Tổng quan luận án
Luận án tiến sĩ nông nghiệp với đề tài "Nghiên cứu tuyển chọn giống ngô lai chịu hạn và xác định một số biện pháp kỹ thuật canh tác cho giống ngô lai mới tại tỉnh Bình Phước" do nghiên cứu sinh Lưu Thị Thanh Thất thực hiện tại Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Lê Quý Kha (Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam) và TS. Phan Thị Vân (Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên), bảo vệ năm 2017 thuộc chuyên ngành Khoa học cây trồng (mã số: 62.10).
Cây ngô (Zea mays L.) là cây ngũ cốc quan trọng cung cấp lương thực cho con người, thức ăn cho chăn nuôi và nguyên liệu công nghiệp chế biến, năng lượng sinh học. Năm 2014, diện tích trồng ngô thế giới đạt 183,32 triệu ha, năng suất bình quân 55,7 tạ/ha và sản lượng đạt 1021,62 triệu tấn. Tại Việt Nam, năng suất ngô năm 2014 đạt 44,1 tạ/ha, chỉ bằng 71,8% năng suất của Trung Quốc, 43,78% của Mỹ và 79,17% mức trung bình thế giới. Đến năm 2016, diện tích ngô cả nước đạt 1.300 nghìn ha với năng suất 46,0 tạ/ha và sản lượng 5.980 nghìn tấn. Theo chiến lược của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, mục tiêu sản lượng ngô cần đạt 8 - 9 triệu tấn/năm vào năm 2020. Để gia tăng sản lượng trong bối cảnh quỹ đất nông nghiệp hạn chế, giải pháp cốt lõi là tăng năng suất thông qua cơ cấu giống và biện pháp kỹ thuật canh tác.
Bình Phước là tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Nam và là một trong sáu vùng sản xuất ngô chính. Năm 2014, diện tích ngô của tỉnh là 4.900 ha, năng suất đạt 36,1 tạ/ha và sản lượng 17,7 nghìn tấn. So sánh với năng suất bình quân cả nước (44,1 tạ/ha) và vùng Đông Nam Bộ (59,5 tạ/ha), năng suất tại Bình Phước thấp hơn đáng kể (bằng 81,86% cả nước và 60,67% vùng Đông Nam Bộ). Đến năm 2015, năng suất ngô Bình Phước đạt 38,2 tạ/ha, vẫn thấp hơn mức trung bình 61,7 tạ/ha của toàn vùng Đông Nam Bộ. Thực trạng sản xuất ngô tại địa phương gặp các hạn chế sau:
- Cơ cấu bộ giống còn nghèo nàn, chủ yếu sử dụng các giống cũ như LVN10, CP888, VL222, R49; trong đó LVN10 và CP888 chiếm tới 50% diện tích gieo trồng nhưng khả năng chịu hạn kém và năng suất chưa cao.
- Khí hậu Bình Phước mang đặc trưng nhiệt đới cận xích đạo gió mùa chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa (tháng 5 đến tháng 11, chiếm 85 - 90% lượng mưa cả năm) và mùa khô (cuối tháng 11 đến đầu tháng 5 năm sau, chiếm 10 - 15% lượng mưa). Dù ngô được gieo trồng chủ yếu trong mùa mưa ở hai vụ chính (Hè Thu và Thu Đông, chiếm trên 88% diện tích gieo trồng cả năm), cây ngô vẫn chịu tác động của các đợt hạn cục bộ. Vụ Hè Thu thường bị hạn ở giai đoạn nảy mầm và phát triển cây con (tháng 5 và tháng 6); vụ Thu Đông hạn cục bộ thường rơi vào thời kỳ trỗ cờ - phun râu (tháng 10 và tháng 11), cản trở quá trình thụ phấn, thụ tinh và làm giảm năng suất nghiêm trọng.
- Về kỹ thuật canh tác, mật độ gieo trồng khuyến cáo chung cho mọi giống tại địa phương là 5,7 vạn cây/ha (khoảng cách 70 x 25 cm), chưa khai thác được ưu thế của các dạng hình giống mới có góc lá hẹp, thế lá đứng. Chế độ phân bón khuyến cáo là 150 - 170 kg N; 80 - 90 kg P2O5; 90 kg K2O/ha, tuy nhiên người dân thực tế bón phân chưa cân đối và thấp hơn định mức, nhất là phân đạm.
- Khoảng trống nghiên cứu: Tại Bình Phước chưa có công trình thực nghiệm nào nghiên cứu toàn diện về việc đánh giá, tuyển chọn giống ngô lai chịu hạn kết hợp xác định mật độ (khoảng cách trồng) và mức bón phân đạm thích hợp cho giống mới.
Mục đích nghiên cứu: Tuyển chọn được giống ngô lai mới có năng suất cao, ổn định, khả năng chịu hạn tốt và xác định được khoảng cách trồng, liều lượng đạm thích hợp cho giống mới phù hợp với điều kiện sản xuất tại tỉnh Bình Phước.
Yêu cầu của đề tài:
- Nghiên cứu khả năng chống chịu hạn của các giống và tổ hợp ngô lai thí nghiệm.
- Đánh giá khả năng sinh trưởng - phát triển và tính ổn định năng suất của các giống và tổ hợp ngô lai thí nghiệm tại Bình Phước.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách trồng và liều lượng đạm đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống tuyển chọn được.
- Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của giống ưu tú với kỹ thuật đã nghiên cứu trong mô hình trình diễn tại Bình Phước.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Các giống và tổ hợp ngô lai (THL) thí nghiệm, giống ngô lai LCH9, giống AG89-TB15 và giống ngô lai đối chứng CP888, LVN10.
- Phạm vi không gian: Các thí nghiệm đồng ruộng được triển khai tại thị xã Đồng Xoài, huyện Đồng Phú và 5 điểm khảo nghiệm sinh thái đại diện trên địa bàn tỉnh Bình Phước.
- Phạm vi thời gian: Thực nghiệm đồng ruộng và phòng thí nghiệm được thực hiện liên tục qua các mùa vụ từ năm 2013 đến năm 2015 (vụ Đông Xuân 2013, vụ Hè Thu 2013, vụ Thu Đông 2013, vụ Hè Thu 2014, vụ Thu Đông 2014, vụ Hè Thu 2015 và vụ Thu Đông 2015).
Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án
Luận án tổng hợp các mảng tư liệu lớn trong và ngoài nước về sản xuất ngô, cơ chế chịu hạn, di truyền học tính chịu hạn, mật độ quần thể và kỹ thuật bón phân đạm:
Về sản xuất và tiêu thụ ngô: Luận án phân tích số liệu từ FAO (2015), USDA (2016), Ray và cộng sự (2013), Family Corn Farmers (2013), IGC (2016), Tổng cục Thống kê (2016). Mỹ là quốc gia sản xuất ngô lớn nhất (năm 2016 sản lượng 345,51 triệu tấn, năng suất 105,7 tạ/ha), Trung Quốc có diện tích lớn nhất (38,12 triệu ha). Israel có năng suất cao nhất đạt 340,98 tạ/ha. Tại Việt Nam, nhu cầu nhập khẩu ngô phục vụ sản xuất thức ăn chăn nuôi gia tăng nhanh chóng, đạt 4,79 triệu tấn năm 2014 (trị giá 1,22 tỷ USD), nguồn nhập khẩu chính từ Brazil, Ấn Độ, Argentina và Hoa Kỳ (Tổng cục Hải quan, 2014, 2015, 2016; Cục Xúc tiến thương mại, 2015).
Về cơ chế và chỉ tiêu chịu hạn: Luận án trích dẫn Hoàng Minh Tấn và cộng sự (2006) về ba cơ chế thích nghi của thực vật: tránh hạn, giảm mất nước và duy trì hấp thu nước; Paroda (1989) về mối quan hệ giữa hình thái, sinh lý và sự tích lũy proline, axit abscisic. Về cơ chế phân tử, Abe và cộng sự (1987), Gawel và Jarret (1991), Massonneau và cộng sự (2005) chỉ rõ vai trò của gen cystatin (như CCII, CC3, CC4, CC5, CC9) trong việc ức chế enzym cystein proteaza nhằm bảo vệ protein khi bị stress hạn. Về tác hại của hạn, Westgate và Boyer (1986), Denmead và Shaw (1960), Chapman và Barreto (1996), Cenacchi và Koo (2011), PIONEER (2012) xác định giai đoạn cây con và trỗ cờ là hai giai đoạn mẫn cảm nhất; hạn ở giai đoạn trỗ làm giảm tới 49% năng suất, giai đoạn chín sữa giảm 24%, giai đoạn 6 lá giảm 9%. Khodarahmpour (2011) xử lý áp suất thẩm thấu bằng polyethylen glycol (PEG) chỉ ra hạn làm giảm 24,2% tỷ lệ nảy mầm và 60% chiều dài rễ. Rhoads và Bennett (1990), Shaw (1988) dẫn theo Joe Lauer (2003) lượng hóa mức độ suy giảm năng suất ngô theo từng giai đoạn phát dục. Về chỉ tiêu đánh giá, Bolanos và Edmeades (1993, 1996), Ribaut (1996), Hall và cộng sự (1982) chứng minh khoảng cách giữa thời gian tung phấn và phun râu (Anthesis Silking Interval - ASI) tương quan nghịch chặt chẽ với năng suất: ASI tăng thêm 1 ngày làm giảm 28% lượng hạt/cây, tăng 3 ngày giảm 55%, tăng 5 ngày giảm 69%. Các chỉ tiêu số bắp/cây, khối lượng rễ, nhiệt độ tán cây cũng được Fischer và cộng sự (1985), Edmeades và cộng sự (1990), Tollenaar và cộng sự (1994), Banziger và cộng sự (2000) chứng minh là tiêu chí chọn lọc hiệu quả.
Về thành tựu chọn giống chịu hạn tại Việt Nam: Tác giả điểm lại nghiên cứu của Phan Đức Thịnh và cộng sự (2013) sử dụng marker phân tử SSR (mồi umc1862, umc2359, nc133) nhận diện các QTL kiểm soát năng suất và chỉ số chịu bất thuận, chọn lọc được 5 dòng tự phối (TP17, TP12, TP2, TP5, TP24); Dương Thị Loan và cộng sự (2014) chọn được 7 tổ hợp lai và 3 dòng mang QTL chịu hạn; các nghiên cứu đánh giá hạn đồng ruộng theo phương pháp tưới ẩm và không tưới của Lê Quý Kha (2005), Phan Thị Vân (2006), Đoàn Văn Điểm và Trần Danh Thìn (2007). Về tính ổn định năng suất, luận án sử dụng lý luận của Banziger và cộng sự (2000), Falconer (1989), Becker và Leon (1988), Lê Quý Kha (2005) về khái niệm ổn định tĩnh và ổn định động.
