2.4.1. Ở trên thế giới
Bekhasut và cộng sự (1998), báo cáo về các giai đoạn sinh trưởng của lúa nước sâu (lúa nổi), gồm các kết quả tóm lược về lúa nước sâu như sau: Lúa nước sâu (lúa nổi) được trồng cho 4 mùa ở Thái Lan, nơi các cánh đồng bị ngập sâu 50-80 ngày sau khi gieo hạt xuất hiện. Sau khi lũ bắt đầu đến, mực nước tăng theo 2-6 cm/ngày và có thể đạt được mức tối đa từ 1-3 m. Lúa nước sâu sống sót bằng cách kéo dài lòng của nó để thích ứng với mực nước dân của lũ. Tổng số lóng có thể kéo dài đáng kể và dao động từ 14 lóng. Số lóng hình thành bắt đầu từ giai đoạn đầu của cây và năng suất của cây không gian trong nước sâu nhất.
Vergara và Chang (1985), khả năng sống sót sau khi ngập nước là một đặc tính di truyền, các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến khả năng chịu ngập. Khả năng chịu ngập liên quan đến thời gian ngập nước, nhiệt độ nước, độ đục, cường độ ánh sáng, độ sâu của nước và hàm lượng N trong đất. Vo Tong Xuan (1975), ở tầng nước sâu, năng suất cao hơn một chút. Năng suất trung bình khoảng 1 tấn/ha. Vergara và Chang (1985), sự ra hoa xảy ra khi nước lũ đạt đỉnh hoặc bắt đầu rút. Nếu cây ra hoa khi nước lũ vẫn dâng cao, nghĩa là cây bị mất trắng nếu bông lúa bị ngập nước. Khả năng kéo dài chấm dứt sau khi bông trổ bông. Về mặt dinh dưỡng, Setter và cộng sự (1987) cho rằng nồng độ N, P và K trong nước lũ thường rất cao. Tuy nhiên, trong nước lũ nồng độ K, N ít hơn và nồng độ P chênh lệch không cao so với trong dung dịch đất. Nồng độ dinh dưỡng trong nước lũ của ruộng lúa nổi tương tự như ở hồ nước ngọt. Datta và Banerji (1976), nói về sự tăng trưởng và năng suất của cây lúa mùa nổi, thì đẻ nhánh là một đặc tính của giống lúa này tạo ra một lượng đáng kể thóc và rơm rạ góp phần vào năng suất. Trong điều kiện nước sâu, sản lượng thân cây thu được có giá trị đáng kể. Điều đó cho thấy rằng thân cây có xu hướng phát triển tự phát trên mặt nước và tập tính cụ thể là nguyên nhân dẫn đến thói quen nổi
của chúng. Nhìn chung, chưa có các nghiên cứu về sự biến đổi sinh khối của
cây LMN và chỉ một vài nghiên cứu có đề cập về sinh khối cây lúa này.
2.4.2. Ở Việt Nam
Theo Trương Minh Nhựt (2016), rơm rạ là nguồn hữu cơ quan trọng còn sót lại trên ruộng. Nông dân trồng LMN nhiều năm trước chủ yếu sử dụng lượng rơm rạ để tủ màu nhiều hữu cơ giúp cây màu phát triển tốt hơn, năng suất cao. Theo nghiên cứu cả ba giống đều có lượng rơm rạ còn lại trên ruộng rất nhiều, khối lượng rơm rạ lớn nhất là 8,2 tấn/ha. Điều đó chứng tỏ rằng lượng rơm rạ là một phần góp phần đem lại lợi nhuận cho vụ sau của nông dân vùng LMN
Vĩnh Phước. Theo Nguyễn Văn Kiền (2013), năng suất lúa nổi tương đối thấp nhưng là nguồn gen, nguồn thực phẩm thiên nhiên quý còn sót lại với diện tích rất thấp ở ĐBSCL. Hơn nữa, trồng cây LMN để lại rơm rạ, tầng hữu cơ dày, thuận lợi cho canh tác rau màu sau đó, thu nhập từ hệ canh tác lúa nổi cao hơn so với mô hình trồng lúa 3 vụ. Theo Trần Văn Mì (1997), cây lúa nổi có những bộ gen quý như gen chống ngập sâu và chống được sâu bệnh.
