Khi trồng xen canh sẽ tận dụng diện tích, chất dinh dưỡng, ánh sáng, hạn chế xói mòn, hạn chế lượng nước bốc thoát hơi nước, hạn chế cỏ dại, ngoài ra còn tăng thêm thu nhập
2.10 Tình hình nghiên cứu cây trồng xen trong sản xuất ngô trên thế giới và Việt Nam
2.10.1 Tình hình nghiên cứu cây trồng xen trong sản xuất ngô trên thế giới
Những nghiên cứu trên thế giới gần đây đã khẳng định vai trò to lớn của biện pháp trồng xen trong canh tác đất dốc bền vững là gia tăng lợi nhuận kinh tế, bảo hiểm chống lại mất mùa và giảm sâu bệnh do sự đa dạng sinh học trong hệ thống canh tác ( Muoneke và Asiegbu , 1997). Để tăng năng suất ngô, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về sử dụng cây trồng xen, che phủ ngô ở một số nước bắt đầu từ những năm 1960 như: Braxin, Mehico, Ấn Độ. Việc kết hợp cây trồng xen vào canh tác ngô ở một số nước trên thế giới đã đưa vào sản xuất từ lâu. Sự kết hợp trồng xen một số loại cây họ đậu, cốt khí, lạc được đưa vào trồng xen với ngô đã thu được kết quả tốt.
Theo nghiên cứu kéo dài 12 năm của các nhà khoa học tại Trung tâm Nông lâm thế giới (ICRAF), trồng xen hàng "cây làm màu mỡ đất” vào ruộng ngô, được gọi là mô hình nông lâm kết hợp có thể giúp nông dân ở tiểu vùng Sahara, châu Phi ứng phó với các tác động của hạn hán và suy thoái đất. Ba thử nghiệm phối hợp bắt đầu được thực hiện vào năm 1991 ở Malawi và Zambia, khám phá ra rằng các trang trại trồng kết hợp cây giữ đạm và ngô có độ phù hợp nhất định và năng suất tương đối cao năm này qua năm khác. Ở Malawi, năng suất ngô bình quân cao nhất đạt được tại các cánh đồng trồng kết hợp các cây làm màu mỡ đất và phân bón vô cơ nhưng chỉ áp dụng một nửa lượng tiêu chuẩn được khuyến nghị. Các thử nghiệm đã kết hợp trồng cây họ đậu có tên là Gliricidia xen với trồng ngô. Gliricidia giữ nitơ, hấp thụ nitơ từ không khí, chuyển đổi nó thành một dạng mà thực vật có thể sử dụng cho sự phát triển của riêng chúng, và đưa nó vào trong đất. Việc này làm giảm bớt sự cần thiết phải bón các loại phân đạm với số lượng lớn. Lá của Gliricidia rụng xuống cũng trả lại chất hữu cơ cho đất, làm tăng tính ổn định về cấu trúc của đất, chống xói mòn.(Mard, 2012)
− Thí nghiệm về mật độ, khoảng cách trồng:
Ở Nigieria, năm 2004 đã tiến hành làm thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng mật độ trồng ngô đến năng suất và hiệu quả của hệ thống xen canh ngô- đậu tương ở 2 vụ. Thí nghiệm đã được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên, 3 lần lặp lại, kích thước mỗi ô thí nghiệm là 4,5 x 4m, giữa các khối cách nhau 1m. Diện tích thí nghiệm là 40,5 x14 = 570m2, mỗi khối với 9 nghiệm thức bao gồm: 2 giống đậu tương TGX 1448-2 và Samsoy -2 trồng xen với ngô ở 3 mật độ (38.000 cây ngô/ha, 44.440 cây ngô/ha , 53.330 cây ngô/ha), 2 giống đậu tương TGX 1448-2 và Samsoy -2 trồng thuần và ngô trồng thuần ở mật độ 53.330 cây/ha. Kết quả thí nghiệm cho thấy khi trồng xen đậu tương và ngô thì giảm được lượng hạt giống trên một đơn vị diện tích. Ở vụ 1 khi trồng xen giống đậu tương Samsoy-2 với ngô ở mật độ 38.000 cây/ha thì đậu tương có năng suất cao nhất . Năng suất ngô cao nhất khi trồng xen ngô với mật độ 53.330 cây/ha với gióng đậu tương TGX 1448-2. Hiệu quả kinh tế thu được cao nhất là ở nghiệm thức trồng xen đậu tương TGX 1448-2 với ngô ở mật độ 53.330 cây/ha ở cả 2 vụ. Ý nghĩa của nghiên cứu này là nông dân trong vùng nghiên cứu có thêm thu
nhập cao hơn từ việc trồng xen đậu tương với ngô so với trồng thuần (C.O. Muoneke, M.A.O Ogwuch, and B.A Kalu, 2007).
