2.2.1.1. Những kết quả nghiên cứu về phân bón
a. Kết quảnghiên cứu về đạm cho cây lúa
Nitơ là yếu tố tham gia vào nhiều thành phần cấu tạo nên tế bào thực vật nhƣ các amino axit, các nucleotit và diệp lục, protein, một vài hormon sinh trƣởng và giúp cho quá trình hình thành tế bào mới, do đó, quá trình sinh trƣởng trồngđòi hỏi phải đƣợc cung cấp nitơ thƣờng xuyên (Sinclair et al., 2012).
Tìm hiểu hiệu suất phân đạm đối với lúa Yang et al. (1999) cho thấy: Bón đạm với liều lƣợng cao thì hiệu suất cao nhất là bón vào lúc lúa đẻ nhánh, sau đó giảm dần, với liều lƣợng thấp thì bón vào lúc lúa đẻ và trƣớc trỗ 10 ngày có hiệu quả cao. Nếu giảm một nửa lƣợng phân đạm trong trồng trọt thì năng suất cây trồng sẽ giảm 22% trong thời gian ngắn; 25-30% trong thời gian dài, thu nhập trang trại giảm 12%, lợi nhuận của các trang trại giảm 40%, tổng sản lƣợng hoa màu giảm 10% (Dobermann et al., 2005).
Broadlent (1979) cho thấy lƣợng đạm cây hút ở thời kỳ đẻ nhánh quyết định tới 74% năng suất. Bón nhiều đạm làm cây đẻ nhánh khỏe và tập trung, tăng số bông/m2; số hạt/bông, nhƣng trọng lƣợng 1000 hạt ít thay đổi. Mặt khác, tác giả lại cho rằng ở các nƣớc nhiệt đới lƣợng các chất dinh dƣỡng (N, P, K) cần để tạo ra 1 tấn thóc trung bình là 20,5 kg N; 5,1 kg P2O5; 4,4 kg K2O.
Nghiên cứu ảnh hƣởng của phân bón đến khả năng chống đổ của siêu lúa lai, Zhang et al. (2014) cho thấy phân đạm ảnh hƣởng đến hình thái của lóng và mô mem uốn cong của thân, cụ thể lƣợng N tăng làm giảm mô men uốn cong, bẹ lá mỏng hơn và dễ đổ hơn của giống lúa lai Yliangyou 2.
Theo Weon (2012) khi nghiên cứu ảnh hƣởng của các mức đạm khác nhau (0, 50, 70, 90, 110, 130 và 150 kg N/ha) đối với sinh trƣởng, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa Goami2, cho thấy giá trị chỉ số SPAD và hàm lƣợng N trong cây đều tăng sau 29 ngày gieo nhƣng lại giảm sau 93 ngày gieo. Kết quả nghiên cứu xác định mức 70 kg N/ha thích hợp cho giống Goami2 đạt năng suất và tỷ lệ gạo xát cao nhất.
Theo Ji-rui et al. (2013), khi tìm hiểu ảnh hƣởng của phân đạm đến hàm lƣợng diệp lục trên lá đòng của giống siêu lúa lai Liangyou 1 là tăng tốc độ vận chuyển electron (ETR), hiệu suất lƣợng tử (EQY) từ khi bắt đầu trỗ đến 20 ngày sau trỗ. Tác giả đã xác định mức đạm thích hợp cho giống siêu lúa lai từ 135- 180kg N/ha.
Songyikhangsuthor et al. (2014) đã tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của 5 công thức phân đạm (0, 30, 60, 90 và 120 kg/ha) trên 6 giống lúa cạn là: Makhinsoung, Nok, Non, IR55423-1, B6144F-MR-6 và IR60080-46a. Kết quả cho thấy mức đạm 30 kg/ha làm tăng năng suất của các giống lúa cải tiến và mức 50 kg/ha làm tăng năng suất của các giống địa phƣơng. Các công thức bón phân có năng suất cao hơn công thức đối chứng (không bón) từ 29-36% đối với giống
cải tiến và tăng 25-34% đối với giống địa phƣơng.
Theo Sarwa et al. (2011) sức sống của mạ và tuổi mạ khi cấy có vai trò hết sức quan trọng trong thâm canh lúa. Ảnh hƣởng của mật độ cấy, lƣợng đạm bón và tuổi mạ đƣợc tác giả đánh giá sau khi cấy 10, 20, 30 và 40 ngày. Kết quả cho thấy năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất giảm khi cấy ở các tuổi mạ cao, mật độ cấy dầy hơn và không bón phân.