Theo Nguyễn Văn Mạnh (1982), ĐBSCL có 312.000 ha ở canh tác giống LMN chịu ngập sâu từ 0,8 m trở lên. Hàng năm nước lên đồng vào tháng 8 và rút vào cuối tháng 11. Những năm nước lên và rút sớm hay muộn đều ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và năng suất lúa. Tác giả Trần Văn Đạt (2010) đã nhận xét cây lúa nổi thích ứng với mực nước bằng cách vượt lóng theo mực nước dâng cao. Sự vượt lóng này là do tác động của chất kích thích tố Gibberellic acid sinh ra khi cây lúa bị ngập lụt. Sự vượt lóng này góp phần tăng lượng sinh khối của lúa mùa nổi.
Đánh giá về đa dạng sinh học, Lê Công Quyền và Trịnh Hoài Vũ (2014) phát hiện có đến 49 loài thực vật như họ hòa bản (Poaceae), lác (Cyperaceae), cúc (Asteraceae)…. và 35 loài cá các nước ngọt sống trong vùng LMN như cá linh ống, cá chốt sọc, cá mè vinh, cá sặc bướm, cá lóc đen, cá rô đồng… các loài thực vật và cá này đã góp phần mưu sinh của người dân trong mùa nước lũ. Nguyễn Thị Thanh Xuân và cộng tác viên (2014) đã bước đầu khảo sát đa dạng nấm trong cây lúa và thiên địch trên LMN ở Vĩnh Phước đã kết luận sau 40 ngày sau sạ số lượng loài côn trùng và nhện thuộc 6 bộ côn trùng và một bộ thuộc lớp nhện Araneida trong đó có ba bộ chiếm đa số và bộ nhện lớn (Araneida) và nghiên cứu cũng ghi nhận thành phần loài thiên địch luôn chiếm đa số so với nhóm gây hại. Về dinh dưỡng, Hồ Thanh Bình và Trần Nghĩa Khang (2014) nhận định gạo lúa màu nổi ở Vĩnh Phước là gạo hạt ngắn và chứa các thành phần dinh dưỡng quan trọng như: protid, gluxit, chất béo, vitamin còn có nhiều khoáng chất như natri, kali, mangan, phốt pho, lưu huỳnh… đặc biệt là vitamin E, anthocyanin…
Đặng Thị Thanh Quỳnh (2014) đã tiến hành khảo sát hiện trạng kinh tế hộ và KAP (Khảo sát Kiến thức - Thái độ - Thực hành) của nông dân sản xuất nông nghiệp vùng canh tác LMN ở Vĩnh Phước cho thấy mô hình canh tác LMN với vụ màu cho hiệu quả đồng vốn cao hơn mô hình canh tác lúa ba vụ. Mô hình canh tác LMN khác với lúa cao sản là không cần phải sử dụng phân bón, thuốc hóa học để quản lý dịch hại nhưng rất khó thu hoạch bằng cơ giới.
Các nghiên cứu trên cho thấy LMN đã gắn bó với nông dân rất lâu đời. LMN là giống lúa có khả năng vươn lóng, quỳ tốt, trổ nhanh và có khả năng
chịu ngập sâu thích hợp các vùng lũ cao. Khả năng đâm chồi ở LMN ảnh hưởng đến năng suất, số chồi càng cao thì năng suất lúa nổi càng cao. LMN còn đa dạng về sinh thái, tạo môi trường cho các loài động thực vật sinh sống và các loài nấm kháng. Gạo của LMN có nhiều dinh dưỡng, sạch không chứa chất độc hại từ thuốc BVTV cần thiết cho sức khỏe con người. Tất cả các giống LMN đều có năng suất không cao, vì nó phát triển thân lá nhiều. Vì thế, đây là điểm mạnh của nó cho việc ứng dụng sinh khối cây lúa mùa làm nguyên liệu cho các mô hình hoặc ứng dụng khác. Hơn thế nữa, hiện tại nông dân ở hai huyện Thanh Bình và Chợ Mới thường cắt thân lá LMN để cho bò ăn, nếu cuối vụ không đạt thì họ cắt hoàn toàn để làm thức ăn cho bò. Như vậy, ở mỗi vụ nông dân có thể thu hoạch sinh khối cây lúa mùa nổi làm thức ăn cho bò từ 2 đến 3 lần.
