Tài liệu Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao khả năng chịu hạn cho cây đậu xanh vụ hè thu trên vùng đất cát ven biển nghệ an

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHAN THỊ THU HIỀN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CHO CÂY ĐẬU XANH VỤ HÈ THU TRÊN VÙNG ĐẤT CÁT VEN BIỂN TỈNH NGHỆ AN NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHAN THỊ THU HIỀN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CHO CÂY ĐẬU XANH VỤ HÈ THU TRÊN VÙNG ĐẤT CÁT VEN BIỂN TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành : Khoa học cây trồng Mã số : 62.62.01.10 Ngƣời hƣớng dẫn: 1. PGS.TS. Phạm Văn Chƣơng 2. TS. Nguyễn Đình Vinh HÀ NỘI – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chƣa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã đƣợc cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều đƣợc chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận án Phan Thị Thu Hiền i LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Phạm Văn Chƣơng và TS. Nguyễn Đình Vinh đã tận tình hƣớng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Cây công nghiệp và cây thuốc, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, cán bộ, giảng viên và sinh viên khoa Nông Lâm Ngƣ, khoa Sinh học trƣờng Đại học Vinh, lãnh đạo và cán bộ Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Bắc Trung Bộ, phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cùng các hộ nông dân trên địa bàn huyện Nghi Lộc và Diễn Châu đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, ngƣời thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Nghiên cứu sinh Phan Thị Thu Hiền ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vii Danh mục bảng viii Danh mục hình xi Trích yếu luận án xii Thesis abstract xiv PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2 1.3 Phạm vi nghiên cứu 3 1.4 Những đóng góp mới của luận án 3 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 5 Vai trò của cây đậu xanh, tình hình sản xuất đậu xanh trên thế giới và Việt Nam 5 2.1.1 Vai trò của cây đậu xanh 5 2.1.2 Tình hình sản xuất đậu xanh trên thế giới và Việt Nam 6 2.2 Đặc điểm khí hậu, đất đai và hệ thống cây trồng trên vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An 11 2.2.1 Đặc điểm khí hậu của tỉnh Nghệ An 11 2.2.2 Đặc điểm của đất cát ven biển Nghệ An 14 2.2.3 Hệ thống cây trồng trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 16 2.3 Khả năng chịu hạn của cây họ đậu và cây đậu xanh 17 2.3.1 Khái niệm về hạn 17 2.3.2 Các loại hạn với cây trồng 18 2.3.3 Cơ chế chống chịu hạn của thực vật 19 2.3.4 Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa liên quan đến tính chịu hạn của cây họ đậu 21 iii 2.3.5 Tình hình nghiên cứu về khả năng chịu hạn trên cây đậu xanh 25 2.4 Tình hình nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật trên cây đậu xanh 30 2.4.1 Công tác chọn tạo giống đậu xanh trên thế giới và Việt Nam 30 2.4.2 Nghiên cứu các biện pháp canh tác trên cây đậu xanh 35 PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 3.1 Địa điểm nghiên cứu 44 3.2 Thời gian nghiên cứu 44 3.3 Đối tƣợng và vật liệu nghiên cứu 44 3.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 44 3.3.2 Vật liệu nghiên cứu 45 3.4 Nội dung nghiên cứu 45 3.