Luận án Nghiên cứu tuyển chọn giống và xác định một số biện pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả sản xuất lúa thuần chất lượng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa

Nội dung text: Luận án Nghiên cứu tuyển chọn giống và xác định một số biện pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả sản xuất lúa thuần chất lượng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa

1. UBND TỈNH THANH HÓA BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC NGUYỄN THỊ VÂN NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN GIỐNG VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ SẢN XUẤT LÚA THUẦN CHẤT LƯỢNG TẠI VÙNG ĐỒNG BẰNG TỈNH THANH HÓA LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP THANH HÓA - 2021 UBND TỈNH THANH HÓA BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC
2. NGUYỄN THỊ VÂN NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN GIỐNG VÀ XÁC ĐỊNH MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ SẢN XUẤT LÚA THUẦN CHẤT LƯỢNG TẠI VÙNG ĐỒNG BẰNG TỈNH THANH HÓA Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9 62 01 10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS NGUYỄN BÁ THÔNG 2. GS.TS HOÀNG TUYẾT MINH THANH HÓA - 2021
3. LỜI CAM ĐOAN Nghiên cứu sinh xin cam đoan luận án này là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Thanh Hóa, ngày 20 tháng 6 năm 2021 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Vân i
4. LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới: Tập thể lãnh đạo trường Đại học Hồng Đức, Phòng Quản lý Đào tạo Sau đại học, khoa Nông Lâm Ngư nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho Nghiên cứu sinh trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. PGS.TS Nguyễn Bá Thông và GS.TS Hoàng Tuyết Minh đã hướng dẫn, góp ý trao đổi về phương pháp luận, nội dung nghiên cứu và các hướng dẫn khoa học khác, đảm bảo cho luận án hoàn thành có chất lượng. Tập thể cán bộ giảng viên và sinh viên của các lớp ĐH K15, K16, K17, K18 ngành Khoa học Cây trồng, khoa Nông Lâm Ngư nghiệp, trường Đại học Hồng Đức đã tạo điều kiện và giúp đỡ Nghiên cứu sinh trong quá trình bố trí và theo dõi các thí nghiệm trong khuôn khổ đề tài. Cuối cùng, Nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bố, mẹ, anh, em, chồng, con và các bạn bè đồng nghiệp đã luôn động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho Nghiên cứu sinh trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Thanh Hóa, ngày 20 tháng 6 năm 2021 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Vân ii
5. MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH VẼ xiii MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục tiêu của đề tài 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 4. Phạm vi giới hạn của đề tài 3 5. Những đóng góp mới của luận án 3 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 5 1.1. Nguồn gốc phân loại của cây lúa 5 1.2. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam 6 1.2.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới 6 1.2.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 9 1.3. Những nghiên cứu về đặc điểm nông sinh học của cây lúa 11 1.3.1. Nghiên cứu về thời gian sinh trưởng 11 1.3.2. Nghiên cứu về chiều cao cây 11 1.3.3. Nghiên cứu về chiều dài bông 12 1.3.4. Nghiên cứu về khả năng đẻ nhánh 12 1.3.5. Nghiên cứu về số lá 13 1.3.6. Nghiên cứu về số bông trên đơn vị diện tích 13 1.3.7. Nghiên cứu về tổng số hạt trên bông 14 1.3.8. Nghiên cứu về tỷ lệ hạt lép 15 1.3.9. Nghiên cứu về khối lượng 1.000 hạt 15 1.4. Nghiên cứu một số chỉ tiêu chất lượng gạo 16 iii
