2.4.1. Khả năng chịu hạn của cây diêm mạch
Khả năng chịu hạn của cây trồng:
Mỗi một loài thực vật khi gặp điều kiện hạn chúng đều có những phản ứng khác nhau để có thể tồn tại và phát triển. Những thực vật này thường sống ở những sa mạc khô hạn, có thời gian mưa rất ngắn trong năm. Đây là những thực vật có thời gian sinh trưởng rất ngắn gọi là các cây đoản sinh. Hạt của chúng nảy mầm ngay khi bắt đầu có mưa, đất còn ẩm. Sau đó, chúng sinh trưởng và phát triển rất nhanh chóng, hình thành hạt rồi chết trước khi mùa khô đến. Hạt của chúng chịu hạn rất tốt vì có thời gian ngủ nghỉ rất dài suốt mùa khô đợi đến mùa mưa năm sau lại nảy mầm.
Giảm sự mất nước với các cây trồng cũng là đặc trưng thích ứng với khô hạn. Có nhiều cách mà các thực vật chịu hạn có được là: Đặc tính quan trọng nhất là đóng khí khổng để giảm sự thoát hơi nước khi gặp hạn. Khí khổng của những thực vật chịu hạn này thường rất nhạy cảm với thiếu nước. Các thực vật loại này thường sống ở sa mạc và thường là các thực vật CAM nên có xu hướng mở khí khổng vào ban đêm để nhận CO2. Các cây xương rồng ở sa mạc có thể đóng khí khổng liên tục trong thời gian rất dài nếu sức hút nước của đất quá lớn.
Duy trì khả năng hấp thu nước: Có hệ rễ phát triển rất mạnh và phân bố sâu xuống mạch nước ngầm để lấy nước. Số lượng và mật độ rễ cũng rất cao và tỷ lệ rễ/thân lá cao hơn nhiều nhất là khi chúng gặp hạn.
Diêm mạch là cây có nguồn gốc từ vùng Altiplano, vùng núi Andes, Ecuador, vùng Đông Nam Bolivia đều là những nơi có lượng mưa rất thấp,nhưng cây diêm mạch vẫn sinh trưởng và phát triển bình thường (Ecuador là 600- 880mm, còn thung lũng Mantaro là 400-500mm và ở quanh hồ Titicaca là 500- 800mm). Tuy nhiên khi chuyển xuống phía nam Altiplano thì lượng mưa giảm xuống tới mức 50-100 mm/năm, trong điều kiện đó diêm mạch vẫn được sản xuất. Có thể thấy cây diêm mạch có khả năng chịu được ánh sáng có cường độ mạnh trong mùa hè và sự bốc hơi nước rất cao do đó cây diêm mạch có thể trồng được trên đất có độ ẩm thấp, nhiệt độ ban đêm thấp. Khả năng chịu hạn của cây diêm mạch chủ yếu là do khả năng phân nhánh của rễ cao, rễ ăn sâu, tỏa rộng. Ngoài ra, lá cây diêm mạch có rất nhiều lông tơ trên và dưới bề mặt phiến lá, trên lá còn có nhiều bọng, trong bọng chứa nhiều tinh thể canxi có khả năng hút ẩm, điều tiết sự thoát hơi nước. Trong những ngày nắng gắt, lá có khả năng thu nhỏ bề mặt như các cây trồng thuộc họ hòa thảo, nhằm tránh mất hơi nước với cường độ mạnh. Chính vì thế, ở Nam Mỹ diêm mạch được coi là cây trồng chính cho các năm hạn hán.
Diêm mạch đã được đề xuất như là một sự thay thế bền vững đối với các loại ngũ cốc truyền thống ở các khu vực có khí hậu nóng lên đến nóng, có thể sẽ chịu được hạn hán và hạn hán muối trong tương lai. Đặc trưng các giới hạn khuếch tán và trao đổi chất để quang hợp trong diêm mạch tiếp xúc với hạn hán và stress muối trong sự cô lập và kết hợp. Hạn hán đã cho thấy những hạn chế
của khí hậu và khí mê-tan đối với vận chuyển CO2, nhưng diêm mạch vẫn giữ
được khả năng quang hợp và hiệu suất của hệ thống II (PSII).