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 46 3.5.1 Đánh giá thực trạng sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An 46 3.5.2 Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh nghiên cứu 47 3.5.3 Nghiên cứu xác định một số giống đậu xanh phù hợp gieo trồng trong điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời ở vụ Hè Thu trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 3.5.4 50 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao năng suất và khả năng chịu hạn cho các giống đậu xanh đƣợc lựa chọn trong vụ Hè Thu trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 50 3.5.5 Xây dựng mô hình thử nghiệm đậu xanh trên đất cát ven biển 52 3.6 Các chỉ tiêu và phƣơng pháp xác định 54 3.6.1 Các chỉ tiêu về sinh trƣởng phát triển 54 3.6.2 Các chỉ tiêu sinh lý 54 3.6.3 Các chỉ tiêu về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 55 3.6.4 Đánh giá chất lƣợng hạt của các giống đậu xanh 55 3.6.5 Các chỉ tiêu hóa lý tính của đất 56 3.6.6 Các chỉ tiêu về khả năng chống chịu 56 3.6.7 Đánh giá hiệu suất sử dụng phân bón và hiệu quả kinh tế 57 3.6.8 Phƣơng pháp cho điểm xác định các yếu tố hạn chế sản xuất đậu xanh 57 3.7 Phƣơng pháp xử lý số liệu 57 iv PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 4.1 Thực trạng sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 4.1.1 Diện tích, năng suất và sản lƣợng đậu xanh của tỉnh và vùng đất cát ven 58 biển Nghệ An 58 4.1.2 Thực trạng kỹ thuật sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 60 4.2 Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh 68 4.2.1 Ảnh hƣởng của gây hạn sinh lý (thế thẩm thấu) đến khả năng mọc mầm của các giống đậu xanh 4.2.2 68 Ảnh hƣởng của hạn đến các chỉ tiêu sinh lý, sinh trƣởng phát triển và hình thành năng suất của các giống đậu xanh 4.3 74 Nghiên cứu xác định một số giống đậu xanh phù hợp gieo trồng trong điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời ở vụ Hè Thu trên đất cát ven biển Nghệ An 87 4.3.1 Thời gian sinh trƣởng của các giống 87 4.3.2 Chiều cao cây và số cành cấp 1 88 4.3.3 Chỉ số diện tích lá của các giống 90 4.3.4 Khả năng chống chịu của các giống đậu xanh 91 4.3.5 Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống 93 4.3.6 Năng suất của các giống 96 4.3.7 Đánh giá chất lƣợng của các giống đậu xanh 97 4.4 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao năng suất và khả năng chịu hạn cho các giống đậu xanh triển vọng 4.4.1 101 Ảnh hƣởng của các mức phân bón kali đến khả năng sinh trƣởng, phát triển, năng suất và khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh triển vọng trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 4.4.2 Ảnh hƣởng của mật độ trồng đến khả năng sinh trƣởng, phát triển và năng suất của các giống đậu xanh triển vọng 4.4.3 101 115 Ảnh hƣởng của một số phƣơng thức giữ ẩm đến khả năng sinh trƣởng, phát triển và năng suất của một số giống đậu xanh triển vọng vụ Hè Thu trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 4.5 123 Xây dựng mô hình ứng dụng các kết quả nghiên cứu cho cây đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Nghệ An v 130 4.5.1 4.5.2 Đánh giá khả năng sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt khô của các mô hình thử nghiệm 130 Đánh giá hiệu quả kinh tế của các mô hình thử nghiệm 132 PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 137 5.1 Kết luận 137 5.2 Kiến nghị 138 Danh mục các công trình công bố có liên quan đến luận án 139 Tài liệu tham khảo 140 Phụ lục 155 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt ABA Axit abxixic (Abscisic acid) ANOVA Phân tích phƣơng sai (Analysis of variance) AVRDC BNNPTNT Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau màu châu Á (The World Vegetable Center) Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn BVTV Bảo vệ thực vật CEC Dung tích trao đổi cation (Cation Exchange Capacity) CĐQH Cƣờng độ quang hợp CĐTHN Cƣờng độ thoát hơi nƣớc ĐTHBHN