Tài liệu Nghiên cứu quy trình kỹ thuật thâm canh đạt hiệu quả kinh tế cao đối với một số giống lúa chịu rét, chịu hạn tại trường đại học nông lâm thái nguyên

PHẦN MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa là cây lương thực chiếm vị trí quan trọng trong đời sống con người, xếp thứ hai sau lúa mì. Sản phẩm của lúa có ảnh hưởng đến 65% dân số thế giới, trong đó 40% dân số coi lúa gạo là nguồn lương thực chính, chủ yếu là ở các nước nhiệt đới, á nhiệt đới thuộc châu Á, châu Phi, châu Mĩ La Tinh. Hàng ngày lúa gạo cung cấp khoảng 23% năng lượng cho con người, trong đó có 90% gluxit, 1-3% lipit, 7-10% protein. Ngoài ra trong lúa gạo còn có các vitamin A, B, E, D…(Nguyễn Thị Lẫm, 2003)[17]. Do có giá trị dinh dưỡng cao nên gạo được coi là nguồn lương thực và dược phẩm có giá trị, làm thức ăn chăn nuôi dưới dạng bột, cám, tấm. Ngoài ra lúa gạo còn là nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến để tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau như rượu bia, bánh kẹo… đặc biệt trong lúa gạo có chứa lượng vitamin nhóm B chữa bệnh phù nề, tiêu hoá kém. Đối với một số nước như Việt Nam, Thái Lan thì lúa gạo còn là mặt hàng xuất khẩu có giá trị cao góp phần vào việc tăng thu ngoại tệ cho quốc gia. Tại đại hội cây trồng quốc tế lần thứ 5 ở Hàn Quốc diễn ra từ ngày 13 – 18 tháng 4 năm 2008, Giáo sư MaKie Kobulun (thuộc Đại học Tokyo, Nhật Bản) đề cập đến chiến lược lai tạo giống cây trồng và kỹ thuật canh tác trong điều kiện môi trường đã và đang thay đổi rất nhiều. Việc gia tăng sản lượng cây trồng trước đây dựa trên việc gia tăng hai nhân tố cùng một lúc là năng suất và diện tích thì trong tương lai sẽ phải nhấn mạnh một nhân tố năng suất. Sự thay đổi khí hậu toàn cầu, môi trường ngày càng ô nhiễm là một thách thức to lớn. Trong đó thiếu nước, nhiệt độ dưới điểm cực thuận cho sinh lý cây trồng sẽ làm hạn chế sinh trưởng và năng suất nhiều nhất. Giải pháp khắc phục phải được tiến hành hai lĩnh vực cùng một lúc là di truyền và kỹ thuật canh tác (dẫn theo vn.net, 2008)[39]. Nước ta, bước vào thời kỳ đổi mới ngành sản xuất nông nghiệp đã thu được nhiều thắng lợi to lớn, từ một nước phải nhập khẩu lương thực đã vươn lên thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai của thế giới, đem lại nguồn ngoại tệ cho đất nước. Tuy lượng gạo xuất khẩu đạt khoảng 5 – 6 triệu tấn/năm nhưng giá gạo còn thấp nên nguồn ngoại tệ thu được chưa cao. Nguyên nhân chính là do Việt Nam thiếu những giống lúa có chất lượng gạo cao, kỹ thuật canh tác cũng như bảo quản và chế biến sau thu hoạch chưa tốt. 1 Hiện nay thị trường lúa gạo trong nước thường gặp các giống lúa Japonica với giá bán cao gấp 2-3 lần giá gạo Indica. Nhu cầu đối với lúa gạo chất lượng cao của người tiêu dùng trong và ngoài nước ngày càng lớn là cơ hội để mở rộng sản xuất và thương mại một số giống lúa mới chất lượng cao. Lúa Japonica thấp cây đến trung bình, chống đổ tốt, chịu thâm canh, chịu lạnh, chống chịu nhiều loại sâu bệnh, thời gian sinh trưởng từ ngắn đến trung bình. Các nước trồng lúa Japonica chủ yếu tập trung ở châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc... Do sự đa dạng và tính thích ứng tốt của giống nên các châu lục khác cũng trồng lúa Japonica như châu Âu, bắc Mỹ, châu Úc. Lúa Japonica có chất lượng gạo ngon do hàm lượng amynoza thấp, năng suất trung bình cao hơn lúa Indica từ 0,5 - 1 tấn/ha. Tại những trạm thực nghiệm năng suất có thể tới 13 tấn/ha. Úc và Ai Cập là nơi sản xuất lúa Japonica có năng suất bình quân 9-9,5 tấn/ha (Trần Quang Vinh, 2011)[36]. Những năm gần đây trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã thử nghiệm nhiều giống lúa Japonica có nguồn gốc Nhật Bản. Trong đó hai giống J02 và ĐS1 có nhiều ưu điểm vượt trội như: Trồng được cả 2 vụ, thời gian sinh trưởng trung bình, cứng cây, khả năng chịu rét tốt, ít bị sâu bệnh hại, năng suất vụ Xuân đạt 7 – 8 tấn/ha, chất lượng gạo ngon, thích hợp với thị hiếu người tiêu dùng. Để mở rộng những giống lúa này ra ngoài sản xuất cần có các biện pháp kỹ thuật đồng bộ. Xuất phát từ thực tế đó chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu quy trình kỹ thuật thâm canh đạt hiệu quả kinh tế cao đối với một số giống lúa chịu rét, chịu hạn tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên”. 2. Mục tiêu Xác định các biện pháp kỹ thuật thâm canh, đặc biệt là chế độ bón phân theo tình trạng dinh dưỡng của một số giống lúa chịu rét nhằm nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Khuyến cáo mở rộng diện tích gieo trồng các giống lúa chịu rét, chịu hạn ở tỉnh Thái Nguyên. 2 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Lý thuyết về sinh lý ruộng lúa năng suất cao Khi nghiên cứu đặc điểm sinh lý ruộng lúa năng suất cao các nhà khoa học nhận thấy chỉ số diện tích lá và hiệu suất quang hợp thuần là hai yếu tố chủ yếu quyết định đến quá trình tích lũy chất khô (Nguyễn Văn Hoan, 2006[12]; Matsuchima, 1995[53]). Ruộng lúa có năng suất cao thì trước hết phải có chỉ số diện tích lá cao, tuy nhiên nếu chỉ số diện tích lá quá cao thì hiệu suất quang hợp thuần và hệ số kinh tế giảm. Vì vậy trong sản xuất cần chú ý tăng chỉ số diện tích lá cao nhất, nhưng tốt nhất nghĩa là ở trị số đó chưa làm giảm hiệu suất quang hợp thuần và hệ số kinh tế (chỉ số diện tích lá tối ưu). Muốn vậy cần có biện pháp như bón phân, đặc biệt là phân đạm và phòng trừ sâu bệnh để kéo dài tuổi thọ của lá (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[12]. Yếu tố thứ 2 quyết định đến quá trình tích lũy chất khô ở ruộng lúa năng suất cao là hiệu suất quang hợp thuần. Trong thời gian sinh trưởng của lúa, hiệu suất quang hợp thuần tăng dần và đạt cao nhất vào lúc diện tích lá cao nhất. Hiệu suất quang hợp thuần của lúa thay đổi trong phạm vi từ 2 – 6,6 g chất khô/m2 lá/ngày (De Datta, 1981)[45]. Có nhiều quan điểm khác nhau về mối quan hệ giữa hệ số diện tích lá và hiệu suất quang hợp thuần với năng suất lúa. Theo Matsushima (1995)[53]: Diện tích lá có vai trò quyết định đến năng suất lúa, trong khi De Datta (1981)[45] cho rằng: hiệu suất quang hợp thuần mới có vai trò quyết định đến năng suất lúa. Đào Thế Tuấn (1970)[35] đưa ra quan điểm: Diện tích lá chỉ quan trọng trong nửa đầu của thời gian sinh trưởng khi diện tích lá đang tăng, giai đoạn đoạn