Ở đất nước Nepan năm 2001, 2002 hai nhà khoa học đã tiến hành làm thí nghiệm về hiệu quả của thay đổi mật độ trồng ngô của hệ thống xen canh ngô- đậu tương với mục đích là khi thay đổi mật độ trồng ngô thì năng suất ngô có thay đổi hay không, ngoài ra còn kiểm tra xem hiệu quả sử dụng tài nguyên đất trong hệ thống xen canh. Thí nghiệm trồng 2 hàng đậu tương với khoảng cách 0,25 x 0,75m, 0,25 x 0,5m tương ứng với mật độ 100.000, 150.000 và 200.000 cây/ha giữa 2 hàng ngô với khoảng cách tương ứng là 0,75,m, 1m, 1,5m với mật độ ngô là 26.600 cây/ha, 40.000 cây/ha và 53.330cây/ha. Sự hiện diện của đậu tương trong công thức xen canh không ảnh hưởng đến năng suất của ngô ở cả 3 mật độ trồng so với ngô trồng thuần. Mặt khác, đậu tương trồng xen ở mật độ 40.000 và 53.330 cây ngô/ha đã làm giảm 53% sản lượng đậu tương so với đậu tương trồng thuần. Trong thí nghiệm nghiên cứu này người ta cũng đánh giá tỷ lệ tương đương đất và thí nghiệm cũng đã xác đinh rằng hiệu quả sử dụng đất của trồng xen cao hơn so với trồng thuần lên đến 30%. (R.B. Prasad và R.M. Brook, 2004).
Một thí nghiệm tương tự đánh giá hiệu quả năng suất ngô và đậu tương trồng xen và hiệu quả của việc sử dụng đất cũng được tiến hành ở Kenya vào năm 1997 và 2001. Năm 1997 thí nghiệm được bố trí với 5 nghiệm thức bao gồm: Đậu tương trồng thuần (đối chứng), Ngô trồng thuần (đối chứng), 2 hàng ngô xen 1 hàng đậu tương, 2 hàng ngô xen 2 hàng đậu tương và đậu tương trồng xen ngô trên cùng một hàng. Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên, 4 lần lặp lại, kích thước mỗi ô là 18m2. Năm 2001 thí nghiệm cũng tương tự 2007 nhưng có thêm 1 nghiệm thức 3 hàng đậu tương xen giữa 2 hàng ngô và sử dụng giống đậu tương khác. Kết quả thí nghiệm cho thấy sản lượng thu được từ nghiệm thức 2 và 3 hàng đậu tương trồng xen giữa 2 hàng ngô cao hơn so với các nghiệm thức trồng xen khác và trồng thuần. Ngoài ra thí nghiệm năm 1997 trồng đậu tương xen ngô trên cùng 1 hàng thì tỷ lệ tương đương đất (LER) cao hơn các nghiệm thức trồng xen khác. Còn thí nghiệm năm 2001 cho thấy nghiệm thức 2 hàng đậu tương xen giữa 2 hàng ngô thì tỷ lệ tương đương đất (LER) cao hơn các nghiệm thức trồng xen khác. Trong nghiên cứu này LER có sự khác biệt ở
2 năm nghiên cứu có thể là do cac giống đậu tương khác nhau được sử dụng trồng xen với ngô. Tỷ lệ LER trong 2 năm làm thí nghiệm cho tất cả các nghiệm thức trồng xen >1 chỉ ra rằng tất cả các nghiệm thức trồng xen có lợi thế hơn trong việc sử dụng đất của cây trồng.(Kipkemoi và cs, 2001).