Diêm mạch phát triển mạnh dưới nhiều loại đất và khí hậu, từ vùng lạnh, khô hạn đến ẩm ướt. Cây trồng phản ứng nhiều mức hạn hán, từ hình thái học đến sinh lý thích ứng phục vụ một loạt các phản ứng để thâm hụt nước, từ tránh để chống. Do đó diêm mạch đại diện cho một cơ hội vô giá là một cây trồng tiềm năng trong việc xem xét của những thách thức hiện tại và tương lai về biến đổi khí hậu và như là một nguồn gen quan trọng với công nghệ sinh học các ứng dụng.
Thiếu nước là một vấn đề quan trọng ảnh hưởng đến tăng trưởng và năng suất cây trồng ở các vùng bán khô hạn, ví dụ như vùng Địa Trung Hải. Vì lý do này đã được nghiên cứu cơ sở sinh lý của khả năng chịu hạn của một cây trồng mới chống hạn hán. Diêm mạch được thử nghiệm ở Ma-rốc trong hai mùa liên tiếp, tùy thuộc
vào bốn phương pháp tưới tiêu (100, 50, và 33% ETc, và rainfed). Chỉ số diện tích lá, tiềm năng nước lá và độ dẫn của miệng đã giảm khi hạn hán gia tăng. Những kết quả thử nghiệm chỉ ra rằng trong lá diêm mạch JIP-test có thể được sử dụng như là một phương pháp nhạy cảm để đo các ảnh hưởng của stress hạn.
Hạn gây giảm khối lượng lá khô có thể là do giảm số lá và diện tích lá của
cây (Ghosh et al., 2013). Hạn kết hợp với nhiệt độ cao cũng gây giảm có ý nghĩa
chiều cao cây, số nhánh/khóm và tổng khối lượng chất khô tích lũy (Hossain et
al., 2012).
2.4.2. Ảnh hưởng của phân bón nói chung và phân đạm nói riêng đối với cây trồng cây trồng
Việc bón phân hợp lý cho cây trồng mang lại nhiều lợi ích như: tăng năng suất, phẩm chất nông sản; ổn định và tăng độ phì của đất; tăng thu nhập cho người sản xuất bảo vệ môi trường...
Qua điều tra, tổng kết về vai trò của phân bón với cây trồng ở trên thế giới cũng như ở Việt Nam cho thấy: Trong số các biện pháp kỹ thuật trồng trọt liên hoàn (làm đất, giống, mật độ gieo trồng, BVTV...), bón phân luôn là biện pháp kỹ thuật có ảnh hưởng lớn nhất, quyết định nhất đối với năng suất và sản lượng cây trồng. Giống mới cũng chỉ phát huy được tiềm năng của mình, cho năng suất cao khi được bón đủ phân và bón hợp lý.
Từ thực tiễn sản xuất ở các nước cũng cho thấy: Không có phân hoá học thì không có năng suất cao. Ở các nước có hệ thống nông nghiệp phát triển trong hơn 100 năm trở lại đây (từ khi bắt đầu sử dụng phân bón hoá học), việc sử dụng phân khoáng làm tăng hơn 60% năng suất cây trồng.
Cách mạng xanh ở Ấn Độ: Năm 1950, khi nông dân Ấn Độ chưa biết dùng phân bón chỉ sản xuất được 50 triệu tấn lương thực/năm, bị thiếu đói trầm trọng. Năm 1984 nhờ sử dụng 7,8 triệu tấn phân bón/năm đã đưa sản lượng lương thực lên 140 triệu tấn, khắc phục nạn đói triền miên cho Ấn Độ.