sau thì hiệu suất quang hợp thuần quan trọng hơn vì 2/3 lượng tinh bột trong hạt được tạo thành sau khi trổ bông, phần còn lại là do tinh bột của thân lá chuyển đến. Năng suất lúa được quyết định bởi các yếu tố cấu thành năng suất như: số bông/m2 (N), số hạt/bông (n), tỷ lệ hạt chắc (F) và khối lượng 1000 hạt (W). Mối quan hệ phụ thuộc trên có thể biểu diễn bằng công thức: Y= N * n * W * F * 10-5 (tấn/ha) Các yếu tố cấu thành năng suất có liên quan mật thiết với nhau. Số bông/m2 phụ thuộc vào tỷ lệ đẻ nhánh, mật độ cấy. Khi cây đẻ nhánh mạnh thì số bông tăng. Khi số bông/m2 tăng quá cao thì bông lúa bé đi, số hạt/bông giảm, 3 tỷ lệ hạt chắc/bông và khối lượng hạt cũng giảm. Để đạt được năng suất cao cần điều khiển cho lúa có số bông tối ưu, đảm bảo số hạt/bông nhiều, tỷ lệ hạt chắc cao và khối lượng hạt lớn (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[12]. - Yếu tố ảnh hưởng đến số bông/m2: Số bông/m2 được quyết định bởi 2 yếu tố chủ yếu là mật độ cấy và tỷ lệ nhánh đẻ (Nguyễn Văn Hoan, 2006[12]; De Data, 1981[45]). Muốn cho lúa đẻ nhánh tốt thì ngoài cấy mạ khỏe, đúng thời vụ, việc bón phân thúc đẻ và thúc đòng ảnh hưởng có tính chất quyết định. Thời kỳ đẻ nhánh cần được bón đủ đạm, lân và kali; thời kỳ làm đòng cần bón đạm và kali (Lê Vĩnh Thảo, 2002[26]; De Data, 1981[45]). - Yếu tố ảnh hưởng đến số hạt/bông: Số hạt/bông là do số lượng hoa phân hóa và số lượng hoa thoái hóa quyết định (Nguyễn Văn Hoan, 2006[12]; De Data, 1981[45]). Tỷ lệ hoa phân hóa liên quan chặt đến chế độ chăm sóc, trong đó phân đạm có vai trò quan trọng làm tăng số lượng hoa phân hóa, giảm số lượng hoa thoái hóa, tăng kích thước vỏ trấu (Mae, 1997)[52]. Bón thúc đạm khi bắt đầu phân hóa đòng còn làm tăng quá trình phân hóa gié. Số gié cấp I, đặc biệt là số gié cấp II nhiều thì số hoa/bông cũng nhiều, đây là điều kiện cần thiết đảm bảo số hạt/bông lớn (Nguyễn Văn Hoan, 2006[12]; De Data, 1981[45]). - Yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ hạt chắc: Tỷ lệ hạt chắc phụ thuộc vào số hạt/bông, nếu số hạt/bông quá lớn thì tỷ lệ hạt chắc thấp. Ngoài ra tỷ lệ hạt chắc còn phụ thuộc vào lượng tinh bột tích lũy trong cây và đặc điểm giải phẫu của cây lúa (Nguyễn Văn Hoan, 2006[12]; De Data, 1981[45]). Trong các nguyên tố đa lượng, đạm và kali ảnh hưởng mạnh đến tỷ lệ hạt chắc vì đạm làm tăng khả năng quang hợp và quá trình tổng hợp chất hữu cơ (Yang và cs., 2003)[66], kali thúc đẩy sự vận chuyển chất khô về cơ quan tích lũy (Mae, 1997[52]; Yang và cs., 2003[66]). - Yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng hạt: Khối lượng hạt phụ thuộc vào kích thước hạt và kích thước của nội nhũ. Vào giai đoạn phân bào giảm nhiễm gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi và chế độ dinh dưỡng, đặc biệt là dinh dưỡng đạm, kali phù hợp thì nhận được kích thước hạt lớn, sau đó tích lũy được nhiều tinh bột thì khối lượng hạt thóc cao. Sau trỗ nếu thiếu ánh sáng, dinh dưỡng kém, đặc biệt là thiếu kali và quá trình vận chuyển chất khô vào hạt bị cản trở làm giảm khối lượng hạt (Nguyễn Văn Hoan, 2006[12]; Matsushima, 1995[53]). Như vậy để ruộng lúa đạt năng suất cao cần áp dụng các biện pháp kỹ thuật tổng hợp như bón phân, mật độ, thời vụ, tưới nước… 4 1.2. Tình hình nghiên cứu về phân bón cho lúa 1.2.1. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa Ở những ruộng lúa năng suất cao, lượng chất dinh dưỡng cây trồng lấy đi nhiều, vì vậy cần phải bổ sung các nguyên tố đa lượng và vi lượng. Lúa yêu cầu một lượng dinh dưỡng khá cao, để đạt được 1 tấn thóc cần từ 15 – 24 kg N; 2 – 11 kg P2O5 và 16 – 50 kg K2O (Cassman và cs., 1996[43]. Điều đó cho thấy muốn tái sản xuất lúa cần bón lượng phân không những bù đắp phần dinh dưỡng do con người lấy mà còn bù đắp lượng dinh dưỡng bị mất qua quá trình thẩm lậu tự nhiên như rửa trôi, xói mòn. Sự ra đời của các giống lúa mới, giống lúa cao sản, đặc biệt là các giống lúa lai có tiềm năng năng suất cao đòi hỏi nhu cầu dinh dưỡng rất cao, gấp 3 lần các giống lúa cũ (De Datta, 1986)[46]. Những giống lúa có năng suất đạt 5 tấn/ha và lượng rơm rạ tương đương lấy đi 110 kg N, 45 kg P2O5, 130 kg K2O, 14 kg Ca, 12 kg Mg, 5 kg S, 1 kg Fe, 2 kg Mn, 0,2 kg Zn, 0,15 kg Cu, 0,15 kg Bo, 250 kg Si và 25 kg C từ đất (Pillai, 1996)[62]. Bón phân không cân đối là nguyên nhân chính dẫn đến không phát huy hết tiềm năng năng suất của các giống lúa. Nhu cầu dinh dưỡng của lúa không chỉ phụ thuộc vào giống mà còn phụ thuộc vào các giai đoạn sinh trưởng. Giai đoạn mạ cần nhiều lân và kali, đặc biệt là mạ xuân. Giai đoạn đẻ nhánh, lúa cần nhiều đạm, lân và kali. Phân tích hàm lượng đạm và lân trong cây cho thấy: Khi hàm lượng đạm > 3% khối lượng chất khô thì lúa đẻ nhánh mạnh; < 2,5% lúa không đẻ nhánh; < 1,6% thì các nhánh nhỏ bắt đầu chết lụi. Hàm lượng lân trong lá > 0,25% thì lúa đẻ nhánh và < 0,25% thì lúa không đẻ nhánh (Matsushima,1995)[53]. Giai đoạn lúa làm đòng là giai đoạn tạo nên các yếu tố cấu thành năng suất như số bông/khóm, số hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt vì vậy lúa cần đầy đủ 3 nguyên tố đa lượng NPK. Giai đoạn lúa trỗ, hạt lớn nhanh, các chất hữu cơ mà cây quang hợp và tích lũy trước thời kỳ trỗ bông đều được chuyển về hạt (De Datta, 1981)[45]. Do nhu cầu dinh dưỡng qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa khác nhau nên cần có chế độ dinh dưỡng phù hợp với các giai đoạn đó. Lúa có 2 thời kỳ khủng hoảng dinh dưỡng là thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng. Lúa hút dinh dưỡng mạnh nhất vào thời kỳ làm đòng đến trỗ, còn thời kỳ đầu lúa hấp thu dinh dưỡng rất kém. Nghiên cứu của Viện Hàn lâm Khoa học Nông nghiệp Hồ Nam Trung Quốc chỉ rõ, nếu áp dụng bón phân theo kiểu 5 truyền thống là nặng đầu nhẹ cuối thì khó đạt được năng suất tối đa. Kết luận này rút ra từ kết quả nghiên cứu của Zheng Shengxian và cs., (1992)[67]. Trong giai đoạn đầu cây lúa chỉ sử dụng 16,8% N, 12,9 % P, 12% K, giai đoạn giữa (từ phân hóa đòng đến trỗ) nhu cầu dinh dưỡng lại tăng rất nhanh: 75,9% N; 81,9% P; 78,8% K so với tổng lượng hút. Trên cơ sở đó các nhà khoa học Trung Quốc, Hàn Quốc đã đề xuất phương pháp bón nhiều vào thời kỳ phân hóa đòng. Lúa là cây trồng yêu cầu nhiều phân, nhưng để cây sinh trưởng phát triển tốt thì cần phải bón hợp lý