Đánh giá ảnh hưởng của độ thiếu hụt nước trong giai đoạn đầu đến sự sinh trưởng và cấu thành năng suất của cây ngô

Việc tăng sản lượng lương thực với nguồn nước sẵn có hạn chế là rất quan trọng trong hoạt động canh tác nông nghiệp. Tuy nhiên, hoạt động sinh lý của cây trồng chịu ảnh hưởng từ chế độ quản lý nước trên ruộng, qua đó trực tiếp ảnh hưởng đến năng suất của cây trồng, cũng là yếu tố hạn chế lớn nhất đối với mục tiêu tăng sản lượng trên toàn thế giới.

BÀI BÁO KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ THIẾU HỤT NƯỚC TRONG GIAI ĐOẠN ĐẦU ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ CẤU THÀNH NĂNG SUẤT CỦA CÂY NGƠ Hồng Cẩm Châu1, Trần Viết Ổn1, Nguyễn Quang Phi1 Tóm tắt: Việc tăng sản lượng lương thực với nguồn nước sẵn có hạn chế quan trọng hoạt động canh tác nông nghiệp Tuy nhiên, hoạt động sinh lý trồng chịu ảnh hưởng từ chế độ quản lý nước ruộng, qua trực tiếp ảnh hưởng đến suất trồng, yếu tố hạn chế lớn mục tiêu tăng sản lượng tồn giới Vì vậy, nghiên cứu chế độ tưới phù hợp nhằm giúp trồng sử dụng nước hiệu mà không hạn chế phát triển mang lại hiệu tiết kiệm nước tăng sản nhằm hướng tới mục tiêu xây dựng nơng nghiệp bền vững Từ khố: ngơ, chế độ tưới, thiếu hụt nước, thích nghi hạn hán ĐẶT VẤN ĐỀ* Quan điểm tưới truyền thống trước xây dựng dựa nhu cầu nước trồng suất trồng có quan hệ chặt chẽ với việc thoả mãn nhu cầu nước Tuy nhiên, nghiên cứu khác chứng minh trồng điều kiện chịu hạn thời gian mức độ thích hợp có phản ứng tích cực đến tăng trưởng, phát triển suất cuối Tưới thâm hụt nước (Deficit Irrigation Regulated deficit irrigation) phương pháp tưới tiết kiệm nước đề xuất dựa kết hợp ngun lý tính tốn chế độ tưới phản ứng trồng với điều kiện bị hạn Chế độ tưới thâm hụt nước nghiên cứu nhiều nước giới đạt kết định Cơ sở lý luận tưới thâm hụt nước cho trồng dựa vào khả cấp nguồn nước, dựa vào quy luật nhu cầu nước trồng giai đoạn sinh trưởng khác mức độ thích ứng với điều kiện bị hạn mà chủ động ức chế cấp nước để điều tiết động thái sinh trưởng phần thân phần rễ cây, khống chế sinh trưởng dinh dưỡng, điều tiết phân phối sản phẩm q trình quang hợp đến quan, từ cải thiện sinh trưởng trồng với yêu cầu nước đất để đạt mục tiêu tiết kiệm nước, sản lượng cao, tối ưu hiệu (FAO 1992, C.Kinda 2002, Gernot Bodner) Vì việc xây dựng chế độ tưới phù hợp không tiết kiệm nước mà mang lại hiệu tăng sản mục tiêu hướng tới khoa học tưới đại Các nghiên cứu trước trồng bị hạn giai đoạn đầu khơng ảnh hưởng đến sinh trưởng mà cịn tạo kích thích có lợi cho phát triển trồng giai đoạn sau (FAO 1992, Gernot Bodner cộng 2015) Dựa tiền đề đảm bảo suất trồng điều kiện bị hạn nên báo nghiên cứu ảnh hưởng mức độ thiếu hụt nước giai đoạn đầu đến sinh trưởng phát triển suất cuối ngơ, qua phân tích khả phân phối nguồn nước tưới giai đoạn sinh trưởng ngô điều kiện hạn chếnguồn cấp để đạt suất tối ưu TỔNG QUAN THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Địa điểm thời gian thí nghiệm Khu vực thí nghiệm thuộc huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên nằm vùng đồng sơng Hồng nên có đặc điểm tương đồng với vùng khí hậu đồng sơng Hồng: số nắng Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thuỷ lợi KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 67 (12/2019) 11 trung bình 1650 giờ/năm, nhiệt độ trung bình 23.2oC, nhiệt độ trung bình