Từ năm 1971, Takeda và Hirota (Webside: http://sonongnghiep.an giang .gov.vn) ựã làm nhiều thắ nghiệm chứng minh sự tương quan giữa mật ựộ gieo trồng và năng suất lúa, ựã kết luận rằng năng suất lúa thực sự không thay ựổi giữa hai khoảng cách trồng 10 và 100 khóm/m2. Các kết quả này ựã cũng chứng minh rằng cây lúa có khả năng thắch ứng rộng với mật ựộ gieo trồng bằng cách tự ựiều chỉnh số bông, số hạt/bông và tỉ lệ hạt chắc tùy thuộc và ựiều kiện môi trường. Cơ chế này ựã ựược San-oh và ctv (Webside: http://sonongnghiep.an giang.gov.vn) giải thắch một cách tổng quát như sau: Ở ruộng gieo trồng thưa, tầng lá trên không che phủ kắn tầng lá dưới. Vì vậy tầng lá dưới ựược kéo dài tuổi thọ và hỗ trợ dinh dưỡng nuôi bộ rễ lúa.
Theo S.Yoshida, 1985 khi nghiên cứu về mối quan hệ giữa mật ựộ cấy và khả năng ựẻ nhánh của lúa ựã khẳng ựịnh, với lúa cấy khoảng cách thắch hợp cho lúa ựẻ nhánh khỏe và sớm thay ựổi từ 20x20 cm lên 30x30 cm, việc ựẻ nhánh chỉ xảy ra với mật ựộ 300 cây/m2. Năng suất hạt tăng lên khi mật ựộ
cấy tăng từ 182-242 dảnh/m2, số bông/ựơn vị diện tắch cũng tăng theo mật ựộ nhưng lại giảm số hạt/bông. Khi ựã tiến hành thắ nghiệm với nhiều giống lúa qua nhiều năm ông ựưa ra kết luận trong phạm vi khoảng cách cấy 10x10cm - 50x50 cm thì khả năng ựẻ nhánh có ảnh hưởng ựến năng suất.
Một số nghiên cứu về mật ựộ cấy của Sasato ựã kết luận trong ựiều kiện dễ canh tác cây lúa sinh trưởng thuận lợi nên cấy ở mật ựộ thưa, nếu không phải cấy dày. Những giống lúa có nhiều bông cấy dày không có lợi bằng giống lúa to bông, vùng lạnh nên cấy dày hơn vùng nóng, mạ dảnh to nên cấy thưa hơn mạ dảnh nhỏ, mạ già cấy mau hơn mạ non.
Khi cấy ở khoảng cách cấy dày thì khả năng quang hợp càng lớn vào những thời kỳ ựầu ựến giữa. Mặt khác, cường ựộ quang hơn tăng lên tỷ lệ thuận với sự tăng diện tắch lá. Vì vậy sự dự trữ những chất ựồng hóa trong cây bị thiếu hụt, tỉ lệ ựậu bị giảm nên có vấn ựể ựổ và bệnh dễ xảy ra.
Mật ựộ và kỹ thuật gieo, cấy phụ thuộc vào giống lúa, thời vụ, ựất và dinh dưỡng, tuổi mạ, chất lượng mạ, trình ựộ thâm canh Ầ. Mật ựộ quá dày hoặc quá thưa ựều ảnh hưởng ựến năng suất, ựồng thời còn ảnh hưởng ựến sự phát sinh và phát triển của sâu bệnh, cỏ dại. Các ruộng lúa gieo quá dày thường khép hàng sớm, gây lên ựộ ẩm cao tạo ựiều kiện cho rầy mâu và bệnh khô vằn phát sinh, phá hại mạnh vào cuối vụ. Những giống lúa chịu thâm canh càng cao, tiềm năng năng suất lớn mật ựộ gieo cấy càng dầy và ngược lại, giống chịu thâm canh thấp mật ựộ gieo cấy thưa hơn.
Những giống lúa có bộ lá gọn, góc lá nhỏ, thế lá ựứng gieo cấy mật ựộ dày hơn những giống lúa có phiến lá to, góc lá lớn. Vắ dụ lúa lai D ưu 527 và góc lá thế ựứng gieo cấy dày hơn giống TH3-3, phiến lá to mềm, góc lá lớn hay bị lướt.
Tuổi mạ càng ngắn khả năng ựẻ cao cần cấy thưa hơn mạ già, tuổi mạ cao. đất tốt, khả năng thâm canh cao mật ựộ gieo cấy thưa hơn loại ựất xấu, khả năng thâm canh thấp.Vụ Mùa, thời tiết nắng nóng cây lúa sinh trưởng
nhanh, ựẻ nhánh sớm, ựẻ nhiều cấy thưa hơn vụ đông Xuân nhiệt ựộ thấp, cây lúa ựẻ nhánh kém như kinh nghiệm lâu năm của người nông dân ỘChiêm ăn dảnh, mùa ăn bôngỢ.