Độ thiếu hụt bão hòa nƣớc HSSDN Hiệu suất sử dụng nƣớc LAI Chỉ số diện tích lá (Leaf area index) LEA Protein LEA (Late embryogensis abundant) LMR Hàm lƣợng nƣớc trong rễ (Root moisture content) LRWC Hàm lƣợng nƣớc tƣơng đối trong lá (Leaf relative water content) LTP Gen LTP (Lipid transfer protein) LWC Hàm lƣợng nƣớc trong lá (Leaf moisture content) NSTT Năng suất thực thu P 1000 Khối lƣợng 1000 hạt PEG - 6000 Polyethylene glycol - 6000 PTGA Phƣơng thức giữ ẩm QCVN Qui chuẩn Việt Nam ROS Sự tích lũy các gốc tự do (Reactive oxygen species) TGST Thời gian sinh trƣởng TI Hệ số chịu hạn (Tolerance index) TTT Thế thẩm thấu VKHNNVN Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam vii DANH MỤC BẢNG Tên bảng STT Trang 2.1 Thành phần sinh hóa của đậu xanh dƣới các hình thức sử dụng 2.2 Nhiệt độ không khí trung bình hàng tháng tại thành phố Vinh, tỉnh Nghệ 5 An (Số liệu trung bình trong nhiều năm) 11 2.3 Lƣợng mƣa (mm) trung bình toàn tháng một số nơi của tỉnh Nghệ An 12 2.4 Đặc điểm lý, hóa tính của đất cát ven biển điển hình tỉnh Nghệ An (Phẫu diện VN25) 15 2.5 Cơ cấu cây trồng trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 16 3.1 Đặc điểm hình thái của các mẫu giống đậu xanh thí nghiệm 44 3.2 Thế thẩm thấu tính theo khối lƣợng PEG-6000 tan trong 1kg H2O 49 4.1 Diện tích, năng suất và sản lƣợng đậu xanh của tỉnh Nghệ An 58 4.2 Diện tích, năng suất và sản lƣợng đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Nghệ An năm 2012 59 4.3 Kỹ thuật sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 61 4.4 Phân tích SWOT thực trạng sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 4.5 64 Các yếu tố chính hạn chế sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 4.6 65 Ảnh hƣởng của thế thẩm thấu đến tỷ lệ mọc mầm của các giống đậu xanh sau 7 ngày xử lý hạn 4.7 69 Ảnh hƣởng của các thế thẩm thấu đến chiều dài rễ mầm và chiều dài mầm của các giống đậu xanh sau 7 ngày xử lý hạn 4.8 Ảnh hƣởng của các thế thẩm thấu đến khối lƣợng khô cây mầm và hệ số chịu hạn của các giống đậu xanh thí nghiệm 4.9 77 Ảnh hƣởng của thời kỳ hạn đến độ thiếu hụt bão hòa nƣớc của lá và hàm lƣợng nƣớc tƣơng đối của các giống đậu xanh 4.12 75 Ảnh hƣởng của thời kỳ hạn đến cƣờng độ thoát hơi nƣớc của các giống đậu xanh trong điều kiện nhà lƣới 4.11 72 Ảnh hƣởng của thời kỳ bị hạn đến cƣờng độ quang hợp của các giống đậu xanh trong điều kiện nhà lƣới 4.10 71 80 Ảnh hƣởng của hạn đến các yếu tố cấu thành năng suất các giống đậu xanh trong điều kiện nhà lƣới 84 viii 4.13 Ảnh hƣởng của hạn đến năng suất cá thể của các giống đậu xanh trong điều kiện nhà lƣới 4.14 86 Thời gian sinh trƣởng trung bình trong vụ Hè Thu 2012 và 2013 của các giống đậu xanh tại Nghi Lộc và Diễn Châu 4.15 Chiều cao cây và số cành cấp 1 của các giống đậu xanh trong vụ Hè Thu 2012 và 2013 tại Nghi Lộc và Diễn Châu 4.16 92 Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống đậu xanh trong vụ Hè Thu năm 2012 và 2013 tại Nghi Lộc và Diễn Châu 4.19 91 Khả năng chống chịu của các giống đậu xanh trong vụ Hè Thu năm 2012 và 2013 tại Nghi Lộc và Diễn Châu 4.18 89 Chỉ số diện tích lá trung bình trong vụ Hè Thu 2012 và 2013 của các giống đậu xanh tại Nghi Lộc và Diễn Châu 4.17 88 94 Năng suất thực thu của các giống đậu xanh trong vụ Hè Thu năm 2012 và 2013 tại Nghi Lộc và Diễn Châu 96 4.20 Hàm lƣợng protein và tinh bột của các giống đậu xanh 98 4.21 Một số chỉ tiêu lý hóa tính của đất trƣớc thí nghiệm (tầng 0-20 cm) 4.22 Ảnh hƣởng của các mức phân bón kali đến một số chỉ tiêu sinh trƣởng 101 của các giống đậu xanh thời kỳ quả mẩy vụ Hè Thu 2013 và 2014 103 4.23 