tháng thấp 16oC, tổng nhiệt độ trung bình năm 8500 8600oC, lượng mưa trung bình 1450 - 1650mm phân bố không năm điều kiện thổ nhưỡng đất phù sa sông Hồng Như điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu phù hợp cho phát triển canh tác nông nghiệp 2.2 Thiết kế cơng thức thí nghiệm Thí nghiệm bố trí cơng thức thí nghiệm (CTTN) thiếu hụt nhẹ (LD), thiếu hụt vừa (MD) thiếu hụt nặng (SD) công thức đối chứng (FI) với số lần lặp lại CTTN 12lần, ô thí nghiệm lần lặp lại Tổng số thí nghiệm 48 Mỗi thí nghiệm có kích thước 0.7m*0.9m bao bờ xung quanh nhằm tránh tràn nước tưới Mức tưới lần cơng thức đối chứng tính tốn dựa vào cơng thức tưới tăng sản cho ngô với giai đoạn sinh trưởng theo TCVN 86412011 Mức tưới thời gian thí nghiệm cho cơng thức thiếu hụt nhẹ (LD) giảm 20% so với đối chứng, thiếu hụt vừa(MD) giảm 40% so với đối chứng, thiếu hụt nặng (SD) giảm 50% so với đối chứng Thời gian bắt đầu thí nghiệm tính từ 70% số ngơ có thật (khoảng ngày thứ 14 sau gieo) Thời gian thí nghiệm tưới thâm hụt kéo dài 15 ngày Khi kết thúc thời gian thí nghiệm CTTN tưới đối chứng đến thu hoạch 2.3 Các tiêu quan trắc Hình 3.1 Diễn biến tốc độ tăng chiều cao CTTN thời gian thí nghiệm 12 Thí nghiệm quan trắc tiêu sinh trưởng suất trồng sau: - Chiều cao cây: đo trực tiếp từ gốc đến vút cây, đo suốt thời gian thí nghiệm cách ngày đo lần - Đường kính gốc, khối lượng bắp, đường kính bắp, khối lượng thân cây, số hàng bắp, số hạt hàng tiêu quan trắc bắp thời điểm thu hoạch - Tỷ lệ chiều dài bắp có hạt tỷ lệ chiều dài số hạt hàng so với chiều dài bắp KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng mức độ thiếu hụt nước đến sinh trưởng phát triển ngô giai đoạn khống chế tưới Cây trồng bị hạn thời đoạn sinh trưởng có phản ứng sinh lý định để thích nghi với điều kiện bất lợi Các hoạt động bên trồng điều tiết lại, đóng bớt khí khổng nhằm giảm bốc nước nên giảm quang hợp, Vì làm cho yếu tố hình thái bên ngồi chiều cao cây, bề rộng lá, chiều dày có sai khác so với trồng tưới đủ Tuy nhiên, giai đoạn sinh trưởng khác phản ứng trồng bị hạn khác nên sai khác khác Ảnh hưởng thiếu hụt nước giai đoạn đầu đến sinh trưởng phát triển ngô thể qua diễn biến tốc độ tăng chiều cao hình 3.1 Hình 3.2 Diễn biến tốc độ tăng chiều cao CTTN sau thời gian thí nghiệm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 67 (12/2019) Với tốc độ tăng chiều cao (%)= , đó: H0, Hi (cm) chiều cao thời điểm bắt đầu thí nghiệm ngày thứ i sau gieo Theo hình 3.1 tốc độ tăng chiều cao cơng thức có xu tăng giống CTTN có tốc độ tăng cao so với công thức đối chứng Kết thúc giai đoạn thí nghiệm, cơng thức đối chứng tăng chiều cao 133.64% so với lúc bắt đầu thí nghiệm, thấp công thức LD 3.81%, thấp công thức MD 4.25% công thức SD 4.65% Điều Barbara Steuer cộng (1988) giải thích điều kiện bị hạn, trồng kích hoạt chế độ tự bảo tồn nước cho phép thực vật hấp thụ khí cacbonic giảm thiểu nước nên trì sinh trưởng bình thường Như vậy, giai đoạn đầu chịu thiếu hụt nước sinh trưởng phát triển ngơ khơng có khác biệt nhiều so với tưới đầy đủ (Kerbiriou cộng sự, 2013; Kariuki cộng sự, 2016) 3.2 Ảnh hưởng mức độ thiếu hụt nước đến phát triển hình thái ngô giai đoạn sau tưới thâm hụt nước Theo hình 3.2 cho thấy tốc độ tăng chiều cao ngô sau chịu thiếu hụt nước tưới giai đoạn đầu giai đoạn sau CTTN có khác biệt khơng rõ ràng so với đối