với số lượng đủ và đúng lúc mà cây lúa yêu cầu. Liều lượng N, P, K là một trong những nhân tố ảnh hưởng quyết định đến năng suất lúa và hiệu quả sử dụng phân bón. Trên đất phù sa mới có nhiễm mặn (Salic Fluvisol) do mạch nước ngầm ở tỉnh Nam Định có dung tích trao đổi cation (CEC) khá, hàm lượng hữu cơ (OM), N, P, K tổng số trung bình cân đối, lượng phân bón thích hợp và kinh tế nhất là: 120 kg N + 90 kg P2O5 + 30 – 60 kg K2O/ha (vụ Chiêm); 100 kg N + 60 – 70 kg P2O5 + 30 – 60 kg K2O/ha (vụ Mùa). Đất chiêm trũng chua đến rất chua (Gleyic Fluvisol), hàm lượng OM, N, P, K tổng số khá và giàu, CEC cao nhưng chất lượng kém (nhiều Al+++, H+, H2S), lượng bón thích hợp là: 80 – 100 kg N + 90 kg P2O5 + 60 kg K2O/ha cho cả 2 vụ. Đất phù sa cổ ít chua (Dystric Fluvisol), các chất dinh dưỡng tổng số nghèo nhưng cân đối, CEC thấp cần bón 100 kg N - 90 P2O5 - 60 kg K2O /ha cho cả 2 vụ (Vũ Thị Ca, 2000)[3]. Kết quả điều tra trực tiếp 100 hộ tại Nông trường sông Hậu năm 2002, sau đó xử lý thống kê xác định được: Trên đất phù sa sông Hậu lượng phân 118 kg N, 77 kg P2O5, 86 kg K2O/ha là tối ưu để bón cho lúa Vụ hè thu, năng suất lúa cao nhất là 45,19 tạ/ha. Bón 120 kg N, 84 kg P2O5 và 63 kg K2O/ha cho vụ Đông xuân cho năng suất cao nhất là 58,13 tạ/ha (Phạm Thành Tâm, 2003)[30]. Đối với đất nhiễm phèn nặng lượng phân khuyến cáo trong vụ Đông xuân dao động từ 70 - 80 kg N + 60 - 80 kg P2O5 + 30 - 50 kg K2O/ha; vụ Hè thu là 60 - 70 kg N + 70 - 90 kg P2O5 + 30 - 40 kg K2O. Trên đất nhiễm phèn trung bình hay nhiễm phèn nhẹ, công thức khuyến cáo ở vụ Đông xuân là 80 - 90 kg N + 30 - 50 kg P2O5 + 30 - 40 kg K2O; vụ Hè thu là 60 - 70 kg N + 40 - 50 kg P2O5 + 30 - 40 kg K2O (Cục Trồng trọt, 2007)[6]. Các giống lúa yêu cầu lượng phân bón khác nhau, thường thì lúa lai yêu cầu dinh dưỡng cao hơn lúa thuần. Để đạt được 7,5 tấn thóc giống lai cao sản cần bón 150 kg N + 70 kg P2O5 + 120 kg K2O/ha; lúa thuần bón từ 80 – 100 kg 6 N + 50 – 70 kg P2O5 + 60 – 80 kg K2O/ha (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[12]. Nguyễn Như Hà, (2006)[11] khuyến cáo lượng phân bón cho giống lúa chịu hạn CH5 là 90 kg N + 90 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha, nếu cấy mật độ 45 khóm/m2, còn khi cấy mật độ 55 khóm/m2 thì lượng đạm có thể bón tăng lên 120 kg N/ha. 1.2.2. Tổng quan nghiên cứu về bón phân đạm cho lúa Trong số các nguyên tố đa lượng thiết yếu thì đạm được xem là nguyên tố quan trọng nhất cho quá trình sinh trưởng và hình thành năng suất lúa, đạm luôn là yếu tố hạn chế năng suất hàng đầu trên tất cả các loại đất (De Data, 1981)[45]. Lúa cần đạm trong suốt quá trình sinh trưởng sinh dưỡng để tích lũy chất khô và đẻ nhánh, điều này xác định số lượng bông. Đạm góp phần tạo nên số hạt trong giai đoạn phân hóa đòng, tăng kích thước hạt bằng giảm số lượng hoa thoái hóa và tăng kích thước vỏ trấu trong suốt giai đoạn làm đòng. Đạm góp phần tích lũy hydratcacbon trong thân lá ở giai đoạn trước trỗ và trong hạt ở giai đoạn vào chắc vì chúng phụ thuộc vào tiềm năng quang hợp (Mae, 1997)[52]. Quang hợp của lúa trong giai đoạn vào chắc chiếm khoảng 60 -100% hàm lượng hydratcacbon trong hạt, phần còn lại là do từ bộ phận khác chuyển đến (Yoshida, 1986)[37]. Để đạt được năng suất hạt cao nhất thì hoạt động trao đổi chất trong hạt phải trùng với giai đoạn lá lúa có hoạt động quang hợp mạnh nhất. Thực tế năng suất lúa cao ở những giống mà lá có thể duy trì hoạt động quang hợp đến tận giai đoạn vào chắc (Murshedul và cs., 2005)[54]. Bón đạm làm tăng diện tích lá, bề rộng của tán lá, duy trì hoạt động quang hợp của cây vì vậy ảnh hưởng quyết định đến năng suất lúa (Mae, 1997)[52]. Nhiều thí nghiệm về hiệu lực, liều lượng sử dụng đạm trong mối quan hệ với các yếu tố khác đã được tiến hành. Ladha và cs., (2003)[51] so sánh năng suất lúa và yêu cầu dinh dưỡng đạm qua các năm cho biết: Thời kỳ trước Cách mạng xanh năng suất lúa rất thấp chỉ đạt 3 tấn/ha và lượng đạm cần bón là 60 kg N/ha. Những năm đầu cuộc Cách mạng xanh, năng suất hạt đạt gần 8 tấn/ha thì lượng đạm cần bón là 160 kg N/ha. Giai đoạn thứ 2 của Cách mạng xanh năng suất mong đợi là 12 tấn/ha và lượng đạm cần bón khá cao là 240 kg N/ha. Nghiên cứu của Norman và cs., (1992)[57] chứng minh rằng: Hiệu quả sử dụng đạm của giống Indica cao hơn giống Japonica. Thí nghiệm nghiên cứu 5 giống lúa, trong đó 2 giống thuộc loài Indica, 3 giống thuộc loài Japonica cho kết quả: Sự tích lũy chất khô của các giống dao động từ 8,5 – 39,3%, hệ số sử dụng đạm dao động từ 44,7 – 66,7%. Hệ số sử dụng đạm và chất khô của giống 7 thấp cây, chín muộn cao hơn giống cao cây, chín sớm hoặc chín trung bình. Thường thì giai đoạn hoa nở nếu giống nào tích lũy được nhiều đạm và chất khô thì chúng sẽ di chuyển vào hạt nhiều hơn vì vậy năng suất cũng cao hơn (Phạm Văn Cường và cs., 2005[5]; Ntanos, và cs., 2002[58].) Cây lúa cần đạm trong tất cả các giai đoạn sinh trưởng, tuy nhiên giai đoạn đẻ nhánh lúa cần nhiều đạm nhất (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[12]. Cung cấp đủ đạm và đúng lúc làm cho lúa đẻ nhánh nhanh, tập trung tạo nhiều nhánh hữu hiệu. Đạm thúc đẩy hình thành đòng và các yếu tố cấu thành năng suất khác như số hạt/bông, khối lượng 1000 hạt và tỷ lệ hạt chắc. Vì vậy, bón đạm ở giai đoạn làm đòng ảnh hưởng quyết định đến năng suất. Mặt khác bón đạm làm tăng hàm lượng protein nên ảnh hưởng đến chất lượng gạo. Đạm cũng ảnh hưởng tới đặc tính vật lý và sức đề kháng đối với sâu bệnh hại lúa. Thừa hoặc thiếu đạm đều làm lúa dễ bị nhiễm sâu bệnh hại do sức đề kháng giảm (Nguyễn Như Hà, 2006[11]; Nguyễn Văn Hoan 2006)[12]. Thời kỳ bón đạm tốt nhất cho lúa gồm: Bón lót, thúc đẻ, thúc đòng và có thể bón nuôi hạt (Nguyễn Như Hà, 2006)[11]. Ở thời kỳ đẻ nhánh và làm đòng lúa cần nhiều đạm vì vậy bón đạm hợp lý vào 2 thời kỳ này làm tăng khả năng đẻ nhánh, tạo bông lúa, tăng cường quá trình phân hóa hoa và số lượng hạt phấn. Phần lớn đạm được bón sớm để đẻ nhánh tốt, hình thành nhiều bông và nhiều hạt. Việc bón đạm quá muộn làm cây đẻ nhánh không tập trung, sâu bệnh phát sinh phá hoại mạnh (Nguyễn Văn Bộ và cs., 2003)[2]. Cây lúa thường bị thừa đạm vào thời kỳ kết thúc đẻ nhánh hữu hiệu, trước và sau khi trỗ bông (Nguyễn Thị Lẫm và cs., 2003)[17]. Hiệu quả sử dụng đạm của lúa rất