Mazarire et al. (2013) nghiên cứu ảnh hƣởng của đạm đến một số giống lúa cạn (NERICA 1, NERICA 3, NERICA 7 và Mhara 1) ở Zimbabwe cho thấy lƣợng đạm khác nhau có ảnh hƣởng đến chiều cao cây, chiều dài bông, tỷ lệ hạt chắc và năng suất. Năng suất giảm ở mức 1 (0 kg N/ha) nhƣng ở mức 2 (39,5 kg N/ha), mức 3 (64,5 kg N/ha) và mức 4 (89,5 kg N/ha) 39,5 kg N/ha thích hợp nhất cho 4 giống lúa cạn trên.
Theo Badshah et al. (2014), đẻ nhánh là một đặc điểm nông học quan trọng cho sản xuất hạt lúa. Để đánh giá năng suất và khả năng đẻ nhánh của giống siêu lúa lai Liangyoupeijiu đƣợc trồng ở Hồ Nam, Trung Quốc trong thời gian 2011- 2012 theo 2 phƣơng pháp khác nhau làm đất (truyền thống và làm đất tối thiểu) và phƣơng pháp thâm canh (cấy khoảng cách 20 cm x 20 cm, cấy 1 dảnh/khóm và gieo sạ với lƣợng 22,5 kg/ ha). Kết quả cho thấy và giai đoạn đẻ nhánh tối đa và giai đoạn chín thì phƣơng thức gieo thẳng có số nhánh nhiều hơn 22% so với phƣơng 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 phƣơng thức cấy thời gian nhiều hơn gieo thẳng 29%. Tỷ lệ nhánh đẻ ở phƣơng thức gieo thẳng cao hơn 43% so với phƣơng thức cấy ở cả hệ thống làm đất truyền thống và làm đất tối thiểu. Có sự tƣơng quan chặt giữa số bông/m2 và số nhánh tối đa/m2 nhƣng không có tƣơng quan với tỷ lệ nhánh thành bông. Tỷ lệ nhánh thành bông ở phƣơng thức gieo thẳng cao hơn cấy ở cả hệ thống làm đất truyền thống và làm đất tối thiểu. Khối lƣợng khô của nhánh tăng dần đến giai đoạn trỗ và ở phƣơng 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) nhƣng đều nhƣ nhau (35%) đối với phƣơng 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 phƣơng thức gieo thẳng.
b. Kết quả nghiên cứu về lân cho cây lúa
Theo nhận xét của Tanaka: bón lân xúc tiến quá trình sinh trƣởng của cây trong thời kỳ đầu, đồng thời có thể rút ngắn thời gian sinh trƣởng mà đặc biệt là những vùng lạnh thì hiệu quả đó càng rõ (trích theo Cuong Van Pham et al., 2004).
Các công trình nghiên cứu của De Datta (1989) và Vlek (1986) về đặc điểm bón phân cho các giống lúa đều đi đến kết luận: Giống mới yêu cầu về phân bón nhiều nhất là lân, cao hơn giống cũ. Bón lân làm tăng khả năng hút đạm và kali, là cơ sở để tăng năng suất cây trồng. Để đánh giá khả năng cung cấp lân của đất cho cây trồng, ngƣời ta dựa vào hàm lƣợng lân dể tiêu, phân lân bón cho lúa có hiệu quả đứng thứ 2 sau đạm, nhƣng trong một vài trƣờng hợp, ở những đất nghèo dinh dƣỡng thì phân lân lại làm tăng năng suất nhiều hơn đạm. Tuy nhiên, bón phân lân cùng với đạm là điều kiện tốt để phát huy hiệu quả cao của phân lân. Khi cây bị thiếu lân cây non có bộ lá hẹp, thƣờng bị cuộn lại, sức đẻ nhánh giảm và đẻ muộn, giai đoạn đẻ nhánh kéo dài. Ở thời kỳ lúa đẻ nhánh và tròn mình, phân lân có ảnh hƣởng tốt đối với cây lúa, nó làm cho trọng lƣợng của phần trên mặt đất của cây lúa tăng khá lớn, sau đó đến thời kỳ chín mức tăng của trọng lƣợng thân cây giảm. Ở những chân đất tƣơng đối phì nhiêu, hiệu quả của phân lân đối với năng suất lúa không lớn. Bón lân làm cho lúa cứng cây và tăng khả năng chống đổ.
Theo Sarker (2002), khi nghiên cứu ảnh hƣởng lâu dài của lân đối với lúa cho thấy: “Hiệu suất của lân đối với hạt ở giai đoạn đầu cao hơn giai đoạn cuối và lƣợng lân hút ở giai đoạn đầu chủ yếu phân phối ở các cơ quan sinh trƣởng. Do đó, phải bón lót để đáp ứng nhu cầu dinh dƣỡng cho cây lúa”.