chứng(-1.30%- 2.73%) Ngoài ra, ảnh hưởng mức độ thiếu hụt nước giai đoạn đầu CTTN đến đặc điểm hình thái ngô đến thu hoạch thống kê bảng sau Bảng 3.1 Thống kê yếu tố hình thái ngơ CTTN CTTN Đường kính gốc (ĐK) Chiều cao (H) Bề rộng lớn (B) Khối lượng thân tươi (Wshoot) ĐK (cm) +/- so với FI (%) H (cm) +/- so với FI (%) B (cm) +/- so với FI (%) Wshoot( g) +/- so với FI (%) FI 2.24 0.00 206.3 0.00 10.30 0.00 604.3 0.00 LD 2.22 -0.89 207.6 +0.63 10.80 +4.85 620.2 +2.63 MD 2.26 +0.89 210.0 +1.79 10.00 -2.91 628.7 +4.04 SD 2.30 +2.68 205.3 -0.47 10.30 0.00 627.4 +3.82 Dựa vào kết bảng 3.1 cho thấy, tiêu hình thái ngơ đến thu hoạch CTTN có chênh lệch khơng đáng kể so với cơng thức đối chứng, chí có tiêu cao so với đối chứng So với đối chứng, cơng thức SD có đường kính gốc cao 2.68%, cơng thức MD có chiều cao cao 1.79%, cơng thức MD có khối lượng thân cao 4.04% công thức LD có bề rộng lớn cao 4.85% Như vậy, kết tương đồng với nghiên cứu trước thấy giai đoạn đầu ngơ chịu thiếu hụt nước tưới không ảnh hưởng đến giai đoạn khống chế trước mà cịn kích thích tốc độ tăng trưởng cao so với tưới đầy đủ giai đoạn khơng ảnh hưởng đến giai đoạn sau tưới thâm hụt (Chu Anh Tiệp Li Fu Sheng 2012, 蔡 焕 杰và cộng 2015) 3.3 Ảnh hưởng mức độ thiếu hụt đến suất Turner (1990) cho việc ức chế lượng nước cho trồng giai đoạn đầu thích hợp có lợi cho suất cuối trồng Kết thí nghiệm thể bảng 3.2 tương đồng với quan điểm nêu Năng suất trồng có liên quan đến yếu tố cấu thành suất khối lượng bắp tươi, đường kính bắp, số hàng số hạt hàng So với đối chứng, cơng thức thí nghiệm có khối lượng bắp tươi cao 2.09% (LD), 3.86% (MD) 2.76% (SD) Kết thí nghiệm cho thấy tiêu cấu thành suất KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 67 (12/2019) 13 cơng thức thí nghiệm cao đối chứng, cơng thức MD mang lại hiệu tăng trưởng tốt cơng thức thí nghiệm cịn lại hầu hết tiêu Bảng 3.2 Bảng thống kê yếu tố cấu thành suất CTTN CTTN FI LD MD SD Khối lượng bắp +/- So với KL (g) ĐC (%) 282.2 0.00 288.1 +2.09 293.1 +3.86 290.0 +2.76 Đường kính bắp D +/- So với (cm) ĐC (%) 5.76 0.00 5.96 +3.47 5.91 +2.60 5.68 -1.39 Số hàng/ bắp Số hạt/ hàng 13.5 13.5 13.0 13.0 36.80 37.00 37.25 37.20 Tỷ lệ chiều dài bắp có hạt 0.913 0.931 0.926 0.918 3.4 Hiệu sử dụng nước Bảng 3.3 Bảng thống kê hiệu sử dụng nước CTTN CTTN FI LD MD SD Năng suất thực thu +/- so với ĐC P(kg/ha) (%) 11333.33 11506.67 11465.40 11419.68 0.00 +1.53 +1.17 +0.76 Tổng mức tưới +/- so với ĐC M(mm) (%) 191.2 186.2 181.5 176.6 Theo bảng 3.3, so với công thức đối chứng, lượng nước tưới CTTN giảm từ 2.62%7.64%, hiệu sử dụng nước tưới cao 2.35%-3.17% Vì giai đoạn đầu kéo dài tuần nên việc chủ động cắt giảm lượng nước tưới giai đoạn mang lại hiệu tiết kiệm nước tương đối so với tồn thời gian sinh trưởng ngô Tuy vậy, so với hiệu tăng sản lượng trồng phân tích hiệu tiết kiệm nước đánh giá có ý nghĩa KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chế độ tưới thâm hụt nước lợi dụng đặc điểm thích nghi trồng điều kiện bị hạn để chủ động cắt giảm lượng nước tưới, qua kích hoạt chế độ điều tiết, phân phối lại nguồn nước 0.00 -2.62 -5.07 -7.64 Hiệu suất sử dụng nước WUE +/- so với ĐC (kg/m3) (%) 4.95 5.07 5.11 5.09 0.00 +2.35 +3.17 +2.77 hoạt động sinh lý trồng Kết thí nghiệm cho thấy ảnh hưởng thiếu hụt nước tưới đến tiêu hình thái, diễn biến phát triển suất cuối ngô giai