Năng suất hạt là sản phẩm của nhiều quá trình, hiện tượng kiểu hình, sinh lý, sinh hóa biểu hiện tổng hợp chu kỳ sống của cây trồng ñược ñiều khiển bằng kiểu gen và tác ñộng của các yếu tố môi trường. Bên cạnh kiểu gen một số yếu tố chính quyết ñịnh ñến năng suất hạt có thể nhận biết qua khung khái niệm ñã ñược phát triển.
a) Bức xạ mặt trời (Solar radiation): Dưới ñiều kiện tối ưu nước và dinh dưỡng, bức xã mặt trời ñược tán cây hấp thu là một yếu tố chính tạo thành năng suất hạt.
GY = [RAD x %RI x GLD x RUE] x HI Trong ñó: GY = Năng suất hạt (grain yield)
+ RAD = Bức xạ tới/ngày (incident radiation per day (e.g.- 20 MJ/m2 or 2 x 105 MJ/ha)
+ %RI = Phần bức xạ tới ñược chắn bởi tán lá cây (e.g.-45% toàn bộ
chu kỳ sống của cây)
+ GLD = Thời gian diện tích lá xanh (e.g.-100days)
+ RUE = Bức xạ sử dụng hiệu quả (e.g.- 2 g MJ-1, or 2 x 10-6 t/MJ)
+ HI = Hệ số thu hoạch (e.g.- 0.40)
Yếu tố trình bày trong ngoặc là năng suất sinh vật học là tổng năng suất vật chất khô trong toàn bộ chu kỳ sống của cây và hệ số thu hoặch HI là phần hệ số hiệu quả với hạt ví dụ tính như sau:
Tổng vật chất khô = [2x105 x 0.45 x 100 x 2 x 10-6] = 18 tấn/ha Năng suất hạt = 18 x 0.40 = 7,2 tấn/ha
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………21
b) ðạm dễ tiêu (Nitrogen availability): ñạm dễ tiêu cũng là một quyết ñịnh quan trọng ñến năng suất cây trồng, phân tích như trên ta có:
GY = [NA x Nhút x NUE] x HI Trong ñó:
+ NA = Tổng sốñạm dễ tiêu “nitrate or ammonium(e.g.- 300 kg N/ha)”
+Nhút = Là phần ñạm dễ tiêu cây hút ñược (e.g.- 0.50)
+ NUE = Hiệu quả sử dụng ñạm (e.g.- 0.12 t vật chất khô/kg N)
+ HI = Hệ số thu hoạch (e.g.- 0.40) Ví dụ tổng vật chất khô và năng suất hạt như sau:
Tổng vật chất khô = [300 x 0.50 x 0.12] = 18 tấn/ha Năng suất hạt = 18 x 0.040 = 7,2 tấn/ha
c) Nước hữu hiệu (Water availability): Phân tích tương tự như trên, trên cơ
sở lượng nước hữu hiệu với cây trồng.
GY = [W x Ptrans x WUE] x HI Trong ñó:
+ W = Tổng lượng nước hữu hiệu với cây trồng (e.g.- 750mm)
+ Ptrans = Nước bốc hơi do cây trồng (e.g.- 0.60)
+ WUE = Hiệu quả sử dụng nước (e.g.- 0.04 t dry matter/mm)
+ HI = Hệ số thu hoạch (e.g.- 0.40)
Tổng năng suất sinh vật học và năng suất hạt sẽ là:
+ Tổng năng suất sinh vật học = [750 x 0.60 x 0.040] = 18 tấn/ha
+ Năng suất hạt = 18 x 0.040 = 7.2 tấn/ha Lượng nước bốc hơi bởi cây trồng ảnh hưởng của ñộ sâu ñất, thành phần cơ giới, lượng mưa, lượng nước tưới, mất nước do cỏ dại, mất nước do bốc hơi bề mặt ñất etc. Các nghiên cứu chỉ ra rằng năng suất sinh khối là
ñường tuyến tính với hô hấp tích lũy (nước bốc hơi x WUE). Hiệu quả sử
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………22 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
năng áp suất ñể hút nước). Nhiệt ñộ không khí cao hơn tăng hơi nước có thể
hút của cây và như vậy VPD cao hơn. Nhìn chung cây C4 sử dụng nước hiệu quả hơn cây C3, mặc dù vậy tại mức cây trồng sử dụng nước hiệu quả WUE xuất hiện với ñất khô và ñất tốt. Một số biến ñộng của WUE có thể biến ñộng tỷ lệ hô hấp duới những ñiều kiện bất thuận [27], [39].