6. 1.4.1. Nghiên cứu về mùi thơm 16 1.4.2. Nghiên cứu về hàm lượng amyloza 17 1.4.3. Nghiên cứu về hàm lượng protein 18 1.4.4. Nghiên cứu về nhiệt hóa hồ 18 1.4.5. Nghiên cứu về độ bền thể gel 18 1.4.6. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng gạo 19 1.5. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chất lượng trên thế giới, Việt Nam và Thanh Hóa 20 1.5.1. Nghiên cứu chọn tạo và tuyển chọn giống lúa chất lượng trên thế giới.20 1.5.2. Nghiên cứu chọn tạo và tuyển chọn giống lúa chất lượng ở Việt Nam. 21 1.5.3. Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa chất lượng ở tỉnh Thanh Hóa 25 1.6. Nghiên cứu về một số biện pháp kỹ thuật thâm canh tăng năng suất và hiệu quả sản xuất lúa 27 1.6.1. Nghiên cứu về mật độ cấy cho lúa 27 1.6.2. Nghiên cứu về phân bón cho cây lúa 29 1.6.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và liều lượng đạm cho cây lúa 38 1.7. Nhận xét rút ra từ tổng quan tài liệu nghiên cứu 40 Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1. Vật liệu nghiên cứu 41 2.1.1. Giống lúa thí nghiệm 41 2.1.2. Đất, phân bón và thuốc bảo vệ thực vật 42 2.2. Nội dung nghiên cứu 43 2.2.1. Điều tra, đánh giá điều kiện khí hậu, đất đai, tình hình sản xuất và kỹ thuật thâm canh lúa thuần chất lượng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 43 2.2.2. Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa thuần chất lượng có năng suất cao phù hợp với điều kiện trong vụ xuân của vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 43 2.2.3. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác thích hợp cho giống lúa thuần chất lượng được tuyển chọn trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 43 iv
7. 2.2.4. Xây dựng mô hình sản xuất giống lúa thuần chất lượng được tuyển chọn trên cơ sở áp dụng tổng hợp các biện pháp kỹ thuật trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 43 2.3. Thời gian, địa điểm nghiên cứu 43 2.4. Phương pháp nghiên cứu 43 2.4.1. Điều tra, đánh giá điều kiện khí hậu, đất đai, tình hình sản xuất và kỹ thuật thâm canh lúa chất lượng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 43 2.4.2. Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa chất lượng có năng suất cao phù hợp với điều kiện trong vụ xuân của vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 44 2.4.3. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác thích hợp cho giống lúa thuần chất lượng VAAS16 trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 46 2.4.4. Xây dựng mô hình sản xuất giống lúa chất lượng VAAS16 trên cơ sở áp dụng tổng hợp các biện pháp kỹ thuật trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 50 2.5. Phương pháp theo dõi và phân tích số liệu 51 2.5.1. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu về cây trồng 51 2.5.2. Phương pháp và chỉ tiêu đánh giá bệnh hại trên đồng ruộng 54 2.5.3. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu về mẫu đất 54 2.5.4. Phương pháp hạch toán hiệu quả kinh tế 54 2.5.5. Xử lý số liệu 55 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 58 3.1. Điều kiện cơ bản của vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa trong mối quan hệ với sản suất lúa 58 3.1.1. Điều kiện khí hậu thời tiết và đất đai vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 58 3.1.2. Phân tích và đánh giá cơ cấu giống lúa tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 62 3.1.3. Các biện pháp kỹ thuật thâm canh cho cây lúa hiện đang áp dụng 63 3.2. Kết quả tuyển chọn giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân tại Thanh Hóa69 3.2.1. Đặc điểm sinh trưởng, phát triển giai đoạn mạ của các giống lúa thuần v