Về mật độ trồng và phân đạm: Luận án phân tích các kết quả của Barbieri và cộng sự (2000), Stickler (1964), Pepper (1974), Sangoi (2001), Babu và Mitra (1999), Walters và cộng sự (2004), Carena và Cross (2002), Long (1995), Neradic và Slovic (1999), Peykarestan và cộng sự (2012). Tại Việt Nam, các tác giả Phan Xuân Hào (2009), Viện Nghiên cứu Ngô (2009), Mai Xuân Triệu và cộng sự (2008), Đinh Văn Phóng và cộng sự (2013), Hà Thị Thanh Bình và cộng sự (2011), Trương Vĩnh Hải (2013) khẳng định việc thu hẹp khoảng cách hàng từ 70 cm xuống 50 cm hoặc trồng hàng kép và nâng mật độ lên 7 - 8 vạn cây/ha giúp tăng năng suất ngô từ 10,1% đến 25,4%. Về phân đạm, Boomsma và Vyn (2007), Avan và cộng sự (2011), Sinclair và Muchow (1995), Uhart và Andrade (1995), Okumura và cộng sự (2011), Alam và cộng sự (2003), Valero và cộng sự (2005), Melchiori và Caviglia (2008), Rahmati (2009), Shahid và cộng sự (2016), Bozorgi và cộng sự (2011), Moraditochaee và cộng sự (2012), Dawadi và Sah (2012), Arif và cộng sự (2010), Dahmardeh (2011) đều chỉ ra tương tác chặt chẽ giữa mật độ và liều lượng phân đạm bón đến các yếu tố cấu thành năng suất.
Khoảng trống luận án giải quyết: Mặc dù đã có các nghiên cứu chọn giống chịu hạn và kỹ thuật canh tác ở miền Bắc và một số tỉnh Đông Nam Bộ (như Đồng Nai), tỉnh Bình Phước chưa có nghiên cứu thực nghiệm đánh giá khả năng chịu hạn ở cả hai pha mẫn cảm (cây con và trỗ cờ - phun râu) cho bộ giống ngô lai mới, chưa kiểm chứng độ ổn định năng suất qua nhiều vùng sinh thái nội tỉnh, đồng thời chưa xác định được mật độ hàng - cây và mức phân đạm tối ưu cho giống mới được tuyển chọn.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết và khái niệm:
- Khung sinh lý - sinh hóa về khả năng chống chịu khô hạn: Dựa trên phản ứng của cây ngô đối với áp suất thẩm thấu tiêu cực ở pha nảy mầm và khủng hoảng nước ở pha trỗ cờ - phun râu. Các chỉ tiêu đo lường chính bao gồm tỷ lệ nảy mầm, tích lũy chất khô rễ, tỷ lệ héo, tỷ lệ phục hồi, chỉ số hạn tương đối ở pha mầm; khoảng cách thời gian tung phấn - phun râu (ASI), mức độ teo giảm số hạt/hàng, tỷ lệ giảm năng suất thực thu (NSTT) và chỉ số hạn (Drought Index - DI) ở pha sinh trưởng ngoài đồng ruộng.
- Khung lý thuyết về độ ổn định kiểu gen: Dựa trên mô hình đánh giá tương tác kiểu gen và môi trường (G x E). Độ ổn định năng suất của các giống và tổ hợp lai được kiểm định qua hệ số hồi quy ($b_i$) và phương sai sai lệch ($S^2_{di}$) qua các môi trường khảo nghiệm khác nhau theo quan điểm ổn định của Eberhart - Russell, Banziger và cộng sự (2000).
- Khung lý thuyết về tối ưu hóa mật độ quần thể và dinh dưỡng khoáng: Dựa trên mối tương tác giữa diện tích dinh dưỡng cá thể (khoảng cách hàng và khoảng cách cây) với liều lượng phân bón nitơ ($N$), nhằm điều chỉnh chỉ số diện tích lá, tăng hiệu suất quang hợp C4 và tối ưu hóa các yếu tố cấu thành năng suất (số bắp/cây, số hàng/bắp, số hạt/hàng, khối lượng 1000 hạt).
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
- Bố trí thí nghiệm: Các thí nghiệm đồng ruộng được thiết kế theo phương pháp khối đầy đủ ngẫu nhiên (Randomized Complete Block Design - RCBD) với 3 lần lặp lại, diện tích ô thí nghiệm tuân thủ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống ngô (QCVN 01-56: 2011/BNNPTNT). Thí nghiệm khoảng cách và phân bón được bố trí theo phương pháp ô lớn - ô nhỏ (split-plot) hoặc khối ngẫu nhiên có xét tương tác nhân tố.
- Nội dung 1 (Đánh giá khả năng chịu hạn):
- Pha cây con: Gây hạn nhân tạo trong phòng thí nghiệm bằng dung dịch Polyethylen Glycol (PEG) nồng độ 20%. Theo dõi tỷ lệ nảy mầm, chiều dài mầm, chiều dài rễ, khối lượng chất khô rễ, tỷ lệ cây héo, tỷ lệ cây phục hồi và chỉ số hạn tương đối.
