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 (LA tiến sĩ)

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 AnNghiên 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 AnNghiên 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 AnNghiên 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 AnNghiên 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 AnNghiên 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 AnNghiên 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 AnNghiên 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 AnNghiên 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

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

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

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được

sự hướng 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 được bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Văn Chương và TS Nguyễn Đình Vinh đã tận tình hướng 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 Ngư, khoa Sinh học trường 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, người 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

1.4 Những đóng góp mới của luận án 3 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

2.1 Vai trò của cây đậu xanh, tình hình sản xuất đậu xanh trên thế giới và

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

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

2.3.2 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

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 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44

3.3 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 44

3.5.1 Đánh giá thực trạng sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển tỉnh

3.5.4 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao năng suất và khả

năng chịu hạn cho các giống đậu xanh được 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 phương pháp xác định 54 3.6.1 Các chỉ tiêu về sinh trưởng phát triển 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 lượng 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 Phương pháp cho điểm xác định các yếu tố hạn chế sản xuất đậu xanh 57

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 584.1 Thực trạng sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 584.1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng đậu xanh của tỉnh và vùng đất cát ven

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 hưởng của gây hạn sinh lý (thế thẩm thấu) đến khả năng mọc mầm

4.2.2 Ảnh hưởng của hạn đến các chỉ tiêu sinh lý, sinh trưởng phát triển và

hình thành năng suất của các giống đậu xanh 74 4.3 Nghiên cứu xác định một số giống đậu xanh phù hợp gieo trồng trong điều

kiện canh tác nhờ nước trời ở vụ Hè Thu trên đất cát ven biển Nghệ An 87 4.3.1 Thời gian sinh trưởng 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

4.3.7 Đánh giá chất lượng 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 101 4.4.1 Ảnh hưởng của các mức phân bón kali đến khả năng sinh trưởng, phát

triển, năng suất và khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh triển vọng trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 101 4.4.2 Ảnh hưởng của mật độ trồng đến khả năng sinh trưởng, phát triển và

năng suất của các giống đậu xanh triển vọng 115 4.4.3 Ảnh hưởng của một số phương thức giữ ẩm đến khả năng sinh trưởng,

phát triển và năng suất của một số giống đậu xanh triển vọng vụ Hè Thu trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 123 4.5 Xây dựng mô hình ứng dụng các kết quả nghiên cứu cho cây đậu xanh

trên vùng đất cát ven biển Nghệ An 130

4.5.1 Đánh giá khả năng sinh trưởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng

suất hạt khô của các mô hình thử nghiệm 130 4.5.2 Đánh giá hiệu quả kinh tế của các mô hình thử nghiệm 132

Danh mục các công trình công bố có liên quan đến luận án 139

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

ABA Axit abxixic (Abscisic acid)

ANOVA Phân tích phương sai (Analysis of variance)

AVRDC Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau màu châu Á

(The World Vegetable Center) BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

LAI Chỉ số diện tích lá (Leaf area index)

LEA Protein LEA (Late embryogensis abundant)

LMR Hàm lượng nước trong rễ (Root moisture content)

LRWC Hàm lượng nước tương đối trong lá (Leaf relative water content) LTP Gen LTP (Lipid transfer protein)

LWC Hàm lượng nước trong lá (Leaf moisture content)

NSTT Năng suất thực thu

P 1000 Khối lượng 1000 hạt

PEG - 6000 Polyethylene glycol - 6000

PTGA Phương thức giữ ẩm

QCVN Qui chuẩn Việt Nam

ROS Sự tích lũy các gốc tự do (Reactive oxygen species)

TGST Thời gian sinh trưởng

TI Hệ số chịu hạn (Tolerance index)

TTT Thế thẩm thấu

VKHNNVN Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam

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 lượng PEG-6000 tan trong 1kg H2O 49 4.1 Diện tích, năng suất và sản lượng đậu xanh của tỉnh Nghệ An 58 4.2 Diện tích, năng suất và sản lượng đậu xanh trên vùng đất cát ven biển

4.7 Ảnh hưởng 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 71 4.8 Ảnh hưởng của các thế thẩm thấu đến khối lượng khô cây mầm và hệ số

chịu hạn của các giống đậu xanh thí nghiệm 72 4.9 Ảnh hưởng của thời kỳ bị hạn đến cường độ quang hợp của các giống

đậu xanh trong điều kiện nhà lưới 75 4.10 Ảnh hưởng của thời kỳ hạn đến cường độ thoát hơi nước của các giống

đậu xanh trong điều kiện nhà lưới 77 4.11 Ảnh hưởng của thời kỳ hạn đến độ thiếu hụt bão hòa nước của lá và hàm

lượng nước tương đối của các giống đậu xanh 80 4.12 Ảnh hưởng của hạn đến các yếu tố cấu thành năng suất các giống đậu

xanh trong điều kiện nhà lưới 84

4.13 Ảnh hưởng của hạn đến năng suất cá thể của các giống đậu xanh trong

4.14 Thời gian sinh trưởng trung bình trong vụ Hè Thu 2012 và 2013 của các

giống đậu xanh tại Nghi Lộc và Diễn Châu 88 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 89 4.16 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 91 4.17 Khả năng chống chịu của các giống đậu xanh trong vụ Hè Thu năm 2012

và 2013 tại Nghi Lộc và Diễn Châu 92 4.18 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 94 4.19 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 lượng protein và tinh bột của các giống đậu xanh 98 4.21 Một số chỉ tiêu lý hóa tính của đất trước thí nghiệm (tầng 0-20 cm) 101 4.22 Ảnh hưởng của các mức phân bón kali đến một số chỉ tiêu sinh trưởng

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 lượng 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 107 4.25 Ảnh hưởng 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

4.26 Hàm lượng 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 hưởng 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 116 4.29 Ảnh hưởng của mật độ đến diện tích lá/cây, chỉ số diện tích lá và khối

lượng chất khô của các giống đậu xanh triển vọng thời kỳ quả mẩy vụ Hè

4.30 Ảnh hưởng 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

4.31 Ảnh hưởng 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 121 4.32 Ảnh hưởng của một số phương thức giữ ẩm đến một số chỉ tiêu sinh

trưởng của các giống đậu xanh triển vọng thời kỳ quả mẩy vụ Hè Thu

4.33 Ảnh hưởng của phương 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 128 4.34 Khả năng sinh trưởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt

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

DANH MỤC HÌNH

4.1 Hiệu suất sử dụng nước của các giống đậu xanh ở giai đoạn bắt đầu ra

hoa (A), ra hoa rộ (B), quả mẩy (C) 79 4.2 Tương quan giữa hàm lượng nước tương đối trong lá với cường độ quang

hợp khi bị hạn ở thời kỳ bắt đầu ra hoa (D), ra hoa rộ (E), quả mẩy (F) 82 4.4 Số lượng nốt sần của các giống đậu xanh ở các mức phân bón kali khác

4.5 Năng suất của các giống đậu xanh ở các mức phân bón kali khác nhau vụ

4.6 Năng suất của các giống đậu xanh ở các mức phân bón kali khác nhau vụ

4.7 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 124 4.8 Ảnh hưởng của các phương thức giữ ẩm đến độ ẩm đất trên ruộng trồng

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

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 nước trời của vụ Hè Thu trên vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An

Phương pháp nghiên cứu

- Đánh giá thực trạng sản xuất bằng phương pháp đánh giá nhanh nông thôn có

sự tham gia của người 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 trường được gây ra bởi polyethylene glycol – 6000 (PEG - 6000) Giai đoạn sinh trưởng sinh thực gây hạn nhân tạo trong điều kiện nhà lưới Xác định cường độ quang hợp, cường độ thoát hơi nước bằng máy đo cường độ quang hợp TPS-2 của Mỹ Xác định hàm lượng nước tương đối trong lá theo phương pháp của Okono (2010)

- Nghiên cứu xác định một số giống đậu xanh phù hợp gieo trồng trong điều kiện canh tác nhờ nước trời áp dụng theo QCVN 01-62:2011/BNNPTNT

- Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật (bón phân kali, mật độ và phương thức giữ ẩm) cho các giống đậu xanh triển vọng Phân tích hóa tính đất trước và sau thí nghiệm: chất hữu cơ – phương pháp Walkley - Black, đạm tổng số - phương pháp Kjeldahl, Phân tích hàm lượng diệp lục và prolin trong lá khi cây gặp hạn ở giai đoạn quả mẩy

theo phương pháp của Wintermans and De Mots (1965) và Bates et al (1973) Phân tích

hàm lượng lân tổng số và kali tổng số trong thân cây và trong hạt theo phương pháp so màu xanh molipđen và phương 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

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 phương 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 lượng nước tương đối trong lá cao và độ thiếu hụt bão hòa nước 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 tưới nước đầy đủ) Các giống đậu xanh VN99-3, KP11, ĐX208, ĐX16 và ĐX22 có tiềm năng chịu hạn tốt

- Đã xác định được 3 giống đậu xanh triển vọng ĐX208, ĐX16 và ĐX22 cho vùng đất cát ven biển Nghệ An trong điều kiện canh tác nhờ nước trời Các giống này

có thời gian sinh trưởng từ 68-82 ngày, khả năng sinh trưởng tốt, chịu hạn và chống đổ tốt, chống chịu tốt với các loại sâu bệnh hại chính, có năng suất cao tương ứng là 1,5-1,6 tấn/ha, 1,3-1,5 tấn/ha, 1,6-1,7 tấn/ha