8. chất lượng trong vụ xuân tại Thanh Hóa 69 3.2.2. Đặc điểm sinh trưởng, phát triển qua các giai đoạn của các giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân tại Thanh Hóa 70 3.2.3. Một số đặc điểm nông sinh học của các giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân tại Thanh Hóa 72 3.2.4. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính của các giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân tại Thanh Hóa 74 3.2.5. Yếu tố cấu cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân tại Thanh Hóa 76 3.2.6. Kết quả đánh giá khả năng thích ứng và độ ổn định năng suất của các giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân tại tỉnh Thanh Hóa 79 3.2.7. Một số chỉ tiêu chất lượng của các giống lúa thuần chất lượng tại Thanh Hóa 84 3.2.8. Tuyển chọn giống lúa thuần chất lượng cao trong vụ xuân tại Thanh Hóa theo chỉ số chọn lọc 90 3.3. Kết quả nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật thâm canh giống lúa VAAS16 tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 92 3.3.1. Ảnh hưởng của mật độ cấy và liều lượng đạm đến khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 92 3.3.2. Ảnh hưởng của liều lượng phân hữu cơ vi sinh đến khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 117 3.4. Kết quả xây dựng mô hình kỹ thuật tổng hợp tăng năng suất và hiệu quả cho giống lúa thuần chất lượng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 132 3.4.1. Biện pháp kỹ thuật áp dụng cho MHĐC và MHTN tại các điểm thực nghiệm 132 3.4.2. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa ở các mô vi
9. hình trong vụ xuân 2019 tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 133 3.4.3. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của các giống trong các mô hình trong vụ xuân 2019 tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 133 3.4.4. Hiệu quả kinh tế của giống lúa VAAS16 ở các mô hình vụ xuân 2019 tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 134 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 138 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 140 TÀI LIỆU THAM KHẢO 141 PHỤ LỤC P1 vii
10. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Nghĩa của từ BVTV Bảo vệ thực vật CT Công thức ĐC Đối chứng FAO Tổ chức nông lương Thế giới HCVS Hữu cơ vi sinh IRRI Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế KL Khối lượng MHĐC Mô hình đối chứng MHTN Mô hình thực nghiệm NN& PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu NXB Nhà xuất bản OM Hàm lượng chất hữu cơ trong đất PC Phân chuồng QCVN Quy chuẩn Việt Nam TB Trung bình VSV Vi sinh vật viii
11. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới từ năm 1990 - 2019 6 Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa Việt Nam từ 1990 - 2019 10 Bảng 2.1. Danh sách và đặc điểm chính của các giống lúa thuần chất lượng 41 Bảng 2.2. Một số đặc tính nông hoá chủ yếu của đất thí nghiệm 42 Bảng 3.1. Diễn biến một số yếu tố khí hậu thời tiết vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa (2015 - 2020) 58 Bảng 3.2. Cơ cấu sử dụng đất sản xuất nông nghiệp của tỉnh Thanh Hóa 61 Bảng 3.3. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa các năm 2015 và 2019 61 Bảng 3.4. Tình hình sử dụng giống lúa của nông dân vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa trong năm 2015 64 Bảng 3.5. Phương thức gieo/cấy lúa, lượng hạt giống gieo thẳng, và mật độ cấy của nông dân Thanh Hóa trong năm 2015 65 Bảng 3.6. Tình hình sử dụng phân bón cho lúa của các nông hộ tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 66 Bảng 3.7. Tình hình sử dụng thuốc BVTV của các nông hộ trồng lúa vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 67 Bảng 3.8. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của cây mạ các giống thuần chất lượng trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 70 Bảng 3.9. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 71 Bảng 3.10. Đặc điểm nông sinh học của các giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 73 Bảng 3.11. Mức độ nhiễm một số loại sâu bệnh chính hại trên các giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 75 ix