Khi gieo cấy theo phương pháp mới, phương pháp SRI cấy mạ non, mật ựộ thưa, thâm canh cao, tưới nước tiết kiệm. Cụ thể cấy mật ựộ 20-25 khóm/m2, 2-3 dảnh/khóm vụ Xuân, 1-2 dảnh/khóm vụ Mùa, cấy các khóm lúa theo hình răng lược tận dụng tốt ánh sáng mặt trời, với phương pháp này chỉ cần 0,7 -1,2 kg thóc/sào Bắc Bộ. Số bông/khóm cao, bông dài, ruộng thông thoáng các loại sâu, bệnh hại không ựáng kể.
Năng suất ruộng lúa do số bông/ựơn vị diện tắch, số hạt/bông và khối lượng của hạt quyết ựịnh.
Năng suất = Số bống/m2 x số hạt chắc/bông x Khối lượng hạt.
Một quần thể ruộng lúa có nhiều bông trước hết mỗi cá thể phải ựẻ nhiều nhánh, tỉ lệ nhánh thành bông cao. Muốn có nhiều hạt chắc trước hết bông lúa phải có nhiều hoa, quá trình thụ phấn, thụ tinh bình thường, tỷ lệ hạt mẩy cao. Khối lượng hạt là chỉ tiêu ổn ựịnh do yếu tố di truyền của từng giống quyết ựịnh.
Số bông của ruộng lúa là yếu tố quan trọng nhất quyết ựịnh năng suất, ựồng thời cũng là yếu tố tương ựối dễ ựiều chỉnh so với hai yếu tố còn lại. Số hạt/bông và khối lượng 1000 hạt ựược kiểm soát chặt chẽ bởi yếu tố di truyền, dù ựầu tư kỹ thuật cao cũng không thể biến một bông nhỏ nhẹ thành giống bông to hạt nặng ựược. Muốn thay ựổi tắnh trạng này cần thay ựổi giống.Tác ựộng kỹ thuật làm tăng số bông ựến mức tối ựa là vô cùng quan trọng trong thâm canh lúa lai. Tuy nhiên nếu cấy quá dày hoặc quá nhiều dảnh/khóm thì bông lúa sẽ nhỏ ựi ựáng kể, hạt có thể nhỏ hơn và năng suất sẽ giảm. Vì vậy muốn ựạt ựược năng suất cao thì người sản xuất phải biết ựiều khiển cho quần thể ruộng lúa có số bông tối ưu mà vẫn không làm cho bông nhỏ ựi, số hạt chắc/bông không thay ựổi. Số bông tối ưu của một giống lúa là số bông
thu ựược nhiều nhất mà ruộng lúa có thể ựạt ựược nhưng chưa làm giảm khối lượng hạt vốn có của giống ựó. Như vậy, các giống khác nhau có khả năng cho số bông tối ưu trên ựơn vị diện tắch khác nhau, việc xác ựịnh số bông cần ựạt trên một ựơn vị diện tắch quyết ựịnh mật ựộ cấy, khoảng cách cấy và số dảnh cơ bản khi cấy.Căn cứ vào tiềm năng năng suất của giống, tiềm năng ựất ựai, khả năng thâm canh của người sản xuất và gieo trồng ựể ựịnh ra số bông cần ựạt một cách hợp lý. Những yếu tố quyết ựịnh số bông bao gồm mật ựộ cấy và số dảnh/khóm. Mật ựộ cấy là một biện pháp kỹ thuật quan trọng, nó phụ thuộc vào ựiều kiện tự nhiên, dinh dưỡng, ựặc ựiểm của giốngẦ.Các tác giả sinh thái học ựã nghiên cứu mối quan hệ giữa năng suất lúa và quần thể ruộng cây trồng và ựều thống nhất rằng: các giống khác nhau phản ứng với mật ựộ khác nhau, việc tăng mật ựộ ở một giới hạn nhật ựịnh thì năng suất tăng còn tăng quá năng suất giảm xuống (Tăng Thị Hạnh, 2003).
Mặt khác, sự quan hệ giữa mật ựộ và năng suất cây lấy hạt là quan hệ Parabol, tức là mật ựộ lúc ựầu tăng thì năng suất tăng nhưng nếu tiếp tục tăng mật ựộ quá thì năng suất lại giảm. Các tác giả Yuan Qianhua, Lu Xinggui, Cao Bing và cộng sự (2005) ựã sử dụng tổ hợp lai 2 dòng PA64S/9331 ựể nghiên cứu ảnh hưởng của mật ựộ cấy ựến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của tổ hợp lai. Các tác giả sử dụng hai công thức cấy thưa (9.000 khóm/ha) và công thức cấy truyền thống của Trung Quốc (30.000 khóm/ha). Kết quả nghiên cứu cho thấy:
+Số nhánh ựẻ ở công thức cấy thưa giảm ựáng kể so với công thức cấy dầy vào thời ựiểm trước 10/5 nhưng ựến sau 20/5 thì sự sai khác còn rất nhỏ. + Kắch thước nhánh ựẻ ở công thức cấy thưa lớn hơn công thức cấy dầy 8,86%, tỉ lệ hat thấp hơn 2,35% và khối lượng 100 hạt cũng thấp hơn 0,86g. Năng suất của công thức cấy thưa cũng giảm 17 Ờ 19%
Theo Nguyễn Thị Trâm (2003) thì mật ựộ cấy càng cao thì số bông càng nhiều. Tuy nhiên cấy quá thưa ựối với giống ngắn ngày thì khó ựạt ựược
số bông/ ựơn vị diện tắch theo dự ựịnh, các giống lúa lai có thời gian sinh trưởng trung bình có thể cấy thưa vắ dụ Bắc ưu 64 có thể cấy 35 khóm/m2. Các giống có thời gian sinh trưởng ngắn như Bồi Tạp Sơn Thanh, Bồi Tạp 77 cấy dày 40 Ờ 45 khóm/m2.