Zhang et al. (2012), khi nghiên cứu ảnh hƣởng của lân đến hai giống lúa
Japonica (1 giống lúa cạn Zhonghan 3 và 01 lúa nƣớc Yangfujing 8) ở 2 phƣơng thức cấy khác nhau (cả hai giống cấy ở trên cạn và dƣới nƣớc) với 3 mức lân khác nhau (mức thấp 45 kg P2O5/ha; mức trung bình 90 kg P2O5/ha và mức cao 135 kg P2O5/ha). Khi mức lân tăng thì năng suất tăng của cả giống lúa cạn và nƣớc đều tăng ở điều kiện cạn nhƣng không có sự sai khác về năng suất giữa mức lân cao và trung bình đối với cả 2 giống, cụ thể năng suất của giống lúa cạn tăng nhẹ còn lúa nƣớc giảm nhẹ. Ở cả điều kiện khô hạn và có tƣới, ở mức lân thấp, cả hai giống lúa đều có tỷ lệ gạo nguyên cao hơn, chất lƣợng nấu nƣớng và ăn tốt hơn ở mức lân cao và trung bình.
c. Kết quả nghiên cứu về kali cho cây lúa
Theo Yoshida (1985) cho biết khoảng 20% tổng lƣợng kali cây hút là đƣợc vận chuyển vào hạt, lƣợng còn lại đƣợc tích lũy trong các bộ phận khác của cây. Hơn nữa, việc hút đạm và kali có mối tƣơng quan thuận, tỷ lệ K2O/N thƣờng là 1,26 nếu cây hút nhiều đạm thì dễ thiếu kali, do đó thƣờng phải bón kali ở những ruộng lúa bón nhiều đạm. Vì vậy, trên đất nghèo kali bón cân đối đạm - kali có ý nghĩa rất quan trọng.
Kết quả nghiên cứu của Sinclair (1989) cho thấy lúa hút kali vào thời kỳ đẻ nhánh sẽ có tác dụng làm tăng số bông, số hạt, ở thời kỳ làm đòng làm tăng số hạt và tăng trọng lƣợng nghìn hạt. Vì vậy, thiếu kali ở giai đoạn này làm năng suất giảm mạnh. Đây cũng là cơ sở cho biện pháp bón kali hợp lý.
Thí nghiệm của Kobayashi (1995) chỉ ra rằng khi bón đủ kali, giai đoạn từ bắt đầu đẻ nhánh đến phân hoá đòng có tốc độ hút kali cao nhất sau đó giảm. Bón kali khi lúa phân hoá đòng có thể làm tăng số hạt trên bông. Khi nghiên cứu về đặc điểm dinh dƣỡng, kỹ thuật bón phân cho lúa lai năng suất cao ở Bắc Kinh cho thấy: Đối với lúa ngắn ngày, giai đoạn trỗ cây lúa hút 43,1% lƣợng kali và tổng lƣợng kali cần để đạt năng suất cao là 217,7 kg/ha. Còn đối với lúa dài ngày, cây hút lƣợng kali tƣơng đối đều ở các giai đoạn sinh trƣởng, giai đoạn lúa trỗ bông hút 31,9% và tổng lƣợng cần là 263,75 kg/ha. Tác giả cho thấy, bón kali ở giai đoạn khác nhau cũng cho hiệu quả khác nhau.
Theo kết quả thí nghiệm của IRRI tiến hành tại 3 địa điểm khác nhau trong vòng 5 năm 1968 – 1972 cho thấy: kali có ảnh hƣởng rất rõ tới năng suất lúa ở cả 2 vụ trong năm. Trong điều kiện Mùa khô, với mức 140 kgN – 60 kgP2O5 – 60 kgK2O/ha thì năng suất lúa đạt 6,78 tấn/ha, cho bội thu năng suất do bón kali là 12,8 kg thóc/kg K2)O. Trong Mùa mƣa, với mức 70 kgN, 60kgP2O5, bón 60 kgK2O thì năng suất lúa đạt 4,96 tấn/ha.
Theo kết quả nghiên cứu của Sarker (2002), từ khi cây lúa bắt đầu bén rễ đến cuối đẻ nhánh, đối với vụ sớm và vụ muộn đều hút một lƣợng kali tƣơng đƣơng nhau. Từ khi phân hoá đòng đến lúc bắt đầu trỗ, cây lúa hút kali nhiều nhất và sau đó lại giảm, nhƣng từ khi trỗ đến thời kỳ hạt chắc và chín thì tỷ lệ hút kali ở vụ muộn lại cao hơn vụ sớm. Ở giai đoạn đầu hiệu suất của kali cao sau đó giảm dần và đến giai đoạn cuối lại cao. Do lúa cần lƣợng kali lớn nên cần bón kali bổ sung đến giai đoạn trỗ, đặc biệt ở giai đoạn hình thành hạt là rất cần thiết.