12. Bảng 3.12. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa chất lượng trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 77 Bảng 3.13. Năng suất thực thu của giống lúa chất lượng tại Đông Sơn và Hoằng Hóa, vụ xuân 2016 và 2017 tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 79 Bảng 3.14. Năng suất trung bình của các giống lúa thuần chất lượng trong vụ xuân 2016 và 2017 tại tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 81 Bảng 3.15. Ước lượng năng suất của các giống lúa thí nghiệm theo hồi quy với chỉ số môi trường trong vụ xuân tại 2 điểm thí nghiệm 82 Bảng 3.16. Tóm tắt các tham số để lựa chọn giống lúa ổn định về năng suất cho vụ xuân tại 2 điểm thí nghiệm 83 Bảng 3.17. Một số chỉ tiêu chất lượng thương phẩm của các giống lúa chất lượng tại Thanh Hóa 85 Bảng 3.18. Một số chỉ tiêu chất lượng dinh dưỡng của các giống lúa thuần chất lượng trong thí nghiệm tuyển chọn tại Thanh Hóa 86 Bảng 3.19. Mùi thơm lá và một số chỉ tiêu chất lượng cảm quan cơm của các giống lúa chất lượng trong thí nghiệm tuyển chọn giống tại Thanh Hóa 89 Bảng 3.20. Kết quả so sánh giá trị chọn lọc với giá trị thực tế của giống được chọn VAAS16 và giống đối chứng BT7 trong vụ xuân tại Thanh Hoá theo phầm mềm chỉ số chọn lọc Selection index 91 Bảng 3.21. Ảnh hưởng của mật độ cấy và liều lượng đạm đến khả năng sinh trưởng, phát triển của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 93 Bảng 3.22. Ảnh hưởng của của mật độ cấy và liều lượng đạm đến chỉ số diện tích lá của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 97 Bảng 3.23. Ảnh hưởng của của mật độ cấy và liều lượng đạm đến khả năng tích lũy chất khô của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 99 x
13. Bảng 3.24. Ảnh hưởng của mật độ cấy và liều lượng đạm đến mức độ nhiễm sâu bệnh hại của giống lúa VAAS16 trong vụ xuântại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 102 Bảng 3.25. Ảnh hưởng của mật độ đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại huyện Đông Sơn, tỉnh Thanh Hóa 104 Bảng 3.26. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại huyện Đông Sơn, tỉnh Thanh Hóa 106 Bảng 3.27. Ảnh hưởng tương tác giữa mật độ và liều lượng đạm đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại huyện Đông Sơn tỉnh Thanh Hóa 107 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của mật độ đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại huyện Hoằng Hóa, tỉnh Thanh Hóa 109 Bảng 3.29. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại huyện Hoằng Hóa, tỉnh Thanh Hóa 111 Bảng 3.30. Ảnh hưởng tương tác giữa mật độ cấy và liều lượng đạm đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại huyện Hoằng Hóa, tỉnh Thanh Hóa 112 Bảng 3.31. Lượng đạm bón tối đa về kỹ thuật và tối thích về kinh tế của giống lúa VAAS16 ở mật độ cấy 45 khóm/m2 115 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh đến một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của giống lúa VAAS16 118 Bảng 3.33. Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh đến chỉ số diện tích lá và khả năng tích lũy chất khô của giống lúa VAAS16 120 xi
14. Bảng 3.34. Ảnh hưởng của liều lượng phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh đến mức độ nhiễm sâu bệnh hại của giống lúa VAAS16 trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 123 Bảng 3.35. Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh đến các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa VAAS16 124 Bảng 3.36. Ảnh hưởng của phân bón hữu cơ vi sinh Sông Gianh đến năng suất thực thu của giống lúa VAAS16 tại 2 điểm thí nghiệm, vụ xuân 2017 và 2018 126 Bảng 3.37. Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh đến một số tính chất hóa học đất thí nghiệm 128 Bảng 3.38. Một số biện pháp kỹ thuật thực hiện trong các mô hình 132 Bảng 3.39. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa trong các mô hình, vụ xuân năm 2019 tại Thanh Hóa 133 Bảng 3.40. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của các giống lúa trong các mô hình, vụ xuân năm 2019 tại Thanh Hóa 134 Bảng 3.41. Tổng chi phí của các mô hình ĐC và TN thâm canh giống lúa VAAS16 trong vụ xuân 2019 tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 135 Bảng 3.42. Hiệu quả kinh tế của mô hình thực nghiệm thâm canh giống lúa VAAS16 trong vụ xuân 2019 tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa 136 xii
15. DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Diện tích trồng lúa của một số quốc gia trên thế giới, 2019 (Faostat, 2020) 7 Hình 1.2. Năng suất lúa của một số quốc gia trên thế giới năm 2019 (Faostat, 2020) 8 Hình 1.3. Sản lượng lúa toàn cầu năm 2019 (Faostat, 2020) 8 Hình 3.1. Diễn biến nhiệt độ trong năm 59 Hình 3.2. Diễn biến lượng mưa trong năm 59 Hình 3.3. Năng suất trung bình của các giống lúa thí nghiệm trong vụ xuân tại Đông Ninh – Đông Sơn 79 Hình 3.4. Năng suất trung bình của các giống lúa thí nghiệm trong vụ xuân tại Hoằng Qùy – Hoằng Hóa 79 Hình 3.5. Tương quan giữa lượng phân đạm với năng suất của giống lúa VAAS16 ở mật độ cấy 45 khóm/m2 tại huyện Đông Sơn 114 Hình 3.6. Tương quan giữa lượng phân đạm với năng suất của giống lúa VAAS16 ở mật độ cấy 45 khóm/m2 tại huyện Hoằng Hóa 114 Hình 3.7. Tương quan giữa lượng bón phân hữu cơ vi sinh với hàm lượng hợp chất khô của giống lúa VAAS16 ở giai đoạn chín sáp 122 xiii
16. MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực quan trọng trên toàn cầu. Diện tích trồng lúa chiếm khoảng 10% diện tích các giống cây trồng, trong đó tập trung chủ yếu ở các nước châu Á [Faostat, 2020]. Ở Việt Nam, cây lúa là cây lương thực chính, có vị trí trọng yếu trong an ninh lương thực quốc gia và là cây lương thực có diện tích gieo trồng cũng như sản lượng lớn nhất nước [Hoàng Kim, 2016]. Sản xuất lúa gạo được đánh giá là ngành quan trọng nhất của nông nghiệp Việt Nam. Riêng trong năm 2020, sản lượng gạo xuất khẩu là 6,15 triệu tấn với giá trị xuất khẩu gạo lên tới 3,07 tỉ USD [Faostat, 2020]. Tỉnh Thanh Hóa nằm trong khu vực đồng bằng Bắc Trung Bộ, một trong những vùng sản xuất lúa lớn nhất trong cả nước. Năm 2017, toàn tỉnh có 250,5 nghìn ha diện tích gieo trồng lúa, giảm 1,39 % so với năm 2016; năng suất lúa bình quân đạt 58,4 tạ/ha, thấp hơn năng suất bình quân các tỉnh vùng Đồng bằng sông Hồng (60,60 tạ/ha) [UBND tỉnh Thanh Hóa, 2017]. Trong những năm gần đây, việc ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới vào sản xuất và thay đổi cơ cấu giống lúa đã tạo ra những bước đột phá trong sản xuất thâm canh cây lúa. Tuy nhiên ngành sản xuất lúa gạo ở tỉnh Thanh Hóa chưa khai thác hết tiềm năng vốn có. Để nâng cao hiệu quả sản xuất lúa, tỉnh Thanh Hóa đã ban hành quyết định về xây dựng vùng chuyên canh sản xuất lúa chất lượng cao quy mô khoảng hơn 60 nghìn ha, tập trung ở các huyện: Triệu Sơn, Quảng Xương, Hoằng Hoá, Nông Cống, Yên Định, Thiệu Hoá, Thọ Xuân, Đông Sơn [UBND tỉnh Thanh Hóa, 2007]. Kết quả khảo sát điều tra cho thấy hiện nay sản xuất lúa gạo trên địa bàn tỉnh có các nhóm giống lúa: nhóm lúa lai năng suất cao, chất lượng khá như Thái xuyên 111, VT404, Hương ưu 98; nhóm lúa lai năng suất cao chất lượng trung bình như Nhị ưu 986, GS9, Nhị ưu 838; nhóm giống lúa thuần năng suất cao như Thiên ưu 8, Q5, TBR1, TBR45 và nhóm lúa thuần chất lượng cao như Bắc Thịnh, TBR225, BT7, Lam Sơn 8, Bắc Hương 9. Tuy nhiên, những giống lúa thuần năng suất cao, chất lượng tốt gieo trồng được trong vụ xuân hiện chưa có nhiều và chưa được cập nhật 1