Tỷ lệ rễ/toàn cây và độ dày lá của các giống đậu xanh thí nghiệm 106 4.24 Hàm lƣợng prolin tích lũy và diệp lục trong lá ở các mức bón kali khác nhau khi cây bị hạn 15 ngày tại thời kỳ quả mẩy 4.25 107 Ảnh hƣởng của các mức phân bón kali đến các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất và hiệu suất phân bón của các giống đậu xanh trong vụ Hè Thu năm 2013 và 2014 4.26 109 Hàm lƣợng lân và kali trong thân lá và trong hạt thời kỳ quả chín của các giống đậu xanh triển vọng ở các mức bón kali khác nhau 112 4.27 Kết quả phân tích đất sau 2 vụ trồng đậu xanh ở các mức bón kali khác nhau 114 4.28 Ảnh hƣởng của mật độ trồng đến chiều cao cây cuối cùng và số cành cấp 1 của các giống đậu xanh triển vọng vụ Hè Thu năm 2013 4.29 116 Ảnh hƣởng của mật độ đến diện tích lá/cây, chỉ số diện tích lá và khối lƣợng chất khô của các giống đậu xanh triển vọng thời kỳ quả mẩy vụ Hè Thu năm 2013 4.30 118 Ảnh hƣởng của mật độ trồng đến khả năng chống đổ và tỷ lệ sâu đục quả của các giống đậu xanh triển vọng vụ Hè Thu 2013 ix 120 4.31 Ảnh hƣởng của mật độ trồng đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu xanh triển vọng vụ Hè Thu năm 2013 4.32 121 Ảnh hƣởng của một số phƣơng thức giữ ẩm đến một số chỉ tiêu sinh trƣởng của các giống đậu xanh triển vọng thời kỳ quả mẩy vụ Hè Thu năm 2013 và 2014 4.33 126 Ảnh hƣởng của phƣơng thức giữ ẩm đến các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất của các giống đậu xanh vụ Hè Thu năm 2013 và 2014 4.34 128 Khả năng sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các mô hình thử nghiệm 131 4.35 Hiệu quả kinh tế của các mô hình thử nghiệm tại Nghi Lộc (tính cho 1 ha) 134 4.36 Hiệu quả kinh tế của các mô hình thử nghiệm tại Diễn Châu (tính cho 1 ha) 135 x DANH MỤC HÌNH STT 4.1 Tên hình Trang Hiệu suất sử dụng nƣớc của các giống đậu xanh ở giai đoạn bắt đầu ra hoa (A), ra hoa rộ (B), quả mẩy (C) 4.2 Tƣơng quan giữa hàm lƣợng nƣớc tƣơng đối trong lá với cƣờng độ quang hợp khi bị hạn ở thời kỳ bắt đầu ra hoa (D), ra hoa rộ (E), quả mẩy (F) 4.4 105 Năng suất của các giống đậu xanh ở các mức phân bón kali khác nhau vụ Hè Thu năm 2013 4.6 110 Năng suất của các giống đậu xanh ở các mức phân bón kali khác nhau vụ Hè Thu năm 2014 4.7 110 Sự thay đổi về nhiệt độ đất trên ruộng trồng đậu xanh ở độ sâu 5 cm của các công thức giữ ẩm khác nhau, theo dõi ngày 10/7/2014 4.8 82 Số lƣợng nốt sần của các giống đậu xanh ở các mức phân bón kali khác nhau vụ Hè Thu năm 2016 4.5 79 124 Ảnh hƣởng của các phƣơng thức giữ ẩm đến độ ẩm đất trên ruộng trồng đậu xanh vụ Hè Thu 2014 124 xi TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Phan Thị Thu Hiền Tên Luận án: Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao khả năng chịu hạn cho cây đậu xanh vụ Hè Thu trên vùng đất cát ven biển Nghệ An Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 62.62.01.10 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Xác định một số giống đậu xanh và các biện pháp canh tác phù hợp để đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao trong điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời của vụ Hè Thu trên vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An. Phƣơng pháp nghiên cứu - Đánh giá thực trạng sản xuất bằng phƣơng pháp đánh giá nhanh nông thôn có sự tham gia của ngƣời dân (PRA), nhóm cung cấp thông tin chủ lực (KPI). - Đánh giá khả năng chịu hạn của 12 giống đậu xanh: Giai đoạn mọc mầm gây hạn sinh lý bằng điều chỉnh áp suất thẩm thấu của môi trƣờng đƣợc gây ra bởi polyethylene glycol – 6000 (PEG - 6000). Giai đoạn sinh trƣởng sinh thực gây hạn nhân tạo