Nhiều kết quả nghiên cứu xác ựịnh rằng trên ựất giàu dinh dưỡng mạ tốt thì chúng ta chọn mật ựộ quang hợp thưa, nếu mạ xấu cộng ựất xấu chúng ta nên cấy dày. để xác ựịnh mật ựộ cấy hợp lý có thể căn cứ vào 2 thông số là: Số bông cần ựạt/m2 và số bông hữu hiệu/khóm. Từ hai thông số trên có thể xác ựịnh mật ựộ cấy phù hợp theo công thức: Mật ựộ (số khóm/m2) = Số bông/m2
Theo kết quả ựạt ựược những ruộng lúa thâm canh năng suất ựạt ựược trên 300 kg/sào thì số khóm lúa cần 7-10 bông (thắ nghiệm trên Sán ưu Quế 99) thì mật ựộ là : Với 7 bông/khóm cần cấy 43 khóm/m2, với 8 bông/khóm cần cấy 38 khóm/m2 với 9 bông/khóm cần cấy 33 khóm/m2 với 10 bông/khóm cần cấy 30 khóm/m2
Nguyễn Văn Luật (2001) nhận xét phương pháp canh tác cổ truyền trước ựây so với ngày nay, trước 1967, người dân trồng lúa thường cấy thưa với mật ựộ 40x40 hoặc 70x70 ở ruộng sâu, còn ngày nay có xu hướng cấy dày 20x20cm; 15x20cm; 10x15 cm.
Theo Trần Thúc Sơn và cộng sự (2002) thì mở rộng khoảng cách cấy (20x30 cm) là con ựường tốt nhất ựể giảm lượng giống cần thiết cho 1 ha (25 kg) mà không giảm năng suất. Mật ựộ là một kỹ thuật làm tăng khả năng quang hợp của cá thể và quần thể ruộng lúa, do tăng khả năng tiếp nhân ánh sáng, tạo số lá và chỉ số diện tắch lá thắch hợp cho cá thể và quần thể ruộng lúa, ảnh hưởng ựến khả năng ựẻ nhánh và số nhánh hữu hiệu/khóm, khả năng chống chịu sâu bệnh Ầ từ ựó mà ảnh hưởng mạnh mẽ ựến năng suất lúa.
Theo Nguyễn Văn Hoan (1995): trên một ựơn vị diện tắch nếu mật ựộ càng cao thì bông càng nhiều, song số hạt trên bông lại ắt, tốc ựộ giảm số hạt
trên bông mạnh hơn tốc ựộ giảm mật ựộ, vì thế cấy quá dầy sẽ làm cho năng suất giảm nghiêm trọng. Tuy nhiên nếu cấy với mật ựộ quá thưa ựối với ác giống có thời gian sinh trưởng ngắn rất khó ựạt số bông tối ưu. Theo ông thì tùy từng giống lúa ựể chọn mật ựộ thắch hợp vì cần tắnh ựến khoảng cách ựủ rộng ựể làm hàng lúa thông thoáng, các khóm lúa không chen nhau.
Tóm lại tuổi mạ, mật ựộ cấy là một trong những biện pháp kỹ thuật quan trọng, nó phụ thuộc vào ựiều kiện tự nhiên, dinh dưỡng, ựặc ựiểm của giống. Vì vậy, việc xác ựịnh tuổi mạ và mật ựộ cấy hợp lý ựể cấy lúa nhanh bén rễ hồi xanh, phân bố hợp lý trên ựơn vị diện tắch lá/ựơn vị diện tắch ựất tận dụng nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời, hạn chế sâu bệnh gây hại, tạo tiền ựề cho năng suất cao. Ngoài ra việc bố trắ tuổi mạ, mật ựộ cấy hợp lý còn tiết kiệm ựược hạt giống (ựặc biệt là lúa lai), công lao ựộng và các chi phắ khác góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất hiện nay. Tuy nhiên các kết quả nghiên cứu về tuổi mạ và mật ựộ cấy chưa nhiều và thiếu các nghiên cứu hệ thống vấn ựề này. Thực tế ựây là một biện pháp kỹ thuật quan trọng trong thâm canh lúa. Với mỗi giống lúa, việc xác ựịnh tuổi mạ, mật ựộ, mức phân bón ... trên các vùng sinh thái khác nhau, mùa vụ khác nhau thì cần phải có các nghiên cứu ựể tìm ra tuổi mạ và mật ựộ cấy phù hợp.