Phần 5 Kết luận và đề nghị
4.11. Các yếu tố cấu thành năng suất 3 giống lúa thí nghiệm
Tỷ lệ hạt Công Vụ thức Số bông/m2 Số hạt/bông chắc P1000 (g) Năng suất (tạ/ha) (%) Vụ xuân CT1 224,8 188,0 79,6 19,1 64,3ab 2015 CT2 219,3 172,1 76,9 19,0 54,7b CT3 209,8 174,9 78,4 23,6 67,2a LSD 5% - - - - 9,6 CV (%) - - - - 6,8 Vụ mùa CT1 207,1 188,6 79,1 19,1 58,6a 2015 CT2 226,3 173,9 75,4 18,9 56,0a CT3 219,7 171,0 75,9 23,1 66,2a LSD 5% - - - - 10,2 CV (%) - - - - 7,52 Vụ xuân CT1 224,2 179,4 82,0 19,1 62,9ab 2016 CT2 214,1 163,1 80,8 18,9 53,3b CT3 206,6 180,1 80,0 23,5 69,7a LSD 5% - - - - 14,6 CV (%) - - - - 10,4 Vụ mùa CT1 207,2 173,7 81,8 19,1 56,2ab 2016 CT2 207,7 171,0 76,9 18,9 52,0b CT3 219,6 177,1 76,7 23,2 69,4a LSD 5% - - - - 13,5 CV (%) - - - - 10,0 TB CT1 224,5 183,7 80,8 19,1 63,6 vụ xuân CT2 216,7 167,6 78,6 19,0 54,0 CT3 208,2 177,5 79,1 23,5 68,5 TB CT1 207,2 181,1 80,4 19,1 57,4 vụ mùa CT2 217,0 172,4 76,2 18,9 54,0 CT3 219,6 174,1 76,3 23,2 67,8
Khối lượng 1.000 hạt là yếu tố cấu thành năng suất mà chủ yếu phụ thuộc vào bản chất giống. Theo số liệu đếm, cân thể hiện ở bảng trên cho thấy số liệu khối lượng 1000 hạt của giống Q5 cao hơn giống KD18 và Bắc Thơm 7, trung bình đạt 23,1-23,6 g, điều này dẫn tới năng suất giống Q5 cao hơn so với 2 giống còn lại (bảng 4.11). Khối lượng 1000 hạt giống Bắc Thơm 7 có giá trị trung bình thấp nhất, chỉ đạt 18,9-19,0 g trong khi khối lượng 1000 hạt của giống Khang Dân 18 đạt trung bình 19,1 g.
Hầu như mỗi một yếu tố cấu thành năng suất lúa đều liên quan đến một giai đoạn phát triển cụ thể của cây lúa, mỗi một yếu tố đóng một vai trò khác nhau nhưng đều nằm trong một hệ quả liên hoàn tạo nên hiệu suất cao nhất mà trong đó các yếu tố đều có liên quan mật thiết với nhau. Như vậy mỗi giai đoạn sinh trưởng, phát triển đều liên quan và tạo nên năng suất hạt sau này. Vì vậy, chăm sóc, quản lý tốt ở tất cả các giai đoạn phát triển của cây lúa là điều hết sức cần thiết để nâng cao hiệu suất và năng suất cây lúa.