- Pha đồng ruộng: Bố trí song song hai chế độ nước trong vụ Đông Xuân 2013 tại thị xã Đồng Xoài và huyện Đồng Phú: chế độ tưới ẩm đầy đủ (đối chứng) và chế độ gây hạn (cắt nước ở giai đoạn trỗ cờ - phun râu). Theo dõi các giai đoạn phát dục, chiều cao cây (CCC), chiều cao đóng bắp, số lá/cây, các yếu tố cấu thành năng suất, NSTT, tỷ lệ suy giảm năng suất và chỉ số hạn (DI).
- Nội dung 2 (Đặc điểm nông học và ổn định năng suất): Khảo nghiệm tập đoàn giống và THL trong vụ Hè Thu và Thu Đông 2013 tại Đồng Xoài và Đồng Phú. Đánh giá thời gian sinh trưởng (TGST), đặc điểm hình thái, mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính (sâu đục thân, bệnh đốm lá lớn, đốm lá nhỏ, gỉ sắt), trạng thái cây, trạng thái bắp, độ bao bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và NSTT. Tiếp tục khảo nghiệm tại 5 điểm sinh thái trên địa bàn tỉnh Bình Phước trong vụ Hè Thu 2013 để tính toán các thông số ổn định năng suất.
- Nội dung 3 (Kỹ thuật canh tác cho giống LCH9): Thí nghiệm được thực hiện trong vụ Hè Thu và Thu Đông 2014 tại Đồng Xoài với các công thức kết hợp giữa khoảng cách hàng ($H$), khoảng cách cây trên hàng ($C$) và các mức bón phân đạm ($N$). Theo dõi sự biến động về các giai đoạn sinh trưởng, hình thái, cấu trúc bắp, năng suất thực thu và phân tích tương tác $H \times C$, $H \times N$, $C \times N$ và khoảng cách $\times$ đạm.
- Nội dung 4 (Xây dựng mô hình trình diễn): Thực hiện trong vụ Hè Thu và Thu Đông 2015 tại Đồng Xoài và huyện Đồng Phú, trồng giống ưu tú LCH9 áp dụng mật độ và phân bón đã nghiên cứu, so sánh với giống đối chứng sản xuất phổ biến CP888; hạch toán chi phí, doanh thu và hiệu quả kinh tế.
Nguồn tư liệu và phương pháp xử lý số liệu:
- Nguồn tư liệu: Dữ liệu thực nghiệm thu thập trực tiếp qua hệ thống cân, đo, đếm chỉ tiêu hình thái và năng suất; số liệu khí tượng từ Trạm Khí tượng Thủy văn Đồng Xoài giai đoạn 2011 - 2015; số liệu sản xuất ngô từ Cục Thống kê tỉnh Bình Phước và Tổng cục Thống kê.
- Xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phương pháp phân tích phương sai (ANOVA), kiểm định sự sai khác giữa các giá trị trung bình bằng chỉ số sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (Least Significant Difference - LSD) ở mức xác suất $\alpha = 0,05$ và $\alpha = 0,01$; xác định hệ số biến động (Coefficient of Variance - CV%); phân tích tương quan hồi quy và hệ số hồi quy ổn định ($b_i$) bằng các phần mềm thống kê chuyên ngành nông học (như IRRISTAT, Excel).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương này trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn về sản xuất, chọn tạo giống và kỹ thuật canh tác ngô:
- Tình hình sản xuất và tiêu thụ ngô: Luận án phân tích xu hướng phát triển ngô toàn cầu giai đoạn 2011 - 2016, tổng hợp sản lượng, diện tích của các quốc gia đứng đầu (Mỹ, Trung Quốc, Brazil). Đánh giá cán cân xuất nhập khẩu ngô của Việt Nam, phân tích nguyên nhân doanh nghiệp thức ăn chăn nuôi tăng nhập khẩu ngô hạt do độ ẩm thấp (14 - 15%) và nguồn cung ổn định hơn ngô trong nước (độ ẩm thu mua 23 - 25%).
- Thực trạng vùng nghiên cứu: Đông Nam Bộ là vùng có năng suất ngô cao nhất nước (năm 2015 đạt 61,7 tạ/ha), trong đó Đồng Nai dẫn đầu (70,3 tạ/ha, sản lượng 366,9 nghìn tấn). Tại Bình Phước, sản xuất ngô còn nhiều tồn tại:
| Năm |
Diện tích (nghìn ha) |
Năng suất (tạ/ha) |
Sản lượng (nghìn tấn) |
| 2007 |
6,3 |
32,2 |
20,3 |
| 2008 |
5,6 |
32,7 |
18,3 |
| 2009 |
7,4 |
31,5 |
23,3 |
| 2010 |
6,7 |
31,9 |
21,4 |
| 2011 |
5,3 |
31,5 |
16,7 |
| 2012 |
5,5 |
34,2 |
18,8 |
| 2013 |
5,3 |
34,0 |
18,0 |
| 2014 |
4,9 |
36,1 |
17,7 |
| 2015 |
4,9 |
38,2 |
18,7 |
Nguồn: Tổng hợp từ số liệu Cục Thống kê và Tổng cục Thống kê trích trong luận án
- Phân tích khí tượng địa phương cho thấy phân bố mưa trong các tháng nhạy cảm rất bất lợi:
| Tháng |
Năm 2011 (mm) |
Năm 2012 (mm) |
Năm 2013 (mm) |
Năm 2014 (mm) |
Năm 2015 (mm) |
| Tháng 5 |
271,5 |
166,4 |
306,5 |
311,9 |
134,6 |
| Tháng 6 |
473,1 |
311,0 |
285,0 |
323,2 |
198,9 |
| Tháng 10 |
304,8 |
223,5 |
465,6 |
485,0 |
258,5 |
| Tháng 11 |
208,5 |
197,5 |
92,7 |
466,4 |
305,4 |
Nguồn: Trạm Khí tượng Thủy văn Đồng Xoài trích trong luận án
Tháng 5 và 6 có tổng lượng mưa lớn nhưng số ngày không mưa kéo dài từ 10 đến 19 ngày liên tục gây hạn cây con vụ Hè Thu; tháng 10 và 11 có các đợt không mưa kéo dài từ 12 đến 22 ngày liên tục trùng pha trỗ cờ vụ Thu Đông.