d) Yếu tố tạo thành năng suất (Yield components): Các yếu tố cây trồng khác nhau quyết ñịnh năng suất cuối cùng của hạt: GY = Số cây /ha x RPP x GPR x WPG + Trong ñó: Số cây/ha = 45.000 cây/ ha RPP= Số bắp/cây (e.g.- 1.2) GPR = Số hạt/bắp (e.g.- 400)
WPG = Khối lượng hạt (e.g 334 mg or 334 x 10-9 ton)
HI = Hệ số thu hoạch (e.g.- 0.40) Tổng năng suất lý thuyết và năng suất hạt sẽ là:
Năng suất sinh vật học = [45.000 x 1.2 x 400 x 334 x10-9] = 18 tấn/ha Năng suất hạt = 18 x 0.040 = 7,2 tấn/ha
e) Nguồn và sức chứa (Source and sink) :
Hạn chế của nguồn hay sức chứa ñã có những cuộc tranh luận dài và phụ thuộc của nó lên môi trường, hai yếu tố này hạn chế năng suất ở rất nhiều mức khác nhau.
Tổng cung cấp cho ñồng hóa của nguồn ñược xác ñịnh như sau:
+ Lượng hút của cây cho sinh trưởng như [RAD x %RI x GLD], [W x Ptrans] và [NA x Nuptake].
+ Hiệu quả chuyển ñổi các yếu tố của cây thành carbohydrates, proteins và lipids – xây dựng các cơ quan (the building blocks of the plant (e.g., RUE, WUE, NUE)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………23
+ Thời gian nhận ñược các yếu tố sinh trưởng.
Hạn gây giảm diện tích lá (%RI), nếu hạn xảy ra trước ra hoa hay tại bất kỳ thời gian phát triển nào của cây hạn ñều làm giảm tỷ lệ quang hợp (RUE, WUE hoặc NUE) và với quá trình tổng ñồng hóa của cây. Hạn sau ra hoa giảm tuổi thọ lá xanh, như thế dưới ñiều kiện hạn nó có thể là yếu tố hạn chế chủ yếu ñối với năng suất hạt. Năng suất hạt cũng ñược quyết ñịnh bởi mức ñộ cấu trúc bắp hạt và tế bào nội nhũ là ñồng hóa và xây dựng sức chứa.
Trong giai ñoạn trước trỗ ngô hình thành nhiều bắp và nhiều hoa hơn trong hai tuần nở hoa. Số bắp, số hạt và tế bào nội nhũ ñược xác ñịnh, ngô rất mẫn cảm thời kỳ này.
Giai ñoạn tích lũy vào hạt quyết ñịnh ñộ lớn bắp, hạt và tế bào nội nhũ ñã hình thành trong giai ñoạn ra hoa. Giai ñoạn này hạn chủ yếu ảnh hưởng
ñến yếu tố sức chứa.
Bởi vậy thời gian và cường ñộ hạn xác ñịnh yếu tố hạn chế thực sựñến năng suất hạt.
Nếu ñiều kiện sinh trưởng thuận lợi ở thời kỳ trước ra hoa và trong thời gian ra hoa, bởi vậy cây trồng thiết lập ñược diện tích lá lớn, là cơ sở ñể hình thành lên số hạt cũng như số bắp. Hạn xảy ra sau ra hoa là nguyên nhân lá tàn sớm. Nguồn cung cấp ñồng hoá cho hạt sẽ hạn chế, có nhiều hạt nhỏ vì hạn chế quá trình ñồng hóa từ nguồn năng lượng mặt trời (P. Zaidi, 2003) [45].