thấp, chưa tới 40% (Phạm Sĩ Tân, 1997)[28]. Trên đất phù sa không được bồi đắp thường xuyên của hệ thống sông Hồng với mức bón từ 80 - 240 kg N/ha, hệ số sử dụng đạm biến thiên từ 17,1 – 47,4% trong vụ Xuân, từ 24,3 – 38,6% trong vụ Mùa. Trên đất bạc màu bón với lượng từ 40 – 120 kg N/ha thì hệ số sử dụng đạm ở vụ Mùa biến thiên từ 17,7 – 37,5%. Cứ 1 kg N lúa hút được từ đất và phân bón cho bội thu 38 - 41 kg thóc ở vụ Xuân và 60 kg thóc ở vụ Mùa. Trên các loại đất có vấn đề (đất gley, đất bạc màu) khi các yếu tố hạn chế khác chưa được khắc phục thì vai trò của đạm không phát huy được. Bón N hoặc NP năng suất lúa lai chỉ tăng 17,7% trên đất bạc màu, 11,5% trên đất gley (Nguyễn Văn Bộ và cs., 1996)[1]. Để nâng cao hiệu quả sử dụng đạm ở ruộng lúa, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành. Theo Bùi Huy Đáp, (1985)[7]; Nguyễn Như Hà (2006)[11]: 8 Khi đạm được bón sâu 5 – 10 cm vào tầng khử của đất thì hiệu quả sử dụng đạm cao hơn. Bón đạm vào tầng khử, đạm được các keo đất giữ dưới dạng NH4+, cung cấp dần cho lúa, ngăn chặn việc hình thành NO3-, hiệu lực của đạm có thể tăng lên gấp đôi. Bón đạm sâu còn ngăn chặn việc bốc hơi NH3 vào tầng khí quyển (Nguyễn Ngọc Nông, 1999)[21]. Tuy nhiên, biện pháp này chỉ thích hợp với lần bón lót trước khi bừa lần cuối, không nên bón khi cày lần đầu vì đất chưa đủ mức độ khử để ngăn chặn quá trình nitrat hóa. Ruộng sau khi bón phân phải giữ ngập nước 3 – 5 cm để hạn chế mất đạm (Nguyễn Như Hà, 2006)[11]. Nghiên cứu của Trần Thúc Sơn, (1996)[24] cho kết quả là: Các phương pháp vùi urea không ảnh hưởng đến năng suất lúa, tuy nhiên làm làm tăng lượng đạm lúa tích lũy một cách chắc chắn. Biện pháp tháo nước trước khi vùi urea làm tăng năng suất và khả năng tích lũy đạm so với để mức nước 5 cm. Bón phân viên nén và chất hữu cơ khi tưới tiết kiệm đã làm tăng 35,4% năng suất so với bón phân vãi và tưới theo phương pháp truyền thống, tiết kiệm được 33% lượng đạm bón (Nguyễn Tất Cảnh và Nguyễn Văn Dung, 2006)[4]. Trộn phân đạm với đất bột rồi vo viên dúi vào gốc lúa làm tăng hệ số sử dụng đạm từ 50 – 100%. Bọc phân đạm vào đất thịt và bón vào giữa 4 khóm lúa cũng cho hiệu quả như bón phân viên. Bón phân viên với lượng 40 kg N/ha cho số bông nhiều hơn bón vãi với lượng 40 - 80 kg N/ha. Cùng bón 40 kg N/ha, bón vãi cho năng suất tăng 4 tạ/ha, bón phân viên tăng 8,5 – 15,5 tạ/ha so với công thức không bón. Khi bón 80 kg N/ha thì bón vãi tăng tương ứng là 13,5 tạ/ha, bón phân viên tăng 20,5 – 25,5 tạ/ha. Bón phân sâu và tập trung làm cho hiệu quả của phân hóa học tăng 2 lần (Bùi Huy Đáp, 1985)[7]. Tuy nhiên, phương pháp này tốn nhiều công lao động (Nguyễn Như Hà, 2006)[11]. Bón phân cân đối làm tăng hiệu quả sử dụng đạm của lúa. Bón cân đối giữa đạm và lân làm tăng 82,2% năng suất, giảm 50,7% lượng đạm cần để sản xuất 1 tấn thóc so với công thức bón đạm đơn độc. Trên đất phù sa sông Hồng, để sản xuất ra 1 tấn thóc cần 23 – 27 kg N nếu không bón lân, nhưng nếu có bón lân chỉ cần 19 – 23 kg N. Khi bón NP thì cây chỉ hút được 42,1 kg N/ha, bón NP + K thì lượng đạm cây hút được là 72,1 kg N/ha. Không bón K thì bội thu năng suất trên đất bạc màu là 8,1% kg thóc/kg N (vụ Xuân), 2,1 kg thóc/kg N (vụ Mùa), bón phối hợp với kali thì bội thu năng suất tương ứng là 13,2 và 4,7 kg thóc/kg N. Hiệu quả bón cân đối đạm và kali càng lớn khi bón lượng đạm cao, đặc biệt trên đất nghèo kali (Nguyễn Văn Bộ, 2003)[2]. 9 1.2.3. Nghiên cứu về phương pháp bón đạm dựa trên cơ sở tình trạng dinh dưỡng đạm của lúa Nhiều nghiên cứu đã xác định, trong cánh đồng trồng lúa nước, thậm chí trên một thửa ruộng có sự biến động lớn về tính chất, hàm lượng dinh dưỡng trong đất dẫn đến biến động về sinh trưởng và năng suất lúa. Việc sử dụng chế độ bón phân với liều lượng giống nhau cho một cánh đồng, thậm chí cho cả vùng sinh thái là một trong những nguyên nhân dẫn đến hiệu quả sử dụng phân bón rất thấp. Nhiều nhà khoa học cho rằng: Tình trạng sinh trưởng, hàm lượng dinh dưỡng và năng suất cây trồng phản ánh trung thực nhất biến động về không gian đất vì vậy phương pháp bón phân theo từng điểm cụ thể sẽ mang lại hiệu quả cao hơn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường (Casanova và cs., 2002)[42]. Hiện tại người dân thường bón đạm theo lượng và số lần định sẵn ở những giai đoạn sinh trưởng quan trọng và thừa nhận rằng đó là lượng đạm mà cây lúa cần. Thực tế, nhu cầu về đạm của lúa biến đổi lớn vì có sự khác nhau về khả năng cung cấp đạm của đất trong các cánh đồng, giữa các vụ và qua các năm. Để tăng hiệu quả sử dụng đạm thì liều lượng và thời gian bón đạm cần được xác định dựa vào tình trạng dinh dưỡng đạm của lúa, vì hàm lượng đạm trong lá liên quan chặt với khả năng quang hợp và khối lượng chất khô mà lúa tích lũy được (Dobermann và cs., 2003)[47]. Muốn xác định hàm lượng đạm trong cây cần tiến hành lấy mẫu, sấy khô, nghiền mẫu và phân tích bằng phương pháp Kjeldahl hoặc phương pháp oxi hóa tự động. Tất cả các cách đó tiến hành ở trong phòng thí nghiệm, tốn nhiều hóa chất và nguy hiểm. Mặt khác còn hạn chế việc xác định thời gian bón đạm tối thích cho lúa vì khoảng thời gian giữa lấy mẫu và thu được kết quả quá dài. Có nhiều phương pháp xác định đạm không cần công phá mẫu như kỹ thuật đo phản xạ tán lá được kết luận là nhanh, chính xác (Nguyen và cs., 2004)[56] nhưng nông dân khó áp dụng vì giá máy cao và yêu cầu kỹ thuật phức tạp. Nghiên cứu của Cao Văn Phụng và cs., (1997)[23] đã xác định phương trình hồi qui giữa lượng đạm phân tích bằng quang phổ cận hồng ngoại cho kết quả tương tự như phân tích bằng phương pháp chuẩn Kjeldahl. Điều này cho thấy triển vọng của việc ứng dụng kỹ thuật phản chiếu tia hồng ngoại để phân tích hàm lượng các chất trong cây trồng và nông sản là rất lớn. Phân tích bằng quang phổ cận hồng ngoại cho kết quả đáng tin cậy, nhanh chóng và chính xác. Ngoài ra có thể đề xuất xây dựng các phương trình chuẩn để phân tích lưu huỳnh, tinh bột, ẩm độ… 10 Peng và cs., (1996)[59] chỉ ra rằng sử dụng máy đo chỉ số diệp lục (CSDL) có thể xác định lượng đạm cần bón trong suốt quá trình sinh trưởng của một giống vì hàm lượng đạm/đơn vị chất khô (NDw) thường giảm còn chỉ số diệp lục và lượng đạm hấp thu/đơn vị diện tích (Na) duy trì ổn định qua các giai đoạn sinh trưởng. Xác định