- Bón phân kali có ảnh hưởng đến một số chỉ tiêu sinh lý (hàm lượng diệp lục, prolin, hàm lượng chất khoáng trong thân lá và trong hạt, khả năng tích lũy chất khô) theo hướng 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 nước 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 lượng 30 kg/ha

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

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 01-62:2011/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

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

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) Như vậy, phát triển nông nghiệp ở tỉnh Nghệ An vẫn cần phải quan tâm đầu tư 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 Lưu, 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 dưỡng như mùn, đạm, lân và kali dễ tiêu nghèo, trên loại đất này đã đưa vào các loại cây trồng như rau, dâu tằm, dưa hấu, vừng và các cây đậu đỗ có tác dụng cải tạo đất như lạc, đậu xanh,… (Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An, 2012) Sản xuất nông nghiệp ở vụ Xuân và vụ Thu Đông được 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 nước 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 dưa hấu, lạc Cây vừng có khả năng chịu hạn tốt song sản xuất vừng dễ gặp rủi ro có năm mất trắng do gặp mưa sớm vừng bị chết hàng loạt, giai đoạn quả chín thường gặp mưa 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 dưa hấu chỉ phát triển ở qui mô nông hộ có đầu tư hệ thống tưới và cây cần được cung cấp nước đầy đủ trong quá trình sinh trưởng phát triển Đối với cây lạc ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng giống lạc đứng (Valencia và Spanish) sinh trưởng khỏe, chín tập trung, vỏ mỏng nhưng thời gian ngủ nghỉ của hạt rất ngắn, quả có thể bị nứt khi chín và nảy mầm tại ruộng khi gặp mưa lớn Tại Nghệ

An lượng mưa 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 trưởng dài nên cây lạc ít được lựa chọn để đưa vào cơ cấu cây trồng vụ Hè Thu

Đậu xanh (Vigna radiata L Wilczek) thuộc chi Vigna, họ Fabaceae là cây

trồng quan trọng trong vụ Hè Thu của tỉnh Nghệ An, chủ yếu được 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 trưởng ngắn, sinh trưởng khỏe, thích ứng với khí hậu khô nóng (Hussain et

al., 2011; Nair et al., 2013) Do không bị chết cây sau những trận mưa lớn, đang

có nhiều giống mới năng suất cao được 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 như lạc, vừng Đậu xanh cũng được đánh giá là cây trồng thích ứng với biến đổi khí hậu vì nó có thể chịu được khô hạn ở đầu thời

vụ, có thể chịu được khí hậu khô nóng trong vụ Hè Thu, có thể sinh trưởng và thích ứng trên đất nghèo dinh dưỡng (Phạm Văn Chương và cs., 2011; Nguyễn Quốc Khương và cs., 2014) Do đó cây đậu xanh đang được 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 nước 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 hướng 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 lượng đậu xanh Bên cạnh đó, do sử dụng giống địa phương 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 được 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 như 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 nước 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 nước trời Đây là những nội dung nghiên cứu có tính cấp thiết cao và cần được 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

năng suất và hiệu quả kinh tế cao trong điều kiện canh tác nhờ nước trời của vụ

Hè Thu trên vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An

- Xác định được một số giống đậu xanh có thời gian sinh trưởng 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 được tác động của một số kỹ thuật trồng, chăm sóc trong điều kiện canh tác nhờ nước trời nhằm nâng cao khả năng chịu hạn và năng suất của các giống đậu xanh được 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

ra hoa rộ và quả mẩy

- Đánh giá khả năng sinh trưởng 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 phương thức giữ ẩm đất

- Đề tài luận án được 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 được 3 giống đậu xanh triển vọng ĐX208, ĐX16 và ĐX22 cho vùng đất cát ven biển Nghệ An trong điều kiện canh tác nhờ nước trời Các giống này có thời gian sinh trưởng từ 68-82 ngày, khả

năng sinh trưởng tốt, chịu hạn và chống đổ tốt, chống chịu tốt với các loại sâu bệnh hại chính, có năng suất cao tương ứng là 1,5-1,6 tấn/ha, 1,3-1,5 tấn/ha, 1,6-1,7 tấn/ha

- Đã xác định được một số biện pháp kỹ thuật thích hợp cho các giống đậu xanh khi trồng trên đất cát ven biển Nghệ An trong điều kiện canh tác nhờ nước trời: mật độ 20 cây/m2

cho giống ĐX208 và ĐX22, 25 cây/m2 cho giống ĐX16; bón 60 kg K2O/ha trên nền phân bón cho 1 ha gồm 5 tấn phân chuồng + 30 kg N + 60 kg P2O5 + 300 kg vôi bột; có thể giữ ẩm cho cây và đất bằng chất giữ ẩm AMS-1 với lượng 30 kg/ha

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.5.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là các dẫn liệu khoa học có giá trị để xác định giống đậu xanh mới có khả năng chịu hạn cũng như các biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp làm tăng tính chịu hạn, khắc phục hạn để đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao trên vùng đất cát ven biển Nghệ An sản xuất nông nghiệp chủ yếu dựa vào nước trời

- Luận án là tài liệu tham khảo có giá trị phục vụ cho công tác giảng dạy, nghiên cứu về cây đậu xanh, đặc biệt trồng tại nơi đất cát ven biển bị hạn kéo dài

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

Việc xác định được các giống đậu xanh mới và một số biện pháp kỹ thuật canh tác cơ bản phù hợp cho cây đậu xanh sinh trưởng phát triển tốt, năng suất, chất lượng cao trong vụ Hè Thu tại vùng đất cát ven biển Nghệ An sẽ góp phần vào việc hoàn thiện qui trình canh tác, mở rộng diện tích trồng đậu xanh cho hiệu quả kinh tế cao đối với các vùng đất cát ven biển

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 VAI TRÕ CỦA CÂY ĐẬU XANH, TÌNH HÌNH SẢN XUẤT ĐẬU XANH TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.1.1 Vai trò của cây đậu xanh

Đậu xanh trồng để thu hoạch hạt Hạt đậu xanh là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao do có hàm lượng protein phong phú và rất dễ tiêu hóa Thành phần sinh hóa của đậu xanh trong 100 g nguyên liệu được thể hiện ở bảng 2.1 Protein đậu xanh chứa đầy đủ các loại axit amin không thay thế đặc biệt là lizin, vì vậy

sử dụng bột đậu xanh kết hợp với bột ngũ cốc để tạo ra thực phẩm giàu protein

(vì lizin là axit amin hạn chế đầu tiên trong lúa gạo) (Zhang et al., 2003)

Bảng 2.1 Thành phần sinh hóa của đậu xanh dưới các hình thức sử dụng

Thành phần Hạt đã tách vỏ Bột Mì sợi Rau giá Sấy khô Năng lượng (Kcal) 306,0 361,5 381,0 61,0 116,0 Protein (g) 20,3 24,5 0,3 6,6 7,7 Vitamin A (RE) 5,0 6,0 0,0 1,0 2,0 Vitamin C (mg) 0,0 0,0 0,0 8,0 0,0

Axit forlic (μg) 549,0 499,5 0,0 86,0 208,0 Axit amin (g) 10,2 12,0 0,1 3,1 3,9

Nguồn: Calloway et al (1994)

Hạt đậu xanh được chế biến thành rất nhiều sản phẩm khác nhau Qua các hội nghị quốc tế cho thấy, sản phẩm từ hạt đậu xanh rất đa dạng như đậu xanh nấu chín, làm giò, làm bánh, làm kẹo, đồ xôi, nấu chè, làm miến, làm giá, một số loại đồ uống, chế biến bột dinh dưỡng… Cây đậu xanh đã được phát triển ở nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là ở châu Á và nó đã góp phần nhất định trong chủ trương chính sách khai thác nguồn dinh dưỡng cho con người

(Shanmugsundaram et al., 2009; Nair et al., 2013)

Nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển rau màu Châu Á (AVRDC) đã chỉ ra rằng, chất sắt trong hạt đậu xanh có thể phát huy vai trò sinh học tốt hơn nếu đậu xanh được nấu cùng với các loại rau như cà chua, rau cải và bắp cải Điều này đã được chứng minh trong cơ thể của những học sinh bị thiếu

máu lượng sắt đã được tăng lên đáng kể Sử dụng đậu xanh tăng cường sức khỏe

cho phụ nữ và trẻ em bị thiếu máu (Shanmugasundaram et al., 2009)

Hạt đậu xanh và súp đậu xanh là nguồn ancaloit, coumarin và phytosterol, các hợp chất này đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy quá trình trao đổi chất ở cơ thể người và động vật Trong y học cổ truyền Trung Quốc, các bộ phận của cây đậu xanh được sử dụng để điều trị các căn bệnh khác nhau, như bệnh viêm gan, viêm dạ dày, nhiễm độc, giải nhiệt hạ khí, giải độc tiêu phù, tả, mờ đục

giác mạc … (Zhang et al., 2003)