- Tổng quan các thành tựu chọn giống ngô lai Việt Nam qua 3 giai đoạn: 1991 - 1995 (lai không quy ước LS3 đến LS8); 1996 - 2002 (tạo dòng thuần, tổ hợp lai quy ước LVN4, LVN10, LVN20...); 2003 đến nay (dự án AMNET, ứng dụng công nghệ sinh học, nuôi cấy bao phấn và marker phân tử, tạo ra các giống LVN14, LCH9, LVN146, LVN154...).
- Tổng quan các công trình nghiên cứu về khả năng chịu hạn, chỉ số ASI, cấu trúc bộ rễ, nhiệt độ tán cây, tính ổn định năng suất kiểu gen, mật độ gieo trồng và liều lượng phân đạm bón trong và ngoài nước.
Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm và các tiêu chí theo dõi:
- Vật liệu nghiên cứu: Tập đoàn các giống và tổ hợp ngô lai mới được tuyển chọn và cung cấp từ các cơ quan nghiên cứu (Viện Nghiên cứu Ngô, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam...), bao gồm các giống LCH9, AG89-TB15, các tổ hợp lai triển vọng (như VS71B, VS26...) cùng hai giống ngô đối chứng sản xuất phổ biến là CP888 và LVN10.
- Địa điểm và điều kiện đất đai: Nghiên cứu thực hiện tại thị xã Đồng Xoài và huyện Đồng Phú, tỉnh Bình Phước trên nhóm đất đỏ bazan và đất xám đại diện cho vùng trồng ngô của địa phương.
- Phương pháp triển khai 4 nội dung nghiên cứu:
- Đánh giá khả năng chịu hạn: Quy trình thử nghiệm hạn mầm bằng dung dịch PEG 20% đo đếm sau các khoảng thời gian nảy mầm quy chuẩn. Thí nghiệm đồng ruộng vụ Đông Xuân 2013 áp dụng hai nghiệm thức nước (tưới đủ ẩm và cắt nước thời kỳ trỗ cờ - phun râu).
- Khảo nghiệm sinh trưởng, năng suất và tính ổn định: Theo dõi chu kỳ phát dục từ gieo đến tung phấn (G - TF), gieo đến phun râu (G - FR), TGST, CCC, chiều cao đóng bắp, số lá/cây, mức độ nhiễm sâu bệnh, trạng thái cây/bắp (điểm 1 - 5), độ bao bắp, các yếu tố cấu thành năng suất và NSTT (tính ở độ ẩm tiêu chuẩn 14%). Đánh giá tính ổn định qua 5 điểm khảo nghiệm vụ Hè Thu 2013 theo mô hình hồi quy năng suất.
- Nghiên cứu kỹ thuật canh tác cho LCH9: Thí nghiệm tổ hợp các mức khoảng cách hàng ($H$), khoảng cách cây ($C$) tương ứng với các mật độ quần thể khác nhau kết hợp các mức bón phân đạm ($N$) trên nền phân lân và kali đồng nhất trong hai vụ Hè Thu và Thu Đông 2014 tại Đồng Xoài.
- Mô hình trình diễn: So sánh mô hình áp dụng giống LCH9 với quy trình kỹ thuật xác định được và mô hình sản xuất của nông dân trồng giống CP888 trong vụ Hè Thu và Thu Đông 2015.
- Phương pháp xử lý toán học: Phân tích ANOVA, so sánh LSD ở mức ý nghĩa $P < 0,05$ và $P < 0,01$, tính toán hệ số biến động CV%, kiểm định sai số thực nghiệm.
Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm tương ứng với các mục tiêu đề ra:
- Kết quả nghiên cứu khả năng chịu hạn:
- Giai đoạn cây con (dung dịch PEG 20%): Dung dịch PEG 20% làm giảm rõ rệt tỷ lệ nảy mầm, kìm hãm sự kéo dài của mầm và rễ ở hầu hết các giống/THL. Tuy nhiên, các giống LCH9, VS71B và VS26 duy trì tỷ lệ nảy mầm cao, tốc độ sinh trưởng mầm rễ vượt trội, tích lũy vật chất khô ở rễ cao, tỷ lệ cây héo thấp và khả năng phục hồi nhanh sau khi được bù ẩm, thể hiện chỉ số hạn tương đối ở mức cao.