Số nhánh lúa sẽ quyết định số bơng và đó cũng là yếu tố quan trọng nhất để có năng suất cao. Có thể nói số bơng đóng góp trên 70% năng suất, trong khi đó số hạt/bông, số hạt chắc/bông và khối lượng hạt đóng góp gần 30%. Số bơng/đơn vị diện tích hình thành bởi 3 yếu tố: mật độ cấy, số nhánh (số dảnh hữu hiệu), điều kiện ngoại cảnh và yếu tố kỹ thuật (như phân bón, nhiệt độ, ánh sáng...). Mật độ cấy là cơ sở của việc hình thành số bơng/đơn vị diện tích. Tùy vào giống lúa và các điều kiện thâm canh như độ phì đất, nước tưới, phân bón, thời vụ... mà quyết định mật độ cấy thích hợp để có thể tăng tối đa số bông trên một đơn vị diện tích. Một yếu tố cũng hết sức quan trọng là điều chỉnh sao cho số bơng hữu hiệu/đơn vị diện tích là cao nhất và thích hợp nhất, biện pháp tối ưu. Để số nhánh lúa tối đa – số bông lúa hữu hiệu = 0. Nhưng trong thực tế quần thể ruộng lúa thì hầu như khơng có hiệu số này bởi nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là trong thời kỳ đẻ nhánh (từ khi cấy lúa bén rễ hồi xanh đến khi phân hóa địng) thì các nhánh hữu hiệu kết thúc trước khi phân hóa địng từ 10-12 ngày, hơn nữa yếu tố mùa vụ cũng liên quan đến việc đẻ nhánh hữu hiệu, ví dụ trong điều kiện miền Bắc Việt Nam thì vụ Đơng Xn nhánh hữu hiệu lại tập trung vào thời kỳ cuối, còn vụ mùa lại tập trung vào thời kỳ đầu. Tuy nhiên việc điều chỉnh để quần thể ruộng lúa có tỉ lệ số nhánh hữu hiệu cao nhất là tiền đề để nâng cao năng suất lúa đến mức tối đa là biện pháp kỹ thuật quan trọng trong sản xuất lúa.
b. Năng suất lúa
Năng suất lúa của 3 giống lúa thí nghiệm được thể hiện ở bảng 4.11. Qua bảng thấy rằng giống Q5 có năng suất trung bình cao hơn so với 2 giống cịn lại (67,2-69,7 tạ/ha vụ xuân và 66,2-69,4 tạ/ha vụ mùa), tiếp theo là giống Khang dân 18 (62,9-64,3 tạ/ha vụ xuân và 56,2-58,6 tạ/ha vụ mùa). Giống Bắc thơm 7 là giống có năng suất trung bình thấp nhất (53,3-54,3 tạ/ha vụ xuân và 52,0-56 tạ/ha vụ mùa). Như vậy, trồng giống Q5 cho năng suất cao hơn giống KD18 2,9-6,8 tạ/ha, tương đương 4,5-10,8% vụ xuân và vụ mùa cao hơn 7,6-13,2 tạ/ha, tương đương 13,0-23,6%. Nếu so sánh năng suất giữa 2 giống lúa Q5 và BT7, vụ xuân, giống Q5 cho năng suất cao hơn 12,5-16,4 tạ/ha, tương đương 22,9-30,7% và vụ mùa tăng 10,2-17,4 tạ/ha, tương đương 18,3-33,5%.
Kết luận
Động thái phát thải CH4 của 3 giống lúa ở vụ xuân và vụ mùa đều thấp ở đầu vụ, đạt cao nhất ở thời kỳ đẻ nhánh rộ tới đứng cái, làm địng và sau đó giảm dần tới cuối vụ.
Đất trồng giống Q5 có cường độ phát thải khí mê tan cao hơn giống Khang Dân 18 và Bắc Thơm 7 ở thời kỳ cây lúa đẻ nhánh rộ đến làm đòng cả vụ xuân và vụ mùa. lượng phát thải của giống Q5 đạt trung bình 147,26-188,7 kg CH4-C/ha vụ xuân, 256,97-260,86 kg CH4-C/ha vụ mùa.
Đất trồng giống Khang Dân 18 phát thải trung bình 125,91-156,51 kg CH4-C/ha vụ xuân, 232,13-233,93 kg CH4-C/ha vụ mùa, tổng lượng phát thải CH4 thấp hơn so với đất trồng giống Q5 vụ xuân tương ứng từ 17-20% và vụ mùa từ 10-11%.
Đất trồng giống Bắc Thơm 7 có lượng phát thải khí mê tan trung bình thấp nhất trong 3 giống làm thí nghiệm. Tổng lượng phát thải vụ xuân từ 106,68- 152,69 kg CH4-C/ha và vụ mùa từ 222,41-224,58 kg CH4-C/ha, thấp hơn phát thải từ đất trồng giống Q5 từ 23-38% vụ xuân và 14-17% vụ mùa.