Tuy nhiên, vẫn chưa có nghiên cứu chi tiết về sinh khối của LMN theo các giai đoạn sinh trưởng. Các số liệu về LMN đều chỉ có giá trị tham khảo. Vì vậy, nghiên cứu về sinh khối LMN làcần thiết.
CHƯƠNG 3
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. MẪU NGHIÊN CỨU
Mẫu là quần thể LMN (Nàng Tây Đùm), thuộc quần thể chín sớm ở huyện Chợ Mới.
3.2. THIẾT KẾ NGHIÊN CỨU 3.2.1. Thời gian và địa điểm 3.2.1. Thời gian và địa điểm
3.2.1.1. Thời gian nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện trong 6 tháng (từ tháng 01 đến tháng 06 năm 2021), trong đó, số liệu từ tháng 09 đến tháng 12 năm 2020 được kế thừa từ nghiên cứu cơ bản do TS. Nguyễn Trần Nhẫn Tánh và ThS. Lê Thanh Phong hỗ trợ (kết quả này chưa được công bố).
3.2.1.2. Địa điểm và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện ở ấp Mỹ Lợi, xã Mỹ An, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang (Hình 2) ở phạm vi ruộng nghiên cứu là 2.000 m2.
Hình 2: Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu cây lúa mùa nổi ở ấp Mỹ Lợi, xã Mỹ An, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang
Vị trí thực hiện thí nghiệm
3.2.1.3. Giống lúa nghiên cứu
Nhóm lúa mùa nổi Nàng Tây Đùm là giống nổi tiếng với năng suất ổn định. Khả năng chịu phèn, hạn đầu vụ, khả năng vượt nước và ngóc đầu khá, đặc biệt nhóm Nàng Tây Đùm thích nghi tốt nên được trồng phổ biến trong các giống lúa mùa nổi (Đặng Kim Sơn & Nguyễn Minh Châu, 1987). Nhóm Nàng Tây Đùm có màu trắng và ngon cơm. Cây có nhiều nhánh hình chùy và nhánh ngắn. Sắp xếp hạt giống rất dày và có khả năng bị vón cục trên bông lúa (Lê Thanh Phong, 2018).
Hình 3: Bông lúa nàng tây đùm. Nguồn: Lê Thanh Phong (2018)
3.2.2. Mô tả khu vực khảo sát sinh khối LMN
Nghiên cứu được thực hiện trên nền đất canh tác LMN thuộc ấp Mỹ Lợi, xã Mỹ An, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang. Vùng trồng gần nhà khoảng 50 m với diện tích 2000 m2. Ruộng thí nghiệm bắt đầu gieo sạ vào ngày 12/8/2020, mật độ sạ 10kg/công (1.000 m2). Nông dân không bón phân hóa học cho cây lúa mùa nổi mà dinh dưỡng chủ yếu cung cấp cho cây lúa là từ đất và nước lũ, thêm vào đó cũng không phun xịt thuốc bảo vệ thực vật. Đây là phương pháp canh tác thuận thiên. Kế hoạch canh tác của nông dân là dựa theo lượng lũ, nếu có lũ để cung cấp phù sa thì nông tiếp tục để đến thu hoạch, còn không có lũ nhiều thì sẽ cắt để làm thức ăn cho bò để hạn chế tổn thất.
3.2.3. Phương pháp thu thập và đo đạc các yếu tố
3.2.3.1. Số liệu thời tiết và môi trường
Nhiệt độ, bức xạ mặt trời, số giờ nắng và lượng mưa được thu thập từ Đài Khí tượng Thủy văn tỉnh An Giang từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2020.
Độ ngập trên ruộng được đo đạc từ thời điểm nước lũ lên theo chu kì 3 ngày 1 lần. Dùng thước đo để xác định 5 điểm ngập ngẫu nhiên trên ruộng, theo thời điểm nước lên (Trương Minh Nhựt, 2016).