17. thường xuyên [Sở Nông nghiệp và PTNT 2019]. Vì vậy, công tác nghiên cứu, tuyển chọn các giống lúa thuần chất lượng nhằm bổ sung vào cơ cấu các giống lúa năng suất, chất lượng cao gieo trồng trong vụ xuân của tỉnh đồng thời xác định các biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp là rất cần thiết cho sự phát triển bền vững của vùng chuyên canh sản xuất lúa gạo của tỉnh Thanh Hóa. Điều này hoàn toàn phù hợp với định hướng của Bộ NN và PTNT (2021) trong Quyết định phê duyệt “Đề án tái cơ cấu ngành lúa gạo Việt Nam đến năm 2025 và năm 2030” và Sở Nông nghiêp va Phát triển nông thôn Thanh Hóa (2012), trong Đề án "Tái cơ cấu ngành nông nghiệp tỉnh Thanh Hóa theo hương nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững đến năm 2020 và định hương đến năm 2025". Từ thực tiễn nêu trên, Luận án “Nghiên cứu tuyển chọn giống và xác định một số biện pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả sản xuất lúa thuần chất lượng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa” được thực hiện. 2. Mục tiêu của đề tài 2.1. Mục tiêu chung Xác định được giống và một số biện pháp kỹ thuật canh tác thích hợp nâng cao hiệu quả sản xuất lúa thuần chất lượng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá được điều kiện khí hậu, đất đai, tình hình sản xuất và kỹ thuật thâm canh lúa chất lượng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa. - Tuyển chọn được giống lúa thuần có năng suất cao chất lượng tốt phù hợp với điều kiện sản xuất trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa. - Xác định được một số biện pháp kỹ thuật canh tác cho giống lúa thuần chất lượng được tuyển chọn như: Mật độ cấy và liều lượng bón đạm, lượng bón phân hữu cơ vi sinh đến sinh trưởng, năng suất, chất lượng và hiệu quả sản xuất lúa tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa. - Xây dựng được mô hình sản xuất cho giống lúa thuần chất lượng được tuyển chọn trên cơ sở áp dụng tổng hợp các biện pháp kỹ thuật tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa. 2
18. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Góp phần bổ sung dữ liệu khoa học về xác định bộ giống lúa thuần chất lượng cao, trong đó có giống đặc sản hạt tròn Japonica, một số biện pháp kỹ thuật thâm canh cây lúa, đồng thời khẳng định và làm rõ thêm vai trò, tầm quan trọng của việc sử dụng phân hữu cơ vi sinh góp phần tăng năng suất, chất lượng và hiệu quả sản xuất lúa tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng phức tạp. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Đã tuyển chọn được giống lúa thuần chất lượng cao Japonica VAAS16, thích hợp cho vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa và các biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng lúa gạo, tăng thu nhập cho người dân và phát triển nông nghiệp bền vững tại địa phương. 4. Phạm vi giới hạn của đề tài - Thời gian thực hiện: 2015 - 2019. - Loại đất: Đất phù sa không được bồi hằng năm. - Giống: Mười giống lúa thuần chất lượng có triển vọng được tuyển chọn từ các viện nghiên cứu lúa và các trường đại học nông nghiệp trong nước. - Đề tài tập trung nghiên cứu xác định giống lúa thuần chất lượng có triển vọng thích hợp với điều kiện sản xuất vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa và các biện pháp kỹ thuật canh tác: Liều lượng phân đạm và mật độ cấy; liều lượng phân hữu cơ vi sinh cho giống lúa chất lượng cao được tuyển chọn nhằm mục đích nâng cao năng suất, chất lượng lúa gạo, góp phần tăng thu nhập cho người dân và phát triển nông nghiệp bền vững tại địa phương. 5. Những đóng góp mới của luận án - Đã tuyển chọn được giống lúa thuần chất lượng VAAS16 thuộc nhóm Japonica, có nhiều đặc điểm nổi trội: Sinh trưởng và phát triển tốt, thời gian sinh 3
19. trưởng trung bình từ 133 ngày trong vụ xuân, năng suất đạt 6,8 tấn/ha, nhiễm nhẹ các loại sâu bệnh hại chính, chất lượng gạo tốt, tỷ lệ gạo lứt đạt 82,2%, tỷ lệ gạo trắng 70,1%, tỷ lệ gạo nguyên 84,6%, hàm lượng amyloza 11,92%, hàm lượng protein 8,29%, cơm ngon dẻo, thơm, phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng và xuất khẩu, thích hợp trong vụ xuân ở vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa. - Đã xác định được một số biện pháp kỹ thuật phù hợp nâng cao hiệu quả sản xuất giống lúa thuần VAAS16 trong vụ xuân tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa: Mật độ cấy 45 