Kết quả điều tra của FAO trong thập niên 70 – 80 của thế kỷ 20 trên phạm vi toàn thế giới cho thấy: tính trung bình phân bón quyết định 50% tổng sản lượng nông sản tăng lên hàng năm và bón 1 tấn chất dinh dưỡng nguyên chất thì thu được 10 tấn hạt ngũ cốc.
Ở các nước châu Á, Thái bình dương (1979 - 1989) phân bón làm tăng 75% năng suất lúa.
Tổng kết về vai trò của các yếu tố kỹ thuật trong nông nghiệp hiện đại ở Mỹ: Năng suất quyết định bởi 41% do phân khoáng, 15 - 20% do thuốc bảo vệ thực vật, 15% do hoàn thiện các biện pháp kỹ thuật, 8% do chọn giống và tưới nước, 11-18% do các yếu tố khác.
Năm 1997, kết quả điều tra ở Việt Nam tính trung bình phân bón làm tăng 38-40% tổng sản lượng, dự báo sẽ lớn hơn có thể tới 75% năng suất lúa và bón 1 tấn dinh dưỡng nguyên chất thu được 13 tấn ngũ cốc.
Đạm là một nguyên tố quan trọng bậc nhất trong các nguyên tố cấu tạo nên sự sống. Đạm có trong thành phần tất cả các protein đơn giản và phức tạp, mà nó là thành phần chính của màng tế bào thực vật, tham gia vào thành phần của axit nucleic (tức ADN và ARN), có vai trò cực kỳ quan trọng trong trao đổi vật chất của các cơ quan thực vật. Đạm còn có trong thành phần của diệp lục tố, mà thiếu nó cây xanh không có khả năng quang hợp, có trong các hợp chất Alcaloid, các phecmen và trong nhiều vật chất quan trong khác của tế bào thực vật.
Thiếu đạm cây có biểu hiện sinh trưởng còi cọc, lá toàn thân biến vàng. Thiếu đạm có nghĩa là thiếu vật chất cơ bản để hình thành tế bào nên khả năng sinh trưởng bị đình trệ, hàng loạt các quá trình sinh lý sinh hóa trong cây cũng bị ngưng trệ, diệp lục ít được hình thành nên làm lá chuyển vàng. Tuy nhiên nếu bón thừa đạm cũng không tốt. Thừa đạm sẽ làm cho cây không chuyển hóa hết được sang dạng hữu cơ, làm tích lũy nhiều dạng đạm vô cơ gây độc cho cây. Thừa đạm sẽ làm cho cây sinh trưởng thái quá, gây vổng. Các hợp chất cacbon phải huy động nhiều cho việc giải độc đạm nên không hình thành được các chất “xơ” nên làm cây yếu, các quá trình hình thành hoa quả bị đình trệ làm giảm hoặc không cho thu hoạch ….
Bón đạm quá mức thường gây ảnh hưởng xấu sau đây: cành lá phát triển mạnh nhưng ra hoa quả ít và muộn. Rễ phát triển ít mà nông. Phần trên mặt đất, cành lá rậm rạp, không cân đối với phần dưới mặt đất, cây dễ bị đổ... Cây lá rậm rạp, xanh non, ẩm độ cao, thiếu ánh sáng chiếu trực tiếp nên sâu bệnh phát triển nhiều hơn. Cành, thân, lá non mềm sâu bệnh dễ xâm nhập.
2.4.3. Tình hình nghiên cứu về phân bón cho cây Diêm mạch
Yếu tố góp phần thành công trong việc xây dựng quy trình trồng cây mới đó là xác định lượng phân bón để tiết kiệm và hiệu quả.
Theo D.L. Johnson (1990), diêm mạch phản ứng tốt với phân đạm. Nghiên cứu các yêu cầu về đạm và lân được D.L. Johnson thuộc Đại học bang Colorado thực hiện trong ba năm cho thấy một số giống diêm mạch đã có phản ứng tốt đối với việc sử dụng phân đạm. Diêm mạch có thể đạt được năng suất tối đa với lượng đạm 160 – 200kg N/ha, năng suất giảm khi lượng đạm cao hơn do thời gian sinh trưởng kéo dài.
