1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
1.1.5. Đặc điểm sinh thái của cây đậu tương
Đậu tương trồng có tên khoa học là Glycine max (L.) Merrill do Ricker và Morse đề nghị năm 1948, thuộc bộ Fabales, họ Fabaceae, họ phụ Papilionoideae,
chi Glycine, chi phụ Soja (Hymowitz, 2004). Đậu tương trồng (Glycine max (L.) Merrill) có số lượng nhiễm sắc thể 2n = 40 (Hymowitz, 2004). Bộ gen của đậu tương chứa khoảng 1,1 tỷ cặp bazơ (Nguyen và cs, 2007) với tỷ lệ các vùng lặp đoạn tương đồng lớn trên các nhiễm sắc thể (Pagel và cs., 2004).
Đậu tương được trồng từ 550 vĩ độ Bắc đến 550 vĩ độ Nam, từ những vùng thấp hơn mặt nước biển cho đến những vùng cao trên 2000m so với mặt nước biển (Wingham, 1983).
* Yêu cầu về ánh sáng
Ánh sáng quyết định quang hợp và quá trình cố định đạm của cây nên ảnh hưởng đến sản lượng chất khô cũng như năng suất hạt. Đậu tương rất nhạy cảm với cường độ chiếu sáng, cường độ chiếu sáng thích hợp nhất là 150.000 lux. Đậu tương bão hòa ánh sáng ở cường độ 23.680 lux (20% ánh sáng mặt trời buổi trưa), quá trình phân hóa mầm hoa khi cường độ ánh sáng đạt trên 1.076 lux. Yêu cầu số giờ nắng trung bình cho các thời kỳ sinh trưởng của cây đậu tương như sau: Gieo hạt – mọc mầm: 5,0 – 5,5 giờ/ngày; mọc mầm – ra hoa: 4,5 – 5,0 giờ/ngày; ra hoa – chín:
4,0 – 5,0 giờ/ngày. Số giờ nắng ít hơn những giá trị này đều bất lợi cho cây đậu tương sinh trưởng và phát triển.
Đậu tương là một cây ngày ngắn, có phản ứng chặt chẽ với độ dài ngày. Để ra hoa kết quả được cây đòi hỏi phải có ngày ngắn, các giống khác nhau có phản ứng với độ dài ngày khác nhau. Mỗi giống có yêu cầu độ dài ngày nhất định để ra hoa kết quả. Thời kỳ cây con 1 – 2 lá thật mẫn cảm nhất với ánh sáng ngày ngắn, giảm dần ở giai đoạn nụ và ngừng ở giai đoạn ra hoa. Từ ra hoa đến chín có xu hướng giống nhau giữa các nhóm giống khác nhau. Nếu thời gian chiếu sáng một ngày ít hơn 12 giờ thì mọi giống chín muộn cũng như sớm sau khi mọc 25 – 30 ngày đều ra hoa. Trên thực tế nếu cây ra hoa trong điều kiện 15 – 20 ngày tuổi, do cây chưa có thời gian tích lũy một lượng chất xanh cần thiết để cho năng suất cao nên cây thường nhỏ bé, còi cọc, ra hoa ít, năng suất thấp. Ngược lại trong điều kiện ngày dài cây sẽ ra hoa muộn hơn, ngày dài liên tục cây sinh trưởng sinh dưỡng hầu như vô tận không cho hoa quả.
Tại vùng Đồng bằng và Trung du miền núi phía Bắc, có sự biến đổi về số giờ nắng trung bình/tháng. Từ tháng 2 – 6, số giờ nắng/tháng tăng và giảm dần vào tháng 12. Số giờ nắng trong năm trung bình từ 1.350 – 1.950 giờ. Tháng 7 và 8 có số giờ nắng cao nhất là 140 – 190 giờ, tháng 2 và 12 có số giờ nắng thấp nhất là 45 – 151 giờ.
Số giờ nắng trung bình ngày từ tháng 2 đến tháng 10 là 4 – 5 giờ/ngày (phụ lục 1).
Hiện nay, các giống đậu tương trồng ở Việt Nam thường ưa ánh sáng ngày ngắn dưới 12 giờ, nếu gặp ngày dài trên 12,5 giờ sẽ ra hoa chậm, kéo dài TGST, ở vụ Đông có ngày ngắn dưới 11,5 giờ sẽ ra hoa sớm. Ở các tỉnh phía bắc, đậu tương trồng trong vụ Đông gặp ngày ngắn ở giai đoạn hình thành quả và có biên độ nhiệt thấp nên TGST ngắn hơn khi trồng trong vụ Hè thu từ 5 – 10 ngày. Vụ Hè ở miền Bắc có điều kiện thuận lợi nhất cả về nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm cho cây đậu tương sinh trưởng, phát triển đạt năng suất cao.