3.2.3.2. Số liệu trên cây LMN a. Đặc tính nông học a. Đặc tính nông học
Số chồi/m2 theo giai đoạn sinh trưởng.
Sử dụng khung 0,25 m2 (0,5 × 0,5) m2. Đếm tổng số chồi trên m2 thu được trong khung, chồi được tính khi có ít nhất 3 lá, ghi nhận theo giai đoạn sinh trưởng của cây lúa (Trương Minh Nhựt, 2016).
Chiều cao cây theo giai đoạn sinh trưởng.
Ghi nhận 30 ngày một lần, chọn 25 cây (5 điểm) cố định để đo trên mỗi quần thể. Chiều cao được tính từ mặt đất đến chóp lá cao nhất. Trường hợp trổ bông rồi thì tính đến chóp bông cuối cùng sau đó tính chiều cao trung bình. Khi nước lên cao ghi nhận mực nước trên ruộng lúa cao nhất và chiều cao phần trên mực nước của cây đơn vị centimet (cm) (Trương Minh Nhựt, 2016).
b. Thành phần năng suất và năng suất hạt lý thuyết
Ở mỗi khung chọn ngẫu nhiên 5 cây đếm số bông/cây, số hạt chắc/bông, số hạt lép/bông và đếm 1000 hạt. Cân trọng lượng hạt của 5 khung, cân 1000 hạt và ẩm độ để quy về trọng lượng 1000 hạt ở ẩm độ 14% (Lê Thanh Phong, Lê Hữu Phước, Huỳnh Ngọc Đức, 2014).
Năng suất lý thuyết được tính theo công thức (3.1) như sau:
YLT (kg/ha) =(số hạt chắc/bông × số bông chín/𝑚
2 × 10.000 𝑚2)
trọng lượng 1.000 hạt (3.1)
c. Năng suất hạt thực tế
Năng suất hạt thực tế (YTT)của cây lúa mùa nổi được tính theo công thức (3.2) như sau:
YTT (kg/ha) = Khối lượng hạt thực tế (kg/m2) × 10.000 m2 (3.2)
Năng suất hạt lý thuyết và thực tế đều được quy về năng suất ở ẩm độ chuẩn (H = 14%). Năng suất hạt ở 14% được tính theo công thức (3.3) như sau:
Y14% = (100 – H) × YH
86 (3.3)
Trong đó:
Y14%: Khối lượng hạt ở ẩm độ 14% (gr);
d. Sinh khối
Sinh khối LMN theo giai đoạn sinh trưởng (Lê Thanh Phong, Lê Hữu Phước, Huỳnh Ngọc Đức, 2014).
Sử dụng khung 0,25 m2 (0,5 × 0,5) m2 để thu mẫu, 05 lần lặp lại, thu mẫu phân phối theo đường chéo (Hình 4). Thời gian thu mẫu là 30 ngày, 60 ngày, 90 ngày sau khi gieo trồng và thời điểm thu hoạch.
Hình 4: Sơ đồ chọn điểm lấy mẫu trên khu vực khảo sát
Sinh khối tươi: mẫu được thu và cân ngay bằng cân đồng hồ để xác định khối lượng ban đầu, cân sinh khối tươi có độ chính xác 0,1 mg.
Sinh khối khô: thu mẫu ngẫu nhiên 5 cây/khung sau đó được chia nhỏ và bảo quản trong túi giấy mang về phòng thí nghiệm. Sinh khối khô được xác định bằng phương pháp sấy ở nhiệt độ 105oC cho đến khi khối lượng không đổi.
e. Chỉ số thu hoạch (HI – harvest index)
Chỉ số thu hoạch giúp xác định năng suất khi thu hoạch và lượng chất xanh trên đồng ruộng lúa mùa nổi. Do đó, nó có thể được sử dụng làm tiêu chí lựa chọn năng suất của cây trồng và đánh giá sinh khối (rơm rạ) (Peng, 1999).