Hiệu quả về mặt môi trường trong vụ xuân, tương quan giữa lượng phát thải CH4 với năng suất lúa tạo ra cho thấy trồng giống Q5 cho hiệu quả thấp nhất khi chỉ đạt 2,45 kg CH4-C/tạ thóc trong khi của giống Khang Dân 18 và Bắc Thơm 7 lần lượt là 2,22 và 2,40 kg CH4-C/tạ thóc. Vụ mùa, hiệu quả về mặt mơi trường, đối với đất trồng giống Q5 lại cho hiệu quả cao nhất khi đạt 3,82 kg CH4- C/tạ thóc trong khi của giống Khang Dân 18 và Bắc Thơm 7 là 4,06 và 4,14 kg CH4-C/tạ thóc.
4.3.3. Ảnh hưởng của mật độ cấy tới phát thải khí CH4 từ đất
Sử dụng kỹ thuật cấy mật độ thích hợp để giảm phát thải khí mê tan cũng là một trong những biện pháp quản lý trong nông nghiệp, đây là phương pháp áp dụng đơn giản nhưng mang lại hiệu quả tốt. Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy khi giảm mật độ cấy giống Khang Dân 18 ở vùng đồng bằng sông Hồng, các chỉ số sinh trưởng, phát triển của cây lúa đều tăng, chỉ số SPAD (Soil and plant analyzer development) hay chỉ số đánh giá hàm lượng diệp lục trong lá, số gié cấp 1, tổng số hạt/bơng có xu hướng tăng, cịn hệ số tán giảm (Nguyễn Hồng Hạnh & cs., 2018). Akira & cs. (2000) nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ tới phát thải khí mê tan tại Nhật Bản cũng chỉ ra rằng ở mật độ thích hợp khi cấy có tác dụng làm giảm phát thải khí mê tan và khơng làm giảm năng suất lúa. Weiwei Chen & cs. (2013) cũng có kết luận cấy lúa ở mật độ thích hợp sẽ làm giảm thiểu được lượng CH4 phát thải từ đất.
4.3.3.1. Diễn biến Eh đất
Sự biến đổi Eh đất thí nghiệm được trình bày ở đồ thị 4.6abcd cho thấy giá trị đo Eh của đất giảm mạnh trong khoảng 1 tuần ngập nước sau cấy. Sau khi làm đất, chuẩn bị cấy, quá trình cơ giới hố làm cho ơxy xâm nhập vào đất nên thời kỳ này đất chưa bị yếm khí. Sau khoảng 1 tuần sau khi làm đất, chuẩn bị cấy, việc duy trì một lớp nước trên mặt ruộng làm cho ôxy bị ngăn không cho tiếp xúc và xâm nhập vào đất, đồng thời các vi sinh vật trong đất hô hấp, sử dụng lượng ơxy hồ tan trong đất làm cho lượng ôxy mất dần và trở nên yếm khí, vì vậy giá trị đo của Eh đất 1 tuần sau cấy có giá trị giảm dần và biến động quanh giá trị -180 đến -220 mV.
Đồ thị 4.6. Diễn biến Eh đất tại điểm thí nghiệm
Ở cuối vụ, giá trị Eh đất tăng trở lại là do việc rút nước, tạo điều kiện cho cây lúa chín vàng và nền đất cứng phục vụ cho việc thu hoạch lúa.
4.3.3.2. Ảnh hưởng của mật độ cấy tới phát thải CH4 từ đất
Theo Wassmann & cs. (1998) cho biết, khí mê tan phát tán vào khí quyển thơng qua thân cây lúa, khí này xâm nhập vào cây qua rễ, đi theo các ống rỗng trong thân cây lúa và thoát ra ngồi thơng qua các lỗ ở cuống lá.
Mật độ cấy lúa trên ruộng có ảnh hưởng tới q trình sinh trưởng, phát triển của cây lúa do 2 nhân tố quan trọng, đó là lượng dinh dưỡng cung cấp cho cây từ đất và lượng ánh sáng mà cây hấp thu để quang hợp. Đối với các công thức cấy mật độ thưa, cây lúa sinh trưởng tốt hơn so với các cơng thức cịn lại, số nhánh hữu hiệu cao hơn. Ngược lại ở mật độ cấy dày, số lượng nhánh lúa đẻ nhiều nhưng nhánh hữu hiệu thấp.