Như vậy, điều kiện về ánh sáng của vùng hoàn toàn phù hợp cho cây đậu tương sinh trưởng và phát triển. Tuy nhiên, ở các địa điểm vùng núi cao, do nắng sớm muộn, nắng chiều chóng tắt, cây đậu tương thường bị rút ngắn thời gian sinh trưởng nên năng suất thấp. Vì vậy, để đạt năng suất cao cần sử dụng các giống đậu tương có thời gian sinh trưởng dài trên 90 ngày.
* Yêu cầu về nhiệt độ
Cây đậu tương tuy có nguồn gốc ôn đới, nhưng nó không phải là cây trồng chịu rét mà cần nhiệt độ ôn hòa để sinh trưởng và phát triển. Những giống đậu tương ngắn ngày có tổng tích ôn từ 1.700 – 2.0000C, trong khi với những giống dài ngày là 3.200 – 3.8800C tương đương 140 – 160 ngày (Lowell, 1975).
Ở thời kỳ cây con, nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến nhóm đậu tương chín sớm và ít mẫn cảm với quang chu kỳ, nhưng ít ảnh hưởng đến nhóm chín muộn.
Chiều cao của cây đậu tương tăng trưởng thuận lợi ở nhiệt độ 17 – 230C, nhưng sự phát triển của rễ thuận lợi ở nhiệt độ 27,2 – 32,20C. Nhiệt độ thấp sẽ ảnh hưởng đến quá trình ra hoa, kết quả, nếu nhỏ hơn 100C sẽ ngăn cản sự phân hóa mầm hoa, nhỏ hơn 180C có khả năng làm cho quả không đậu. Nhiệt độ thích hợp nhất cho cây đậu tương sinh trưởng phát triển là 22 – 270C (Whigham và Sham, 1983).
Nhiệt độ trung bình tại các tỉnh vùng Đồng bằng và Trung du miền núi phía Bắc là 230C, đạt thấp nhất ở tháng 1 (15 – 170C), tăng dần và đạt cao nhất ở các tháng 6 và 7 (25 – 300C), sau đó giảm dần và đạt thấp ở tháng 12 (15 – 180C) (phụ lục 1). Nhiệt độ tối cao tuyệt đối trong năm có thể đạt trên 410C (tháng 6, 7), nhiệt độ tối thấp tuyệt đối < 50C (Đồng bằng) hoặc < 30C (Trung du miền núi). Trong khi đó, thời vụ gieo đậu tương ở các tỉnh phía Bắc thực tế là: ở vụ Xuân thường gieo từ tháng 2 và thu hoạch vào tháng 6, thời gian ra hoa làm quả vào tháng 4 đến đầu tháng 5 có nhiệt độ từ 23 – 270C; Ở vụ Hè gieo từ tháng 6 và thu hoạch vào tháng 9, thời gian ra hoa làm quả vào tháng 8 có nhiệt độ 25 – 280C; Ở vụ Đông gieo trong tháng 9 và thu hoạch vào tháng 12, thời gian ra hoa làm quả từ tháng 10 đến đầu tháng 11 có nhiệt độ từ 18 – 260C. Như vậy, nhiệt độ vùng Đồng bằng và Trung du miền núi phía Bắc đều thích hợp cho cây đậu tương sinh trưởng và phát triển trong cả 3 vụ/năm.
* Nước
Lượng mưa và độ ẩm là yếu tố hạn chế chủ yếu đối với sản xuất đậu tương.
Cây đậu tương cần khoảng 300mm nước trong cả thời kỳ sinh trưởng và phát triển, nếu lượng nước thấp hơn sẽ gây hạn và làm giảm năng suất (Lê Song Dự và cs., 1986). Chế độ mưa đóng vai trò quan trọng tạo nên độ ẩm đất, nhất là vùng chịu ảnh hưởng chủ yếu của nước trời.
Tổng lượng mưa trung bình cả năm của toàn vùng đạt >1.350mm, trong đó ở vụ Xuân (tháng 2 – 6), lượng mưa trong vùng tăng dần từ 22 – 400mm; ở vụ Hè (tháng 6 – 9), lượng mưa trung bình tháng đều >130mm; ở vụ Đông (tháng 9 – 12), lượng mưa dao động từ 15 – 260mm và giảm dần về cuối vụ (phụ lục 1).
Như vậy, tổng lượng mưa trong vùng đáp ứng đủ cho nhu cầu về nước của cây đậu tương. Tuy nhiên, lượng mưa trong cùng một tháng giữa các năm, trong cùng một vụ gieo trồng và giữa các ngày trong tháng phân bố không đều, gây nên hiện tượng hạn vào đầu vụ Xuân khi gieo và cuối vụ Đông khi hạt vào chắc hoặc ngập úng cùng với mưa kéo dài gây khó khăn khi thu hoạch ở vụ Xuân, gieo trồng ở vụ Hè và đầu vụ Đông.