Bảng 2.4. Ảnh hƣởng của đạm đến sản ƣợng diêm mạch ở Colorado trong năm 1983 cho giống diêm mạch Linares1
Lƣợng đạm (kg/ha) Năng suất (tấn/ha)
16,8 1,06
72,8 1,11
140 1,54
Nguồn: Johnson and R.L. Croissant (1990) Còn theo AS.Shams (2012), nghiên cứu với 5 mức đạm khác nhau (0, 90,180, 270, 360 kgN/ha) và tìm ra lượng bón thích hợp cho cây diêm mạch là 90kg N/ha. Việc bón phân đạm được biết đến như là một biện pháp làm tăng năng suất hạt cũng như hàm lượng protein có trong hạt, để tăng 0,1% protein trong hạt thì cần đến 1kg phân đạm amon (Johnson and Ward, 1990).
Đối với các loại cây trồng thì việc sử dụng phân bón đạm mang lại hiệu quả tốt, nhưng với liều lượng đạm bón cao thì có khả năng làm giảm năng suất và
kéo dài thời gian sinh trưởng (Oelke et al., 1992). Tuy nhiên, những nghiên cứu
gần đây (Berti et al., 2000) lại chỉ ra rằng việc tăng lượng đạm bón làm tăng năng suất của cây diêm mạch với mức bón từ 40 -160 kg N/ha.
Ở Altiplanos sử dụng 80kg N/ha và được chia ra 2 lần bón, 50% lượng đạm bón vào thời gian khi mới xuất hiện bông hoa và 50% bón trước khi hoa nở. Ở Nam Mỹ được khuyến cáo sử dụng 120 kg ure/ha (Johnson and Ward, 1990). Trong một nghiên cứu thực địa tiến hành tại vùng Wadi El-Natroon, Beheira Governorate, Ai Cập, vào vụ đông 2008-2009 và 2009-2010, Shams (2011) đã nghiên cứu ảnh hưởng của năm mức phân đạm khác nhau (0, 90, 180, 270 và 360kg N/ha) tới phát triển và năng suất của diêm mạch trên đất có độ mặn EC = 3,6 dS/m. Kết quả cho thấy năng suất diêm mạch tăng tỷ lệ thuận với lượng đạm được bón, với mức phân 360kg N/ha chiều cao cây đạt tối đa là 52,73 cm và năng suất hạt đạt 10,07 gam/cây. Tại một thí nghiệm khác trên hai dòng diêm
mạch (Quinoa-52 và Quinoa-37) và hai giống thương mại (Titicaca và Puno), theo Lavini (2014), việc tăng các mức đạm (0, 50, 100, 150 và 200kg N/ha) cũng làm tăng năng suất và chất lượng diêm mạch.
Theo Đinh Thái Hoàng và cs.(2014), Học viện Nông nghiệp Việt Nam tiến hành nghiên cứu tiến hành đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của hai giống diêm mạch nhập nội trong hai thời vụ trồng và trên các nền phân đạm khác nhau nhằm xác định thời vụ và lượng phân bón phù hợp trong sản xuất diêm mạch.