trong điều kiện nhà lƣới. Xác định cƣờng độ quang hợp, cƣờng độ thoát hơi nƣớc bằng máy đo cƣờng độ quang hợp TPS-2 của Mỹ. Xác định hàm lƣợng nƣớc tƣơng đối trong lá theo phƣơng pháp của Okono (2010). - Nghiên cứu xác định một số giống đậu xanh phù hợp gieo trồng trong điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời áp dụng theo QCVN 01-62:2011/BNNPTNT. - Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật (bón phân kali, mật độ và phƣơng thức giữ ẩm) cho các giống đậu xanh triển vọng. Phân tích hóa tính đất trƣớc và sau thí nghiệm: chất hữu cơ – phƣơng pháp Walkley - Black, đạm tổng số - phƣơng pháp Kjeldahl,... Phân tích hàm lƣợng diệp lục và prolin trong lá khi cây gặp hạn ở giai đoạn quả mẩy theo phƣơng pháp của Wintermans and De Mots (1965) và Bates et al. (1973). Phân tích hàm lƣợng lân tổng số và kali tổng số trong thân cây và trong hạt theo phƣơng pháp so màu xanh molipđen và phƣơng pháp quang kế ngọn lửa. Kết quả chính và kết luận - Vùng đất cát ven biển Nghệ An có trên 500 ha đậu xanh Hè Thu chiếm 10% tổng diện tích trồng đậu xanh của toàn tỉnh. Khí hậu vụ Hè Thu rất khắc nghiệt, khô hạn xii và nắng nóng kéo dài là yếu tố hạn chế quan trọng nhất đối với sản xuất đậu xanh của vùng. Trong vùng chủ yếu sử dụng giống địa phƣơng có năng suất thấp, kỹ thuật canh tác không hợp lý nên năng suất đậu xanh của vùng không cao (chỉ đạt 0,71 tấn/ha). - Tỷ lệ mọc mầm và hệ số chịu hạn cao là những chỉ tiêu hữu ích để đánh giá nhanh khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh ở giai đoạn nảy mầm. Đặc điểm sinh lý liên quan đến khả năng chịu hạn của cây đậu xanh gồm: hàm lƣợng nƣớc tƣơng đối trong lá cao và độ thiếu hụt bão hòa nƣớc trong lá thấp, đồng thời có khả năng phục hồi quang hợp tốt sau hạn. Hạn ở thời kỳ quả mẩy làm năng suất hạt bị giảm mạnh nhất (năng suất giảm từ 43,4-59,3% so với trong điều kiện tƣới nƣớc đầy đủ). Các giống đậu xanh VN99-3, KP11, ĐX208, ĐX16 và ĐX22 có tiềm năng chịu hạn tốt. - Đã xác định đƣợc 3 giống đậu xanh triển vọng ĐX208, ĐX16 và ĐX22 cho vùng đất cát ven biển Nghệ An trong điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời. Các giống này có thời gian sinh trƣởng từ 68-82 ngày, khả năng sinh trƣởng tốt, chịu hạn và chống đổ tốt, chống chịu tốt với các loại sâu bệnh hại chính, có năng suất cao tƣơng ứng là 1,51,6 tấn/ha, 1,3-1,5 tấn/ha, 1,6-1,7 tấn/ha. - Bón phân kali có ảnh hƣởng đến một số chỉ tiêu sinh lý (hàm lƣợng diệp lục, prolin, hàm lƣợng chất khoáng trong thân lá và trong hạt, khả năng tích lũy chất khô) theo hƣớng tăng khả năng chịu hạn cho cây đậu xanh. - Xác định kỹ thuật thích hợp cho các giống đậu xanh trồng trên đất cát ven biển Nghệ An trong điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời: bón 60 kg K2O/ha kết hợp với 5 tấn phân chuồng + 300 kg vôi bột + 30 kg N + 60 kg P2O5; mật độ trồng 20 cây/m2 cho giống ĐX208 và ĐX22, 25 cây/m2 cho giống ĐX16; có thể giữ ẩm cho cây và đất bằng chất giữ ẩm AMS-1 với lƣợng 30 kg/ha. xiii THESIS ABSTRACT PhD candidate: Phan Thi Thu Hien Thesis title: Technical solutions to improve the drought tolerance for mungbean cultivated in the Summer-Autumn season in the coastal sandy soil in Nghe An Major: Crop science Code: 62 62 01 10 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives To identify suitable mungbean varieties and optimal cultivation technique to obtain high yield, and economic benefit on the rainfed farming in the coastal sandy soils in Nghe An province. Materials and Methods To evaluate the curent status of mung bean cultivation in the coastal sandy soils in Nghe An, participatory