a. Ảnh hưởng của mức bón phân tới năng suất cây lúa
Theo Đào Thế Tuấn (1963) cho biết: Bón phân có ảnh hưởng đến phẩm chất hạt giống rõ rệt, làm tăng trọng lượng nghìn hạt, tăng tỉ lệ lân trong hạt, tăng số hạt trên bông và cuối cùng là tăng năng suất lúa.
Thực tiễn trong sản xuất cho thấy nếu cây trồng không có phân bón thì không thể cho năng suất cao. Theo Nguyễn Văn Luật (2001) cho thấy phân bón có khả năng tăng năng suất từ 25-50% so với đối chứng không bón phân.
Theo Bùi Đình Dinh vào các năm 1995-1999 cho thấy: Trong thực tiễn, năng suất cây trồng còn quá thấp so với tiềm năng năng suất sinh vật của chúng. Nếu năng suất lúa ở mức 43,3 tạ/ha, so với các giống đang sử dụng thì chỉđạt 30- 40%. Muốn đưa năng suất cây trồng lên nữa thì biện pháp sử dụng phân bón là hữu hiệu nhất. Bùi Huy Đáp (1980) cho rằng, đối với sản xuất nông nghiệp thì phân bón được coi là vật tư quan trọng. Ca dao Việt Nam có câu: “Nhất nước, Nhì phân, Tam cần, Tứ giống”. Câu ca dao trên cha ông ta khẳng định rằng từ
thời xưa đã coi phân bón trong sản xuất nông nghiệp có vai trò hết sức quan trọng để tăng năng suất cây trồng. Trong những năm gần đây, ngoài vai trò của giống mới cho năng suất cao còn có sự bổ trợ của phân bón. Việc ra đời của phân bón hoá học trong sản xuất nông nghiệp đã làm tăng 50% năng suất cây trồng so với năng suất đồng ruộng luân canh cây bộ đậu tại các nước Tây Âu. Và đến những năm 1970-1985 thì năng suất lại tăng gấp đôi so với năng suất đồng ruộng
trước đại chiến thế giới lần thứ nhất.
Theo kết quả nghiên cứu của Bali AS trong ba năm 2001-2003 thì giống lúa lai KNR2 được bón 150 kg N + 80 kg P2O5 + 62 kg K2O cho năng suất cao nhất 6,26 tấn/ha cho loại đất pha cát (G. Ramano, 2004).
Kết quả nghiên cứu lúa lai của Ấn Độ năm 2000, trên nền phân bón 120 kg N + 60 kg P2O5 + 45 kg K2O cho thấy năng suất đạt 6470 kg/ha. Để tạo ra 100kg hạt cần 1,7-2,4 kg N, 0,27-0,34 kg P2O5, 1,0-2,1 kg K2O.
Theo FAO thì trong thập kỷ 80 của thế kỷ XX, phân bón đóng vai trò vào tăng năng suất nông nghiệp toàn cầu khoảng 50% (FAO 1984), ở khu vực Châu Á - Thái Bình Dương là 75%. Nhờ kỹ thuật canh tác, cải tiến, trong đó chủ yếu là tăng cường sử dụng phân bón hoá học mà năng suất cây trồng nông nghiệp đã tăng 2 – 3 lần trong vòng 60 năm.
Ở Việt Nam, năng suất cây lúa đã tăng từ 12,1 tạ/ha/vụ trong những năm 30 lên 31,7 tạ/ha/vụ trong những năm 90 của thế XX, tức là đã tăng 2,6 lần (Nguyễn Văn Bộ và cs., 1998).
Phân bón là một trong 3 yếu tố giúp tăng năng suất cây trồng. Theo các nhà Trung Quốc, phân bón đóng góp 40% trong tăng năng suất cây trồng trên phạm vi toàn quốc. Với Việt Nam, các nhà khoa học cho rằng phân bón đóng góp cao hơn bởi vì trong 40 năm (1970-2010) tăng tương ứng 2,66 lần. Tốc độ tăng năng suất của Việt Nam cao hơn trung bình của thế giới và hầu hết các nước trồng lúa.