Nghiên cứu đã kết luận như vụ đông xuân là thời vụ thích hợp cho hai giống diêm mạch sinh trưởng, phát triển và đạt năng suất cao. Năng suất vụ này cao gấp 1,6 - 2,1 lần so với vụ xuân. Tăng lượng đạm bón không ảnh hưởng tới thời gian sinh trưởng của hai giống diêm mạch trong vụ đông xuân, chiều cao thân chính, đường kính thân, chỉ số SPAD, khả năng chống đổ, mức độ nhiễm sâu bệnh hại và số bông/cây của hai giống diêm mạch trong cả hai thời vụ trồng. Tăng lượng đạm bón giúp tăng khối lượng chất khô tích lũy, số hạt/bông và khối lượng 1000 hạt của hai giống diêm mạch. Năng suất của hai giống diêm mạch tăng tới 40,3% khi tăng lượng đạm bón. Mức đạm bón 90kg N/ha thích hợp cho sinh trưởng, phát triển và năng suất của hai giống diêm mạch ở cả hai thời vụ trồng. Năng suất thực thu của hai giống diêm mạch đạt cao nhất ở mức bón đạm này: 1,85 và 0,97 tấn/ha (giống Green); 1,68 và 0,88 tấn/ha (giống Red) lần lượt trong vụ đông xuân và vụ xuân.
Một thí nghiệm về phân bón cho cây Diêm mạch của Trịnh Ngọc Đức (2001) lượng phân bón hợp lý cho phương pháp gieo 2 hàng trên luống là: Phân chuồng: 10 tấn; N: P2O5: K2O = 60 - 80: 60 - 80: 30 - 40 (kg) cho cả hai vụ đông và vụ xuân cho đồng bằng Bắc Bộ. Đối với thí nghiệm gieo vãi trên toàn bộ bề mặt luống, các công thức đều được bón lót trên nền phân chuồng 10 tấn/ha, mật độ 60 cây/m2
. Trịnh Ngọc Đức kết luận rằng lượng phân vô cơ sử dụng thích hợp nhất là: N: P2O5: K2O = 100: 100: 50 kg/ha. Ngoài ra, tác giả còn cho rằng, việc tiến hành phun KNO3 qua lá (50g/bình), hầu như ít ảnh hưởng tới sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây.
PHẦN 3. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Sử dụng giống Atlas có nguồn gốc từ Hà Lan đã được nhập nội và thử nghiệm trong điều kiện sinh thái tại Đồng Bằng Sông Hồng từ năm 2013 - 2016. Giống Atlas có khả năng thích ứng với điều kiện miền Bắc Việt Nam. Thời gian sinh trưởng từ 110 -125 ngày, năng suất 2-3 tấn/ha, chất lượng và chống chịu sâu bệnh khá (do Tiến sỹ Robert Van Loo, ĐH Wageningen Hà Lan cung cấp).
3.2. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU:
- Thí nghiệm 1: đánh giá ảnh hưởng của các mức phân đạm đến sinh trưởng và năng suất của giống diêm mạch trong điều kiện hạn nhân tạo được tiến hành thí nghiệm trong chậu tại nhà lưới số 10 thuộc bộ môn Cây lương thực, Khoa Nông học, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam trong vụ đông xuân 2017.
- Thí nghiệm 2: đánh giá ảnh hưởng của các mức phân đạm đến sinh trưởng và năng suất của giống diêm mạch trong điều kiện không tưới được tiến hành ngoài đồng ruộng tại thôn Đồng Câu, xã Ngọc Thanh, thị xã Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc trong vụ đông xuân 2018.
3.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Ảnh hưởng của các mức phân đạm đến sinh trưởng và hình thái của giống diêm mạch Atlas được trồng trong điều kiện hạn.
Ảnh hưởng của các mức phân đạm đến yếu tố cấu thành năng suất và
năng suất của giống diêm mạch Atlas được trồng trong điều kiện hạn.
Ảnh hưởng của các mức phân đạm đến mức độ nhiễm sâu bệnh hại của
giống diêm mạch Atlas được trồng trong điều kiện hạn.
3.4. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.4.1. Thiết kế thí nghiệm
● Thí nghiệm 1: trồng trong chậu tiến hành tại nhà lưới bộ môn Cây lương thực, khoa Nông học gồm hai nhân tố:
- Nhân tố 1: gồm 5 mức đạm: N1, N2, N3, N4, N5 + N1: mức bón đạm 0 kg/ha
+ N2: mức bón đạm 60 kg/ha + N3: mức bón đạm 90 kg/ha