− Thí nghiệm thời gian trồng xen:
Thí nghiệm được tiến hành bởi A. A. Addo - Quaye , A. A. Darkwa và G. K. Ocloo vào năm 2007, 2008 để xác định trình tự thời gian trồng xen nào là thích hợp cho ngô và đậu tương để mang lại năng suất tối ưu và hiệu quả cao nhất. Thí nghiệm với 12 nghiệm thức bao gồm 2 nghiệm thức đậu tương và ngô trồng thuần dùng để đối chứng, 10 nghiệm thức còn lại là đậu tương trồng cùng ngày với ngô 1 hàng ngô xen 1 hàng đậu tương, 1 hàng ngô xen 2 hàng đậu tương, đậu tương trồng trước ngô lần lượt 14, 28 ngày và ngô trồng trước đậu tương lần lượt 14, 28 ngày. Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên, 3 lần lặp lại, kích thước mỗi ô là 6,4x7,2m. Kết quả nghiệm thức ngô trồng 28 ngày trước khi trồng đậu tương 1 hàng ngô xen 1 hàng đậu tương cho năng suất ngô cao nhất. Việc giảm năng suất ngô được ghi nhận ở các nghiệm thức khi đậu tương trồng trước ngô. Lý do là có sự cạnh tranh về ánh sáng dẫn đến giảm chỉ số diện tích lá nhất là những nghiệm thức 1 hàng ngô trồng xen 2 hàng đậu tương mà đậu tương lại trồng trước ngô thì cạnh tranh ánh sáng giữa đậu tương và ngô lại diễn ra mạnh mẽ hơn nên năng suất ngô thấp. Ở nghiệm thức đậu tương trồng trước ngô 28 ngày 1 hàng ngô xen 2 hàng đậu tương cho sản lượng đậu tương cao nhất. Thí nghiệm này đã chứng minh thời gian trồng xen là yếu tố quan trọng quyết định năng suất của ngô, và đậu tương trong hệ thống xen canh. Nếu muốn có sản lượng ngô cao nhất và năng suất đậu tương tương đối thì nên lựa chọn cách thức trồng ngô trước 2 tuần khi trồng đậu tương. Nếu mục tiêu là có được sản lượng đậu tương cao nhất và sản lượng ngô vừa phải nên lựa chọn cách thức trồng đậu tương 2-4 tuần trước khi trồng ngô.
Xen canh ngô – đậu tương ở một số nước trên thế giới với mục đích là đem lại năng suất và hiệu quả kinh tế từ cây trồng trên một diện tích thì ngoài ra ở một số quốc gia hệ thống xen canh này còn phục vụ cho mục đích tăng lượng protein trong sản phẩm để làm thức ăn cho gia súc. (P.R. Carter và cs, 1991).
2.10.2 Tình hình nghiên cứu cây trồng xen trong sản xuất ngô ở Việt Nam
Đất đồi núi (chiếm ¾ diện tích đất tự nhiên của Việt Nam) đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế xã hội và giữ gìn an ninh quốc gia. Tuy nhiên, miền núi đang gặp đang gặp rất nhiều khó khăn trong phát triển sản xuất, ổn định cuộc sống của người dân và bảo vệ môi trường. Ở nhiều vùng người dân miền núi phải canh tác trên đất dốc lớn hơn 250 làm cho đất bị xói mòn mạnh và năng suất cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng giảm nhanh. Đất bị thoái hóa sẽ không còn khả năng thu nhập. Trong điều kiện kinh tế xã hội hiện nay, phương thức du canh không còn phù hợp và đã gây nhiều trở ngại cho phát triển.