Bảng 2.3. Sử dụng phân hoá học và năng suất lúa tại một số nước
Nước Kg N+P2O5+K2O/ha canh tác Năng suất lúa, tạ/ha
1970 1980 1990 2000 2007 1970 1980 1990 2000 2010 Trung Quốc 44,0 158,2 220,4 256,9 366,9 3,42 4,14 5,72 6,26 6,55 Nhật Bản 376,3 372,6 385,5 324,5 272,1 5,63 5,13 6,38 6,70 6,51 Hàn Quốc 261,9 351,4 418,7 301,1 257,9 4,55 4,31 6,21 6,71 6,51 Thái Lan 6,6 16,7 59,7 99,7 133,4 2,02 1,89 1,96 2,61 2,88 Việt Nam 55,2 26,1 104,9 365,6 400,3* 2,01 2,08 3,19 4,24 5,34
Nguồn: FAOSTAT Database (2011)
Theo số liệu thống kê, năng suất và sản lượng các cây trồng chính tại Việt Nam có mối quan hệ chặt chẽ với lượng phân bón sử dụng.
Những nước có nền thâm canh sớm như Nhật Bản, Hàn Quốc đều đã sử
dụng phân bón rất cao, đạt 300-400 kg N+P2O5+K2O/ha canh tác từ những năm 70-80 của thế kỷ 20. Hàn Quốc đã từng bón 418 kg chất dinh dưỡng/ha canh tác cách đây 23 năm, khi đó lượng bón của Việt Nam mới chỉđạt 104 kg/ha. Tuy nhiên các nước thâm canh sớm như Nhật Bản, Hàn Quốc lại đang giảm nhanh lượng phân bón sử dụng/ha canh tác. Một phần do chi phí cao, song phần lớn do công nghệ phân bón và kỹ thuật bón phân được cải thiện nên hiểu quả sử dụng tăng và có thể giảm lượng bón. Lượng bón của Việt Nam năm 2010 thuộc loại cao trên thế giới, song chúng ta có hệ số sử dụng đất đạt gần 2 lần, do vậy, thực chất lượng dinh dưỡng bón cho cây trồng cũng chỉ khoảng 200 kg N+P2O5+K2O/ha/vụ. Lượng bón của Thái Lan hiện thuộc loại thấp, chủ yếu do nước này có trên 10 triệu ha lúa sử dụng giống chất lượng cao nên không chịu thâm canh.
Bảng 2.4. Sử dụng phân bón và năng suất cây trồng ở Việt Nam
Năm Tiêu thụ phân bón
(1.000 tấn N+P2O5+K2O) Năng suất lúa (tấn/ha)
1990 560 3,19 1995 1.224 3,68 2000 2.267 4,24 2005 1.985 4,89 2010 2.582 5,34 2011 2.935 5,53 2012 2.774 5,66
Nguồn: IFA, 2012, Báo cáo tổng kết Bộ Nông nghiệp và PTNT
Hiện nay, mỗi năm chúng ta sử dụng trên 10 triệu tấn phân bón các loại. Phân bón mang lại ít nhất 30-35% giá trị sản lượng của nông nghiệp. Chỉ tính riêng phân bón nhập khảu, năm 2012 đã tiêu tốn của ngân sách gần 2 tỉ USD. Nếu tính cả lượng phân bón sản xuất trong nước thì chúng ta tiêu thụ lượng phân bón có gía trị tương đương khoảng 4 tỉ USD. Với đóng góp và giá trị cao như
vậy, nhưng chúng ta chưa quan tâm đúng mức đến nghiên cứu để chế tạo ra các loại phân bón mới cũng như kỹ thuật sử dụng phân bón hiệu quả.
b. Ảnh hưởng của mật độ cấy tới năng suất cây lúa
Trong thâm canh muốn đạt năng suất cao, điều đầu tiên là phải tranh thủ
tăng số bông đến một mức độ cần thiết và đây cũng là yếu tố năng suất dễ tác
ruộng lúa thích hợp hay không sẽ cho năng suất cao hay thấp. Mật độ gieo quyết
định số bông trên đơn vị diện tích lại là yếu tố quan trọng trong việc cấu thành năng suất.