Bẹ lá
phần thân
Phần rễ
Hình 4.1. Sơ đồ di chuyển khí mê tan từ đất vào khí quyển qua thân cây lúa
Nguồn: Wassman & Aulakh (2000)
Qua kết quả đo phát thải khí mê tan ở các công thức cấy lúa khác nhau thấy rằng cường độ phát thải CH4 từ đất tuân theo quy luật phát thải thấp ở đầu vụ, sau đó tăng dần ở giữa vụ và giảm ở cuối vụ. Cường độ phát thải CH4 vụ xuân luôn thấp hơn đáng kể so với vụ mùa (do ảnh hưởng của nhiệt độ thấp của mùa đông trong vụ xuân).
Vụ xuân, đầu vụ do nhiệt độ khơng khí cũng như nhiệt độ đất rất thấp, điều này không thuận lợi cho các q trình sinh hố trong đất diễn ra, đồng thời tốc độ tăng trưởng sinh dưỡng của cây lúa cũng chậm, thời gian sinh trưởng kéo dài ra, dẫn tới cường độ phát thải CH4 từ đất cũng thấp, dưới 5 mg CH4- C/m2/giờ. Sau đó tăng mạnh và đạt đỉnh ở 8-9 tuần sau cấy (11-12 mg CH4- C/m2/giờ) trong vụ Xuân 2015 và 20-21 (mg CH4-C/m2/giờ) vụ xuân 2016, sau đó giảm dần.
Đồ thị 4.7. Động thái phát thải CH4 tại các cơng thức thí nghiệm
Vụ mùa, đầu vụ phát thải thấp, 6 - 7 mg CH4-C/m2/giờ năm 2015 và 12-13 mg CH4-C/m2/giờ năm 2016 có thể do sự chênh lệch nhiệt độ ở 2 vụ mùa này khác nhau làm cho cường độ phát thải CH4 cũng khác nhau. Sau 6-7 tuần sau cấy cường độ phát thải đạt cao nhất, vụ mùa 2015 đạt 24-26 mg CH4-C/m2/giờ trong khi vụ mùa 2016 đạt 22-23 mg CH4-C/m2/giờ. Cường độ phát thải sau đó giảm dần tới cuối vụ, chỉ cịn khoảng 5-6 mg CH4-C/m2/giờ.
Kết quả đo qua các tuần, các thời kỳ sinh trưởng khác nhau cho thấy diễn biến cường độ phát thải khí mê tan ở các công thức gần như tương tự nhau, ở thời kỳ sinh trưởng đầu hay cuối vụ, lượng phát thải hay cường độ phát thải CH4
từ đất ở các công thức cấy mật độ khác nhau, hầu như khơng có sai khác. chỉ thấy có sự chênh lệch ở thời kỳ sinh ở giữa vụ.
Tổng lượng CH4 phát thải vụ xuân trong 2 năm của công thức cấy mật độ thưa (24-25 khóm/m2) lần lượt là 118,31 và 161,11 kg CH4-C/ha và vụ mùa là 218,90 và 216,38 kg CH4-C/ha. Công thức mật độ cấy trung bình (34-35 khóm/m2) vụ xuân phát thải lượng CH4 121,67 và 169,02 mg CH4-C/m2/giờ, vụ mùa phát thải lần lượt 231,38 và 226,46 mg CH4-C/m2/giờ. Ở mật độ cấy dày (44-45 khóm/m2) phát thải CH4 vụ xuân 127,37 và 185,09 mg CH4-C/m2/giờ. Vụ mùa phát thải 243,11 và 241,78 mg CH4-C/m2/giờ. Qua kết quả phân tích so sánh phương sai ANOVA, giữa các cơng thức, ở các giai đoạn sinh trưởng của lúa vụ
xuân và vụ mùa, cường độ phát thải CH4 từ đất khi cấy ở mật độ khác nhau không khác biệt.