đoạn đầu cao so với chế độ tưới truyền thống, mức độ thiếu hụt trung bình đem lại hiệu tốt đặc điểm hình thái mức độ thiếu hụt nhẹ đem lại hiệu tốt suất mức độ thiếu hụt nặng đem lại hiệu tốt sử dụng nước Qua kết thí nghiệm nhận thấy thời gian thích hợp chịu thiếu hụt nước đến ngày thứ 30 sau gieo Tuy nhiên để có đánh giá xác cần tiến hành thí nghiệm thêm thời gian sau TÀI LIỆU THAM KHẢO Chu Anh Tiệp, Li Fu Sheng (2012) Ảnh hưởng độ thiếu hụt nước giai đoạn sinh trưởng đến quang hợp, suất hiệu suất sử dụng nước ngô nếp, Tạp chí Khoa học phát triển, trường Đại học Nơng nghiệp Hà Nội 14 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 67 (12/2019) QCVN 01-56-2011/BNNPTNT: Về khảo nghiệm giá trị canh tác sử dụng giống ngơ TCVN 8641- 2011: Cơng trình thuỷ lợi Kỹ thuật tưới tiêu nước cho lương thực thực phẩm Barbara Steuer, Thomas Stuhlfauth, Heinrich P Fock (1988) The efficiency of water use in water stressed plants is increased due to ABA induced stomatal closure Photosynthesis rearch C.Kinda (2002) Deficit irrigation scheduling based on plant growth stages showing water stress tolerance Deficit irrigation practices FAO (1992) Crop water requirement FAO irrigation and drainage paper 24 Gernot Bodner, Alireza Nakhforoosh, Hans- Peter Kaul (2015) Management of crop water under drought: a review Springer Lilian Wambui Kariuki, Peter Masinde, Stephen Githiriand Arnold N Onyango (2016) Effect of water stress on growth of three linseed (Linum usitatissimum L.) varieties SpringerPlus P J Kerbiriou & T J Stomph & P E L Van Der Putten & E T Lammerts Van Bueren & P C Struik (2013).Shoot growth, root growth and resource capture under limiting water and N supply for two cultivars of lettuce (Lactuca sativa L.) Plant Soil Turner N.C (1990) Plant water relations and irrigation management, Agircultural Water Management 蔡焕杰，康绍忠，张振华 (2015).作物调亏灌溉的适宜时间与调亏程度的研究，农业工程学报 Abtract: EVALUTING MAIZEGROWTH AND COMPONENTS OF PRODUCTIONUNDER WATER DEFICIT IN THE EARLY PERIOD Increasing crops production in agiculture is more difficult when the water resource is becoming limited.However, the crop physiological is influenced by the water management regime, thereby affecting the productivity of the crop directly.Therefore, studying about irrigation regime under climate change’s conditions will help plants to use water more efficiently and will not affectto plants growth at the same time That provides water saving and increasing plant production to approach to sustainable agriculture Keywords: maize, irrigation regime, deficit irrigation, plant drought response Ngày nhận bài: 03/8/2019 Ngày chấp nhận đăng: 20/10/2019 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 67 (12/2019) 15 ... giai đoạn đầu ngô chịu thiếu hụt nước tưới khơng khơng ảnh hưởng đến giai đoạn khống chế trước mà cịn kích thích tốc độ tăng trưởng cao so với tưới đầy đủ giai đoạn khơng ảnh hưởng đến giai đoạn. .. hụt nước tưới giai đoạn đầu giai đoạn sau CTTN có khác biệt khơng rõ ràng so với đối chứng(-1.30%- 2.73%) Ngoài ra, ảnh hưởng mức độ thiếu hụt nước giai đoạn đầu CTTN đến đặc điểm hình thái ngô. .. chiều dài bắp KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng mức độ thiếu hụt nước đến sinh trưởng phát triển ngô giai đoạn khống chế tưới Cây trồng bị hạn thời đoạn sinh trưởng có phản ứng sinh lý định để thích