thời gian bón đạm thông qua CSDL tăng hiệu quả sử dụng đạm so với khi bón đạm theo khuyến cáo. Trên đồng ruộng của nông dân quản lý đạm theo CSDL làm tăng năng suất, và hiệu quả sử dụng đạm. Lá đầu tiên thường được lựa chọn để xác định chỉ số diệp lục và tình trạng dinh dưỡng đạm của lúa. Trong nghiên cứu lúa ở châu Á, Peng và cs., (1996)[59] đã xác định CSDL giới hạn để người nông dân có thể áp dụng trên đồng ruộng là 35 (tương đương với hàm lượng đạm là 1,4 g/m2 lá) đối với giống IR72 cấy ở IRRI vào mùa khô, điều này có nghĩa là cần bón 30 kg N/ha khi CSDL nhỏ hơn 35. Tuy nhiên giá trị giới hạn ở mùa mưa là 32 vì mây che phủ suốt giai đoạn cây sinh trưởng. IRRI, (1995)[49] khuyến cáo: Các nhà khoa học nghiên cứu về lúa cần xác định CSDL giới hạn cho từng vùng, từng giống lúa và từng mùa vụ. Peng và cs., (1996)[59] thiết kế 3 thí nghiệm ở Viện nghiên cứu Lúa Quốc tế và 1 thí nghiệm ở Viện Nghiên cứu Lúa Philippine trên giống IR72. Kết quả cho thấy, thời gian từ 15 ngày sau khi cấy đến giữa thời kỳ làm đòng nếu CSDL ở lá thứ nhất nhỏ hơn 35 thì cần bón đạm. Lượng đạm được xác định bằng phương trình tương quan giữa lượng đạm tích lũy trong thân lá với mỗi chỉ số máy đo. Năng suất hạt khi bón theo CSDL đạt khoảng 93 - 100% năng suất tối đa so với công thức bón đạm theo khuyến cáo (bón theo thời gian và lượng đạm định trước) nhưng tổng lượng đạm sử dụng thấp hơn, hệ số sử dụng đạm cao hơn so với công thức khuyến cáo. Ở công thức bón đạm theo CSDL có thể lượng đạm bón phù hợp với nhu cầu của cây nên số nhánh vô hiệu giảm, số lá già ở giai đoạn trỗ ít hơn và sự sinh trưởng của cây sau trỗ cao hơn so với công thức bón đạm theo quy trình kỹ thuật. Những nghiên cứu ở Nam Ấn Độ đã xác định khi giá trị CSDL nhỏ hơn 37 thì bón đạm cho lúa thu được năng suất và hiệu quả sử dụng đạm cao nhất. Thí nghiệm ở Tây bắc Ấn Độ cho kết quả là bón 30 kg N/ha vào giai đoạn phân hóa đòng khi CSDL nhỏ hơn 37,5 thì tổng lượng đạm cần bón theo phương pháp này là 90 kg N/ha cho năng suất lúa tương đương với bón 120 kg N/ha nếu bón đạm theo quy trình với liều lượng và thời gian định trước. Như vậy bón đạm theo CSDL tiết kiệm được 30 kg N/ha. Nghiên cứu cũng chỉ rõ cần thiết phải 11 xác định chỉ số diệp lục giới hạn ở các điều kiện sinh thái khác nhau (Sing và cs., 2002)[65]. Hung (2006)[48] nghiên cứu trên 5 giống lúa trong năm 2003 và 2004 ở Trung tâm Thực hành, Trường Đại học Quốc gia Seoul, Hàn Quốc. Kết quả cho thấy, sử dụng khối lượng tươi, CSDL và lượng đạm bón vào thời kỳ làm đòng có thể xác định trước năng suất và hàm lượng protein trong hạt với độ chính xác 85% và 87%. Khi bón đạm theo CSDL, hàm lượng protein của giống Hwaseongbyeo thực tế đạt được là 6,74% trong khi tính toán theo phương trình tương quan là 6,8%. Trung bình, bón đạm theo năng suất chất xanh và CSDL thì hàm lượng protein có hệ số biến động là 2,5% so với 4,6% ở công thức bón truyền thống đồng thời năng suất hạt tăng. Ở Việt Nam, nghiên cứu và thực nghiệm bón đạm cho lúa cao sản bằng máy đo CSDL giúp nông dân xác định nhanh nhu cầu về đạm của cây, tình trạng thiếu hay thừa đạm trong các giai đoạn sinh trưởng, và lượng đạm cần bón chính xác hơn từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng phân đạm. Kết quả nghiên cứu xác định CSDL dưới 30 là ngưỡng thiếu đạm đối với lúa cao sản. Bón đạm theo CSDL đã tiết kiệm được 20 - 40 kg N/ha so với lượng đạm khuyến cáo chung trong từng vụ và năng suất vẫn tăng 3 – 4 tạ /ha (Trần Thị Ngọc Huân và cs., 2002)[13]. Tuy nhiên, nghiên cứu này chưa xác định được CSDL giới hạn để bón đạm cho lúa và lượng đạm cần bón ứng với từng chỉ số máy đo. Sử dụng CSDL tuy đánh giá được nhanh tình trạng dinh dưỡng đạm của lúa nhưng còn hạn chế là: Tương quan giữa CSDL với hàm lượng đạm của lá biến động phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng của lúa và độ dầy của lá. Vì CSDL không đo trực tiếp hàm lượng diệp lục trong lá mà dựa trên số lượng ánh sáng đỏ bị hấp thu (bước sóng gần bằng 650nm). Lá dầy có SLW lớn hơn do đó trên cùng đơn vị diện tích lá thì hàm lượng diệp lục cao hơn nên có thể hấp thu nhiều ánh sáng hơn lá mỏng khi cả 2 lá có cùng hàm lượng diệp lục. Peng và cs., (1996)[59] cho rằng CSDL được điều chỉnh theo SLW (tỷ lệ giữa CSDL/SLW) làm tăng khả năng dự đoán tình trạng đạm của lá. Tuy nhiên việc xác định SLW là khó khăn lớn với người dân. Để khắc phục hạn chế về độ dầy của lá khi sử dụng máy đo Nguyen Thi Lan và cs., (2004)[55] cho rằng, cần lựa chọn lá để đo CSDL. Kết quả nghiên cứu trên 2 giống lúa Hwasungbyeo và Daeanbyeo với 3 mức đạm bón vào thời kỳ làm đòng (0, 36 và 72 kg N/ha) và 2 mức đạm bón vào thời kỳ đẻ nhánh (0, 36 kg N/ha) cho thấy, dùng tỷ lệ giá trị CSDL giữa các lá (lá thứ nhất, thứ 2 và 12 thứ 3 tính từ trên xuống) tốt hơn là sử dụng giá trị CSDL riêng của từng lá, trong đó CSDL của lá thứ 2 chịu ảnh hưởng mạnh của lượng đạm bón cho lúa hơn CSDL của các lá khác. Mặt khác khi nghiên cứu lượng đạm bón đón đòng theo tình trạng dinh dưỡng đạm của lúa vụ Xuân ở Thái Nguyên Nguyễn Thị Lân (2009)[18] đã kết luận: Sử dụng chỉ số diệp lục của lá trưởng thành thứ 2 tính từ trên xuống để dự đoán năng suất và xác định lượng đạm bón đón đòng cho lúa vụ Xuân cho kết quả chính xác hơn. Đường giới hạn đạm cho sinh trưởng tối ưu của lúa được mô tả theo hàm: Nc = 57,94Dw-0,24, hệ số R2 = 0,95 (giống Khang dân 18); Nc = 59,78Dw-0,22, hệ số R2 = 0,91 (giống Việt lai 20). Hàm lượng đạm giới hạn ở thời kỳ phân hóa đòng của giống Khang dân 18 là 23,6 mg N/g chất khô, chỉ số diệp lục giới hạn là 38,2; màu sắc lá giới hạn là 4,0. Giống Việt lai 20 có các chỉ số tương ứng là 26,3; 39,6 và 4,4. Kết quả nghiên cứu này cũng xác định được phương trình tính lượng đạm bón đón đòng cho giống Khang dân 18 theo chỉ số diệp lục: Năng suất (tạ/ha) = -0,00216*NLĐ2 + 0,24997*NLĐ – 0,24399*CSDL2 + 18,62689*CSDL – 305,82236. Từ phương trình trên ta tính được, năng suất mục tiêu là 55 tạ/ha (nền 10 tấn PC + 80 P2O5 + 100 K2O + bón lót 40 kg N/ha), khỉ số diệp lục của lá thứ 2 từ 35 - 36 cần bón 33 – 53 kg N/ha; từ 36,5 – 38 bón 24 – 29 kg N/ha. CSDL cao hơn 38 thì không bón đạm. Lượng đạm bón đón đòng theo chỉ số diệp lục cho giống Việt lai 20 được tính qua phương trình: Năng suất (tạ/ha) = -0,00288*NLĐ2 + 0,30436*NLĐ – 