CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1 Cơ sở khoa học giải pháp khoa học công nghệ
2.1.1.1 Các nghiên cứu trong nước
(i) Giống lúa - Giống lúa cao sản
Trong những năm của thập niên 80, hướng nghiên cứu tập trung vào việc tuyển chọn những giống dễ canh tác, thích nghi rộng, cho năng suất cao, chưa chú ý nhiều tới chất lượng gạo. Giống lúa được đánh giá cao trong giai đoạn này là IR13240-108, kế sau đó là giống IR50404-57-2-2-3, IR59606-119-3 ở những năm đầu của thập niên 90. Mục tiêu chính của giai đoạn này là đảm bảo nhu cầu lương thực.
Từ những năm 90, nông nghiệp Việt Nam đã có những bước đột phá, không những tự túc được lương thực mà còn trở thành nước xuất khẩu gạo lớn thứ hai trên thế giới. Thị trường xuất khẩu lúa gạo đòi hỏi những giống lúa có chất lượng cao, do vậy hướng nghiên cứu cũng đã thay đổi. Những giống lúa có chất lượng cao đã được chú trọng và công tác nghiên cứu về giống lúa cho các vùng sản xuất lúa ở ĐBSCL đã được các Viện, Trường đặc biệt chú ý. Năng suất và sản lượng lúa ở Đồng Tháp Mười liên tục tăng trong những năm qua là do nhiều yếu tố, trong đó có sự đóng góp quan trọng của công tác giống (Chương trình khai thác và phát triển kinh tế xã hội vùng Đồng Tháp Mười, 1997) [24].
Từ những năm 90, nông nghiệp Việt Nam đã có những bước đột phá, người tiêu dùng đòi hỏi giống lúa có chất lượng cao hơn, bộ giống lúa cao sản xuất khẩu (IR64, VNĐ95-20, OMCS2000, OM1490 và MTL250) đã được Bộ Nông nghiệp khuyến cáo cho vùng ĐBSCL.
Trên vùng phù sa ngọt các giống lúa có chất lượng cao phục vụ xuất khẩu được canh tác khá phổ biến. Kết quả điều tra của Viện Lúa ĐBSCL tại tỉnh An Giang năm 2004 cho thấy cơ cấu giống lúa trong sản xuất đã có xu hướng dựa vào các giống lúa có chất lượng cao và đặc sản, trong năm 2000, giống lúa đặc sản chỉ chiếm 10% diện tích gieo trồng, đến năm 2003 diện tích lúa đặc sản đã chiếm tỷ lệ 15,72% và lúa chất lượng cao chiếm 68,5% [9].
Kết quả điều tra về giống lúa canh tác tại tỉnh Long An [25] cũng cho thấy số lượng giống lúa cao sản có đến 42 giống và rải rác trên các vùng trồng lúa khác nhau.
Theo báo cáo của Cục Khuyến nông cơ cấu giống lúa của ĐBSCL có 150 giống lúa các loại, trong đó có khoảng 20 giống chủ lực (có diện tích lớn hơn 10.000 ha) chiếm 80%
diện tích gieo trồng [26].
Giống lúa được sử dụng ở ĐBSCL rất đa dạng, điều này đã làm chất lượng gạo xuất khẩu bị giảm sút.
Trong 2 năm 2000-2002 các Viện, Trường đã chọn tạo được một số giống lúa phục vụ cho sản xuất, gồm 6 giống quốc gia và 6 giống khu vực hóa [27].
- Giống lúa thơm
Các giống lúa thơm Việt Nam rất có giá trị tại thị trường nội địa. Ở miền Nam có các giống lúa thơm nổi tiếng đã được thế giới công nhận như Tàu Hương, Nàng Thơm, còn nhóm lúa thơm nổi tiếng ở miền Bắc là lúa Tám Xoan, Tám Thơm. Tuy nhiên các giống lúa này đều là lúa mùa, chiều dài hạt dưới 7 mm và hàm lượng amylose trung bình, chưa kể là các giống lúa thơm phục vụ xuất khẩu chủ lực của Việt Nam. Riêng ở ĐBSCL vẫn chưa có giống lúa thơm qua lai tạo nào có chất lượng cao đạt tiêu chuẩn xuất khẩu được canh tác trên diện rộng [28].