Đối với vùng núi trình độ sản xuất của đồng bào còn hạn chế nên việc sản xuất ngô đầu tư, chăm bón còn thấp, chủ yếu dựa vào độ phì nhiêu của đất đai, canh tác lâu ngày dẫn tới đất đai bị thoái hóa, nhất là khu vực có độ dốc lớn. Do vậy biện pháp canh tác ngô có xen canh các loại cây khác sẽ hạn chế tình trạng xói mòn đất, tăng sản tăng sản lượng cây trồng trên một đơn vị diện tích. Các cây trồng xen ngô thường là các loài cây họ đậu thì sẽ giúp giảm lượng phân bón vô cơ vì rễ cây họ đậu có nốt sần cố định đạm. Biện pháp canh tác này cũng phù hợp với trình độ sản xuất của đồng bào bởi ít đầu tư thâm canh. Đây là một trong những phương pháp canh tác bền vững không chỉ áp dụng cho cây ngô mà còn cho nhiều loài cây trồng khác cho các vùng miền núi lẫn đồng bằng. Đối với nền nông nghiệp sinh thái bền vững trên đất dốc vai trò của cây họ đậu thể hiện ở chổ: tạo một lớp phủ bảo vệ đất chống xói mòn, bổ sung vào cho cây trồng một lượng dinh dưỡng đáng kể đặc biệt là đạm (từ 200-300kgN/ha). Có thể nói nông nghiệp Việt Nam là một trong những nền nông nghiệp có truyền thống sử dụng theo hướng tận dụng nguồn đạm sinh học từ cây phân xanh, nhất là cây họ đậu. Trong cơ cấu cây trồng trên đất dốc, việc trồng xen cây họ đậu với cây lương thực rất phổ biến vừa mang lại hiệu quả kinh tế vừa dùng tàn dư thân, lá làm vật liệu phủ đất. ( Theo Lê Quốc Doanh, Nguyễn Văn Bộ, Hà Đình Tuấn, 2003)
Năm 2005, trong khuôn khổ sự án đa dạng hóa nông nghiệp hướng tới chương trình canh tác bền vững, Trung tâm nghiên cứu nông nghiệp Duyên Hải Nam Trung Bộ đã trình diễn mô hình trồng đậu tương ĐT12 xen cây ngô lai 171 trên đất đỏ bazan huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai trong điều kiện nắng hạn, không được tưới tiêu. Mật độ
trồng 120cm x 20cm x 1 hạt ngô và 30cm x10cm x 2 hạt ĐT12. Sau 75 ngày, ĐT12 vẫn chứng tỏ khả năng sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất thực thu 25 tạ/ha. Đậu thu hoạch xong lúc này cây ngô được 2,5 tháng, bắt đầu phun râu, trổ cờ… nông dân có điều kiện đầu tư chăm sóc tiếp tục nên năng suất đạt 40 tạ/ha. Hiệu quả kinh tế mô hình đưa lại tại thời điểm lên tới 21 triệu đồng/ha, cao hơn so với canh tác ngô thuần 2 triệu đồng/ha. Chênh lệch lãi giữa hai phương thức canh tác là 10.790.000 đ/năm (gấp 396%). Ngoài ra nhờ trên bề mặt đất đã có đậu tương che phủ nên ngay trong vụ 1 mô hình trồng xen còn có tác dụng tích cực trong việc bảo vệ đất đai, chống xói mòn, rửa trôi trong mùa mưa. Sau khi thu hoạch ngô mô hình tiếp tục trồng thử nghiệm ngô gối vụ: 1-2 hàng ngô trong hàng ĐT12 vừa mới thu hoạch (mật độ 20cm x 120cm/cây). Ở vụ 2 này chân đất được bổ sung một lớp mùn đáng kể nhờ xác thực vật của đậu tương và của