0,19676*CSDL2 + 15,62362*CSDL – 252,46229. Khi năng suất mục tiêu là 60 tạ/ha (nền 10 tấn PC + 80 P2O5 + 100 K2O + bón lót 40 kg N/ha), chỉ số diệp lục của lá thứ 2 từ 34,5 – 36 cần bón 20 – 41 kg N/ha; từ 36,5 – 39,5 bón từ 8 – 17 kg N/ha. CSDL cao hơn 39,5 thì không bón đạm. Như vậy nhiều công trình nghiên cứu đã kết luận: Bón đạm theo tình trạng dinh dưỡng của cây có vai trò quan trọng nâng cao năng suất lúa, hiệu quả sử dụng đạm và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Có nhiều dụng cụ xác định nhanh tình trạng dinh dưỡng đạm của lúa và tính toán lượng đạm cần bón như máy đo phản xạ tán, máy đo CSDL… trong đó máy đo CSDL được ứng dụng rộng hơn. Hiện nay nhiều nước đã xác định CSDL giới hạn và lượng đạm cần bón ứng với từng chỉ số máy đo. Tuy nhiên tương quan giữa CSDL với hàm lượng đạm trong cây phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kiểu gen, điều kiện gieo trồng… Vì vậy chúng cần được nghiên cứu trong từng điều kiện cụ thể. 13 Ở Việt Nam đã nghiên cứu về phương pháp bón đạm theo CSDL và khẳng định phương pháp bón này làm tăng năng suất, giảm lượng đạm bón. Tuy nhiên hầu hết các nghiên cứu đều tập trung theo hướng ứng dụng kết quả nghiên cứu của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Lân (2009)[18] đã xác định được phương trình tính toán lượng đạm bón đón đòng theo chỉ số diệp lục và màu sắc lá cho 2 giống lúa Khang dân 18 (giống lúa thuần) và Việt lai 20 (giống lúa lai) trong điều kiện vụ Xuân tại Thái Nguyên. Phương trình trên có thể sử dụng để tính lượng đạm bón cho các giống lúa khác hay không cần được thử nghiệm trên từng giống lúa. 1.3. Tổng quan nghiên cứu về các biện pháp kỹ thuật khác 1.3.1. Nghiên cứu về mật độ trồng lúa Mật độ là số cây, số khóm trồng trên đơn vị diện tích. Với lúa cấy thì mật độ được xác định bằng số khóm/m2, lúa gieo thẳng thì xác định bằng số hạt mọc/m2. Trên đơn vị diện tích nếu mật độ càng cao (cấy dầy) thì bông càng nhiều nhưng số hạt/bông càng ít (bông bé). Tốc độ giảm số hạt/bông mạnh hơn tốc độ tăng của mật độ vì vậy cấy dày quá làm cho năng suất giảm nghiêm trọng. Tuy nhiên nếu cấy với mật độ quá thưa đối với giống có thời gian sinh trưởng ngắn thì rất khó hoặc không thể đạt được số bông tối ưu. Các thí nghiệm về mật độ thực hiện ở giống Bắc ưu 64 cho thấy: Mật độ 35 khóm đạt được 320 bông/m2 và số hạt trung bình 1 bông đạt 130 hạt. Khi tăng mật độ lên 70 khóm/m2 thì cũng chỉ đạt được 400 bông/m2 nhưng số hạt trung bình 1 bông giảm xuống chỉ còn 73 hạt. Như vậy mật độ tăng lên 2 lần cũng chỉ tăng được 1,25 lần số bông, còn số hạt/bông giảm tới 1,78 lần (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[12]. Mật độ cấy thích hợp tùy thuộc vào giống, mùa vụ, tuổi mạ, điều kiện đất đai, phân bón và tập quán canh tác của từng địa phương......Giống lúa chịu thâm canh cao, tiềm năng suất lớn mật độ gieo cấy càng dày và ngược lại giống chịu thâm canh thấp mật độ gieo cấy thấp hơn (ví dụ giống lúa lai CV1 chịu thâm canh cao, tiềm năng năng suất lớn được cấy với mật độ cao hơn các giống lúa nếp chịu thâm canh kém, tiềm năng năng suất trung bình). Những giống có bộ lá gọn, góc lá nhỏ, thế lá đứng gieo cấy với mật độ dày hơn những giống lúa có phiến lá to, góc lá lớn (ví dụ giống lúa lai D ưu 527 có góc lá nhỏ, thế lá đứng cấy dày hơn lúa lai TH3-3, phiến lá to, mềm và hay bị lướt) (Nguyễn Văn Duy, 2008)[8]. Đối với nhóm lúa thuần, gieo mạ truyền thống cần cấy 4 – 5 dảnh/khóm, 45 – 50 khóm/m2 với khoảng cách 20 x 10 cm hoặc 20 x 12 cm. Các giống trung 14 ngày cần cấy 4 – 5 dảnh/khóm, 40 – 45 khóm/m2 và khoảng cách là 20 x 12 – 13cm. Các giống dài ngày cần cấy từ 35 – 40 khóm/m2, 3 – 4 dảnh/khóm và khoảng cách là 25 x 10 – 12 cm hoặc 20 x 13 – 14 cm. Mật độ gieo cấy phụ thuộc vào tuổi mạ. Tuổi mạ càng ngắn (mạ non) khả năng đẻ nhánh cao thì cấy thưa hơn mạ già. Nhóm giống lúa thuần gieo mạ thâm canh hoặc gieo mạ cải tiến cấy mạ non cần cấy thưa hơn so với gieo mạ truyền thống. Đối với mạ thâm canh cần cấy đủ 320 – 350 nhánh cơ bản/m2 (kể cả nhánh đã đẻ). Như vậy có thể cấy từ 2 – 3 cây mạ/khóm và mật độ cấy là 32 – 35 khóm/m2 và khoảng cách là 20 x 14 cm hoặc 25 x 12 cm. Mạ non cần cấy 3 – 4 dảnh/khóm, 30 – 35 khóm/m2, khoảng cách là 25 x 12 cm (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[12]. Xác định mật độ gieo cấy lúa hợp lý cần căn cứ vào độ phì của đất, khả năng thâm canh của hộ nông dân: Đất tốt, khả năng thâm canh cao mật độ gieo cấy thưa hơn loại đất xấu, khả năng thâm canh thấp. Kết quả nghiên cứu của Vũ Văn Liết và Lê Thị Thanh (2006)[19] cho thấy: Ở tất cả các mật độ năng suất lúa đạt cao nhất khi được bón cân đối NPK, trung bình các là 67,3 tấn/ha. Không bón đạm làm giảm 9,1 tấn/ha, không bón kali làm giảm 4,9 tấn/ha, không bón lân năng suất giảm không có ý nghĩa thống kê so với bón đầy đủ NPK. Các công thức phân bón đều cho năng suất lúa cao nhất khi được cấy mật độ 60 khóm/m2. Kết quả nghiên cứu từ nhiều nước trên thế giới bao gồm: 19 nước Châu á, 13 nước Châu Phi, 9 nước Châu Mỹ. Với việc áp dụng mật độ cấy từ 30 - 35 khóm/ m2 đã cho năng suất tăng bình quân 3,3 tạ/ha, chi phí sản suất giảm 20%, lượng phân bón giảm 50% và lượng nước giảm 50%. Ở Nga những ruộng năng suất cao 60 - 70 tạ/ha thường phải cấy với mật độ 400 - 450 bông/m2. Ở vùng Trung Nhật, số bông thay đổi trong phạm vi 300 - 400 bông/m2. Ở Trung Quốc số bông thường phải cấy ở mật độ 375 - 400 bông/m2 trong vụ mùa và 600 - 700 bông/m2 trong vụ xuân (dẫn theo vnnet, 2008)[39]. Theo kết quả của Chương trình sản xuất giống lúa tại nông hộ do Chính phủ Đan Mạch tài trợ cho Nghệ An từ năm 2003 - 2007, tổng kết trên 300 thí nghiệm về sản xuất lúa cho thấy: cấy ở mật độ 45 - 55 khóm/m2, cấy một dảnh cho năng suất tăng so với cấy theo truyền thống từ 12 - 15%. Hiệu quả kinh tế thu được là rất lớn: Lượng giống giảm 20 - 30%, thu nhập tăng so với đối chứng là 2.500.000 đ/ha/vụ (dẫn theo Khoa học cho nhà nông, 2008)[38]. Chương trình nghiên cứu mức phân bón và mật độ lúa thích hợp nhất cho lúa chịu hạn ở Hà 15 Giang thu được kết quả: Với mật độ cấy 55 khóm/m2 và mức phân bón 120 N + 90 P2O5 + 90 K2O cho năng suất cao nhất (Nguyễn Như Hà, 2006)[11]. Huyện Vĩnh Tường (Vĩnh Phúc) đã triển khai thành công đề tài khoa học “Nghiên cứu mật độ cấy lúa trên nền