Ẩm độ đất thích hợp cho thời kỳ nảy mầm là 75 – 85%, nếu khô hạn kéo dài thì hạt không nảy mầm được dẫn đến bị thối, gây khuyết mật độ. Trong thời kì nảy mầm, hạt cần hút một lượng nước bằng 100 – 150% khối lượng hạt. Độ ẩm đất thích hợp cho thời kỳ ra hoa và bắt đầu hình thành quả là 70 – 80% (Lê Song Dự và cs., 1986).
Ẩm độ không khí trung bình của vùng qua nhiều năm giữa các tháng từ 68 – 80%, không làm ảnh hưởng xấu đến sự thoát hơi nước của cây đậu tương. Tuy nhiên trong điều kiện vụ Xuân, ẩm độ không khí cao cùng với nhiệt độ cao là điều kiện thuận lợi cho sâu bệnh phát triển gây hại. Ở vụ Đông, giai đoạn đầu vụ tuy có ẩm độ và nhiệt độ cao thuận lợi cho hạt nảy mầm nhưng cũng là điều kiện thuận lợi cho ruồi gây hại phát triển (dòi đục thân), giai đoạn ra hoa và hình thành quả gặp ẩm độ không khí thấp, thời tiết khô hạn gây ảnh hưởng tới năng suất hạt.
Từ những yêu cầu về điều kiện sinh thái của cây đậu tương cho thấy, điều kiện thời tiết khí hậu ở miền Bắc nước ta có cả yếu tố thuận lợi và không thuận lợi trong cả 3 vụ sản xuất đậu tương.
Ở vụ Xuân, trong điều kiện nền nhiệt độ, ánh sáng và lượng mưa tăng dần, ở giai đoạn cây ra hoa làm quả vào tháng 4 và tháng 5 trùng với nhiệt độ cao (>200C), số giờ nắng/ngày tăng dần từ tháng 2 – 4 giờ/ngày đáp ứng đủ nhu cầu ánh sáng cho cây đậu tương, lượng mưa đạt > 300mm. Các điều kiện khí hậu đó đều thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương. Với tổng số ngày trong vụ khoảng 120 ngày nên có thể sử dụng các giống đậu tương dài ngày có tiềm năng năng suất cao. Tuy nhiên yếu tố không thuận lợi như giai đoạn đầu vụ thường gặp hạn và rét do lượng mưa và nhiệt độ còn thấp, số giờ nắng/ngày thấp, ẩm độ không khí cao tạo điều kiện thuận lợi cho sâu bệnh hại phát triển. Như vậy, yêu cầu đối với giống đậu tương trong vụ Xuân là TGST từ trung đến dài ngày (95 – 120 ngày), năng suất cao, ít phản ứng với ánh sáng ngày ngắn, chịu rét và chịu hạn tốt và chống chịu bệnh hại như bệnh phấn trắng, sương mai (hai loại bệnh gây hại phổ biến trong điều kiện vụ Xuân).
Ở vụ Hè, trong điều kiện nền nhiệt độ cao, số giờ chiếu sáng/ngày nhiều, lượng mưa lớn với số ngày mưa liên tục kéo dài rất thuận lợi cho cây đậu tương
sinh trưởng phát triển và cho năng suất cao nhất trong 3 vụ. Tuy nhiên, vào thời kỳ ra hoa, do thời tiết nắng nóng, nhiệt độ cao có thể lên trên 410C gây hiện tượng rụng hoa, thời tiết mưa nhiều làm cây dễ bị đổ ngã, điều kiện nhiệt độ và ẩm độ cao thuận lợi cho một số bệnh hại phát triển gây hại như gỉ sắt, đốm nâu. Ở vùng Đồng bằng sông Hồng, do đậu tương Hè thường được bố trí trong các cơ cấu cây trồng luân canh tăng vụ nên yêu cầu đối với giống đậu tương trong vụ Hè là có TGST <
95 ngày, chịu nóng, chống đổ tốt và chống chịu bệnh hại.
Ở vụ Đông, giai đoạn đầu vụ có nhiệt độ cao, lượng mưa đảm bảo tạo điều kiện thuận lợi cho cây đậu tương nảy mầm và sinh trưởng ở thời kỳ cây con. Tuy nhiên, nhiệt độ và lượng mưa giảm dần về cuối vụ, thời tiết khô hanh do ẩm độ không khí xuống thấp vào giai đoạn tắt hoa và phát triển quả, gây hạn chế rất lớn cho năng suất đậu tương vụ Đông. Do vậy, yêu cầu đối với giống đậu tương trong vụ Đông là có TGST từ 80 - 90 ngày để đảm bảo thời gian ra hoa đậu quả không gặp nhiệt độ thấp dưới 180C và thời vụ thu hoạch kết thúc trước 30/12 để tránh mưa phùn ẩm ướt do gió mùa đông bắc trong tháng 1, gây khó khăn khi thu hoạch, ảnh hưởng tới năng suất và chất lượng hạt.