Tổng lượng phát thải CH4 từ đất trồng lúa vào khí quyển, ở vụ xuân do tổng cường độ phát thải cũng như tổng lượng phát thải thấp. Qua kết quả so sánh phương sai, chưa thấy có sai khác có ý nghĩa ở các cơng thức mật độ cấy khác nhau. Vụ mùa, công thức cấy thưa so với cơng thức cấy mật độ trung bình hoặc mật độ cấy trung bình so với mật độ dày chưa có sự khác biệt có ý nghĩa. chỉ có cơng thức cấy thưa so với cơng thức cấy dày là có sự khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê. Mật độ cấy thưa phát thải khí mê tan từ đất ít hơn mật độ cấy dày và ngược lại.
Chen & cs. (2013) cho biết lượng CH4 phát thải từ ruộng lúa cao sau khi cây lúa hình thành các lỗ thơng khí kéo dài từ dưới bẹ lá xuống tới rễ của cây lúa (đây là con đường vận chuyển chính các loại khí từ đất vào khí quyển). Các cơng thức cấy thưa có chỉ số diện tích lá thấp hơn so với cơng thức cấy dày. Chỉ số diện tích lá tỷ lệ với khả năng vận chuyển khí từ khơng khí quyển vào đất và ngược lại. Khi cấy mật độ thưa, lượng phát thải khí mê tan thấp so với các cơng thức cấy dày do chỉ số diện tích lá cơng thức cấy thưa thấp hơn dẫn tới q trình vận chuyển khí qua lỗ khí thấp hơn. Bên cạnh đó, ở các cơng thức cấy dày, khối lượng rễ lớn hơn, lượng chất bài tiết vào đất bao gồm chất hữu cơ cũng cao hơn. Theo Yagi & cs. (1997) cho rằng môi trường đất nơi tạo ra khí mê tan bao gồm hoạt động của các vi sinh vật sinh mê tan ở những công thức cấy thưa kém phát triển hơn dẫn tới quá trình sinh mê tan giảm.
Khalil & cs. (1998) cho biết mật độ cấy ảnh hưởng tới 3 con đường phát thải khí mê tan từ đất vào khí quyển. Vùng rễ lúa tạo ra mơi trường có tính ơxy hố, mật độ cấy dày, lượng rễ phát triển mạnh hơn, tiết ra các hợp chất hữu cơ nhiều hơn, đây là nguyên liệu để tạo ra khí mê tan và được sử dụng bởi các vi sinh vật sinh mê tan là methanogenic. Bên cạnh đó, mật độ cấy dày, số lượng cây nhiều hơn làm cho tổng thiết diện ống dẫn khí qua thân cây tăng lên, làm cho q tình vận chuyển khí nhanh hơn do khí mê tan khơng bị giữ trong đất lâu, ít bị ơxy hố hơn. Chính vì vậy, cấy mật độ dày sẽ làm tăng phát thải khí mê tan từ đất trồng lúa nước.
Đồ thị 4.8. Tổng lượng phát thải CH4 tại các cơng thức thí nghiệm
4.3.3.3. Ảnh hưởng của mật độ cấy tới các yếu tố cấu thành năng suất lúa
a. Các yếu tố cấu thành năng suất
Số bông/m2 và số bơng/khóm là một trong những yếu tố chính quyết định năng suất. Ở cả 2 vụ khi tăng mật độ cấy lên mức D3 (44-45 khóm/m2) số lượng bơng/m2 cao hơn 2 cơng thức cịn lại ở mức 254,39 và 230,39 bông/m2 vụ xuân và vụ mùa. Tuy nhiên số hạt/bông và số hạt chắc/bơng cơng thức này lại giảm (và có sự sai khác có ý nghĩa so với mức mật độ D1 và D2) do có thể ở mật độ này, đất không cung cấp đủ dinh dưỡng cho số lượng nhánh đẻ và việc tranh chấp ánh sáng giữa các cây. Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của Tian & cs. (2017) cho rằng số bông trên đơn vị diện tích ở mật độ cao sẽ cao hơn mật độ thấp. Cấy ở mức mật độ D1, số lượng bơng/khóm rất cao, đạt 10,0 và 9,3 bơng/khóm vụ xn và mùa và số lượng hạt chắc/bông ở cả 2 vụ xuân và mùa