phân bón thâm canh cao đối với đất phù sa sông Hồng”. Theo công thức cấy mật độ 33 khóm/m2 mỗi khóm 3 dảnh, hàng cách hàng 20 cm, khóm cách khóm 15 cm. So với đối chứng cấy theo tập quán của nông dân thì cách cấy này cho năng suất thực thu cao nhất trên 7 tấn/ha, tăng 2 tạ/ha. Đặc biệt giảm được một nửa số mạ, lúa ít sâu bệnh hơn, giảm được phân bón, nước.... Từ năm 2005, huyện Vĩnh Tường đã thí nghiệm cấy theo công thức trên tại hai vùng đất gồm: đất phù sa trung tính và đất phù sa chua. Sử dụng các giống lúa đang được sử dụng phổ biến trong sản xuất hiện nay là Bồi tạp Sơn Thanh và Khang dân 18 (dẫn theo Khoa học cho nhà nông, 2008)[38]. Trong vụ xuân 2008, trên đất phù sa trung tính thí nghiệm trên giống lúa Bồi tạp sơn thanh, năng suất đạt được là 62,8 tạ/ha cho hiệu quả kinh tế 168.500 đồng/sào cao hơn đối chứng 4.800 đồng/sào. Giống Khang dân 18 cấy mật độ 33 khóm/m2 cho hiệu quả kinh tế cao hơn 5.500 đồng/sào so với đối chứng (mật độ 50 khóm/m2). Trên đất phù sa chua, giống Bồi tạp sơn thanh mang lại hiệu quả kinh tế 245.900 đồng, cao hơn đối chứng 59.200 đồng. Với giống Khang dân 18 năng suất đạt 67.5 tạ/ha, hiệu quả kinh tế đạt 290.000 đồng, cao hơn đối chứng 5.700 đồng/sào (dẫn theo Khoa học cho nhà nông, 2008)[38]. Giống Khang dân 18 cấy vụ Xuân tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên cho kết quả: Mật độ cấy thưa khả năng đẻ nhánh khoẻ, số bông/khóm và số hạt trên bông nhiều, tỷ lệ hạt chắc cao; mật độ cấy từ 39 - 42 dảnh/m2, cho năng suất đạt từ 63 đến 67 tạ/ha, lượng giống giảm 70-75%. 1.3.2. Nghiên cứu về thời vụ cấy lúa Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến cây lúa. Lúa sinh trưởng bình thường ở nhiệt độ 25 – 280C, nếu nhiệt độ thấp hơn 170C cây sinh trưởng chậm lại, thấp hơn 130C cây ngừng sinh trưởng, nếu nhiệt độ thấp kéo dài lúa có thể chết. Nếu nhiệt độ cao hơn trong phạm vi từ 28 – 350C thì cây lúa nảy mầm và sinh trưởng nhanh nhưng chất lượng sinh trưởng kém. Khi nhiệt độ cao hơn 350C vào lúc phân bào giảm nhiễm hoặc kéo dài hơn 1 giờ vào lúc nở hoa thì tỷ lệ nép của lúa tăng lên. Mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ phụ thuộc vào giống lúa và giai đoạn sinh trưởng, phát triển của lúa (Nguyễn Thị Lẫm, 2003)[17]. Thời kỳ mạ non chịu ảnh hưởng nhiều của nhiệt độ thấp. Nhiệt độ thấp làm giảm sức nảy mầm của hạt giống, mạ chậm ra lá, thấp lùn, lá vàng, nếu gặp nhiệt 16 độ dưới 120C kéo dài nhiều ngày và gặp sương muối thì mạ chết nhiều. Nhiệt độ thấp làm cho lúa trỗ bông muộn, thời gian sinh trưởng kéo dài hoặc làm cho lúa trỗ không thoát do cuống bông sinh trưởng chậm. Nhiệt độ quá thấp ảnh hưởng đến quá trình trỗ bông phơi màu, giảm chất lượng hạt phấn và tăng tỷ lệ hạt lép. Nhiệt độ cao cũng gây tỷ lệ lép cao, đẻ nhánh ít, chóp lá bị trắng (Nguyễn Thị Lẫm, 2003)[17]. Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến quá trình phát triển của lúa. Một số giống lúa mẫn cảm với nhiệt độ khi tích lũy được lượng nhiệt nhất định thì sẽ ra hoa, kết quả. Tổng tích ôn của giống ngắn ngày là 2000 – 25000C, giống dài ngày là 3000 – 35000C. Trong thực tế sản xuất giống lúa cảm ôn có thời gian sinh trưởng dài hay ngắn tùy theo mùa vụ. Vụ mùa lúa có thời gian sinh trưởng ngắn hơn vụ xuân vì có nhiệt độ trung bình ngày cao hơn. Ở vùng ôn đới có nhiệt độ thấp, lúa có thời gian sinh trưởng dài hơn, thời gian quang hợp dài hơn nên năng suất cao hơn. Giống Shaymo 63 cho năng suất 152 tạ/ha ở Vân Nam Trung Quốc nhưng chỉ đạt 82 tạ/ha ở IRRI (Nguyễn Thị Lẫm, 2003)[17]. Ánh sáng là một trong những nhân tố ảnh hưởng có tính chất quyết định đến năng suất lúa vì nó quyết định khả năng quang hợp. Cây lúa quang hợp tốt ở vùng ánh sáng nhìn thấy, trong đó tia đỏ và tia xanh thuận lợi cho quang hợp nhất (Yochida (1986)[37]. Ở Việt Nam, cường độ ánh sáng đáp ứng được yêu cầu quang hợp của lúa, tuy nhiên trong điều kiện miền Bắc, vụ Xuân có năm thiếu ánh sáng. Vì vậy cần bố trí mùa vụ, thời điểm cấy thích hợp nhất để lúa có thể quang hợp trong điều kiện ánh sáng có chất lượng tốt nhất. Vụ Xuân nếu lúa trỗ vào tháng 4, tháng 5, vụ mùa trỗ vào tháng 9, tháng 10, khi nhiệt độ ban ngày và ban đêm chênh lệch nhiều, sáng sáng đầy đủ thì cây lúa quang hợp và tích lũy chất hữu cơ và vận chuyển tốt vào bông và hạt thì lúa đạt năng suất cao và phẩm chất tốt (Đào Thế Tuấn, 1970)[35]. Việt Nam có thể cấy lúa quanh năm. Ở mỗi vùng, mỗi miền tùy vào điều kiện nhiệt độ ánh sáng, lượng mưa và đất đai để bố trí mùa vụ khác nhau. Miền núi phía Bắc và Bắc trung bộ, đồng bằng sông Hồng có các vụ sau: - Vụ lúa chiêm: gieo tháng 10, cấy tháng 12, thu tháng 5. Hiện nay vụ lúa này đang ngày càng thu hẹp nhường chỗ cho lúa xuân. - Vụ xuân: Các giống lúa dài ngày gieo tháng 11, cấy tháng 1 và thu hoạch tháng 5. Các giống lúa ngắn ngày gieo và trung bình: Gieo tháng 12, cấy tháng 2 và thu hoạch tháng 6. 17 - Vụ lúa hè thu: Gieo tháng 5, cấy tháng 6 và thu tháng 8. Thường gieo cấy các giống lúa có thời kỳ sinh trưởng ngắn, cực ngắn, phản ứng trung tính với ánh sáng ngày ngắn. - Vụ lúa mùa: Gieo tháng 6, cấy tháng 7 và thu vào tháng 11. Thường gieo cấy các giống lúa có thời gian sinh trưởng trung bình hoặc những giống phản ứng với ánh sáng ngày ngắn. Miền núi phía Bắc, mùa lạnh đến sớm hơn vì vậy vụ mùa cần kết thúc sớm hơn miền xuôi từ 10 – 15 ngày để lúa trỗ sớm, tránh gặp rét (Nguyễn Thị Lẫm, 2003)[17]. Do đặc điểm sản xuất lúa cần nhiều công lao động, cần làm đúng thời vụ, thực hiện rải vụ để khai thác nguồn lợi thiên nhiên. Trong từng vụ lúa, hình thành nên các trà lúa sớm muộn khác nhau như trà xuân sớm, xuân chính vụ, xuân muộn, mùa sớm, mùa chính vụ và mùa muộn. Trong đó trà lúa xuân và mùa muộn là để tận dụng và xử lý tình huống bất thường của thời tiết. 1.3.3. Nghiên cứu về phương pháp tưới nước tiết kiệm cho lúa Nước là yếu tố quan trọng hàng đầu ảnh hưởng quyết định đến sinh trưởng và năng suất lúa (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[12]. Lúa yêu cầu nhiều nước hơn các cây trồng khác. Theo Goutchin để tạo ra một đơn vị thân lá lúa cần 400 – 450 đơn vị nước, để tạo ra một đơn vị hạt lúa cần 300 – 350 đơn vị nước, để tạo ra một g chất khô lúa cần 680 g nước trong khi cây ngô chỉ cần 170 g nước. Lượng nước cần thiết cho cây lúa trung bình từ 6 – 7 mm3/ngày trong