khóm/m2, lượng bón đạm 90 kg N/ha trên nền 8 tấn phân chuồng (hoặc 2,0 tấn/ha phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh) + 100 kg P2O5 + 80 kg K2O/ha cho năng suất 6,63 tấn/ha tại Đông Sơn và 6,47 tấn/ha tại Hoằng Hóa; trên nền phân bón vô cơ 90 kg N + 100 kg P2O5 + 80 kg K2O/ha khi bón 2,0 tấn/ha phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh năng suất giống lúa thuần VAAS16 đạt 6,72 tấn /ha tại huyện Đông Sơn và 6,57 tấn/ha tại Hoằng Hóa; cao hơn so với không bón phân hữu cơ; tương đương mức bón 8 tấn phân chuồng/ha. - Mô hình ứng dụng giống lúa VAAS16 và một số biện pháp kỹ thuật thâm canh phù hợp tại 4 địa điểm vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa làm tăng năng suất lúa trung bình từ 5,19 tấn/ha (MHĐC, giống BT7) lên 6,43 tấn/ha (MHTN, giống VAAS16), lãi thuần tăng từ 13,363 triệu đồng/ha lên 23,603 triệu đồng/ha, chênh lệch giữa MHTN và MHĐC 10,240 triệu đồng/ha; Tỷ suất chi phí lợi nhuận cận biên (MBCR) của mô hình thực nghiệm tại 4 địa điểm đạt từ 2,60 đến 2,71 lần; trung bình 2,68 lần; Khuyến cáo mở rộng và phát triển trong sản xuất. 4
20. Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Nguồn gốc phân loại của cây lúa Cây lúa thuộc ngành thực vật có hoa Angiospermae, nằm trong lớp một lá mầm Monocotyledones, thuộc bộ hoà thảo có hoa Graminales, họ hoà thảo Graminae và chi Oryza [Nguyễn Văn Hoan, 2006]. Chi Oryza gồm có các loài hàng niên và đa niên. Trong đó, O. sativa L. là loài được phân bố rộng trên toàn thế giới, chiếm ưu thế trong sản xuất và tiêu thụ bởi có tiềm năng sản xuất cao hơn so với loài O. glaberrima. Theo nghiên cứu của Chang năm 2005, lúa trồng Oryza sativa được tiến hoá từ cây lúa dại hằng năm Oryza nivara. Lúa trồng Oryza sativa tiếp tục tiến hoá theo ba nhóm: Indica thích hợp với khí hậu nhiệt đới, Japonica thích ứng với khí hậu lạnh và Javanica có đặc tính trung gian [Chang T. T., 1985]. Nghiên cứu của Civáň P. và cộng sự (2019) cho rằng Oryza sativa có nguồn gốc từ cây lúa dại Oryza rufipogon. Năm 2008, khi nghiên cứu di truyền tiến hoá của 201 giống lúa, bao gồm cả lúa trồng và lúa dại, Cheng và cộng sự đã chia loài lúa trồng Oryza sativa thành hai nhóm tương ứng với hai loài phụ là Indica và Japonica [Chen.S và cộng sự, 2008]. Trải qua một quá trình tiến hóa lâu dài cây lúa Châu Á đã có nhiều sự thay đổi để thích ứng với các biến đổi của môi trường khác nhau. Dựa vào sự khác nhau về hình thái như thân, lá, hạt và thành phần cấu tạo hạt, đặc biệt là hàm lượng amyloza, amylopectin, khả năng chịu hạn, chịu lạnh cây lúa châu Á được phân chia thành ba nhóm chính bao gồm Indica, Japonica (Sinica) và Javanica [Civáň P. và cộng sự, 2015]. Giống lúa Japonica có khả năng chịu lạnh, ngưỡng nhiệt độ thấp cho sinh trưởng là xung quanh 150C, thường được trồng ở vùng ôn đới; khả năng thâm canh cao, chống đổ tốt nên có tiềm năng năng suất cao, cơm dẻo, ít nở [Civáň P. và cộng sự, 2015]. Lúa Japonica thích nghi với điều kiện thâm canh, chịu thâm canh tốt, nên 5
21. có khả năng cho năng suất cao. Các giống lúa Japonica có chất lượng gạo cao hơn các giống lúa Indica hoặc dạng hình trung gian khác do: Hàm lượng protein khá cao, hàm lượng amylose thấp (14 - 18%) và chứa amylopectin, nên khi nấu cơm, gạo của lúa Japonica thường mềm, dẻo và ẩm hơn [Hoàng Tuyết Minh và cộng sự, 2013]. Giống Indica: thường trồng ở vùng khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới, cơm khô; chịu thâm canh kém, dễ đổ ngã, chống chịu được nhiều loại sâu bệnh nhiệt đới. Giống Javanica: có tính chất trung gian giữa lúa Indica và Japonica. Đặc điểm: hạt to, thường có râu, vỏ trấu có lông dài, ít gié; cây cao, thân cây thẳng đứng, chịu hạn; có hàm lượng amylose cao [Chang T. T., 1985]. 1.2. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam 1.2.