2.2.1.2. Những kết quả nghiên cứu về mật độ
a. Cơ sở khoa học của mật độ gieo, cấy lúa
Trong quần thể ruộng lúa, mật độ gieo, cấy và số dảnh cấy có liên quan đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất. Nếu gieo cấy quá dày hoặc nhiều dảnh trên khóm thì bông lúa sẽ nhỏ đi đáng kể, hạt có thể nhỏ hơn và cuối cùng năng suất sẽ giảm. Vì vậy, muốn đạt đƣợc năng suất cao thì ngƣời sản xuất phải biết điều khiển cho quần thể ruộng lúa có số bông tối ƣu mà vẫn không làm bông nhỏ đi, số hạt chắc và độ chắc hạt trên bông không thay đổi. Căn cứ vào tiềm năng năng suất của giống, tiềm năng đất đai, khả năng thâm canh của ngƣời sản xuất và vụ gieo trồng để định ra số bông cần đạt một cách hợp lý (Nguyễn Văn Hoan, 2003).
Mật độ gieo cấy lúa phụ thuộc vào đặc điểm của giống lúa định gieo cấy: Giống lúa chịu thâm canh càng cao, tiềm năng năng suất lớn mật độ gieo cấy càng dày và ngƣợc lại, giống lúa chịu thâm canh thấp mật độ gieo cấy thƣa hơn. Những giống lúa có bộ lá gọn, góc lá nhỏ, thế lá đứng gieo cấy mật độ dày hơn những giống lúa có phiến lá to, góc lá lớn. Mật độ gieo cấy lúa phụ thuộc vào tuổi mạ: Tuổi mạ càng ngắn (mạ non) khả năng đẻ cao cấy thƣa hơn mạ già, tuổi mạ cao. Xác định mật độ gieo cấy lúa hợp lý căn cứ vào độ phì của đất, khả năng thâm canh của hộ nông dân: Đất tốt, khả năng thâm canh cao mật độ gieo cấy thƣa hơn loại đất xấu, khả năng thâm canh thấp. Vụ mùa, thời tiết nắng nóng cây lúa sinh trƣởng nhanh, đẻ sớm, đẻ nhiều cấy thƣa hơn vụ đông xuân nhiệt độ thấp, cây lúa lâu đẻ, đẻ kém (Nguyễn Văn Hoan, 2002).
b. Một số kết quảnghiên cứu về mật độ gieo, cấy lúa trên thế giới
Mật độ cấy là một biện pháp kỹ thật canh tác quan trọng, phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, dinh dƣỡng, đặc điểm của giống. Khi nghiên cứu vấn đề này, Sasato (1996) đã kết luận: Trong điều kiện dễ canh tác, lúa mọc tốt thì nên cấy mật độ thƣa, ngƣợc lại phải cấy dày. Giống lúa cho nhiều bông thì cấy dày không có lợi bằng giống to bông. Vùng lạnh nên cấy dày hơn so với vùng nóng ẩm, mạ dảnh to nên cấy thƣa hơn mạ dảnh nhỏ, lúa gieo muộn nên cấy dày hơn so với lúa gieo sớm (Zhang et al., 2008).
Yoshida (1985) đã khẳng định: trong ruộng lúa cấy, khoảng cách thích hợp cho lúa đẻ nhánh khoẻ và sớm thay đổi từ 20 x 20 cm đến 30 x 30 cm. Theo ông, việc đẻ nhánh chỉ xảy ra đến mật độ 300 cây/m2, nếu tăng số dảnh cấy lên nữa thì chỉ có những dảnh chính cho bông. Năng suất tăng khi
mật độ cấy tăng lên 182 - 242 dảnh/m2. Số bông trên đơn vị diện tích cũng tăng theo mật độ nhƣng lại giảm số hạt trên bông. Mật độ geo cấy thực tế là vấn đề tƣơng quan giữa số dảnh cấy và sự đẻ nhánh. Thƣờng gieo cấy thƣa thì cây lúa đẻ nhánh nhiều, cấy dày thì đẻ nhánh ít. Trong phạm vi khoảng cách cấy từ 50 x 50 cm đến 10 x 10 cm, khả năng đẻ nhánh có ảnh hƣởng đến năng suất. Ông thấy rằng, năng suất hạt của giống IR-154-451 (một giống có khả năng đẻ nhánh ít) tăng lên với việc giảm khoảng cách cấy 10 x 10 cm. Đối với giống có khả năng đẻ nhánh khoẻ (IR8) năng suất đạt cực đại ở khoảng cách cấy 20 x 20 cm.