rural appraisal and key informant panel method were used. The drought tolerance of twelve varieties of mungbeans was evaluated at the germination stage under laboratory conditions using PEG-6000 and at the pre-flowering, flowering, and pod filling stages in net house environments. Evaluation of the rate of photosynthesis and transpiration in leaves is conducted by TPS-2 photosynthesis system of USA. Leaf relative water content is observed by Okono‘s method. Mungbean varieties suitable for the coastal sandy soil in Nghe An were evaluated under natural conditions, notably rainfed based on the Vietnam Standard 0162:2011/BNNPTNT. Cultivation techniques for certan promising mungbean varieties (optimal level of potassium, planting density and methods for retaining soil moisture were conducted). Soil analysis was carried out before and after the experiment, namely organic by Walkley-Black, total N by Kjedahl method and others. Analysis of chlorophyll and proline accumulating ability in leaf under water stress at the pod filling stages was done utilizing the method of Wintermans and DeMots (1965) and Bates et al. (1973). Analysis of content of phosphate and potassium in mungbean‘s stems and seeds was conducted using molypden colorimetric method and flame photometer. Main findings and conclusions In Nghe An province, around 500 ha of mungbeans are grown in the coastal xiv sandy soil in the Summer-Autumn season, which accounts for 10% of the province‘s mung bean area. The weather in the Summer-Autumn season is very harsh: drought, and prolonged windy and sunny are the main causes, hindering the production of the mungbeans in the area. In the province, farmers mostly use local mungbean variety with low productivity and no appropriate cultivation method was defines, the productivity of the mungbean was as low as 0.71 ton/ha or lower. Percentage of germination and tolerance - index are proven to be parameter useful for a quick evaluation of the drought tolerance of mungbean in the germination stage. The physiological characteristics related to good drought tolerance of mungbean are can be identified from various factors such as high relative water content in leaf, low leaf-water saturation deficit, as well as the ability to retain good photosynthesis restoration after drought condition. Grain yield reduction was most remarkable at the pod filling stage, dropping from 43.4% to 59.3% in comparison with that in the case of full irrigation. Mungbean varieties of VN99-3, KP11, ĐX208, ĐX16, and ĐX22 have been provent of good resistance to drought. The results obtained showed that, mungbean varieties ĐX16, ĐX22 and ĐX208 were most suitable for the coastal sandy soil in Nghe An. The growth duration of ĐX16 is 65 - 68 days and its average yield is between 1.3 – 1.5 ton/ha. ĐX22 and ĐX208 have longer growth durations of 80-82 days and their average yield are 1.5 - 1.6 ton/ha for ĐX208 and 1.6-1.7 ton/ha for ĐX22. Varieties of ĐX208, ĐX16, ĐX22 are of good tolerance to some pests and diseases prevailing in the studied areas. The physiological traits such as the chlorophyll content, proline accumulating ability, mineral content in stem and leaf, accumulation of dry substance that are related to potassium fertilizing to improve the drought-resistance for mungbean. For mungbean cultivation in coastal sandy soils of Nghe An province, the content of fertilizers used for 1 ha includes 5 tons of animal manure, 300 kg CaO, 30 kg N, 60 kg P2O5, and 60 kg K2O. The density are 20 trees/m2 for ĐX208 and ĐX22, and 25 trees/m2 for ĐX16. The moisture