Cây đậu xanh và các cây họ đậu nói chung có khả năng cố định đạm sinh học nhờ cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm Rhizobium SP (đáp ứng 60-70% nhu cầu đạm của cây) Sau khi thu hoạch, thân lá đậu xanh để lại trên ruộng là nguồn phân xanh có tác dụng làm tăng chất hữu cơ và dinh dưỡng cho đất Đậu xanh thấp cây, thân lá phát triển do vậy trồng loại cây này còn có vai trò hạn chế

sự xói mòn rửa trôi đất Là cây trồng có khả năng chịu hạn, có thể chịu được tác động xấu của điều kiện ngoại cảnh, do đó đậu xanh là cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cho các vùng canh tác nhờ nước trời Cây đậu xanh mang lại thu nhập cho người nông dân châu Á, đa dạng hóa các hệ sinh thái nông nghiệp, có thể

mang lại năng suất cao trong hệ thống cây ngũ cốc (Shanmugsundaram et al.,

2009) Tại Việt Nam, nhiều vùng đã lựa chọn cây đậu xanh trong việc chuyển đổi

cơ cấu cây trồng, luân canh, xen canh, gối vụ (Trần Đình Long và Lê Khả Tường, 1998; Nguyễn Văn Chương và cs., 2014)

Ngoài các vai trò trên, hạt đậu xanh là mặt hàng xuất khẩu của nhiều quốc

gia trên thế giới như Ấn Độ, Sri Lanka, Trung Quốc (Nair et al., 2013)

2.1.2 Tình hình sản xuất đậu xanh trên thế giới và Việt Nam

2.1.2.1 Tình hình sản xuất đậu xanh trên thế giới

Cây đậu xanh là một trong những cây họ đậu quan trọng nhất ở châu Á và cũng là cây trồng phổ biến ở nhiều châu lục khác Hiện nay có 29 quốc gia trồng đậu xanh với tổng diện tích trên 6 triệu ha, sản lượng đậu xanh toàn cầu là 3 triệu tấn Ấn Độ là quốc gia sản xuất đậu xanh lớn nhất, theo sau là Trung Quốc và

Myanmar (Nair et al., 2014)

Cây đậu xanh có khả năng chịu hạn và chi phí đầu vào sản xuất thấp, thân

lá của nó có thể làm thức ăn cho chăn nuôi, được ưa chuộng bởi những người nông dân sản xuất nhỏ Đậu xanh có thời gian sinh trưởng ngắn (55-70 ngày), có

thể phát triển trong suốt 2 tháng nắng nóng trong năm và nó là cây vụ Hè rất thích hợp trong thời gian bỏ hoang mùa hè của hệ thống canh tác lúa – mì (Nair

et al., 2014)

Phạm vi phân bố của đậu xanh ở 40 vĩ độ bắc hoặc nam tại những nơi có nhiệt độ trung bình ban ngày trên 20oC, tập trung chủ yếu ở khu vực Nam và Đông Nam châu Á bao gồm các quốc gia Trung Quốc, Thái Lan, Nhật Bản, Hàn

Quốc, Ấn Độ và Việt Nam (Nair et al., 2013)

Tại Ấn Độ, diện tích trồng đậu xanh là 3,5 triệu ha, sản lượng hạt đạt 1,2

triệu tấn (Nair et al., 2013) Cây đậu xanh được bố trí giữa 2 cây trồng chính (lúa

mì – đậu xanh – lúa) hoặc (lúa mì – đậu xanh – bông) Đậu xanh được trồng ở vụ

Hè (tháng 4 - tháng 6) trong điều kiện khí hậu khô, nóng và lượng nước tưới cung cấp cho cây rất hạn chế Vì vậy, sản lượng đậu xanh vụ Hè thường thấp do hạn chế về nước tưới cùng với khả năng bốc hơi cao (Pannu and Singh, 1993) Trung Quốc là quốc gia sản xuất đậu xanh lớn thứ hai trên thế giới, diện

tích trồng trên 700.000 ha Sản lượng đậu xanh của Trung Quốc đạt 980.000 tấn (Nair et al., 2013)

Pakistan cũng là quốc gia sản xuất đậu xanh lớn ở khu vực châu Á Đậu

xanh là cây đậu đỗ chiếm vị trí thứ 3 sau đậu cỏ (Lathyrus sativus L.) và đậu lăng (Lens culinaris Medik) Diện tích trồng đậu xanh của Pakistan năm 2009 là

231.100 ha với sản lượng 157.400 tấn, năng suất trung bình 0,72 tấn/ha Đậu xanh được trồng trong mùa Xuân (tháng 2 - tháng 3) và mùa Kharif (tháng 6 – tháng 7) Lượng nước thất thường trong những tháng này cho thấy cây con thường bị thiếu nước Bên cạnh đó, lượng mưa phân bổ không đều giữa các mùa

và các vùng, dẫn đến tình trạng thiếu nước trong mọi giai đoạn sinh trưởng phát

triển của cây (Aslam et al., 2013)

Cây đậu xanh cũng là cây trồng quan trọng của các quốc gia Myanmar, Bangladesh, Sri Lanka Đậu xanh có thể trồng ở điều kiện độ ẩm và mức phân bón thấp, là một trong số cây đậu đỗ lấy hạt trong hệ thống canh tác nhờ nước trời ở vùng đất khô hạn và bán khô hạn của Sri Lanka Khoảng 80% diện tích đậu xanh được trồng dựa vào nguồn nước trời trong mùa Maha (từ tháng 11 đến tháng 3) ở vùng đất cao hoặc chân đất thấp được trồng lúa từ vụ trước, diện tích còn lại được trồng trong mùa Yala (từ cuối tháng 4 đầu tháng 5 đến tháng 9) Đặc trưng của mùa Yala đó là thời kỳ mưa ngắn kéo dài từ cuối tháng 4 đến đầu tháng

5, sau đó tình trạng khô hạn kéo dài cho đến cuối tháng 9 Do đó, cây đậu xanh trồng trong điều kiện nguồn nước cung cấp từ đất bị thiếu và thường bị hạn làm

giảm năng suất đậu xanh đáng kể (Ranawake et al., 2012)

Hạt đậu xanh có màu vàng hoặc màu xanh Vỏ hạt trơn bóng hoặc xanh mốc và thị hiếu của người tiêu dùng về màu sắc hạt ở các quốc gia là khác nhau

Vỏ hạt màu xanh trơn bóng được người dân Ấn Độ, Bangladesh, Pakistan và Úc

ưa chuộng, trong khi đó hạt xanh mốc được người dân In đô nê xia, Tanzania, Kenya, Việt Nam ưa chuộng Hạt màu vàng được người dân Philippines và Sri

Lanka ưa chuộng (Nair et al., 2013)

Để đáp ứng nhu cầu phát triển đậu xanh trên thế giới, trong nhiều năm qua bằng những nỗ lực hợp tác của AVRDC với các đối tác quốc gia để nghiên cứu cải thiện và phát triển giống đậu xanh cũng như công nghệ nhằm giải quyết các khó khăn chính trong sản xuất đậu xanh ở châu Á.Kết quả là đã tạo ra các giống cải tiến có đặc điểm như thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao và chống chịu bệnh đặc biệt là bệnh đốm nâu, phấn trắng và vàng lá virut Gần 1,5 triệu nông dân tại các quốc gia Bangladesh, Bhutan, Trung Quốc, Ấn Độ, Myanmar, Nepal, Pakistan, Sri Lanka và Thái Lan đã trồng các giống cải tiến với diện tích 2.932.000 ha, năng suất trung bình tăng khoảng 300 kg/ha, sản lượng tăng từ 2,5 triệu tấn năm 1985 lên 3,1 triệu tấn năm 2006 Về nhu cầu tiêu thụ đậu xanh tăng

từ 22% lên 66% ở các quốc gia khác nhau Lợi nhuận tăng thêm hàng năm từ đậu

xanh tại Parkistan từ 3,51-4,21 triệu USD (Shanmugasundaram et al., 2009)

Tại Pakistan, sử dụng giống mới đã làm tăng năng suất đậu xanh lên 55% so với sử dụng các giống truyền thống, ngoài ra cây đậu xanh luân canh với cây lúa mì

đã tiết kiệm tới 23% chi phí sản xuất Sử dụng giống mới tại Bangladesh đã làm tăng năng suất 40%, tỉ suất lợi nhuận là 2,58 so với giống cũ Tại Trung Quốc sản lượng chỉ đạt 500.000 tấn (năm 1986) tăng lên 891.000 tấn năm 2000, năng suất từ mức

914 kg/ha (năm 1986) tăng lên 1154 kg/ha (năm 2000), mức độ tiêu thụ tăng từ

14,1% lên 28% trong giai đoạn này khi ứng dụng giống mới (Nair et al., 2013)

2.1.2.2 Tình hình sản xuất đậu xanh ở Việt Nam

Đậu xanh là một trong những cây trồng truyền thống với nhiều mục đích khác nhau của người Việt Nam, là một trong 3 cây đậu đỗ chính đứng sau lạc và đậu tương Khai thác protein cùng các sản phẩm của nó cũng như dùng làm cây phân xanh để cải tạo và chống xói mòn đất đã trở thành tập quán của nhiều địa

của nước ta hiện nay, cây đậu xanh có vị trí quan trọng trong cơ cấu luân canh, xen canh và gối vụ Đặc biệt ở các tỉnh Bắc Trung Bộ, Đông Nam Bộ, Tây Nguyên và đồng bằng sông Cửu Long, cây đậu xanh đã trở thành cây trồng quan trọng trong sản xuất vụ Hè Thu, mang lại nguồn thu nhập đáng kể cho người nông dân