Trong bối cảnh thiếu giống lúa thơm đạt tiêu chuẩn hướng tới xuất khẩu, các nhà nghiên cứu của Viện Lúa ĐBSCL đã sử dụng lúa Tám Xoan làm vật liệu để gây đột biến bằng phương pháp chiếu xạ và đã chọn ra giống lúa Tám Xoan Nâu đột biến có mùi thơm, mềm cơm, tuy nhiên hạt gạo ngắn và năng suất thấp. Cũng trong giai đoạn này, bằng hướng chọn giống đột biến trên đồng ruộng, Kỹ sư Hồ Quang Cua và ctv. (2003) [29] đã thành công trong việc chọn được giống lúa ST3 có mùi thơm của lá dứa đáp ứng nhu cầu
xuất khẩu trên thị trường gạo thơm quốc tế của Việt Nam và giống lúa ST3 nhanh chóng được Hội Đồng Khoa học Kỹ thuật của Bộ NN và PTNT công nhận là giống lúa Quốc gia. Đồng thời Tổng Công ty Lương thực miền Nam đã ban hành qui định công nhận giống lúa thơm này. ST3 là một trong ba giống lúa thơm chủ lực để xuất khẩu [28].
Theo Nguyễn Ngọc Đệ và ctv. (2002) [30], kết quả so sánh năng suất 9 giống lúa trên vùng lúa tôm tại Long Phú, Sóc Trăng vụ Thu Đông 2001, năng suất các giống thích nghi tốt ở vùng mặn là MTL250, Tám Xoan đột biến, VNĐ250, IR64683, ST3 năng suất từ 4,3- 4,97 tấn/ha.
Một số giống lúa cao sản có phẩm chất khá, có mùi thơm được thu thập và tập trung thành một bộ giống gọi là bộ giống lúa thơm đặc sản và được khảo nghiệm tại Viện Lúa ĐBSCL trong một vài năm gần đây nhằm đáp ứng nhu cầu về giống lúa có giá trị thương phẩm trong sản xuất (Nguyễn Duy Bảy, Nguyễn Thị Ngọc Huệ, Bùi Chí Bửu, 1997) [13]. Giống ĐS20 đạt tiêu chuẩn lúa đặc sản được Viện Lúa ĐBSCL đề nghị khu vực hóa (Viện Lúa ĐBSCL: Báo cáo công nhận giống lúa, 2002) [31]. Đỗ Khắc Thịnh [32] khuyến cáo 4 giống lúa thơm đặc sản cho tỉnh Long An (Lùn Thơm, Nàng Thơm, Nút Đít, Lúa Thơm An Biên, Thơm Hạt Lựu) và 7 giống cho vùng Bảy Núi An Giang (Khao-Dawk-Mali 105, Nàng Nhen, Nàng Thơm Nhà Bè, Thơm Bình Chánh, Thơm Đức Hòa, Thơm Sớm).
(ii) Các biện pháp canh tác ảnh hưởng đến năng suất lúa - Kỹ thuật sạ
Kỹ thuật sạ lúa theo hàng được IRRI nghiên cứu và sau đó được giới thiệu vào Việt Nam từ năm 1992, phương pháp và dụng cụ sạ hàng đã được Viện Lúa ĐBSCL giới thiệu cho sản xuất và có khả năng tiết kiệm lượng giống gieo sạ từ 50-70% so với kỹ thuật phổ biến (200-300 kg/ha lúa giống) [5].
Kết quả nghiên cứu tại Đại học Cần Thơ trên 2 vụ, cho thấy sạ hàng 70 kg giống/ha có ưu thế hơn sạ vãi vì sạ hàng ít hao giống, ít sâu bệnh, cho năng suất tương đương với sạ vãi 200 kg giống/ha [33].