HI (%) = 𝑁ă𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡
𝑁ă𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 + 𝑆𝑖𝑛ℎ 𝑘ℎố𝑖 × 100 (3.4)
3.2.3.3. Phương pháp xác định sự tương quan giữa sinh khối cây lúa mùa nổi và các yếu tố môi trường nổi và các yếu tố môi trường
Để tìm hiểu về mối liên hệ giữa sinh khối (y) và điều kiện môi trường (x: nhiệt độ, số giờ nắng, bức xạ, mực nước) thep phương trình y = ax. Hàm tương quan được xây dựng theo phương pháp hệ số tương quan Pearson (lấy tên của nhà thống kê học Karl Pearson) (Nguyễn Văn Tuấn, 2020). Một phương pháp định lượng hóa mối tương quan là ước tính hệ số tương quan. Pearson lý giải rằng để đo lường mối tương quan, cần phải xác định một chỉ số là covariance (hiệp phương sai). Phương sai được tính từ bình phương của biến số với hiệu
1 4
2
3
chỉnh cho giá trị trung bình, còn hiệp phương sai được tích từ tích số giữa 2 biến số. Cụ thể hơn, gọi x và y là 2 biến liên tục tuân theo luật phân bố Bình thường; gọi 𝑥̅ và 𝑦̅ là giá trị trung bình của x và y tính từ n cá thể, chúng ta có thể tính phương sai của x và y như sau:
𝑠𝑥2 = ∑ (𝑥𝑖− 𝑥̅)2 𝑛−1 𝑛 𝑖=1 (3.5) và 𝑠𝑦2 = ∑ (𝑦𝑖− 𝑦̅)2 𝑛−1 𝑛 𝑖=1 (3.6)
Hiệp phương sai được định nghĩa là tích số của x và y sau khi hiệu chỉnh cho giá trị trung bình. Thế nhưng hiệp phương sai phụ thuộc vào đơn vị đo lường của x và y. Do đó, một cách chuẩn hóa hiệp phương sai là tính hệ số tương quan r:
r = 𝑐𝑜𝑣
√𝑠𝑥2 .𝑠𝑦2
= 𝑐𝑜𝑣
𝑠𝑥.𝑠𝑦 (3.7)
Như thấy trên, hệ số tương quan r là hiệp phương sai chuẩn hóa, đơn vị chuẩn hóa chính là tích số của độ lệch chuẩn của x và độ lệch chuẩn của y. Hệ số tương quan r có giá trị dao động từ -1 đến +1. Ý nghĩa của r như sau:
Khi r = 0, x và y hoàn toàn độc lập nhau;
Khi r < 0, mối tương quan giữa x và y là nghịch đảo; Khi r > 0, x và y có mối tương quan thuận;
Giá trị của r càng gần |1| thì mối tương quan càng chặt chẽ.
Lưu ý:
• Hệ số tương quan pearson (r) chỉ có ý nghĩa khi và chỉ khi mức ý nghĩa (p-value) nhỏ hơn mức ý nghĩa α = 5%.
• Nếu r nằm trong khoảng từ 0,5 < |r| ≤ 1, thì nó được cho là tương quan mạnh.
• Nếu r nằm trong khoảng từ 0,3 < |r| ≤ 0,5, thì nó được gọi là tương quan trung bình.
• Nếu r nằm trong khoảng 0 < |r| ≤ 0,3, thì nó được gọi là một mối tương quan yếu.
Từ đó, qua sử dụng ngôn ngữ lập trình R để phân tích mối tương quan giữa sinh khối và điều kiện môi trường bằng hàm cor.test(x, y) và hàm lm(x, y) trong đó y là sinh khối LMN và x là điều kiện môi trường (R core Team, 2013).
Tiếp theo kiểm định và lựa chọn được các hàm có ý nghĩa tương quan với sự thay đổi sinh khối cây LMN.
3.3. PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU
Phương tiện thí nghiệm: Khung nhựa (0,5 × 0,5) m2 để thu mẫu, thước cuộn để đo chiều cao và mực nước và cân đồng hồ 5kg để cân sinh khối tươi.
Dụng cụ và thiết bị phân tích mẫu: Cân điện tử để cân sinh khối khô, cân điện tử micropocket để cân trọng lượng 1000 hạt, tủ sấy để sấy sinh khối và máy