- Giai đoạn đồng ruộng (vụ Đông Xuân 2013 tại Đồng Xoài và Đồng Phú): Điều kiện gây hạn làm kéo dài khoảng cách tung phấn - phun râu (ASI) ở tất cả các giống so với điều kiện tưới đủ ẩm. Gây hạn làm giảm CCC, giảm chiều cao đóng bắp, giảm chiều dài bắp, đường kính bắp, số hạt/hàng và khối lượng 1000 hạt ($M_{1000\text{ hạt}}$). Năng suất thực thu của các giống ở điều kiện gây hạn đều bị suy giảm đáng kể. Tuy nhiên, giống LCH9 và AG89-TB15 có mức độ suy giảm năng suất thấp hơn rõ rệt so với các giống khác, đạt chỉ số hạn (DI) cao, khẳng định khả năng chống chịu hạn ở cả hai địa bàn thí nghiệm.
- Kết quả tuyển chọn giống ngô lai tại tỉnh Bình Phước:
- Khảo nghiệm vụ Hè Thu và Thu Đông 2013 tại Đồng Xoài và Đồng Phú: Các giống, THL thí nghiệm có TGST thuộc nhóm trung ngày, phù hợp với khung thời vụ địa phương. Giống LCH9 và AG89-TB15 có đặc điểm hình thái cân đối, thế lá đứng, độ tàn lá chậm, mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính (sâu đục thân, bệnh đốm lá, gỉ sắt) ở mức nhẹ hơn so với giống đối chứng. Cả hai giống đều có trạng thái cây và trạng thái bắp tốt, độ bao bắp kín đầu, các yếu tố cấu thành năng suất (số bắp/cây, số hàng/bắp, số hạt/hàng, $M_{1000\text{ hạt}}$) đạt giá trị cao. Năng suất thực thu của LCH9 và AG89-TB15 vượt trội so với các THL khác và vượt đối chứng CP888 ở cả hai vụ khảo nghiệm.
- Đánh giá tính ổn định năng suất qua 5 điểm khảo nghiệm (vụ Hè Thu 2013): Kết quả phân tích hồi quy năng suất của 13 giống, THL cho thấy giống LCH9 và AG89-TB15 có hệ số hồi quy $b_i$ xấp xỉ 1 và phương sai sai lệch hồi quy $S^2_{di}$ nhỏ, thể hiện khả năng thích ứng rộng và duy trì năng suất ổn định qua các tiểu vùng sinh thái khác nhau của tỉnh Bình Phước.
- Ảnh hưởng của khoảng cách trồng và liều lượng phân đạm đến giống LCH9:
- Kết quả thí nghiệm vụ Hè Thu và Thu Đông 2014 tại thị xã Đồng Xoài: Khoảng cách trồng (khoảng cách hàng, khoảng cách cây) và liều lượng đạm bón có ảnh hưởng rõ rệt đến các đặc điểm hình thái và các yếu tố cấu thành năng suất của giống LCH9:
- Mật độ dày (khoảng cách hẹp) làm tăng nhẹ chiều cao cây và chiều cao đóng bắp nhưng làm giảm kích thước bắp (chiều dài bắp, đường kính bắp) và số hạt trên hàng. Tuy nhiên, do số bắp trên một đơn vị diện tích tăng nên tổng năng suất thực thu vẫn tăng trong một giới hạn mật độ nhất định.
- Tăng liều lượng đạm giúp cải thiện kích thước bắp, số hạt/hàng và $M_{1000\text{ hạt}}$, từ đó làm tăng năng suất thực thu.
- Phân tích tương tác giữa khoảng cách hàng ($H$) với khoảng cách cây ($C$), tương tác giữa khoảng cách hàng ($H$) với liều lượng đạm ($N$), tương tác giữa khoảng cách cây ($C$) với liều lượng đạm ($N$) và tương tác tổng thể giữa khoảng cách trồng và liều lượng đạm cho thấy năng suất thực thu đạt đỉnh cao nhất ở tổ hợp mật độ và mức bón đạm tối ưu; khi vượt qua ngưỡng này, năng suất không tăng hoặc có xu hướng giảm do sự cạnh tranh ánh sáng và dinh dưỡng trong quần thể.
- Kết quả mô hình trình diễn:
- Mô hình trình diễn thực hiện trong vụ Hè Thu và Thu Đông 2015 tại thị xã Đồng Xoài và huyện Đồng Phú khẳng định tính thích ứng của giống LCH9 khi áp dụng mật độ và liều lượng phân đạm đã xác định.
- Năng suất thực thu của giống LCH9 ở cả hai vụ và hai địa điểm đều vượt trội so với giống đối chứng CP888 trồng theo tập quán sản xuất của nông dân.
- Hạch toán hiệu quả kinh tế cho thấy mô hình trồng giống LCH9 mang lại giá trị ngày công và lợi nhuận kinh tế thuần cao hơn so với giống đối chứng CP888, đem lại hiệu quả sản xuất rõ rệt cho người trồng ngô tại Bình Phước.
Kết quả và những đóng góp mới
Đóng góp mới về mặt khoa học:
- Cung cấp các dẫn liệu khoa học có hệ thống về phản ứng chống chịu hạn của các giống và tổ hợp ngô lai mới tại vùng đất Bình Phước thông qua phương pháp đánh giá kết hợp: xử lý áp suất thẩm thấu nhân tạo (PEG 20%) ở pha cây con trong phòng thí nghiệm và gây hạn thời kỳ trỗ cờ - phun râu ngoài đồng ruộng.