Kết quả nghiên cứu Trần Thị Ngọc Huân và ctv. [34] cho thấy mật độ sạ lan 100 kg đạt năng suất cao hơn 200 kg/ha từ 20-23%. Mật độ sạ hàng 50, 75, 125 kg/ha cho năng suất
cao hơn sạ lan 200 kg/ha từ 1,92-2,04 tấn/ha đối với giống OM997-6 và từ 2,02-2,28 tấn/ha đối với giống OM67. Cơ quan Nghiên cứu Khoa học Nông nghiệp Quốc tế Nhật Bản (JIRCAS) và Viện Lúa ĐBSCL đã khuyến cáo lượng giống sạ hàng kết hợp với bón phân theo bảng so màu lá lúa cho kết quả tốt hơn trong vụ lúa Hè Thu, tuy nhiên trong vụ Đông Xuân thì năng suất lúa không khác biệt giữa số lượng lúa và kỹ thuật sạ [35]. Kết quả nghiên cứu khác trong vụ Đông Xuân 97-98 của Trần Thị Ngọc Huân và Phạm Sỹ Tân [34] cho thấy sạ lan với mật độ thưa (120 kg/ha) trên giống lúa KDM105, cho năng suất cao hơn sạ dày (200 kg/ha). Sạ hàng giảm được lượng giống gieo sạ từ 40% đến thấp hơn 4 lần so với kỹ thuật phổ biến, trong khi năng suất tăng từ 10-25%. Kỹ thuật sạ hàng được Nguyễn Văn Luật và ctv. khuyến cáo [36].
Kết quả nghiên cứu về việc bố trí thời vụ gieo sạ cho các tiểu vùng khác nhau ở ĐTM [37].
Nguyễn Đức Thuận và ctv. [38] khi nghiên cứu ảnh hưởng của lượng giống sạ và phương pháp sạ trên đất phèn trung bình tại các huyện Mộc Hóa, Tân Thạnh và Tam Nông đã có nhận xét:
* Sạ thưa với mật độ 100-140 kg lúa giống/ha đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao hơn so với sạ dày 180 kg lúa giống cho 1 ha.
* Sạ lúa theo hàng có xu hướng tăng năng suất và hiệu quả kinh tế cao hơn so với sạ lan với cùng một mật độ gieo sạ 100 kg lúa giống trên 1 ha.
Kết quả nghiên cứu của Mai Thành Phụng [39] trên đất phèn trung bình vụ Đông Xuân 1999-2000 cũng cho thấy sạ hàng với mật độ 100 kg/ha cho năng suất cao hơn sạ lan cùng mật độ và sạ lan với mật độ 180 kg/ha. Tuy sạ hàng cho số bông/m2 thấp hơn sạ lan nhưng có số hạt chắc/bông khá cao, tỷ lệ lép thấp. Đặc biệt, sạ hàng có mức độ nhiễm sâu bệnh (sâu cuốn lá, bệnh cháy lá và bệnh vàng lá) nhẹ hơn so với sạ lan, nhất là so với sạ lan ở mật độ cao 180 kg/ha. Trịnh Quang Khương cũng khuyến cáo trong vụ lúa Hè Thu, lượng giống sạ lan 125 kg/ha và sạ hàng 100 kg/ha trên đất phù sa và trong vụ Đông Xuân sạ hàng 75-125 kg lúa giống/ha và sạ lan 100 kg lúa giống/ha [40].
Ryuchi Yamada và ctv. [41],[42] cũng có nhận xét về hiệu quả kinh tế của các phương pháp sạ hàng: giảm sâu, bệnh, giảm chi phí đầu tư (giống, thuốc bảo vệ thực vật
và phân bón), giảm đầu tư lao động và gia tăng năng suất lúa, tuy nhiên vẫn có một số khó khăn khi áp dụng kỹ thuật sạ hàng: nông dân thiếu vốn để trang bị dụng cụ sạ hàng, diện tích đất canh tác/ nông hộ quá nhỏ, kiểm soát nước tưới, ốc bươu vàng phá hại lúa non.