Nguyễn Văn Chương và cs (2016) nêu rõ: ―Khó thống kê một cách chính xác diện tích cây đậu xanh ở nước ta, vì từ lâu loại cây này vẫn được xem là một cây trồng phụ được xếp chung với các loại đậu đỗ khác trong Niên giám thống kê hàng năm, mặc dù nhu cầu về cây trồng này rất lớn trong chế biến lương thực, thực phẩm Diện tích ước đoán hằng năm có khoảng 60 - 80 ngàn ha, năng suất trung bình từ 0,6-0,8 tấn/ha Hiện nay, sản lượng đậu xanh không đủ để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước mà hàng năm phải nhập khẩu một lượng không nhỏ

từ Trung Quốc và Campuchia Mặc dù không được đầu tư nghiên cứu như cây đậu tương và lạc, nhưng do nhu cầu tiêu dùng lớn với xu hướng đa dạng hoá cây trồng và sản phẩm cùng với chính sách chuyển dịch cơ cấu cây trồng ở một số địa phương nên cây đậu xanh được sự quan tâm của nhiều công ty phân phối và được trồng rất phổ biến từ Bắc chí Nam, đặc biệt là vùng Đông Nam Bộ và duyên hải miền Trung‖

Đậu xanh được sản xuất trong vụ Hè Thu ở vùng Bắc Trung Bộ qui mô khoảng 25.000 ha (Phan Thị Thanh và Nguyễn Thị Nhàn, 2012) Theo số liệu thống kê của Cục thống kê Hà Tĩnh năm 2014, tại Hà Tĩnh có 8.457 ha đậu xanh, năng suất trung bình đạt 0,79 tấn/ha

Trong những năm gần đây, sản xuất đậu xanh ở Việt Nam vẫn đang ở tình trạng quảng canh và như vậy vấn đề thâm canh tăng năng suất mở rộng quy mô của nó cả về thời gian và không gian đang được đặt ra Mặc dù đã có một số nghiên cứu về giống và các giải pháp kỹ thuật để tăng năng suất đậu xanh song các nghiên cứu còn đơn lẻ chưa tạo ra được sự đột phá về năng suất và sản lượng đậu xanh Nếu loại cây này được đầu tư đúng mức, kết hợp ứng dụng các tiến bộ

kỹ thuật trong thâm canh và giống mới thì năng suất bình quân đậu xanh sẽ tăng,

từ đó sẽ thúc đẩy tăng diện tích và sản lượng góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế của nước nhà

2.1.2.3 Tình hình sản xuất đậu xanh ở Nghệ An

Theo số liệu thống kê của Cục thống kê Nghệ An (2014) thì diện tích đậu xanh của toàn tỉnh biến động từ 4.903 – 5.722 ha, năng suất trung bình đạt 0,74-

0,83 tấn/ha Trong số đó, vùng đất bãi ven sông có hơn 1.600 ha đạt năng suất 0,81 tấn/ha, vùng bán sơn địa có hơn 2.000 ha đạt năng suất 0,64 tấn/ha và tại vùng đất cát ven biển có hơn 500 ha đậu xanh đạt năng suất 0,71 tấn/ha (số liệu thống kê năm 2013) Tuy diện tích đậu xanh của vùng đất cát ven biển không nhiều như các vùng trồng chính và cây được trồng trong điều kiện đất đai không màu mỡ, đất dễ gặp hạn trong điều kiện khí hậu vụ Hè Thu nhưng năng suất hạt vẫn đạt tương đương với các vùng trồng chính, và nếu được đầu tư đầy đủ về giống và kỹ thuật canh tác, cây đậu xanh có thể mang lại hiệu quả cao khi trồng ở vùng đất cát biển

Trên vùng đất cát ven biển Nghệ An, diện tích cây trồng vụ Hè Thu sau thu hoạch lạc xuân với hơn 10.000 ha (huyện Quỳnh Lưu có 2.185 ha, huyện Diễn Châu có 3.341 ha, huyện Nghi Lộc có 4.668 ha, thành phố Vinh và Cửa Lò có trên 500 ha) chưa được khai thác hiệu quả Trong tổng diện tích này, cây vừng

Hè Thu với hơn 2.400 ha cho năng suất không ổn định, cây đậu xanh Hè Thu với hơn 500 ha và gần 150 ha dưa hấu Hè Thu, diện tích đất còn lại trong tình trạng

bỏ hoang (Cục thống kê Nghệ An, 2014) Nguyên nhân là do sản xuất cây Hè Thu trong điều kiện sinh thái vùng đất cát biển dễ bị khô hạn, khí hậu khắc nghiệt, nông dân còn quan niệm cây vụ Hè Thu là cây trồng phụ mà chưa có sự đầu tư chăm sóc thích đáng nên hiệu quả mang lại thấp Trong khi đó sản lượng đậu xanh của tỉnh Nghệ An chưa đáp ứng đủ nhu cầu tiêu thụ trong tỉnh cũng như ngoại tỉnh (để cung cấp đậu xanh cho thị trường, ngoài sản lượng đậu xanh thu mua trong vụ Hè Thu của tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh từ cuối tháng 7 đến tháng 9 dương lịch, các thời điểm khác các tư thương lớn trong tỉnh đã thu mua đậu xanh từ các tỉnh phía Nam như Bình Định, Gia Lai, Kon Tum, Đắc Lắc, Tây Ninh (Kết quả điều tra khảo sát thực trạng sản xuất và tiêu thụ đậu xanh trên địa bàn tỉnh Nghệ An năm 2012) Do đó, việc phát triển cây đậu xanh Hè Thu với qui mô lớn để khai thác quĩ đất cát ven biển canh tác dựa vào nước trời mang lại hiệu quả kinh tế cao là rất cần thiết

Tuy nhiên, năng suất đậu xanh của tỉnh Nghệ An và vùng đất cát ven biển còn rất thấp so với tiềm năng năng suất của giống mới Nguyên nhân chính là do

sử dụng giống cũ do nông dân tự cất giữ từ năm này qua năm khác như giống Đậu Tằm năng suất thấp và thoái hóa vẫn còn phổ biến, sử dụng giống tiến bộ mới (ĐX208, VN99-3) còn rất ít và mang tính tự phát mà chưa có nghiên cứu đánh giá

cụ thể nên hiệu quả mang lại chưa cao Kỹ thuật canh tác đậu xanh của người dân địa phương còn theo kiểu quảng canh, trồng chay hoặc có gì bón nấy, do đó năng

suất đậu xanh chưa phát huy được tiềm năng của giống và điều kiện khí hậu đất đai của vùng

Về tình hình tiêu thụ đậu xanh tại Nghệ An, hạt đậu xanh đã phơi khô, màu sắc đẹp được sử dụng để làm thực phẩm cho con người, trường hợp hạt chất lượng kém do khi chín gặp mưa kéo dài hay hạt bị sâu mọt được dùng làm thức

ăn gia súc Hoạt động phân phối đậu xanh trên địa bàn tỉnh Nghệ An do các tư thương lớn, các nhà bán lẻ, nhà chế biến tham gia Số năm tham gia kinh doanh trong thu mua và phân phối đậu xanh trên thị trường của các tư thương lớn trong tỉnh dao động từ 5-20 năm 100% tư thương lớn vẫn tiếp tục hoạt động sản xuất kinh doanh sản phẩm đậu xanh trong những năm tới Điều này cho thấy mặt hàng đậu xanh kinh doanh có hiệu quả và dễ tiêu thụ nên các tư thương lớn đã duy trì hoạt động kinh doanh của mình trong thời gian dài Thị hiếu của người tiêu dùng

và các nhà chế biến (làm giá, nấu xôi) ưa chuộng loại đậu hạt nhỏ, vỏ màu xanh mốc, còn với các nhà chế biến theo hướng làm bánh, làm bột, làm thuốc và kể cả nấu xôi đậu mỡ hay đậu xanh mốc đều được sử dụng Đậu mỡ kích thước hạt lớn

và dễ tách vỏ do đó thường được bóc vỏ bằng máy và đóng gói bán ở dạng đậu bóc vỏ Ngoài các tiêu chí về màu sắc hạt, tiêu chí quan trọng với hạt đậu khi chế biến là nấu chín phải mềm và bở (Kết quả điều tra khảo sát thực trạng sản xuất và tiêu thụ đậu xanh trên địa bàn tỉnh Nghệ An năm 2012)

2.2 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU, ĐẤT ĐAI VÀ HỆ THỐNG CÂY TRỒNG TRÊN VÙNG ĐẤT CÁT VEN BIỂN TỈNH NGHỆ AN

2.2.1 Đặc điểm khí hậu của tỉnh Nghệ An

2.2.1.1 Chế độ nhiệt

Khí hậu Nghệ An là khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh Khí hậu Nghệ An phong phú đa dạng, đồng thời có sự phân hóa sâu sắc theo không gian

và biến động mạnh mẽ theo thời gian (Lê Văn Phượng, 2014)

Bảng 2.2 Nhiệt độ không khí trung bình hàng tháng tại thành phố Vinh,

tỉnh Nghệ An (Số liệu trung bình trong nhiều năm)

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nhiệt độ

(oC) 17,6 17,9 20,3 24,3 27,7 29,2 29,6 28,7 26,8 24,4 21,6 18,9

Nguồn: Lê Văn Phượng (2014) Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23-24oC, tương ứng với tổng nhiệt năm là 8.700oC Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong năm khá cao Nhiệt độ

trung bình các tháng nóng nhất (tháng 6 đến tháng 7) là 33oC, nhiệt độ cao tuyệt đối 42,7oC; nhiệt độ trung bình các tháng lạnh nhất (tháng 12 năm trước đến tháng 2 năm sau) là 19oC, nhiệt độ thấp tuyệt đối -0,5oC Mùa hè, nhiệt độ trung bình của các tháng đều trên 25oC (Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An, 2012)