of mungbean was retained using AMS-1 with a content of 30kg/ha. xv PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nghệ An là tỉnh có diện tích đất nông nghiệp 1.174.147,30 ha chiếm 71,2% tổng diện tích đất tự nhiên. Trong đó cơ cấu tổng sản phẩm của tỉnh (nông, lâm, thủy sản) chiếm 28,46% (Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An, 2012). Nhƣ vậy, phát triển nông nghiệp ở tỉnh Nghệ An vẫn cần phải quan tâm đầu tƣ hơn nữa trong những năm tới. Vùng đất cát ven biển Nghệ An có diện tích 21.428 ha tập trung ở các huyện ven biển Quỳnh Lƣu, Diễn Châu, Nghi Lộc, thị xã Cửa Lò và thành phố Vinh. Đất có thành phần cơ giới thô, kết cấu rời rạc, dung tích hấp thụ thấp. Các chất dinh dƣỡng nhƣ mùn, đạm, lân và kali dễ tiêu nghèo, trên loại đất này đã đƣa vào các loại cây trồng nhƣ rau, dâu tằm, dƣa hấu, vừng và các cây đậu đỗ có tác dụng cải tạo đất nhƣ lạc, đậu xanh,… (Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An, 2012). Sản xuất nông nghiệp ở vụ Xuân và vụ Thu Đông đƣợc xác định là khá ổn định do đã có những giống cây trồng thích hợp cho năng suất và hiệu quả kinh tế cao. Sản xuất nông nghiệp ở vụ Hè Thu trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt, canh tác chủ yếu dựa vào nƣớc trời, đất cát dễ bị khô hạn nên hiệu quả mang lại thấp. Cây trồng trên đất chuyên màu của vùng đất cát ven biển trong vụ Hè Thu chủ yếu là vừng, đậu xanh ngoài ra một diện tích nhỏ trồng dƣa hấu, lạc. Cây vừng có khả năng chịu hạn tốt song sản xuất vừng dễ gặp rủi ro có năm mất trắng do gặp mƣa sớm vừng bị chết hàng loạt, giai đoạn quả chín thƣờng gặp mƣa vỏ quả bị nứt gây thối hạt làm cho năng suất vừng thấp và không ổn định (theo số liệu thống kê tỉnh Nghệ An, năng suất vừng biến động từ 0,19-0,64 tấn/ha từ năm 2008-2013). Cây dƣa hấu chỉ phát triển ở qui mô nông hộ có đầu tƣ hệ thống tƣới và cây cần đƣợc cung cấp nƣớc đầy đủ trong quá trình sinh trƣởng phát triển. Đối với cây lạc ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng giống lạc đứng (Valencia và Spanish) sinh trƣởng khỏe, chín tập trung, vỏ mỏng nhƣng thời gian ngủ nghỉ của hạt rất ngắn, quả có thể bị nứt khi chín và nảy mầm tại ruộng khi gặp mƣa lớn. Tại Nghệ An lƣợng mƣa chủ yếu tập trung từ cuối tháng 8 đến đầu tháng 10 trùng với thời gian quả lạc chín, hơn nữa do có thời gian sinh trƣởng dài nên cây lạc ít đƣợc lựa chọn để đƣa vào cơ cấu cây trồng vụ Hè Thu. Đậu xanh (Vigna radiata L. Wilczek) thuộc chi Vigna, họ Fabaceae là cây 1 trồng quan trọng trong vụ Hè Thu của tỉnh Nghệ An, chủ yếu đƣợc trồng thuần với diện tích 4.903 ha, năng suất trung bình đạt 0,6-0,8 tấn/ha (Cục thống kê tỉnh Nghệ An, năm 2013). Đây là một trong những cây họ đậu điển hình có thời gian sinh trƣởng ngắn, sinh trƣởng khỏe, thích ứng với khí hậu khô nóng (Hussain et al., 2011; Nair et al., 2013). Do không bị chết cây sau những trận mƣa lớn, đang có nhiều giống mới năng suất cao đƣợc giới thiệu vào sản xuất nên đậu xanh có thể cạnh tranh và đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho nông dân so với nhiều cây trồng khác trong vụ Hè Thu nhƣ lạc, vừng... Đậu xanh cũng đƣợc đánh giá là cây trồng thích ứng với biến đổi khí hậu vì nó có thể chịu đƣợc khô hạn ở đầu thời vụ, có thể chịu đƣợc khí hậu khô nóng trong vụ Hè Thu, có thể sinh trƣởng và thích ứng trên đất nghèo dinh dƣỡng (Phạm Văn Chƣơng và cs., 2011; Nguyễn Quốc Khƣơng và cs., 2014). Do đó cây đậu xanh đang đƣợc quan tâm phát triển trên qui mô lớn trong vụ Hè Thu, đặc biệt là trên vùng đất cát biển của tỉnh Nghệ An canh tác dựa vào nƣớc trời. Tuy nhiên năng