- Phân bón
Đất trồng lúa vùng ĐBSCL phổ biến là đất phù sa có độ chua từ nhẹ đến nặng, hàm lượng đạm và kali khá dồi dào nhưng lại bị thiếu lân trầm trọng và hiện tượng ngộ độc do sắt là phổ biến nhất trên các vùng đất chua phèn. Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và phát triển tốt cho lúa nhằm đạt năng suất cao (>6 tấn/ha/vụ), điều cần thiết nhất là phải cung cấp đầy đủ cả 3 loại dưỡng chất đạm (N), lân (P) và Kali (K) và làm giảm ngộ độc sắt.
Phân đạm
Thiếu đạm là hiện tượng phổ biến trên các đất trồng lúa, qua kết quả nghiên cứu trong nhiều năm qua của Viện Lúa ĐBSCL. Mức bón 90 kgN/ha cho 2 vụ Đông Xuân và Hè Thu là thích hợp, bón trên 90 kgN/ha năng suất lúa không tăng [43]. Nghiên cứu sự tương quan của nguồn đạm trong đất và lượng đạm áp dụng cho lúa tại Viện Lúa ĐBSCL cho thấy cần điều chỉnh lượng phân đạm sử dụng theo nguồn đạm tồn tại trong đất lúa [44],[45]. Lượng phân đạm sử dụng trên lúa của nông dân rất biến động, không có sự tương quan giữa lượng đạm trong đất và lượng đạm áp dụng, phương pháp SSNM (Site Specific Nutrient Management) [46] được khuyến cáo áp dụng.
Trường Đại học Cần Thơ cũng như tại các tỉnh trong vùng ĐBSCL cho thấy lượng phân đạm bón cho lúa trong vụ Đông Xuân là 80 kg N và Hè Thu là 60 kg N [47].
Qua các kết quả thí nghiệm của Viện Lúa được thực hiện tại các tỉnh An Giang, Cần Thơ, Đồng Tháp, Tiền Giang, Vĩnh Long cho thấy mức phân đạm cho hiệu quả kinh tế cao nhất trong vụ Đông Xuân là 80 kgN/ha và vụ Hè Thu là 60 kgN/ha [48]. Khi phân đạm được bón ở mức cao hơn từ 100, 120 hoặc 140 kgN/ha trong một số trường hợp cũng cho năng suất cao hơn nhưng sự gia tăng này không có ý nghĩa về mặt thống kê [49]. Mặc dù mức phân đạm tối hảo qua các thí nghiệm của Viện Lúa ĐBSCL cũng như của Trường Đại học Cần Thơ trong vụ Hè Thu là 60 kgN/ha nhưng điều nghịch lý trong sản xuất nông
dân lại bón phân đạm cho lúa trong vụ Hè Thu cao hơn trong vụ Đông Xuân [50],[51],[52]. Nông dân sử dụng nhiều phân đạm cho cây lúa với mục đích tạo cho cây lúa mọc khỏe hơn, ruộng ít cỏ hơn, tăng số hạt chắc và năng suất lúa sẽ cao hơn [52].