2.2.1.2 Chế độ ánh sáng

Trong các tháng mùa hè, mặt trời cao từ 85o30‘ đến xấp xỉ 90o, thời gian chiếu sáng từ 12 giờ 30 phút - 13 giờ 10 phút Còn trong các tháng mùa đông, mặt trời cao từ 48o-80o và thời gian chiếu sáng từ 10 giờ 50 phút đến xấp xỉ 12 giờ Do độ cao mặt trời cao, thời gian chiếu sáng dài như vậy nên hàng năm trên mỗi ha đất ở Nghệ An có thể nhận được một nguồn năng lượng từ mặt trời toả xuống khoảng 11-12 tỉ Kcal (Lê Văn Phượng, 2014) Số giờ nắng trung bình/năm là 1.500-1.700 giờ

2.2.1.3 Chế độ mưa

Nghệ An là tỉnh có lượng mưa trung bình so với các tỉnh khác ở miền Bắc Lượng mưa bình quân hàng năm dao động từ 1.200-2.000 mm/năm với 123-152 ngày mưa, phân bố cao dần từ Bắc vào Nam, từ Tây sang Đông và chia làm 2 mùa rõ rệt: Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chỉ chiếm 15-

20% lượng mưa cả năm, tháng khô hạn nhất là tháng 1, 2 lượng mưa chỉ đạt 7-60 mm/tháng Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa tập trung chiếm 80-

85% lượng mưa cả năm, tháng 9 có lượng mưa nhiều nhất từ 220-540 mm/tháng,

số ngày mưa 15-19 ngày/tháng (Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An, 2012)

Bảng 2.3 Lượng mưa (mm) trung bình toàn tháng một số nơi

Đô Lương 29,9 26,2 42,1 70,1 152,5 132,2 119,4 263,1 425,5 301,7 34,9 44,9

Nguồn: Lê Văn Phượng (2014) Mùa hè, lượng mưa trung bình hàng tháng ở tất cả các nơi đều trên 100mm Tuy nhiên do nhiệt độ cao, lượng bốc hơi lớn kết hợp gió Phơn Tây Nam khô

nóng nên các tháng 6, 7 thường hạn nặng, trừ một số ít năm do hoạt động của bão, áp thấp nhiệt đới xuất hiện sớm thì lượng mưa cả hai tháng này có thể đạt tới xấp xỉ 600mm như: năm 1909 là 602,2mm; năm 1993 là 588,0mm; năm

1958, 1971 là 566,0-683mm Tại Nghệ An, sau đợt mưa tiểu mãn (21/5-5/6), khả năng mưa to là rất hiếm Từ tháng 8 trở đi, mùa mưa bão mới bắt đầu cho đến tháng 11 thì chấm dứt (Lê Văn Phượng, 2014)

2.2.1.4 Độ ẩm không khí

Trị số độ ẩm tương đối trung bình năm dao động từ 80-90%, độ ẩm không khí

có sự chênh lệch giữa các vùng và theo mùa Lượng bốc hơi từ 700-940 mm/năm (Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An, 2012)

2.2.1.5 Chế độ gió

Nằm trong khu vực gió mùa châu Á, ở miền Bắc Việt Nam nói chung, Nghệ

An nói riêng, khí hậu trong năm có hai mùa rõ rệt mùa nóng và mùa lạnh phụ thuộc vào hai loại gió chủ yếu: gió mùa Đông Bắc và gió phơn Tây Nam

Nghệ An có một mùa đông lạnh khá khắc nghiệt Gió mùa Đông Bắc thường xuất hiện vào mùa Đông từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau, bình quân mỗi năm có khoảng 30 đợt gió mùa Đông Bắc, mang theo không khí lạnh, khô làm cho nhiệt độ giảm xuống 5-10oC so với nhiệt độ trung bình năm Đã không ít mùa đông có rét đậm (nhiệt độ trung bình năm dưới 15oC), rét hại (nhiệt độ trung bình năm dưới 13oC) kéo dài gây tổn hại nặng nề cho sản xuất nông nghiệp Mặc

dù sang tháng 4 tiết thanh minh (5/4-21/4) là thời kỳ vẫn còn nhiều đợt gió mùa Đông Bắc tràn về, gây nhiệt độ thấp (Lê Văn Phượng, 2014)

Mùa hè trùng với gió phơn Tây Nam Gió phơn Tây Nam là một loại hình thời tiết đặc trưng cho mùa hè của vùng Bắc Trung Bộ Loại gió này thường xuất hiện ở Nghệ An từ tháng 5 đến tháng 9 hàng năm, số ngày khô nóng trung bình hàng năm là 20-70 ngày Gió phơn Tây Nam gây ra khí hậu khô, nóng và hạn hán, ảnh hưởng không tốt đến sản xuất và đời sống sinh hoạt của nhân dân trên phạm vi toàn tỉnh (Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An, 2012)

Với đặc điểm khí hậu vụ Hè Thu ở Nghệ An, chế độ nhiệt và chế độ ánh sáng dồi dào, thuận lợi cho đậu xanh sinh trưởng, phát triển (vì đậu xanh là cây ưa sáng, cây phát triển bình thường ở các khoảng phạm vi nhiệt độ 16-21oC và 28-

36oC) và cho năng suất cũng như giúp quá trình chín tập trung, phơi hạt nhanh khô Tuy nhiên, sản xuất đậu xanh trong mùa vụ này gặp không ít khó khăn (vì chế

độ mưa vẫn là yếu tố khí hậu ảnh hưởng lớn nhất đến năng suất đậu xanh) Khi

gieo hạt có thể bị hạn nặng (nếu trước khi gieo không có mưa tiểu mãn) Thời kỳ cây con, thời kỳ ra hoa làm quả đến thu hoạch quả lứa 1 thường bị hạn nặng do nhiệt độ cao và gió phơn khô nóng kéo dài Các lứa hái của đợt quả thứ 2 hoặc thứ

3 có thể bị mưa bão làm giảm năng suất và chất lượng hạt Trong điều kiện mưa nhiều, thân lá sinh trưởng mạnh tạo điều kiện cho sâu đục quả phát sinh phát triển

Từ các đặc điểm nêu trên, khí hậu tỉnh Nghệ An trong vụ Hè Thu (tháng 9) khắc nghiệt, đầu vụ và giữa vụ thường bị hạn nặng do nhiệt độ cao kết hợp với gió phơn Tây Nam khô nóng, cuối vụ mưa nhiều Sản xuất nông nghiệp trên địa bàn tỉnh thường gặp khó khăn, rủi ro nhiều vì yếu tố khí hậu thời tiết vẫn là yếu

5-tố quyết định đến sản phẩm nông nghiệp Do vậy, để phát triển cây đậu xanh bền vững trong mùa vụ này cần có giống đậu xanh chịu hạn tốt và năng suất cao đồng thời các biện pháp kỹ thuật cho chúng phải hợp lý

2.2.2 Đặc điểm của đất cát ven biển Nghệ An

Tổng diện tích đất tự nhiên của tỉnh Nghệ An là 1.649.025 ha, trong đó diện tích đất nông nghiệp 1.174.147,30 ha chiếm 71,2% tổng diện tích đất của toàn tỉnh (đất sản xuất nông nghiệp 250.115,1 ha chiếm 15,17%) Đất thủy thành phân bố tập trung chủ yếu ở các huyện đồng bằng, ven biển bao gồm 5 nhóm đất: đất cát, đất phù sa, dốc tụ; đất mặn; đất phèn mặn; đất bạc màu và biến đổi

do trồng lúa Chiếm vị trí quan trọng trong số này có 189.000 ha đất phù sa và nhóm đất cát có ý nghĩa lớn đối với sản xuất nông nghiệp của tỉnh (Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An, 2012)

Đất cát ven biển có 21.428 ha, đất có thành phần cơ giới thô, kết cấu rời rạc, dung tích hấp thụ thấp, khả năng giữ nước kém nên thường bị hạn nặng Các chất dinh dưỡng như mùn, đạm, lân đều nghèo, kali tổng số cao nhưng kali dễ tiêu nghèo (Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An, 2012) Đặc điểm lý, hóa tính của đất cát ven biển điển hình tỉnh Nghệ An – phẫu diện VN25 (bảng 2.4) cũng cho thấy điều đó

Nguyễn Văn Toàn (2004) khi nghiên cứu về đặc điểm đất cát vùng duyên hải Bắc Trung Bộ cho rằng, đất có đặc tính từ chua đến ít chua (pHKCl = 4,9-5,5), hàm lượng chất hữu cơ tầng mặt ở mức trung bình (1,2%) và giảm rõ rệt ở các tầng kế tiếp (còn khoảng 0,8%); hàm lượng N, P, K tổng số ở tầng mặt nghèo (0,06% N, 0,06% P2O5, 0,52% K2O), hàm lượng P và K dễ tiêu đều nghèo (6,6

mg P2O5/100 g đất, 5,5 mg K2O/ 100 g đất); hàm lượng cation trao đổi ở trong đất thấp (1,7-2,2 lđl/ 100 g đất); dung tích hấp thụ trong đất rất thấp thuộc loại thấp nhất trong các loại đất của Việt Nam (CEC =5,5 lđl/ 100g đất)

Bảng 2.4 Đặc điểm lý, hóa tính của đất cát ven biển điển hình tỉnh Nghệ An

Độ xốp (%)