Từ năm 1971, Takea và Hirota đã làm nhiều thí nghiệm chứng minh sự
tương quan giữa mật độ gieo trồng và năng suất lúa, đã kết luận rằng năng suất lúa thực sự không thay đổi giữa 2 khoảng cách trồng 10 và 100 khóm/m2. Các kết quả này cũng chứng minh rằng cây lúa có khả năng thích ứng rộng với mật độ
gieo trồng bằng cách tự điều chỉnh số bông, số hạt/bông và tỷ lệ hạt chắc tùy thuộc vào điều kiện môi trường. Cơ chế này đã được San-oh et al. (2004) giải thích một cách tổng quát như sau: Ở ruộng gieo trồng thưa, tầng lá không che phủ kín tầng lá dưới. Vì vậy, tầng lá bên dưới được kéo dài tuổi thọ và hỗ trợ
dinh dưỡng nuôi bộ rễ lúa.
Theo Ân Hoàng Chương (1961) Trung Quốc: Quần thể có cấu tạo tính năng riêng của nó, có sựđiều tiết: cấy thưa thì đẻ nhánh mạnh để nâng số bông lên, cấy nhiều quá thì một số nhánh dễ bị lụi để giảm số bông xuống. Quần thể có cấu tạo và tính năng riêng của nó, có sựđiều tiết sinh lý và năng lực khống chế năng lực sẽ phụ
thuộc nhiều yếu tố, trong đó mật độ là không thể thiếu được.
Theo Badshah et al. (2014), đẻ nhánh là một đặc điểm nông học quan trọng cho sản xuất hạt lúa. Đểđánh giá năng suất và khả năng đẻ nhánh của giống siêu lúa lai Liangyoupeijiu được trồngở Hồ Nam, Trung Quốc trong thời gian 2011- 2012 theo 2 phương pháp làm đất khác nhau (truyền thống và làm đất tối thiểu) và phương pháp thâm canh (cấy khoảng cách 20x20 cm, cấy 1 dảnh/khóm và gieo sạ với lượng 22,5 kg/ha). Kết quả cho thấy và giai đoạn đẻ nhánh tối đa và giai đoạn chín thì phương thức gieo thẳng có số nhánh nhiều hơn 22% so với phương thức cấy ở hệ thống làm đất tối thiểu. Nhánh vô hiệu bị chết đạt cao nhất vào giai đoạn phân hóa đòng và ở hệ thống làm đất truyền thống cao hơn làm đất tối thiểu 16%. Ở phương thức cấy thời gian nhiều hơn gieo thẳng 29%. Tỷ lệ
nhánh đẻ ở phương thức gieo thẳng cao hơn 43% so với phương thức cấy ở cả hệ
thống làm đất truyền thống và làm đất tối thiểu. Có sự tương quan chặt giữa số
bông/m2 và số nhánh tối đa/m2 nhưng không có tương quan với tỷ lệ nhánh thành bông. Tỷ lệ nhánh thành bông ở phương thức gieo thẳng cao hơn cấy ở cả hệ
thống làm đất truyền thống và làm đất tối thiểu. Khối lượng khô của nhánh tăng dần đến giai đoạn trỗ và ở phương thức cấy cao hơn gieo thẳng khoảng 14%. Diện tích lá tăng từ thời điểm đẻ nhánh tối đa đến trỗ và sau đó giảm 34% (hệ
thống làm đất truyền thống, cấy) đến 45% (hệ thống làm đất truyền thống, gieo thẳng) nhưng đều như nhau (35%) đối với phương thức gieo thẳng ở cả hệ thống làm đất truyền thống và làm đất tối thiểu trong giai đoạn 12-24 ngày sau trỗ. Năng suất hạt ở hệ thống làm đất truyền thống và cấy cao hơn ở phương thức gieo thẳng.