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới Lúa là một trong ba loại cây ngũ cốc quan trọng nhất trên thế giới, giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu và đảm bảo an ninh lương thực trên toàn thế giới ở hiện tại và trong tương lai. Cây lúa được trồng ở tất cả 06 lục địa trên thế giới bao gồm: Châu Á, Châu Phi, Châu Úc, Châu Âu, Bắc Mỹ và Nam Mỹ. Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới từ năm 1990- 2019 Diện tích Năng suất Sản lượng Năm (triệu ha) (tấn/ha) (triệu tấn) 1990 146,9 3,53 518,6 2000 154,0 3,89 598,7 2010 160,3 4,33 694,0 2011 161,2 4,46 719,1 2012 160,8 4,52 727,7 2013 163,0 4,49 731,8 2014 161,9 4,51 730,8 2015 160,2 4,57 731,9 2016 162,5 4,55 739,5 2017 164,9 4,56 751,7 2018 165,5 4,61 762,8 2019 162,1 4,67 755,5 6
22. Nguồn: Faostat, 2020 - Về diện tích: Theo thống kê của FAO, diện tích gieo trồng lúa trên thế giới tại thời điểm năm 1990 là 146,9 triệu ha, năm 2000 là 154,0 triệu ha và đến năm 2010 là 160,3 triệu ha. Như vậy, sau 20 năm (1990 - 2010) diện tích trồng lúa đã tăng lên 13,4 triệu ha tương ứng 9,12%. Tuy nhiên, ở giai đoạn 2010 - 2019 diện tích trồng lúa trên thế giới có xu hướng ổn định, với mức dao động không đáng kể (trên dưới 162,5 triệu ha) [Faostat, 2020]. Theo thống kê của FAO năm 2020 Ấn Độ là nước có diện tích trồng lúa lớn nhất thế giới. Trung Quốc là nước đứng thứ hai sau Ấn Độ về diện tích trồng lúa, chiếm 18,48% diện tích lúa toàn cầu [Faostat, 2020]. Hình 1.1. Diện tích trồng lúa của một số quốc gia trên thế giới, 2019 (Faostat, 2020) - Về năng suất: Nhìn chung, năng suất lúa toàn thế giới còn thấp nhưng có xu hướng tăng lên theo thời gian. Cụ thể, vào năm 1990, năng suất lúa chỉ đạt trung bình 3,53 tấn/ha, đến năm 2000 giá trị này đã tăng lên 3,89 tấn/ha. Trong giai đoạn từ 2010 - 2019, năng suất lúa đạt bình quân là 4,53 tấn/ha, tăng 28,69% so với thời điểm 1990 [Faostat, 2020]. 7
23. Hình 1.2. Năng suất lúa của một số quốc gia trên thế giới năm 2019 (Faostat, 2020) - Về sản lượng Sự gia tăng về diện tích và năng suất là những nguyên nhân chính thúc đẩy sự gia tăng về sản lượng lúa trên toàn cầu. Năm 1961, sản lượng lúa thế giới là 215,64 triệu tấn/năm; đến năm 1989 sản lượng này là 514,42 triệu tấn/năm (đạt 138,55% so với năm 1961 và năm 2019 là 755,47 triệu tấn/năm (tăng 250,32%) [Faostat, 2020]. Hình 1.3. Sản lượng lúa toàn cầu năm 2019 (Faostat, 2020) 8
24. Năm 2019, châu Á là châu lục có sản lượng lúa cao nhất thế giới với 677,27 triệu tấn/năm, chiếm tới 89,65% tổng sản lượng lúa toàn cầu; tiếp đến là châu Phi là 38,77 triệu tấn/năm và châu Mỹ là 35,32 triệu tấn/năm, tương ứng chiếm 5,1% và 4,67% tổng sản lượng lúa trên thế giới [Faostat, 2020]. 1.2.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam Cây lúa đã gắn bó hằng nghìn năm với con người Việt Nam, việc chọn tạo giống lúa chất lượng đáp ứng xuất khẩu và đáp ứng mở rộng vùng sản xuất hàng hoá chất lượng cao là nhiệm vụ lớn của các nhà tạo giống [Bộ NN và PTNT, 2021]. Số liệu thống kê năm 2019 cho thấy, Việt Nam là quốc gia có diện tích trồng lúa xếp thứ 6 với 7469,9 nghìn ha, năng suất xếp thứ 27 với 5,82 tấn/ha, sản lượng xếp thứ 5 trên thế giới với 43,45 triệu tấn/ha [Faostat, 2020]. Diện tích lúa chất lượng ở Việt Nam chiếm khoảng 1,2% tổng diện tích lúa toàn quốc (khoảng 80.000 ha), trong đó diện tích ở vụ Xuân khoảng 30.000 ha, vụ Mùa khoảng 50.000 ha [Bộ NN và PTNT, 2011]. Theo nghiên cứu của tác giả Lê Vĩnh Thảo và cộng sự (2009), ở miền Bắc (Nam Định và Thái Bình là vùng trồng lúa chất lượng lớn nhất, chiếm khoảng 30% toàn vùng (15.000 ha) [Lê Vĩnh Thảo và cộng sự, năm 2009]. Theo nghiên cứu này, tác giả đã thực hiện phân loại 643 giống lúa chất lượng đại diện cho các hệ sinh thái của Việt Nam, và đã phát hiện giống lúa Indica chiếm 91,2% nguồn gen lúa của Việt Nam, giống Japonica chiếm 6,8%, giống lúa lai chiếm 0,7% và 1,3% giống còn lại chưa được phân loại [Lê Vĩnh Thảo và cộng sự, năm 2009]. 9