Độ ẩm (%)

Tỷ lệ % các cấp hạt (mm) 2,0-0,2 0,2-0,02 0,02-0,002 <0,002

0-20 1,51 2,65 43,0 24,3 0,4 76,4 11,6 11,6 20-40 1,40 2,64 47,0 22,3 0,2 71,1 8,7 20,0 40-90 1,43 2,73 47,6 28,6 1,5 80,3 5,7 12,5 90-150 1,44 2,68 46,3 31,2 0,1 96,2 1,5 2,2

OC N P2O5 K2O P2O5 K2O H2O KCl 0-20 0,52 0,06 0,10 0,22 5,50 3,76 7,5 6,3 20-40 0,17 0,02 0,04 0,40 4,25 2,35 7,0 6,2 40-90 0,09 0,01 0,05 0,51 2,00 2,35 7,9 6,4 90-150 0,04 0,01 0,06 0,50 3,70 2,35 8,2 6,9

Nguồn: Dẫn theo Hồ Khắc Minh (2014) Nguyễn Quốc Khương và cs (2014) cho biết, đất cát Vũng Tàu có hàm lượng N tổng số ở mức rất thấp, lân tổng số ở mức trung bình ở tầng đất mặt và nghèo ở tầng dưới (10-20cm), hàm lượng lân dễ tiêu trung bình, hàm lượng kali trao đổi thấp, hàm lượng chất hữu cơ rất thấp, khả năng trao đổi cation rất thấp Vùng đất cát ven biển Nghệ An chịu tác động của gió mùa Đông Bắc và gió Phơn Tây Nam vì thế cây trồng vụ Xuân thường gặp rét đầu vụ, gặp hạn cuối

vụ và sản xuất cây trồng vụ Hè Thu thường đối mặt với nhiều khó khăn nhất là hạn hán đầu vụ, lũ lụt cuối vụ Do địa hình tiếp giáp dọc theo biển, chịu sự biến động lớn của biển như bão gió hàng năm luôn xảy ra đã ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động sản xuất và đời sống xã hội Đây là nguyên nhân khách quan mà người dân ở vùng này không thể lường trước và chủ động được Hàng năm đất cát ven biển vẫn bị rửa trôi, xói mòn đất mỗi khi có mưa to gió lớn, làm cho đất bị mất dinh dưỡng từ đó gây khó khăn cho hoạt động trồng trọt và thâm canh cây trồng

Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp ở vùng đất cát ven biển, người nông dân chưa chú trọng áp dụng các biện pháp canh tác theo hướng cải thiện độ phì của đất

và bảo tồn đất cát ven biển như ít đầu tư về phân hữu cơ, sử dụng phân bón hóa học chưa hợp lý cả về lượng bón và phương pháp bón, ngoài ra biện pháp che phủ đất, giữ ẩm cho cây trồng bằng các vật liệu hữu cơ, nilon cũng bị xem nhẹ

Đặc điểm của vùng đất cát ven biển tỉnh Nghệ An, đất có kết cấu rời rạc, đất từ chua đến ít chua, nghèo dinh dưỡng đặc biệt là kali, CEC thấp, khả năng giữ nước và dinh dưỡng kém Do vậy, để bảo tồn đất cát biển nâng cao hiệu quả sản xuất các loại cây trồng trên loại đất này chế độ canh tác cần chú ý để có thể cải thiện tính chất lý hóa học của đất cát biển Các giải pháp quan trọng lâu dài đó là: (1) Biện pháp cố định cát bằng trồng rừng phòng hộ, trồng rừng phi lao chắn gió (Hồ Khắc Minh, 2014); (2) Xây dựng hệ thống tưới tiêu hợp lý; (3) Trong khi vấn

đề tưới tiêu chưa giải quyết được cần ưu tiên lựa chọn các loại cây trồng và giống cây trồng có khả năng phù hợp với điều kiện đất đai nghèo dinh dưỡng dễ gặp hạn, chịu được nhiệt độ cao đặc biệt là các cây họ đậu như lạc, đậu xanh, vừng; (4) Biện pháp luân canh, xen canh các loại cây trồng theo từng mùa vụ, tránh tình trạng đất

bỏ hoang; (5) Cần tăng cường bón phân hữu cơ hoai mục và bón vùi sâu trong đất

để có thể cải tạo kết cấu và dinh dưỡng đất, bón phân nên chia ra nhiều lần bón theo nhu cầu của cây (6) Áp dụng biện pháp che phủ đất để có thể hạn chế các tác động xấu do khí hậu thời tiết như xói mòn đất, rửa trôi, bốc hơi…

2.2.3 Hệ thống cây trồng trên vùng đất cát ven biển Nghệ An

Trên đất chuyên màu của vùng đất cát ven biển Nghệ An, cơ cấu cây trồng

bố trí chủ yếu theo công thức 3 vụ/năm, thể hiện ở bảng 2.5

Bảng 2.5 Cơ cấu cây trồng trên vùng đất cát ven biển Nghệ An

Vụ Vụ Xuân Hè Vụ Hè Thu Vụ Đông Thời gian (tháng) 1-6 6-8 9-12

Cơ cấu chung của tỉnh Lạc/ Ngô/

Nguồn: Ủy ban nhân dân tỉnh Nghệ An (2012) Tại Nghệ An, đất cát ven biển vốn nghèo dinh dưỡng lại chịu tác động của khí hậu khắc nghiệt mùa hè khô nóng, mùa đông lạnh, sản xuất nông nghiệp gặp

không ít khó khăn Thời vụ gieo trồng cho hệ thống cây trồng trên vùng đất này thường được bố trí sớm hơn so với các nơi khác Cây trồng vụ Xuân (cây lạc) phải bố trí trong tháng 1 sang đầu tháng 2 để lúc cây lạc ra hoa có thể né tránh được rét nàng bân (tháng 3 âm lịch), lúc hình thành phát triển quả phải né tránh được nóng (tháng 4 âm lịch) vì nếu gặp nóng quả bị óp, lép Ngoài ra, ở vụ Xuân

có năm lũ tiểu mãn đến sớm (cuối tháng 5 hoặc đầu tháng 6 dương lịch) sản xuất lạc có thể bị mất đáng kể do hạt mọc mầm trên đồng ruộng Đối với cây trồng vụ

Hè Thu sản xuất trong điều kiện thời tiết khí hậu khô nóng (từ 25 tháng 5 đến đầu tháng 8), sang cuối vụ (cuối tháng 8 đầu tháng 9 dương lịch) thường có mưa bão lớn, cây đậu xanh có thể bị hạn kéo dài từ lúc gieo đến lúc thu hoạch quả lứa đầu tiên, cây vừng có khi bị mất trắng do không có khả năng chịu úng thường bị chết héo Sản xuất vụ Hè Thu muốn thành công cần phải chọn loại cây vừa có khả năng chịu hạn, vừa ngắn ngày để có thể chịu được khô hạn và né tránh được lũ lụt Đậu xanh là cây đậu đỗ có khả năng cải tạo đất, có khả năng chịu hạn, có thời gian sinh trưởng ngắn Do vậy trồng đậu xanh trên vùng đất cát ven biển trong vụ Hè Thu vừa có thể giảm thiểu rủi ro do hạn, do lũ lụt, vừa có tác dụng làm tăng độ phì cho đất cát, tạo điều kiện môi trường đất tốt để làm tốt cây vụ Đông Đậu xanh là cây cơ động về thời vụ, trong trường hợp đầu vụ gặp rủi ro việc đưa giống đậu xanh có thời gian sinh trưởng ngắn từ 60-69 ngày vẫn đảm bảo kế hoạch sản xuất cây vụ Hè Thu, mang lại hiệu quả kinh tế cho người nông dân Đậu xanh còn là cây trồng xen giữa 2 vụ lạc (lạc xuân và lạc thu đông) để tránh được nguồn bệnh ở trong đất đồng thời làm tăng độ phì của đất

2.3 KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÂY HỌ ĐẬU VÀ CÂY ĐẬU XANH

Hạn hán là một trong những yếu tố gây stress phi sinh học phổ biến nhất ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh trưởng, năng suất cây trồng Khô hạn có thể làm giảm năng suất cây trồng lên tới trên 50% (Varshey and Tuberosa, 2013) Cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến tính chịu hạn của cây trồng như làm rõ các cơ chế liên quan đến tính chịu hạn, các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa, sinh học phân tử liên quan đến khả năng chịu hạn của cây trồng…, dựa vào những đặc điểm đó làm cơ sở cho những nghiên cứu tuyển chọn các giống cây trồng thích nghi với điều kiện khô hạn cũng như các biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao khả năng chịu hạn và năng suất cây trồng