Ở Ấn Độ gần đây có thí nghiệm trồng lúa theo phương pháp Nhật Bản ở
nhiều nơi, tổng cộng là 2.000ha. Năng suất cao nhất đạt được là 100,8 tạ/ha. Theo Yoshida (1981) khi nghiên cứu về quan hệ giữa mật độ cấy và khả năng đẻ
nhánh của lúa đã khẳng định, với lúa cấy khoảng cách thích hợp cho lúa để
nhánh khỏe và sớm thay đổi từ 20x20 cm lên 20x30 cm, việc đẻ nhánh chỉ xảy ra với mật độ 300 cây/m2. Năng suất hạt tăng lên khi mật độ cấy tăng từ 182-242 dảnh/m2, số bông/đơn vị diện tích cũng tăng theo mật độ nhưng lại giảm số
hạt/bông. Khi đã tiến hành thí nghiệm với nhiều giống lúa qua nhiều năm ông đã
đưa ra kết luận trong phạm vi khoảng cách cấy 10x10 cm-50x50 cm thì khả năng
đẻ nhánh có ảnh hưởng đến năng suất.
Maske et al. (1997) cũng đã chỉ rõ: chiều cao cây, chỉ số diện tích lá, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của khoảng cách cấy 20x20 cm cao hơn so với 15x15 cm và 15x20 cm. Cũng theo Maske các khóm có khoảng cách cấy 20x20 cm tương đồng với các khóm có khoảng cách cấy 20x15 cm và 20x10 cm, ông đã ghi nhận được cả về số chùm hoa, năng suất, sinh khối cây trồng (khối lượng thân lá). Theo đó số khóm hoa hữu thụ và khối lương nghìn hạt không bị ảnh hưởng bởi khoảng cách cấy.
Khi đề cập đến vấn đề khoảng cách liên quan đến sự che cớm lẫn nhau, Matsuo cho rằng ở mức đạm thấp thì khoảng cách tốt nhất hẹp hơn mức đạm cao.
Ở những khoảng cách hẹp với mức đạm cao, sự cạnh tranh ánh sáng xảy ra sớm hơn cạnh tranh trong đạm sinh trưởng. Điều này cho thấy ánh sáng chứ không phải đạm là yế tố hạn chế năng suất lúa. Tuy vậy ở khoảng cách hẹp kết hợp với bón nhiều đạm sự che phủ càng sớm, mức độ gây hại đến năng suất lúa càng nhiều, có thể cải thiện tình hình này bằng cách cấy thưa hơn.
Theo Đào Thế Tuấn (1980) sinh lý ruộng lúa năng suất cao mật độ tốt nhất cho năng suất cao nhất, tăng hay giảm mật độ đều làm tăng hay giảm năng suất và ông kết luận: “ ảnh hưởng của mật độđến năng suất lúa, cấy dày hay cấy thưa phải phụ thuộc vào 3 điều kiện: đặc trưng giống, thời tiết khí hậu, độ mỡ của đất và mức độ phân bón”.
Theo Nguyễn Thị Trâm (2002) thì mật độ cấy cây cao thì số bông càng nhiều. Tuy nhiên cấy quá thưa đối với giống ngắn ngày thì khó đạt dược số bông trên đơn vị diện tích theo dự định, các giống lai có thời gian sinh trưởng trung bình có thể cấy thưa. Ví dụ Bắc ưu 64 có thể cấy 35 khóm/m2các giống có thời gian sinh trưởng ngắn như Bồi tạp 77 cần cấy dày 40-45 khóm/m2.