- Xác định được mối tương tác giữa khoảng cách gieo trồng (khoảng cách hàng, khoảng cách cây) và liều lượng bón phân đạm đối với các chỉ tiêu nông sinh học, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của giống ngô lai LCH9 trong điều kiện sinh thái vùng Đông Nam Bộ.
Đóng góp mới về mặt thực tiễn:
- Tuyển chọn được hai giống ngô lai LCH9 và AG89-TB15 có khả năng chịu hạn tốt, năng suất cao và ổn định qua nhiều mùa vụ, thích hợp bổ sung vào cơ cấu giống ngô của tỉnh Bình Phước nhằm thay thế các giống cũ bị thoái hóa hoặc mẫn cảm với khô hạn.
- Xác định được mật độ trồng (khoảng cách hàng và khoảng cách cây) cùng liều lượng phân đạm bón tối ưu cho giống ngô LCH9, làm cơ sở hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác ngô lai thương phẩm trên địa bàn tỉnh Bình Phước.
- Xây dựng mô hình trình diễn thực tế chứng minh giống LCH9 vượt trội đối chứng CP888 cả về năng suất thực thu lẫn hiệu quả kinh tế trong cả hai vụ Hè Thu và Thu Đông.
Kiến nghị và giải pháp đề xuất:
- Đề nghị Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cùng Trung tâm Khuyến nông tỉnh Bình Phước đưa hai giống ngô lai LCH9 và AG89-TB15 vào cơ cấu bộ giống cây trồng hàng năm của địa phương, ưu tiên bố trí ở các vùng thường xuyên xuất hiện hạn cục bộ trong vụ Hè Thu và Thu Đông.
- Khuyến cáo người sản xuất áp dụng mật độ khoảng cách trồng và chế độ bón phân đạm đã được xác định cho giống LCH9 nhằm khai thác tối đa tiềm năng năng suất của giống.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của luận án:
- Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác (khoảng cách trồng và liều lượng phân đạm) mới chỉ tập trung thực nghiệm chuyên sâu trên một giống ưu tú được chọn là LCH9, chưa tiến hành thử nghiệm các tổ hợp kỹ thuật canh tác tương tự cho giống AG89-TB15.
- Các thí nghiệm kỹ thuật canh tác chủ yếu đánh giá ảnh hưởng của phân đạm trên nền phân lân và kali cố định; chưa nghiên cứu tương tác đa yếu tố liên quan đến phân lân, kali, phân hữu cơ hay các giải pháp tưới tiết kiệm nước khi hạn hán xảy ra nghiêm trọng.
- Phạm vi khảo nghiệm đồng ruộng tập trung chủ yếu tại thị xã Đồng Xoài và huyện Đồng Phú trong giai đoạn 2013 - 2015, chưa bao phủ hết các tiểu vùng sinh thái đất đồi dốc khác trên toàn tỉnh.
Hướng nghiên cứu tiếp theo:
- Tiếp tục nghiên cứu xác định mật độ gieo trồng và quy trình bón phân cân đối (N, P, K và phân bón lá) cho giống ngô lai AG89-TB15.
- Nghiên cứu bổ sung các biện pháp giữ ẩm đất, che phủ và kỹ thuật tưới bổ sung tiết kiệm cho cây ngô trong các giai đoạn khô hạn cục bộ tại Bình Phước.
- Mở rộng phạm vi khảo nghiệm và hoàn thiện quy trình canh tác cho giống LCH9 và AG89-TB15 trên các loại đất khác nhau (đất xám, đất đỏ bazan đồi dốc) tại các huyện biên giới của tỉnh Bình Phước và các vùng lân cận thuộc miền Đông Nam Bộ.
Giá trị tham khảo
Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng và tham khảo học thuật cho nhiều nhóm đối tượng:
- Các nhà chọn tạo giống và nghiên cứu sinh chuyên ngành Khoa học cây trồng, Di truyền và Chọn giống cây trồng: Cung cấp quy trình thực nghiệm đồng bộ để sàng lọc tính chịu hạn ở cây ngũ cốc kết hợp giữa đánh giá áp suất thẩm thấu (dung dịch PEG 20%) và thử nghiệm cắt nước ngoài đồng ruộng; phương pháp phân tích độ ổn định năng suất qua nhiều điểm khảo nghiệm sinh thái.
- Giảng viên và học viên cao học tại các trường đại học khối nông nghiệp: Cung cấp tư liệu giảng dạy thực tế về phương pháp bố trí thí nghiệm nông học nhiều nhân tố (split-plot, RCBD), cách phân tích tương tác nông học giữa mật độ quần thể và dinh dưỡng khoáng đạm trên cây trồng C4.
- Cán bộ kỹ thuật nông nghiệp, cán bộ khuyến nông và nhà quản lý sản xuất tại Bình Phước và khu vực Đông Nam Bộ: Là căn cứ thực nghiệm tin cậy để xây dựng quy trình kỹ thuật hướng dẫn nông dân chuyển đổi cơ cấu giống ngô, thay đổi khoảng cách gieo trồng và cân đối mức phân bón nhằm ứng phó với diễn biến hạn hán cục bộ do biến đổi khí hậu.
Câu hỏi thường gặp
-
Vì sao việc nghiên cứu tuyển chọn giống ngô chịu hạn lại có tính cấp thiết tại tỉnh Bình Phước dù ngô chủ yếu được gieo trồng trong mùa mưa?