2.3.1 Khái niệm về hạn

Hạn là sự thiếu nước cho cây trồng trong thời gian dài

Hạn được nói đến khi nước trong đất ở khu vực rễ bị cạn kiệt (Taiz and Zeiger, 2006) Hạn hán có thể gây ra trên diện rộng, định kỳ hoặc ngẫu nhiên và có thể xuất hiện sớm, muộn hoặc giữa mùa vụ cây trồng Hạn có thể kéo dài liên tiếp hoặc đặc thù và ngắn hạn Hạn hán cùng với nhiệt độ và bức xạ mặt trời cao là những yếu tố môi trường rất quan trọng hạn chế khả năng sống sót và năng suất cây trồng (Neumann, 2008) Hạn có thể kéo dài cả thời kỳ hoặc không liên tục Trong khi hạn liên tục thì nước trong đất giảm nhanh chóng và làm cho cây chết trước thời kỳ sinh thực, hạn ngắt quãng chỉ thiếu nước giới hạn giữa các thời kỳ sinh trưởng và không gây chết cây (Neumann, 2008) Cây có thể tự điều chỉnh sự thiếu nước trong ngắn hạn bằng cách đóng khí khổng để giảm thiểu thoát hơi nước từ lá Hạn là sự kéo dài giai đoạn thời tiết khô làm thiếu nước cung cấp cho cây trồng (Acquaah, 2007) Trong điều kiện hạn hán, thế nước (ψw) của đất rất thấp

do sự gia tăng nồng độ các chất hòa tan trong đất Sự vận động của các phân tử nước vào cây được xác định bởi sự chênh lệch về thế nước giữa đất và rễ (Δψw),

sự chênh lệch này như là một lực đẩy để nước xâm nhập từ đất vào rễ qua màng

tế bào (Taiz and Zeiger, 2006) Cây trồng có thể tiếp tục hút nước chỉ khi thế nước của cây thấp hơn thế nước của đất Thực tế, sốc khô hạn gây ra những thay đổi trong tế bào thực vật và các mô để thích nghi với điều kiện khô hạn và để có thể hấp thu được ít nước trong đất (Bartels and Sunkar, 2005) Các triệu chứng của stress khô hạn bắt đầu khi cây trồng đã sử dụng khoảng 50-80% độ ẩm của đất Thông thường như vậy, kết cục xấu nhất là cây không thể hấp thụ được nước trong đất (Acquaah, 2007)

Hạn là hiện tượng thường xuyên xảy ra trong thiên nhiên và liên quan trực tiếp đến vấn đề nước trong thực vật Khái niệm hạn dùng để chỉ tình trạng thiếu nước của thực vật do môi trường gây nên, làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật, từ đó ảnh hưởng đến năng suất và sản lượng cây trồng Hạn hán là một hiện tượng phức tạp và được xem là nhân tố quan trọng nhất giới hạn sản lượng cây trồng (Beltrano and Ronco, 2008)

2.3.2 Các loại hạn với cây trồng

2.3.2.1 Hạn đất

Hạn đất xảy ra khi lượng nước dự trữ cho cây hấp thu trong đất bị cạn kiệt làm cho cây không hút đủ nước và mất cân bằng nước Mức độ khô hạn của đất phụ thuộc vào sự bốc hơi trên bề mặt và khả năng giữ nước của đất Hạn đất tác động trực tiếp đến bộ rễ, gây ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh trưởng và phát triển của thực vật

2.3.2.2 Hạn không khí

Hạn không khí xảy ra khi độ ẩm không khí thấp cùng với nhiệt độ cao và

ánh sáng mạnh làm cho quá trình thoát hơi nước của cây quá mạnh và có thể làm

mất cân bằng nước trong cây Nếu kéo dài hạn không khí thì hạn đất sẽ xảy ra

2.3.2.3 Hạn sinh lý

Hạn sinh lý xảy ra khi trạng thái sinh lý của cây không cho phép cây hút

được nước mặc dù trong môi trường không thiếu nước Rễ cây không lấy được

nước trong khi quá trình bay hơi nước vẫn diễn ra nên cây mất cân bằng nước

Hạn sinh lý nếu nghiêm trọng và kéo dài cũng tác hại như hạn đất và hạn không

khí Nếu hạn đất kết hợp với hạn không khí thì mức độ tác hại đối với cây còn

tăng lên nhiều

Với điều kiện khí hậu vụ Hè Thu ở tỉnh Nghệ An, cây đậu xanh trồng trong

vụ Hè Thu chịu tác động tổng hợp của hạn đất và hạn không khí

2.3.3 Cơ chế chống chịu hạn của thực vật

Hạn là một trong những yếu tố trở ngại quan trọng nhất đối với cây trồng

nhưng vấn đề nâng cao khả năng chịu hạn là rất khó khăn vì cơ chế về hạn rất

phức tạp Tuy nhiên trong số đó, cơ chế điều chỉnh thẩm thấu có thể đóng vai trò

chính khi cây gặp hạn

Bản chất di truyền của tính chịu hạn theo các cơ chế sau: thoát hạn (drought

escape), chịu hạn (drought tolerance), tránh hạn (drought avoidance), phục hồi

(drought recovery) (Chaves et al., 2003; Barnabás et al., 2008) Các cơ chế này

không loại trừ lẫn nhau và tạo cho cây trồng có khả năng chống chịu hạn trong

bất kỳ giai đoạn nào trong chu kỳ sống của cây

Thoát hạn (trốn hạn): là khả năng cây có thể hoàn thành chu kỳ sống của nó

trước khi sự thiếu hụt nước xuất hiện Điều này có nghĩa giai đoạn sinh sản hoàn

thành trước khi thiếu nước nghiêm trọng xuất hiện và được xem như chu kỳ sống

ngắn, tốc độ sinh trưởng nhanh hoặc sức chứa hiệu quả và dự trữ sử dụng cho sản

xuất giống (Barnabás et al., 2008)

Chịu hạn: là khả năng của cây có thể sống, phát triển và cho năng suất trong

điều kiện cung cấp nước hạn chế hoặc thụ động trải qua các giai đoạn thiếu nước

và tiếp tục phát triển khi điều kiện trở lại bình thường (Barnabás et al., 2008)

Cây trồng chống lại sự thiếu nước bằng cách duy trì nước trong mô tế bào

cao hoặc chịu thế nước thấp Đây là cơ chế giảm thiểu mất nước hoặc tăng cường

tối đa hấp thụ nước (Chaves et al., 2003) Hạn chế sự mất nước có thể bằng cách

đóng khí khổng hoặc tự điều chỉnh áp suất thẩm thấu thông qua tích lũy chất hòa tan, protein; bằng cách thay đổi về cấu trúc và hình thái như giảm góc lá để giảm

sự hấp thu ánh sáng mặt trời qua lá; cuộn tròn lá, lá phủ một lớp lông dày để giảm sự mất nước hoặc giảm diện tích lá thông qua giảm sự sinh trưởng của lá

hoặc rụng các lá già hơn (Rukundo et al., 2014; Nguyễn Văn Mã, 2015)

Chịu hạn là khả năng của cây trồng duy trì cân bằng nước và sức trương có hiệu quả khi xảy ra khô hạn Khi mức độ hạn gia tăng, nhu cầu nước của cây không được đáp ứng đủ và tình trạng nước trong cây bị giảm sút Cây có thể chịu hạn bằng cách tránh mất nước hoặc chịu mất nước Phản ứng sinh lý liên quan đến tính chịu hạn phụ thuộc vào loài thực vật, giai đoạn phát triển của cây trồng, thời gian và cường độ của hạn hán Khả năng chịu hạn là sự liên quan đến khả năng duy trì hoạt động sinh trưởng của cây khi tình trạng nước ở trong lá thấp (Blum, 2011)

Theo Naresh et al (2013), khả năng chịu hạn của cây trồng là khả năng của

cây trồng sinh trưởng và tạo năng suất trong điều kiện bị thiếu nước Khô hạn xảy ra trong một thời gian dài đã tác động đến các quá trình trao đổi chất của cây trồng có liên quan đến giai đoạn sinh trưởng của cây trồng, khả năng giữ nước của đất và tình trạng sinh lý của cây

Khả năng chịu hạn của cây liên quan tới những thay đổi sinh hóa trong tế bào, sinh tổng hợp các chất bảo vệ và nhanh chóng bù lại lượng nước đã mất Đối với tất cả cây trồng, hạn đất và thiếu nước ở lá đều dẫn tới ức chế hoạt động quang hợp từ đó làm thay đổi khả năng đồng hóa đạm và các bon trong cây Thiếu nước ức chế hoạt động quang hợp của cây trồng trên cơ sở thay đổi hàm lượng chlorophyl, giảm nồng độ CO2 hấp thu qua lá hoặc làm giảm hoạt động của các enzyme trong chu kỳ Calvin (Lawlor and Tezara, 2009)

Khi mức độ khô hạn nghiêm trọng, có thể dẫn đến sự tích lũy các gốc tự do tăng lên (ROS – reactive oxygen species) từ đó làm rối loạn quá trình trao đổi chất, phá vỡ cấu trúc của tế bào và các enzyme xúc tác, từ đó làm cây chết (Jaleel

et al., 2008)

Trong điều kiện hạn ROS tạo ra trong cây bằng các phản ứng oxi hóa ROS chủ yếu là hydrogen peroxide (H2O2) và superoxide (O2-) ROS hình thành từ các phản ứng khác nhau xảy ra trong tế bào được xúc tác bởi các enzyme khác nhau

như lipoxygenase, peroxydase, NADPH oxidase và xanthine oxidase ROS phá hủy li pít, các bon hydrat và protein của màng tế bào và axit nucleic của tế bào

Do đó mỗi loại cây cần phải có những cơ chế hiệu quả để bảo vệ chống lại ROS

nhằm hạn chế tác hại của hạn và thích ứng với khô hạn (Rukundo et al., 2014)

Bên cạnh khả năng chịu hạn trong thời kỳ hạn thì khả năng phục hồi sau hạn cũng được ghi nhận là một cơ chế giúp cho cây chống hạn tốt Khi bị thiếu nước ở mức độ nhẹ quang hợp có thể phục hồi nhanh chóng trong vòng 1 đến 2 ngày sau khi hạn được giảm bớt, khi bị thiếu nước nghiêm trọng sự phục hồi quang hợp chỉ đạt 40-60% mức tối đa trong ngày đầu tiên sau khi tưới nước trở

lại (Chaves et al., 2009)

2.3.4 Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa liên quan đến tính chịu hạn của cây họ đậu

Hạn là một trong những loại stress phổ biến ảnh hưởng đến cấu trúc cây trồng ở các mức độ khác nhau (Zlatev and Lindon, 2012) Quá trình mất nước trong thời kỳ hạn hán của cây trồng được đặc trưng bởi những thay đổi cơ bản về tình trạng nước, các quá trình sinh lý, sinh hóa, cấu trúc màng và siêu cấu trúc

của các cơ quan tử (Yordanov et al., 2003) Sự thích nghi của thực vật với điều

kiện thiếu nước là kết quả của các sự kiện khác nhau, dẫn đến thay đổi thích nghi

về hình thái, sinh trưởng, các quá trình sinh lý - hóa sinh

2.3.4.1 Đặc điểm hình thái liên quan đến tính chịu hạn của cây họ đậu

Đối với các loại cây trồng trong điều kiện khô hạn, tốc độ tăng trưởng và hiệu quả sử dụng nước cao là những đặc tính mong muốn Tốc độ tăng trưởng và mức độ sử dụng nước bị ảnh hưởng bởi sự phân bổ chất khô trong các bộ phận khác nhau và các đặc tính sinh lý, hình thái của các bộ phận này Hiệu quả sử dụng nước của cây có liên quan tới tốc độ tăng trưởng và tốc độ thoát hơi nước của cây Khả năng sinh trưởng và hiệu quả sử dụng nước của cây trồng phụ thuộc vào lượng nước có sẵn ở trong đất Trong điều kiện thiếu nước ở mức độ nhẹ, sinh khối của bộ rễ thường tăng lên, nhờ đó làm tăng khả năng hút nước của cây

Sự phân bổ sinh khối bộ rễ càng lớn càng thuận lợi cho việc hấp thu nước của

cây (Rahbarian et al., 2011) Nghiên cứu các đặc điểm hình thái liên quan đến khả năng chịu hạn của cây đậu gà, Rahbarian et al (2011) đã chỉ ra rằng, trong

điều kiện hạn làm giảm đáng kể khối lượng chất khô của cây, giống có khả năng chịu hạn có khối lượng chất khô cao hơn so với những giống nhảy cảm, điều này

có liên quan tới khả năng sinh trưởng của bộ rễ tốt hơn giúp cho cây hút nước và

dinh dưỡng tốt hơn, cây tăng trưởng tốt hơn trong điều kiện hạn Aslam et al

(2013) đã dựa trên các đặc điểm hình thái như chiều dài rễ, chiều dài mầm, tỷ lệ rễ/thân mầm, đường kính thân, khối lượng cây mầm để xác định khả năng chịu hạn của 17 giống đậu xanh ở giai đoạn cây con đã chỉ ra rằng, chiều cao cây giảm khi mức độ hạn tăng cường vì dưới điều kiện hạn sức trương của tế bào giảm, kìm hãm sự lớn lên của tế bào hệ quả là làm giảm khả năng sinh trưởng và chiều cao cây tối ưu Tỷ lệ rễ/thân lá tăng là một chỉ thị quan trọng giúp cây đậu xanh thích ứng với điều kiện hạn, cây giảm sự phát triển thân lá để giảm sự thoát hơi nước và tăng sự phát triển của bộ rễ để tăng khả năng hút nước Tỷ lệ rễ/thân lá

tăng có tương quan với hàm lượng ABA trong rễ và trong thân lá (Lisar et al.,

2012) Hạn gây ra tăng tỷ lệ lá khô trên cây, làm giảm tổng diện tích lá toàn cây dẫn đến làm giảm khả năng quang hợp của cây Hạn xảy ra trong giai đoạn cây con đã làm giảm năng suất do kìm hãm sự sinh trưởng, tổng diện tích lá và sự sinh trưởng của bộ rễ từ đó làm giảm khả năng tích lũy chất khô/cây, giảm số

quả/cây và chỉ số thu hoạch (Sadasivam et al., 1988) Tăng tỷ lệ lá khô/lá bình

thường và % lá khô khi cây gặp hạn là những thông số quan trọng phản ảnh khả năng chịu hạn của cây, hạn nghiêm trọng làm lá không thể trao đổi khí, độ dẫn khí khổng, cường độ quang hợp và quá trình tích lũy hydratcacbon giảm, quá trình vận chuyển dinh dưỡng bị ảnh hưởng hệ quả là khả năng tích lũy chất khô

của cây giảm (Lisar et al., 2012)

2.3.4.2 Đặc điểm sinh lý, sinh hóa liên quan đến tính chịu hạn của cây họ đậu

Khả năng duy trì chức năng của bộ máy quang hợp dưới điều kiện hạn có ý nghĩa quan trọng với khả năng chịu hạn Cây phản ứng với sự thiếu hụt nước bằng cách đóng khí khổng nhanh chóng để hạn chế sự mất thêm nước do quá trình thoát hơi nước, hệ quả là sự khuếch tán CO2 qua lá bị hạn chế (Ahmed et

al., 2002; Flexas et al., 2006; Lawlor and Tezara, 2009) Giảm cường độ quang

hợp đã được chứng minh trên nhiều loại cây trồng và được giải thích là do giảm nồng độ CO2 hấp thu qua lá từ đó hạn chế chất nhận của quá trình quang hợp ribulose-1,5 disphosphate carboxylase/oxygenase hoặc ức chế trực tiếp hoạt động

của một số enzyme như carboxylase/oxygenase hay ATP synthase (Dulai et al.,

2006; Lawlor and Tezara, 2009) Các loài chịu hạn kiểm soát chức năng của lỗ khí khổng cho phép cố định các bon khi stress nhờ đó nâng cao hiệu quả sử dụng nước hoặc mở khí khổng nhanh chóng khi sự thiếu hụt nước bớt căng thẳng (Lawlor, 2002)

Tiềm năng nước và hàm lượng nước tương đối trong lá giảm cũng là nguyên nhân làm giảm khả năng quang hợp trong cây Sự thay đổi về số lượng và chất lượng các sắc tố quang hợp làm giảm khả năng hấp thu CO2, sự tích lũy các gốc tự do tăng lên gây rối loạn trao đổi chất, từ đó làm giảm quang hợp và khả

năng tích lũy chất khô trong cây (Lisar et al., 2012)

Nhiều nghiên cứu đã dựa vào các chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa để sàng lọc giống cây trồng có khả năng chịu hạn

Nghiên cứu trên cây đậu xanh, Ahmed et al (2002) cho biết, khi bị hạn làm

giảm lượng CO2 hấp thu qua lá và giảm hàm lượng nước trong lá Rahbarian et

al (2011) chỉ rõ, hạn làm giảm nồng độ CO2 hấp thu qua lá (A), giảm cường độ thoát hơi nước (E), và hiệu suất huỳnh quang diệp lục (Fv/Fm) Các giống đậu gà

có khả năng chịu hạn có A, Fv/Fm và hiệu quả sử dụng nước (WUE) cao hơn so với giống nhảy cảm khi gặp hạn ở giai đoạn ra hoa rộ và quả mẩy A, WUE, Fv/Fm là những chỉ tiêu hữu ích để sàng lọc khả năng chịu hạn của cây đậu gà Các giống đậu tương khi gặp hạn bị giảm mạnh về cường độ quang hợp, cường độ thoát hơi nước, hiệu suất sử dụng nước, giống đậu tương có khả năng chịu hạn có cường độ quang hợp giảm trong tình trạng thiếu nước ít nghiêm trọng hơn, có hiệu suất sử dụng nước cao hơn và độ thiếu hụt bão hòa nước thấp hơn so với giống không chịu hạn (Trần Anh Tuấn và cs, 2007) Khi nghiên cứu trên cây lạc Vũ Ngọc Thắng và cs (2016) cũng có kết quả tương tự

Hàm lượng diệp lục a, diệp lục b và hàm lượng diệp lục tổng số ở các loài

hướng ánh sáng bị giảm dưới điều kiện hạn hán (Manivannan et al., 2007) Sự

suy giảm hàm lượng diệp lục tổng số làm hạn chế khả năng quang hợp của thực vật, do đó làm giảm sản lượng sơ cấp của quá trình quang hợp Hàm lượng diệp lục giảm trong điều kiện hạn được giải thích chủ yếu là do lục lạp bị phá hủy

dưới tác động của sự tích lũy các gốc tự do trong tế bào (Mafakheri et al., 2010) Hassanzadeh et al (2009) đã đề nghị, có thể dựa vào hàm lượng diệp lục b và

diệp lục tổng số để tuyển chọn giống chịu hạn và có năng suất cao Nghiên cứu

về khả năng chịu hạn ở cây lạc, cây đậu gà Arunyanark et al (2008); Mafakheri

et al (2010) đã chỉ rõ, sự ổn định của diệp lục là một chỉ tiêu đặc trưng cho tính

chịu hạn ở cây lạc, cây đậu gà Nghiên cứu của Ghassemi-Golezani and Lotfi (2012) trên một số giống đậu tương cho biết, nhiệt độ vùng lá tăng lên trong khi hàm lượng diệp lục, hiệu suất lượng tử của hệ thống quang hóa II và năng suất