năng suất trên 75 tạ/ha, tỷ lệ gạo nguyên trên 60%) để thương mại hóa và mở rộng thị phần giống tại các tỉnh phía Bắc.

Thứ tư, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học cây trồng: Công trình cung cấp phương pháp luận chuẩn mực về thiết kế thí nghiệm đồng ruộng RCBD, quy trình thu thập chỉ tiêu nông sinh học theo tiêu chuẩn QCVN 01-55: 2011/BNNPTNT và kỹ năng phân tích phương sai thống kê bằng phần mềm IRRISTAT.

Câu hỏi thường gặp

Những giống lúa lai nào trong khảo nghiệm đạt hiệu quả kinh tế và năng suất cao nhất? Giống Lưỡng ưu 8220, D.ưu 6511 và giống số 17 thể hiện tiềm năng tốt nhất. Trong vụ Xuân 2016, Lưỡng ưu 8220 đạt 7,1 nhánh hữu hiệu/khóm, tỷ lệ hạt chắc trên 82,5% và năng suất thực thu đạt trên 80 tạ/ha, vượt đối chứng Nhị ưu 838 khoảng 12,5% với khả năng chống chịu sâu bệnh đạt điểm 1 đến 3.

Thời gian sinh trưởng của các giống lúa lai mới biến động ra sao giữa hai vụ mùa? Thời gian sinh trưởng vụ Mùa 2015 ngắn ngày, dao động từ 101 đến 120 ngày nhờ nền nhiệt cao, tạo quỹ đất thuận lợi cho trồng cây vụ Đông. Vụ Xuân 2016 kéo dài từ 128 đến 141 ngày do thời tiết rét đậm kéo dài giai đoạn mạ làm thời gian đẻ nhánh chậm hơn 3 đến 5 ngày.

Tại sao địa phương cần nhanh chóng thay thế giống lúa lai Nhị ưu 838? Nhị ưu 838 được nhập vào Yên Bái từ năm 1995 với năng suất ban đầu đạt 8,0 - 9,0 tấn/ha. Sau hơn hai thập kỷ canh tác liên tục, hiện tượng thoái hóa giống đã làm năng suất giảm còn 6,5 - 7,0 tấn/ha và tăng tính mẫn cảm với sâu bệnh hại.

Quy trình bón phân chuẩn trong khảo nghiệm được thiết lập như thế nào? Mô hình áp dụng công thức bón cân đối: 10 tấn phân chuồng + 500 kg vôi + 120 kg N + 80 kg P2O5 + 120 kg K2O/ha. Lượng phân chia thành 3 lần: bón lót toàn bộ phân chuồng, lân và 25% đạm/kali; bón thúc nhánh 50% đạm + 25% kali; bón đón đòng 25% đạm + 50% kali.

Phương pháp thống kê nào được sử dụng để bảo đảm tính khách quan của số liệu? Toàn bộ số liệu nông học được thu thập trên 10 cây mẫu ngẫu nhiên/ô và xử lý phương sai ANOVA bằng phần mềm IRRISTAT. Kiểm định sai khác có ý nghĩa thống kê ở mức LSD0.05 và hệ số biến động CV% đạt dưới 5% (CV chiều cao cây 3,3% - 3,6%, CV số lá 1,1% - 1,4%).

Kết luận

  • Đề tài đã khảo nghiệm và đánh giá toàn diện 8 giống lúa lai mới so với đối chứng Nhị ưu 838 qua hai vụ Mùa 2015 và vụ Xuân 2016 tại xã Tuy Lộc, thành phố Yên Bái.
  • Xác định được 3 giống lúa lai nổi trội là Lưỡng ưu 8220, D.ưu 6511 và Giống số 17 có sức sinh trưởng mạnh, số nhánh hữu hiệu đạt 6,7 - 7,2 nhánh/khóm và năng suất thực thu vượt đối chứng từ 7,4% đến 15,7%.
  • Các giống khảo nghiệm thể hiện tính thích nghi sinh thái tốt với thời gian sinh trưởng vụ Mùa 101 - 120 ngày, vụ Xuân 128 - 141 ngày, thân cứng chống đổ tốt và mức độ nhiễm sâu bệnh nhẹ (điểm 1 - 3).
  • Công trình cung cấp hệ thống số liệu khoa học xác thực làm căn cứ cho ngành nông nghiệp Yên Bái thay thế các giống lúa lai cũ đã suy giảm ưu thế lai.
  • Lộ trình tiếp theo cần triển khai sản xuất thử nghiệm trên diện tích 50 - 100 ha trong giai đoạn 2017 - 2018 nhằm đánh giá độ ổn định năng suất trước khi đưa vào sản xuất đại trà.

Luận văn là tài liệu tham khảo khoa học có giá trị ứng dụng cao, hỗ trợ đắc lực cho các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và bà con nông dân trong công cuộc hiện đại hóa sản xuất nông nghiệp địa phương.