suất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Nghệ An còn rất khiêm tốn, nguyên nhân chính là do trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay ngày càng gia tăng theo hƣớng nóng lên (ở Việt Nam nói chung và Nghệ An nói riêng là do gió Phơn Tây Nam gây ra từ tháng 5 đến tháng 8) đúng vào vụ Hè Thu là vụ đậu xanh chính của vùng. Hạn có thể kéo dài từ khi gieo hạt đến khi thu hoạch lứa quả đầu tiên đã làm giảm sút nghiêm trọng năng suất, chất lƣợng đậu xanh. Bên cạnh đó, do sử dụng giống địa phƣơng năng suất thấp, các biện pháp canh tác còn lạc hậu. Tại Việt Nam, các công trình nghiên cứu trên cây đậu xanh chủ yếu đƣợc thực hiện trên đất phù sa ven sông - loại đất rất thích hợp trồng đậu xanh, trong khi nghiên cứu về khả năng chịu hạn cũng nhƣ các tiến bộ kỹ thuật của cây đậu xanh cho vùng đất cát ven biển còn nhiều hạn chế. Do vậy, để phát triển bền vững đậu xanh tại vùng đất cát ven biển Nghệ An và mở ra một cơ hội mới cho việc chinh phục vùng canh tác nông nghiệp nƣớc trời trên đất cát biển miền Trung trong những năm tới cần có giống đậu xanh chịu hạn tốt, cho năng suất ổn định và kèm theo là các biện pháp kỹ thuật thích hợp cho chúng trong điều kiện canh tác dựa vào nƣớc trời. Đây là những nội dung nghiên cứu có tính cấp thiết cao và cần đƣợc thực hiện trên vùng đất cát ven biển của tỉnh Nghệ An. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.2.1. Mục tiêu tổng quát Xác định một số giống đậu xanh và các biện pháp canh tác phù hợp để đạt 2 năng suất và hiệu quả kinh tế cao trong điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời của vụ Hè Thu trên vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá đƣợc thực trạng sản xuất đậu xanh nhằm xác định các yếu tố hạn chế trong sản xuất đậu xanh hiện nay trên vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An. - Đánh giá đƣợc khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh trong điều kiện gây hạn nhân tạo. - Xác định đƣợc một số giống đậu xanh có thời gian sinh trƣởng ngắn ngày và trung ngày, có khả năng chịu hạn tốt, thích nghi với điều kiện sinh thái vụ Hè Thu của vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An. - Đánh giá đƣợc tác động của một số kỹ thuật trồng, chăm sóc trong điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời nhằm nâng cao khả năng chịu hạn và năng suất của các giống đậu xanh đƣợc lựa chọn trên vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An. - Xây dựng mô hình trồng đậu xanh trong vụ Hè Thu trên đất cát ven biển tỉnh Nghệ An. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Các giống đậu xanh triển vọng có nguồn gốc từ các Viện, Trung Tâm Nghiên cứu Phát triển đậu đỗ - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam. - Đánh giá khả năng chịu hạn của 12 giống đậu xanh nghiên cứu ở giai đoạn nảy mầm của hạt trong dung dịch thẩm thấu và gây hạn nhân tạo ở giai đoạn ra hoa, ra hoa rộ và quả mẩy. - Đánh giá khả năng sinh trƣởng phát triển và năng suất của 12 giống đậu xanh trong điều kiện đồng ruộng. - Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật trồng, chăm sóc trên đồng ruộng gồm bón phân kali (xác định mức kali khác nhau trên nền N và P2O5 cố định), mật độ trồng và phƣơng thức giữ ẩm đất. - Đề tài luận án đƣợc thực hiện từ năm 2012 – 2016 tại huyện Diễn Châu và Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An. 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Trên cơ sở khoa học đã xác định đƣợc 3 giống đậu xanh triển vọng ĐX208, ĐX16 và ĐX22 cho vùng đất cát ven biển Nghệ An trong điều kiện canh tác nhờ nƣớc trời. Các giống này có thời gian sinh trƣởng từ 68-82 ngày, khả 3