ngô tận dụng lại sau khi thu hoạch bị phân hủy tạo thành. Chi phí đầu tư và công chăm sóc theo đó giảm hơn(1.380.000 đ/ha) nhưng năng suất ngô vẫn đạt 45 tạ/ha. Kết quả hạch toán hiệu quả kinh tế của việc chuyển đổi cơ cấu từ canh tác ngô trồng thuần sang trồng xen được xác định: Lãi ròng 17.200.000 đ/ha/năm, trong khi ngô trồng thuần chỉ 7.280.000 đồng/ha/năm (Tỷ suất lợi nhuận tăng 1,63%). (Nguyễn Thanh Phương, 2006 ). Cũng tại xã địa điểm này, vụ 2 năm 2005, Nguyễn Thanh Phương cùng với nhóm nghiên cứu của Trung tâm thực hiện mô hình trồng xen ĐT12 vào cây tiêu, cà phê trong thời kỳ kiến thiết cơ bản. Kết quả cũng mang lại rất khả quan: Doanh thu trong vườn cà phê và vườn tiêu đạt từ 7.380.000 – 8.040.000 đồng/ ha/ vụ. So với phương thức canh tác truyền thống (trồng thuần) không những làm tăng lợi nhuận từ 3.180.000 – 3.840.000 đồng/ha/vụ, mà còn tiết kiệm được 900.000 đồng/ ha/ vụ từ công làm cỏ xới đất. Ở 2 mô hình này, nhóm nghiên cứu còn tính được hàm lượng dinh dưỡng trả lại cho đất từ thân và rễ đậu tương sau khi thu hoạch từ 15 – 20 tấn/ ha/ vụ; ngoài ra còn làm hạn chế được sự bốc hơi, giữ ẩm đất, tiết kiệm nước tưới; rễ đậu tương có nốt sần cố định đạm khí trời nên trong quá trình sinh trưởng còn góp phần làm hạn chế thái hóa đất...
Ở miền núi phía Bắc Việt Nam có tới 62% hộ nông dân có thu nhập từ sản xuất ngô và bình quân cây ngô chiếm tới 15% thu nhập của họ. Trong những năm gần đây, do những thành tựu trong sản xuất ngô lai mà năng suất ngô tăng vọt từ 2,1 tấn /ha
năm 1995 lên 3,2 tấn/ha năm 2003. Cộng với sự ổn định về thị trường, vai trò kinh tế của cây ngô ngày càng trở nên quan trọng hơn. Diện tích trồng ngô của miền núi phía Bắc tăng lên đáng kể và cây ngô đã thực sự đóng góp nhiều trong việc cải thiện đời sống nông dân miền núi. (Lê Quốc Doanh, 2004). Để khắc phục tình trạng đất trồng ngô một số vùng bị thoái hóa, xói mòn, nhóm các nhà khoa học Viện khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tiến hành thử nghiệm biện pháp kết hợp che phủ đất sau đó trồng ngô tại một số điểm của Miền núi phía Bắc. Kết quả cho thấy với biện pháp canh tác này đã hạn chế xói mòn đất rất lớn, chỉ 0,53 tấn/ha đất bị trôi tức là giảm 84,5% so với đối chứng. Ngoài ra, biện pháp canh tác này cũng thể hiện tác dụng rất tích cực đối với sinh trưởng phát triển của ngô, tăng chiều cao từ 9,1cm(đối chứng) lên 19,1cm và 24,1cm(che phủ đất), đồng thời khắc phục được các yếu tố hạn chế của đất dốc và tăng năng suất ngô từ 10,6% đến 31,9%. Do đó thu nhập của người dân cũng tăng từ 390.000 – 2.724.000 đồng/ha. Đồng thời giảm nhẹ lao động nặng nhọc như làm đất, làm cỏ (giảm 25-91,7% công làm cỏ), góp phần cải thiện đời sống nông dân vùng cao