mùa mưa, 8 – 9 mm3/ngày trong mùa khô. Lượng nước thẩm thấu trong ruộng khoảng 0,5 – 0,6 mm3/ngày thì trong 1 tháng cây lúa cần khoảng 200 mm3 và một vụ lúa cần khoảng 1000 mm3(dẫn theo Nguyễn Thị Lẫm, 2003)[17] Nước trong đất, một phần được cây hút, một phần bị bốc hơi, một phần bị rò rỉ. Sự thiếu hụt nước ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh trưởng của cây lúa, thiếu nước ở bất kỳ giai đoạn nào cũng làm giảm năng suất. Triệu chứng chung của việc thiếu hụt nước là lá cuộn tròn lại hoặc bị cháy, kìm hãm lúa đẻ nhánh, thân thấp, chậm ra hoa, trỗ bị nghẹn đòng, hạt lép và lửng. Từ giai đoạn phân bào giảm nhiễm đến trỗ bông cây lúa rất nhạy cảm với sự thiếu nước. Vào thời gian khoảng 11 ngày trước trỗ chỉ cần gặp hạn 3 ngày thì năng suất giảm nghiêm trọng và tỷ lệ hạt lép cao. Mặt khác thiếu hụt nước trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng có thể làm giảm chiều cao cây, giảm số nhánh, giảm diện tích lá nhưng năng suất không bị ảnh hưởng nhiều nếu nước được cung cấp kịp thời để cây hồi phục được trước lúc trỗ (Nguyễn Đình Giao, 2001)[9]. 18 Nước có thể điều khiển cây lúa sinh trưởng theo ý muốn. Để lúa đẻ nhánh tốt sau khi cấy để một nước ngập đến tai lá, bước vào giai đoạn đẻ nhánh giữ mức nước nông (2 – 3 cm). Giai đoạn đẻ nhánh rộ cần thúc cho đẻ thật nhanh và tập trung bằng cách rút cạn nước trong ruộng chỉ giữ cho vừa đủ bùn mềm trong 4 – 5 ngày, khi lúa đã đẻ thêm 5 – 8 nhánh cần đưa nước sâu 5 – 6 cm. Khi quan sát thấy số nhánh đã đủ thì rút hết nước để mặt ruộng bắt đầu nứt nẻ thì tưới trở lại sâu tớt 1/3 chiều cao cây để hạn chế nhánh đẻ vô hiệu (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[12]. Từ giai đoạn 20 ngày trước trỗ dùng chế độ tưới nước để điều tiết sự phân hóa hoa và sinh trưởng chiều cao. Sau khi đã hạn chế hoàn toàn sự đẻ nhánh của cây lúa, rút hết nước để lộ ruộng 2 ngày sau đó đưa nước vừa đủ ngập chân cây lúa, các nhánh có khả năng phân hóa hoa sẽ phân hóa hàng loạt. Vào ngày thứ 10 trước khi lúa trỗ, rút nước để lộ ruộng 2 ngày, sau đó tưới trở lại ở mức ngập sâu 6 – 10 cm để các nhánh đã phân hóa vươn đốt rất nhanh và trỗ đồng loạt. Khi cây lúa trỗ báo cần rút hết nước để ở mức mềm bùn hệ giun và vi sinh vật đất hoạt động mạnh, tăng cường phân hủy chất hữu cơ trong đất, kích thích cây lúa ra đợt rễ cuối cùng. Khi lúa trỗ gần xong thì đưa nước ngập sau 7 – 10 cm để cho ngấm từ từ và rút cạn hẳn ở giai đoạn chín sáp. Điều tiết nước theo phương pháp này làm lúa trỗ nhanh, chín tập trung, chín nhanh, hạt mẩy, cây cứng nên chống đổ rất tốt (Nguyễn Văn Hoan, 2006)[12]. Những năm gần đây thực trạng khan hiếm nước khiến ngành nông nghiệp của thế giới mỗi năm thất thu hàng tỷ USD do sản lượng thu hoạch giảm, theo dự báo của giới khoa học, mức tổn thất này vẫn tiếp tục tăng. Một nhà truyền đạo tên là Fr. HenrideLauLane nghiên cứu ở Madagascar đã nghiên cứu và triển khai ra một phương pháp mới – phương pháp cấy lúa cải tiến SRI. Sau đó, phương pháp nay được trường đại học Cornell (Mỹ) tiếp tục nghiên cứu và phổ triển tại Mỹ và một số nước từ thế kỷ XX như Trung Quốc, Cu Ba, Pe Ru, Philippin (dẫn theo Nguyễn Hoài Nam, 2004)[20]. Cơ sở khoa học của SRI là cây lúa chỉ có thể khoẻ mạnh và phát triển cho năng suất cao khi: Có bộ rễ phát triển tốt, cây đẻ nhiều nhánh, mỗi nhánh có nhiều bông, mỗi bông có nhiều hạt, hạt lúa phải to và vững chắc. Để được như vậy thì phương pháp canh tác đã đưa ra 5 nguyên tắc khoa học cơ bản làm cho cây lúa mọc khoẻ và cho năng suất cao, trong đó quản lý nước trên đồng ruộng là vấn đề hết sức quan trọng. Rút nước ruộng, để ruộng ẩm hay khô nẻ chân chim, đất được thông khí, rễ phát triển tốt. Rút nước 3 – 4 lần trong suốt giai đoạn sinh trưởng và sinh dưỡng. 19 Tránh giữ nước liên tục trong ruộng lúa. Giai đoạn sinh trưởng sinh thực, giữ nước liên tục ở mức 3 – 4 cm trước 25 ngày, khi lúa chín thì rút kiệt nước để dễ thu hoạch. Tưới nước theo SRI làm giảm 2 – 3 lần trên một vụ (tương đương 20 – 30 % chi phí bơm nước). Bên cạnh đó việc điều tiết nước theo giai đoạn tăng của cây lúa sẽ làm giảm độ chua, giảm chất độc có trong đất, kích thích bộ rễ phát triển, tăng khả năng đẻ nhánh, tạo điều kiện cây lúa sinh trưởng phát triển tốt. Năm 2004 Nguyễn Hoài Nam [20] đã làm thí nghiệm: Khi cấy làm đất như gieo mạ, 2 tháng đầu sau cấy chỉ duy trì đất ruộng ở ẩm độ bão hòa, từ giai đoạn đứng cái đến chín sữa tưới nước ngập 1 – 2 cm, sau đó tháo khô ruộng. Kết quả là tưới nước theo phương pháp mới làm giảm 38% lượng nước tưới, giảm tỷ lệ bệnh và chỉ số bệnh khô vằn, tăng số nhánh/khóm, tăng chiều dài và đường kính rễ, tăng khả năng tích lũy chất khô, tăng tổng số hạt và số hạt chắc/bông và tăng năng suất. Thực hiện mô hình ứng dụng hệ thống canh tác lúa cải tiến SRI tại huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên vụ Xuân năm 2009 cho thấy: Rút nước 3 lần /vụ tiết kiệm nước tưới, tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, bảo vệ sức khỏe cộng đồng, hạn chế ô nhiễm môi trường. Kết quả triển khai SRI tại Hà Tây (cũ) cũng cho kết quả là việc rút nước 3 – 4 lần ra khỏi ruộng làm rễ lúa khỏe, ăn sâu hơn nên tăng khả năng hút dinh dưỡng và chống đổ của lúa. Như vậy có nhiều công trình nghiên cứu về các biện pháp kỹ thuật như bón phân, mật độ, thời vụ trồng lúa.... Các nhà khoa học thống nhất rằng muốn nâng cao năng suất lúa và chất lượng gạo cần áp dụng tổng hợp các biện pháp kỹ thuật tổng hợp như mật độ, thời vụ, phân bón, tưới nước.... Tuy nhiên hiệu quả của các biện pháp kỹ thuật phụ thuộc vào giống lúa, điều kiện đất đai, khí hậu, tập quán canh tác của người dân...Vì vậy trước khi đưa giống mới ra ngoài sản xuất cần phải nghiên cứu để xác định các biện pháp kỹ thuật trong từng điều kiện cụ thể. 1.4. Những nghiên cứu về giống lúa chịu rét, chịu hạn J02 và ĐS1 Giống lúa ĐS1 là giống lúa thuần thuộc dòng Japonica do Viện Di truyền nông nghiệp di thực từ Nhật Bản về Việt Nam nghiên cứu và tuyển chọn, được Bộ Nông nghiệp & PTNT công nhận giống quốc gia năm 2010. Đây là giống lúa chất lượng cao, có khả năng chịu rét, chịu hạn tốt, chống sâu bệnh khá, thời gian sinh trưởng vụ xuân từ 145 - 155 ngày, vụ mùa là 110 - 120 ngày, chiều cao cây 105 - 110 cm, mạ khoẻ, chống đổ. Chất lượng gạo ngon, hạt gạo bầu, gạo trong, 20