Mặc dù hai vụ sản xuất ngô chính tại Bình Phước (Hè Thu và Thu Đông) đều diễn ra trong mùa mưa (tháng 5 đến tháng 11, chiếm 85 - 90% lượng mưa cả năm), số liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 2011 - 2015 cho thấy sự phân bố mưa giữa các ngày rất không đồng đều. Tháng 5 và tháng 6 thường có những đợt không mưa kéo dài từ 10 đến 19 ngày trùng với giai đoạn nảy mầm và phát triển cây con vụ Hè Thu; tháng 10 và tháng 11 thường có các đợt hạn kéo dài từ 12 đến 22 ngày trùng với giai đoạn trỗ cờ - phun râu vụ Thu Đông. Cả hai giai đoạn này đều là thời kỳ mẫn cảm sinh lý của cây ngô, gây suy giảm nghiêm trọng mật độ quần thể và tỷ lệ kết hạt nếu gặp hạn.
-
Thí nghiệm đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây con trong luận án được thiết kế như thế nào và nhóm giống nào thể hiện ưu thế?
Thí nghiệm giai đoạn cây con được thực hiện bằng phương pháp gây hạn nhân tạo sử dụng dung dịch Polyethylen Glycol (PEG) nồng độ 20% trong phòng thí nghiệm. Các chỉ tiêu đo đếm bao gồm tỷ lệ nảy mầm, sự phát triển chiều dài mầm và rễ, khả năng tích lũy vật chất khô ở rễ, tỷ lệ cây héo, tỷ lệ cây phục hồi và chỉ số hạn tương đối. Kết quả xác định các giống LCH9, VS71B và VS26 có sức sống hạt giống tốt, duy trì tốc độ phát triển mầm rễ và có chỉ số hạn tương đối cao nhất trong tập đoàn thí nghiệm.
-
Hai giống ngô lai nào được luận án tuyển chọn cho sản xuất tại Bình Phước và chúng có đặc điểm gì nổi bật?
Hai giống được luận án lựa chọn là LCH9 và AG89-TB15. Cả hai giống đều có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm trung ngày phù hợp với cơ cấu mùa vụ địa phương; thể hiện khả năng chịu hạn tốt ở cả pha cây con (trong dung dịch PEG 20%) và pha trỗ cờ - phun râu (ngoài đồng ruộng); nhiễm sâu bệnh hại chính ở mức độ nhẹ; hình thái cây cân đối, thế lá đứng, độ bao bắp kín; các yếu tố cấu thành năng suất cao, cho năng suất thực thu vượt trội so với giống đối chứng CP888 và duy trì độ ổn định năng suất cao ($b_i \approx 1$, $S^2_{di}$ nhỏ) qua 5 điểm khảo nghiệm trên địa bàn tỉnh.
-
Nghiên cứu kỹ thuật canh tác cho giống LCH9 đã giải quyết những nội dung cụ thể nào?
Nghiên cứu kỹ thuật canh tác cho giống LCH9 được triển khai trong vụ Hè Thu và Thu Đông 2014 tại Đồng Xoài, tập trung xác định ảnh hưởng của khoảng cách hàng ($H$), khoảng cách cây trên hàng ($C$) và các mức liều lượng phân đạm bón ($N$) đến sinh trưởng, hình thái, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu. Luận án đã phân tích chi tiết các hiệu ứng tương tác nhân tố ($H \times C$, $H \times N$, $C \times N$ và khoảng cách $\times$ đạm), từ đó xác lập tổ hợp mật độ và mức phân đạm tối ưu giúp giống LCH9 đạt năng suất cao nhất.
-
Hiệu quả kinh tế của việc đưa giống ngô LCH9 vào mô hình trình diễn so với giống đối chứng CP888 được phản ánh như thế nào?
Trong mô hình trình diễn tại thị xã Đồng Xoài và huyện Đồng Phú vụ Hè Thu và Thu Đông năm 2015, giống ngô lai LCH9 được canh tác với mật độ và mức phân bón xác định từ thực nghiệm đã đạt năng suất thực thu cao hơn giống đối chứng sản xuất phổ biến CP888 ở cả hai vụ và hai địa bàn. Kết quả hạch toán kinh tế khẳng định giống LCH9 mang lại giá trị thu nhập thuần và lợi nhuận kinh tế trên một đơn vị diện tích cao hơn giống CP888, chứng minh tính khả thi khi mở rộng ra sản xuất thực tế tại Bình Phước.
Kết luận
Luận án của tác giả Lưu Thị Thanh Thất là công trình thực nghiệm nông học hoàn chỉnh, giải quyết bài toán gia tăng năng suất ngô gắn với thích ứng khô hạn cục bộ tại tỉnh Bình Phước. Bằng phương pháp nghiên cứu hệ thống từ phòng thí nghiệm đến đồng ruộng và phân tích toán học thống kê, đề tài đã tuyển chọn thành công hai giống ngô lai LCH9 và AG89-TB15 có khả năng chịu hạn tốt, năng suất cao và ổn định. Đồng thời, luận án đã xác lập cơ sở thực nghiệm cho gói kỹ thuật canh tác về mật độ và liều lượng phân đạm bón đối với giống LCH9, cung cấp luận cứ khoa học tin cậy phục vụ phát triển sản xuất ngô hàng hóa bền vững tại địa phương.