Theo Tăng Thị Hạnh (2003) khi nghiên cứu ảnh hưởng của số dảnh cấy và mật độ cấy đến khả năng sinh trưởng, phát triển của giống lúa Việt Lai 20 đã chỉ
ra mật độ cấy không ảnh hưởng nhiều đến thời gian sinh trưởng, chiều cao và số
lá. Nhưng mật độảnh hưởng đến khả năng đẻ nhánh, hệ sốđẻ nhánh. Mật độ cấy tăng thì khả năng tích lũy chất khô và diện tích lá tăng lên ở thời kỳđầu, đến giai
đoạn chín sữa khả năng tích lũy chất khô giảm khi tăng mật độ cấy.
Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ cấy tới sinh trưởng của lúa ngắn ngày thâm canh. Nguyễn Như Hà (1999) kết luận: tăng mật độ cấy làm cho việc đẻ
nhánh của một khóm giảm. So sánh số dảnh/khóm của mật độ cấy thưa 45 khóm/m2 và mật độ cấy dày 85 khóm/m2 thì thấy số dảnh đẻ trong một nhóm lúa
ở công thức cấy thưa lớn hơn 0,9 dảnh (14,8%) ở vụ xuân, còn ở vụ mùa lên tới 1,9 dảnh/khóm (25%).
Nguyễn Văn Luật (2001) nhận xét phương pháp canh tác cổ truyền trước
đây so với ngày nay: trước năm 1967, người dân trồng lúa thường cấy thưa với mật độ 40x40 cm hoặc 70x70 cm ở một vài ruộng sâu, còn ngày nay có xu hướng cấy dày 20x20 cm; 20x25 cm; 15x20 cm; 10x15 cm.
Theo Nguyễn Văn Hoan (1999) cho rằng khoảng cách tối ưu là khoảng cách đủ rộng để hàng lúa thông thoáng, các khóm lúa không chen lẫn nhau. Cách bố trí các khóm lúa theo kiểu hàng xông (hàng cách hàng), hàng con (cây cách cây) trong đó hàng xông rộng hơn hàng con để có khoảng cách giữa các khóm lúa theo hình chữ nhật là cách bố trí hợp lý nhất. Tổng kết kinh nghiệm đạt năng suất cao trong gieo cấy lúa xuân ở cả vụ mùa cũng như vụ xuân thì khoảng cách giữa các hàng lúa nên bố trí là 20 cm, 25 cm hoặc 30 cm.
Theo Nguyễn Văn Hoan (1995) trên một đơn vị diện tích nếu mật độ càng cao thì bông càng nhiều, song số hạt trên bông càng ít. Tốc độ giảm số hạt/bông mạnh hơn tốc độ tăng của mật độ, vì thế cấy quá đây sẽ làm cho năng suất giảm nghiêm trọng. Tuy nhiên nếu cấy với mật độ quá thưa đối với các giống có thời gian sinh trưởng ngắn rất khó đạt số bông tối ưu. Theo ông thì tùy từng giống lúa
để chọn mật độ thích hợp và cần tính đến khoảng cách đủ rộng để làm hàng lúa thông thoáng, các khóm lúa không chen nhau. Cách bố trí khóm lúa theo hình chữ nhật là phù hợp nhất vì thế mật độ trồng được đảm bảo nhưng lại tạo ra được sự thông thoáng trong quần thể, tăng khả năng quan hợp, chống bệnh tốt và tạo hiệu ứng rìa cho năng suất cao hơn.
Tóm lại, mật độ cấy là một trong những biện pháp kỹ thuật quan trọng, nó phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, dinh dưỡng, đặc điểm của giống. Vì vậy, việc xác định mật độ cấy hợp lý nhằm phân bố hợp lý đơn vị diện tích lá/đơn vị diện tích đất, tận dụng nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời, hạn chế sâu bệnh gây hại, tạo tiền đề cho năng suất cao. Đây là một biện pháp quan trọng trong thâm canh lúa đặc biệt với lúa lai, với mỗi giống lúa trên các vùng miền khác nhau đều cần những phương thức cấy mật độ khác nhau, vậy nên cần phải có thêm nhiều những nghiên cứu về mật độ cấy này.
PHẦN 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
Đề tài được tiến hành tại khi thí nghiệm của Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội.