3. Ý nghĩa khoa học và thực tiến của ựề tài
1.3. đặc ựiểm nông sinh cây lúa
1.3.1. đặc ựiểm ựẻ nhánh của cây lúa.
1.3.1.1. đặc ựiểm hệ rễ và ựẻ nhánh của cây lúa.
Bộ rễ lúa thuộc loại rễ chùm. Những rễ non có màu trắng sữa, rễ trưởng thành có màu vàng nâu và nâu ựậm, rễ ựã già có màu ựen. Số lượng rễ có thể ựạt tới 500 Ờ 800 cái, tổng chiều dài rễ ở thời kỳ trỗ bông có thể ựạt ựến 168m. Nói chung, tất cả các mắt ựốt trên cây ựều có khả năng ra rễ khi gặp ựiều kiện thuận lợi, kể cả các mắt trên ựất (rễ khi sinh).
Bộ rễ lúa tăng dần về số lượng và chiều dài qua các thời kỳ ựẻ nhánh, làm ựòng và thường ựạt tối ựa vào thời kỳ trỗ bông, sau ựó lại giảm ựi. Thời kỳ ựẻ nhánh Ờ làm ựòng bộ rễ phát triển có hình bầu dục nằm ngang. Còn thời kỳ trỗ bông, bộ rễ lúa phát triển xuống sâu có hình quả trứng ngược.
Trên ựồng ruộng, phạm vi ra rễ chỉ ở những mắt gần lớp ựất mặt (0 Ờ 20 cm là chắnh). Khi cấy lúa quá sâu (>5cm), cây lúa sẽ tạo ra 2 tầng rễ, trong thời
gian này cây lúa chậm phát triển giống như hiện tượng lúa bị bệnh nghẹt rễ. Cấy ở ựộ sâu thắch hợp (3 Ờ 5 cm) sẽ khắc phục ựược hiện tượng trên.
Lúa thấp cây có khả năng chịu thâm canh cao, cần cấy dày hơn ựể ựạt ựược mật ựộ tối thắch. Khi cấy dày, tổng số rễ lúa tăng nên mở rộng ựược diện tắch hút chất dinh dưỡng của quần thể ruộng lúa, nhưng diện tắch dinh dưỡng của cá thể càng bị thu hẹp, trọng lượng trung bình của bộ rễ/cây lúa giảm. Muốn cho cá thể sinh trưởng và phát triển tốt, cần tăng lượng phân bón tương ứng với mức ựộ cấy dày ựể phát huy hơn nữa hiệu quả của việc cấy dày và làm tăng năng suất. Mật ựộ cao, bón phân hợp lý là hai biện pháp bổ sung cho nhau làm cho quần thể phát triển mạnh.
1.3.1.2. Nhánh lúa và sự ựẻ nhánh của cây lúa.
a. Nhánh lúa.
Nhánh lúa là một cây lúa con mọc từ mầm trên thân cây mẹ do ựó nhánh lúa có ựủ rễ, thân, lá và có thể sống ựộc lập, trỗ bông kết hạt bình thường như cây mẹ.
b. để nhánh.
đẻ nhánh lá một ựặc tắnh sinh học của cây lúa, liên quan chặt chẽ ựến quá trình hình thành số bông và năng suất sau này.
Kết quả thắ nghiệm cho thấy, trong ựiều kiện cấy 1-2 dảnh và cấy thưa, cây lúa có thể ựẻ ựược 20Ờ30 nhánh. Theo Bùi Huy đáp (năm 1980) [07]. Cấy 1 dảnh ngạnh trê và cấy thưa trong vụ mùa, giống lúa Tám có thể ựược 232 nhánh/m2, trong ựó có 198 nhánh thành bông. Vụ chiêm, giống chiêm chanh ựẻ ựược 113 nhánh/m2, trong ựó có 101 nhánh thành bông. Tuy nhiên, thông thường trên ựồng ruộng, nếu cấy 4 Ờ 5 dảnh, khóm lúa có thể ựẻ ựược 15 Ờ 20 nhánh, sau ựó sẽ cho khoảng 12 Ờ 15 nhánh hữu hiệu (thành bông).
ựốt, làm ựòng. Thời kỳ này dài ngắn tuỳ thuộc vào thời vụ, giống lúa và biện pháp kỹ thuật canh tác. Thường lúa chiêm có thời gian ựẻ nhánh dài hơn lúa mùa, lúa xuân. Trong một vụ, các trà cấy sớm có thời gian ựẻ nhánh dài hơn các trà cấy muộn, các biện phát kỹ thuật như bón phân nhiều, bón thúc muộn, mật ựộ gieo cấy thưa, cây mạ non thì thời gian ựẻ nhánh kéo dài hơn bón phân ắt, mật ựộ cấy dày và cấy mạ già. Ruộng lúa gieo thẳng (gieo sạ) do mật ựộ gieo thưa nhiều so với ruộng mạ nên cây lúa cũng ựẻ nhánh sớm hơn (khi có 4 Ờ 5 lá), sau ựó khi số nhánh ựẻ trong quần thể tăng lên thì quá trình ựẻ nhánh cũng ngừng lại.
Trên cây lúa, thông thường chỉ có những nhánh ựẻ sớm, ở vị trắ mắt ựẻ thấp, có số lá nhiều, ựiều kiện dinh dưỡng thuận lợi mới có ựiều kiện phát triển ựầy ựủ ựể trở thành nhánh hữu hiệu (nhánh thành bông). Còn những nhánh ựẻ muộn, thời gian sinh trưởng ngắn, số lá ắt thường trở thành nhánh vô hiệu. Tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao hay thấp quyết ựịnh số bông/cây, ảnh hưởng ựến năng suất cuối cùng. Mật ựộ cấy, tuổi mạ, kỹ thuật bón phân chăm sóc,Ầcó tác ựộng ựến tỷ lệ nhánh hữu hiệu. Bón phân nhiều, bón muộn làm cho ruộng lúa ựẻ nhánh lai rai thường làm tăng tỷ lệ nhánh vô hiệu, mặt khác cũng tạo ựiều kiện cho sâu bệnh phá hoại nhiều hơn.
1.3.2. Những nghiên cứu về số dảnh cấy cho cây lúa.
Một quần thể ruộng lúa có nhiều bông trước hết mỗi cá thể phải ựẻ nhiều nhánh, tỷ lệ nhánh thành bông cao. đây là yếu tố dễ ựiều chỉnh hơn so với hạt chắc / bông và khối lượng hạt.
Cơ sở xác ựịnh mật ựộ cấy, số dảnh cấy/khóm phụ thuộc vào số bông dự ựịnh ựạt ựược/m2. Việc xác ựịnh số dảnh cấy/khóm cần ựảm bảo nguyên tắc chung là: dù ở mật ựộ nào, tuổi mạ bao nhiêu, sức sinh trưởng của giống mạnh hay yếu thì vẫn phải ựạt ựược số dảnh thành bông theo dự ựịnh, ựộ lớn của bông không giảm, tổng số hạt chắc/m2 cũng ựạt ựược theo số lượng ựã ựịnh.
Một trong các yếu tố ảnh hưởng ựến năng suất của các giống lúa là mật ựộ cấy và mức phân bón. Qua nghiên cứu các tác giả ựều thấy rằng, không có mật ựộ cấy và các mức phân bón chung cho mọi giống lúa, mọi ựiều kiện. Nói chung các giống lúa càng ngắn ngày càng cần cấy dày, như các giống lúa có thời gian sinh trưởng từ 75 Ờ 90 ngày nên cấy mật ựộ 40 Ờ 50 khóm/m2. Những giống lúa ựẻ nhánh khoẻ, dài ngày, cây cao trong những ựiều kiện thuận lợi cho lúa phát triển thì cấy mật ựộ thưa hơn. Trong vụ mùa nên cấy 25 Ờ 35 khóm/m2, trong vụ xuân nên cấy từ 40 Ờ 45 khóm/m2. Trong trường hợp mạ tốt và chăm sóc tốt, cấy 1 dảnh vẫn ựạt ựược năng suất và chất lượng hạt cao. đối với giống lúa mẫn cảm với chu kỳ ánh sáng thì mật ựộ cấy có thể 15 Ờ 25 khóm/m2 và thưa hơn.
Mối quan hệ giữa mật ựộ cấy và bón phân còn khả năng chịu ảnh hưởng của các yếu tố khác, trong ựó có tuổi mạ. Mạ non hơn thắch hợp cấy thưa hơn. Ở ựây ựặt vấn ựề mật ựộ trong ựiều kiện cây lúa phải ựảm bảo thời vụ cho vụ ựông ở đBSH (vốn rất khắt khe).
Mật ựộ cấy quá dày không phù hợp với lượng phân bón, cây lúa tự ựiều tiết quá trình ựẻ, số dảnh ựẻ, tuy không ảnh hưởng tới nảng suất, nhưng tốn công, tốn mạ vô ắch. Trường hợp cấy quá thưa lúa sẽ ựẻ mạnh hơn. Vì vậy khả năng tự ựiều tiết của quần thể ruộng lúa chỉ có thể phát huy khi mật ựộ cấy hợp lý.
Mật ựộ cấy có ảnh hưởng tới khả năng chịu phân của giống. Trong các nghiên cứu của tác giả Trần Thúc Sơn (năm 1996) [17]: giống CR203, trong cùng ựiều kiện vụ xuân trên ựất PSSH có khả năng chịu phân ựạm dao ựộng từ 80 Ờ 150kg N/ha ứng với năng suất từ 4,0 Ờ 5,5 tấn/ha do ựược cấy ở các mật ựộ khác nhau.
Nghiên cứu về mối quan hệ giữa mật ựộ cấy và mức phân bón N cho các giống lúa ngắn ngày ựược tiến hành trên giống NN8 [08]. Kết luận: Ở mức bón N dưới 100kg/ha, mật ựộ cấy thắch hợp là 35 Ờ 40 khóm/m2.
Theo Nguyễn Như Hà (năm 2006) [12]. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của mật ựộ cấy và ảnh hưởng của liều lượng ựạm tới sinh trưởng của giống lúa ngắn ngày thâm canh cho thấy: Tăng mật ựộ cấy làm cho việc ựẻ nhánh của một khóm giảm. So sánh số dảnh trên khóm của mật ựộ cấy thưa 45 khóm/m2 và ựộ cấy dày 85 khóm/m2 thì thấy số dảnh ựẻ trong một khóm lúa ở công thức cấy thưa lớn hơn 0,9 Ờ 14,8% ở vụ xuân, còn ở vụ mùa lên tới 1,9 Ờ 25%. Về dinh dưỡng ựạm của lúa có tác ựộng ựến mật ựộ cấy tác giả ựã kết luận: Tăng bón ựạm ở mật ựộ cấy dày có tác ựộng tỷ lệ dảnh hữu hiệu. Tỷ lệ dảnh hữu hiệu tăng tỷ lệ thuận với mật ựộ cho ựến 65 khóm/m2 ở vụ mùa và 75 khóm/m2 ở vụ xuân. Tăng bón ựạm ở mật ựộ cao trong khoảng 55 Ờ 65 khóm/m2 làm tăng tỷ lệ dảnh hữu hiệu.
Như vậy, mật ựộ cấy có ý nghĩa quan trọng ựến cấu trúc quần thể ruộng lúa. Một quần thể ruộng lúa tốt phải ựảm bảo ựược những chỉ tiêu nhất ựịnh về ựộ thông thoáng trong suốt thời kỳ sinh trưởng. Mật ựộ thắch hợp tạo cho cây lúa phát triển tốt, tận dụng hiệu quả chất dinh dưỡng, nước và ánh sáng. Mật ựộ thắch hợp còn tạo nên sự tương tác hài hoà giữa cá thể cây lúa và quần thể ruộng lúa và mục ựắch cuối cùng là cho năng suất cao trên một ựơn vị diện tắch.
1.3.3. đặc ựiểm về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất.
Các nghiên cứu cơ bản về lý thuyết và thực tế ựối với cây lúa ở trên thế giới và trong nước ựều cho thấy, năng suất lúa ựược hình thành và chịu ảnh hưởng trực tiếp của 4 yếu tố, ựược gọi là 4 thành phần năng suất lúa và các thành phần năng suất có liên quan chặt chẽ với nhau. đó là Năng suất lúa = Số bông/ựơn vị diện tắch x Số hạt/ bông x Tỉ lệ hạt chắc x Khối lượng 1000 hạt.
1.3.3.1. Các giai ựoạn phát triển và các yếu tố cấu thành năng suất.
Hầu như mỗi một yếu tố cấu thành năng suất lúa ựều liên quan ựến một giai ựoạn phát triển cụ thể của cây lúa, mỗi một yếu tố ựóng một vai trò khác
nhau nhưng ựều nằm trong một hệ quả liên hoàn tạo nên hiệu suất cao nhất mà trong ựó các yếu tố ựều có liên quan mật thiết với nhau. Như vậy mỗi giai ựoạn sinh trưởng, phát triển ựều liên quan và tạo nên năng suất hạt sau này. Vì vậy, chăm sóc, quản lý tốt ở tất cả các giai ựoạn phát triển của cây lúa là ựiều hết sức cần thiết ựể nâng cao hiệu suất và năng suất cây lúa.
Số nhánh lúa sẽ quyết ựịnh số bông và ựó cũng là yếu tố quan trọng nhất ựể có năng suất cao. Có thể nói số bông ựóng góp trên 70% năng suất, trong khi ựó số hạt/bông, số hạt chắc/bông và trọng lượng hạt ựóng góp gần 30%.
Số bông/ựơn vị diện tắch hình thành bởi 3 yếu tố: mật ựộ cấy, số nhánh (số dảnh hữu hiệu), ựiều kiện ngoại cảnh và yếu tố kỹ thuật (như phân bón, nhiệt ựộ, ánh sáng...). Mật ựộ cấy là cơ sở của việc hình thành số bông/ựơn vị diện tắch. Tùy vào giống lúa và các ựiều kiện thâm canh như: ựất ựai, nước, phân bón, thời vụ... mà quyết ựịnh mật ựộ cấy thắch hợp ựể có thể tăng tối ựa số bông trên một ựơn vị diện tắch. Một yếu tố cũng hết sức quan trọng là ựiều chỉnh sao cho số bông hữu hiệu/ựơn vị diện tắch là cao nhất và thắch hợp nhất, biện pháp tối ưu là: Số nhánh lúa tối ựa Ờ Số bông = 0.
Nhưng trong thực tế quần thể ruộng lúa thì hầu như không có hiệu số này bởi nhiều nguyên nhân, nhưng chủ yếu là trong thời kỳ ựẻ nhánh (từ khi cấy lúa bén rễ hồi xanh ựến khi phân hóa ựòng) thì các nhánh hữu hiệu kết thúc trước khi phân hóa ựòng từ 10-12 ngày, hơn nữa yếu tố mùa vụ cũng liên quan ựến việc ựẻ nhánh hữu hiệu. Vắ dụ trong ựiều kiện miền Bắc Việt Nam thì vụ chiêm xuân nhánh hữu hiệu lại tập trung vào thời kỳ cuối, còn vụ mùa lại tập trung vào thời kỳ ựầu. Tuy nhiên việc ựiều chỉnh ựể quần thể ruộng lúa có tỉ lệ nhánh hữu hiệu cao nhất là tiền ựề ựể nâng cao năng suất lúa ựến mức tối ựa là biện pháp kỹ thuật quan trọng trong sản xuất lúa.
Số hạt/bông nhiều hay ắt tùy thuộc vào số gié, số hoa phân hóa cũng như thoái hóa. Toàn bộ quá trình này nằm trong thời kỳ sinh trưởng sinh thực (từ làm
ựòng ựến trỗ). Số lượng gié, hoa phân hóa ựược quyết ựịnh ngay từ thời kỳ ựầu của quá trình làm ựòng (bước 1-3 trong vòng từ 7-10 ngày). Thời kỳ này bị ảnh hưởng bởi sinh trưởng của cây lúa và ựiều kiện ngoại cảnh, các yếu tố này cũng ảnh hưởng trực tiếp ựến sự thoái hóa hoa. Thời kỳ thoái hóa hoa thường bắt ựầu vào bước 4 (hình thành nhị và nhụy) và kết thúc vào bước 6, tức là khoảng 10- 12 ngày trước trỗ. Nguyên nhân chủ yếu do thiếu dinh dưỡng ở thời kỳ làm ựòng hoặc do ngoại cảnh bất thuận như trời rét, âm u, thiếu ánh sáng, bị ngập, hạn, sâu bệnh... ngoài ra cũng có nguyên nhân do ựặc ựiểm của một số giống.
Tỉ lệ hạt chắc/bông: tăng tỉ lệ hạt chắc/bông hay nói cách khác là giảm tỉ lệ hạt lép/bông cũng là yếu tố quan trọng quyết ựịnh năng suất lúa. Tỉ lệ hạt chắc/bông ựược quyết ựịnh ở thời kỳ trước và sau trỗ, nếu gặp ựiều kiện bất thuận trong thời kỳ này thì tỉ lệ lép sẽ cao. Tỉ lệ lép/bông không chỉ bị ảnh hưởng của các yếu tố nói trên mà còn bị ảnh hưởng bởi ựặc ựiểm của giống. Thường tỉ lệ lép giao ựộng tương ựối lớn, trung bình từ 5-10%, ắt là 2-5%, cũng có khi trên 30% hoặc thậm chắ còn cao hơn nữa.
Yếu tố cuối cùng là Khối lượng 1.000 hạt: yếu tố này biến ựộng không nhiều do ựiều kiện dinh dưỡng và ngoại cảnh mà chủ yếu phụ thuộc vào yếu tố giống. Khối lượng 1.000 hạt ựược cấu thành bời 2 yếu tố: khối lượng vỏ trấu (thường chiếm khoảng 20%) và khối lượng hạt gạo (thường chiếm khoảng 80%). Vì vậy muốn khối lượng hạt gạo cao, phải tác ựộng vào cả 2 yếu tố này.
1.4. Những nghiên cứu về mật ựộ ựối với lúa trên thế giới và ở Việt Nam. 1.4.1. Những kết quả nghiên cứu về mật ựộ cấy trên thế giới. 1.4.1. Những kết quả nghiên cứu về mật ựộ cấy trên thế giới.
Khi nghiên cứu về mật ựộ ruộng mạ, Togari Mastuo (năm 1997) [29] cho rằng, ở ruộng mạ gieo dày so với ruộng mạ gieo thưa, ngoài sự khác nhau về tỷ lệ N và C/N còn có sự khác nhau về mức ựộ bị bệnh ựạo ôn. Ruộng mạ gieo dày bị ựạo ôn nặng hơn ruộng mạ gieo thưa. Vì vậy, một trong những biện pháp
canh tác phòng trừ sâu bệnh và cỏ dại trong nông nghiệp là gieo cấy với mật ựộ thắch hợp ựối với từng giống lúa, tránh gieo cấy quá dày sẽ tạo ựiều kiện cho khô vằn, rầy nâu và ựạo ôn phát triển mạnh.
Nghiên cứu về khả năng ựẻ nhánh S.Yoshida (năm 1985) [31] ựã khẳng ựịnh: Trong ruộng lúa cấy, khoảng cách thắch hợp cho lúa ựẻ nhánh khoẻ và sớm thay ựổi từ 20 x 20 cm ựến 30 x 30 cm. Theo ông việc ựẻ nhánh chỉ xảy ra ựến mật ựộ 300 cây/m2, nếu tăng số dảnh cấy lên nữa thì chỉ có những dảnh chắnh cho bông. Năng suất hạt tăng lên khi mật ựộ cấy tăng từ 182 ựến 242 dảnh/m2. Số bông trên ựơn vị diện tắch cũng tăng theo mật ựộ nhưng lai giảm số hạt/bông. Mật ựộ cấy thực tế là vấn ựề tương quan giữa số dảnh cấy và sự ựẻ nhánh. Thường gieo cấy thưa thì lúa ựẻ nhánh nhiều còn cấy dày thì ựẻ nhánh ắt.
Khi nghiên cứu ựể xác ựịnh mật ựộ cấy thắch hợp cho lúa ựã kết luận: Trong ựiều kiện dễ canh tác, lúa mọc tốt thì nên cấy mật ựộ thưa, ngược lại phải cấy dày. Giống cho nhiều bông thì cấy dày không có lợi bằng giống to bông. Vùng lạnh nên cấy dày hơn vùng nóng ẩm, mạ dảnh to nên cấy thưa hơn mạ dảnh nhỏ, lúa gieo muộn nên cấy dày hơn lúa gieo sớm.
Các yếu tố kỹ thuật sản xuất như: Mật ựộ, khoảng cách cũng ảnh hưởng ựến phát triển hạt do ảnh hưởng ựến cạnh tranh về dinh dưỡng. Khoảng cách hàng hẹp và tăng số cây trên hàng ựã làm giảm kắch thước hạt. Sự cạnh tranh và