Trong cùng một điều kiện về dinh dưỡng so với giống lúa IR64 (cùng một mức phân bón) thì giống OM1490 có hàm lượng N, P, K cao hơn giống IR64 và do đó năng suất cao hơn [53]. Các thí nghiệm của Trường Đại học Cần Thơ (ĐHCT) phối hợp với Viện Lúa ĐBSCL năm 1993 khi dùng chất đồng vị N15 để nghiên cứu về hiệu quả sử dụng phân đạm trên ruộng lúa nước vùng ĐBSCL chỉ vào khoảng 40-50%. Điều này cũng phù hợp với các báo cáo của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) cho thấy hiệu quả sử dụng phân đạm trên ruộng lúa nước là <50%. Nhằm tăng hiệu quả sử dụng phân đạm, các thí nghiệm về so sánh hiệu quả của phân Urea thường dùng với các dạng phân đạm như Urea bọc lưu huỳnh, Urea viên lớn, hoặc gần đây sử dụng Urea đục [47] cho thấy các dạng phân mới này có hiệu quả cao hơn Urea thường. Nhưng việc áp dụng thường gặp phải trở ngại như Urea viên lớn phải bón vào gốc lúa mà thao tác thủ công không mang lại hiệu quả kinh tế, cũng như Urea bọc lưu huỳnh tuy mang lại hiệu quả sử dụng đạm cao nhưng hiệu quả kinh tế lại thấp do giá cả loại phân này cao.
Nghiên cứu sử dụng kết hợp giữa phân đạm, phân chuồng và phân xanh cũng được Viện Lúa ĐBSCL thực hiện từ năm 1989 đến 1994, kết quả thí nghiệm này cho thấy việc áp dụng 6 tấn phân chuồng hoặc phân xanh có thể thay thế 30 kgN/ha dạng Urea. Ngoài ra năng suất lúa có thể vượt mức năng suất hiện tại khi bón phân vô cơ kết hợp với phân hữu cơ trên >6 tấn/ha [54]. Trong một thí nghiệm khác nghiên cứu về ảnh hưởng của việc cày vùi rơm rạ hoặc áp dụng phân rơm sau khi ủ nhằm trả lại cho đất các dưỡng chất đã bị cây hấp thụ so với nghiệm thức đốt đồng hoặc lấy đi tất cả rơm rạ cho thấy hoạt động của vi sinh vật trong đất được cải thiện đáng kể từ 1 tuần sau khi bón rơm và sau đó giảm dần khi nguồn thức ăn bị cạn kiệt. Tuy nhiên tác dụng lâu dài của nguồn phân hữu cơ này được minh chứng khi sử dụng ở mức 6 tấn/ha có hay không có kết hợp với 50% liều lượng phân vô cơ đều cho năng suất lúa cao hơn mức đối chứng không sử dụng phân rơm [55].
Gần đây với xu thế tập trung các nghiên cứu nhằm làm giảm giá thành sản xuất lúa gạo. Việc ứng dụng bảng so màu lá lúa để bón phân đạm đã được Viện Lúa ĐBSCL và Trường ĐHCT triển khai nhằm hướng dẫn nông dân bón phân theo nhu cầu của cây lúa và cũng nhằm hạn chế việc sử dụng phân đạm lãng phí, tránh ô nhiễm môi trường cũng như tiết kiệm chi phí trong sản xuất lúa. Các kết quả thí nghiệm đầu tiên được IRRI thực nghiệm trên máy đo diệp lục tố của hãng MINOLTA cho thấy hàm lượng chlorophyll-b tỷ lệ thuận với hàm lượng đạm trong lá lúa. Các kết quả nghiên cứu của Trần Thị Ngọc Huân và ctv. [56] cho thấy khi trị số SPAD <30 thì có triệu chứng thiếu đạm, khi bón phân đạm theo trị số SPAD >30 có thể tiết kiệm được 20-60 kgN/ha và đồng thời năng suất lúa vẫn cao hơn bón đạm theo khuyến cáo thông thường ở mức 80N-40P2O5-30K2O là 300-400 kg lúa/ha. Trong một thí nghiệm khác Phạm Sỹ Tân và ctv. [44] đưa ra mức khuyến cáo trị số SPAD ứng với lúa sạ và lúa cấy. Đối với lúa sạ có đủ đạm khi trị số SPAD là 33-36 trong khi lúa cấy trị số này là 34-38. Mối tương quan của các trị số SPAD trên máy và bảng so màu lá khi cây lúa đủ đạm ở khung số 5. Các tác giả này cũng đề nghị nên chú trọng so màu lá lúa ở 3 giai đoạn quan trọng nhất là: giai đoạn lúa đẻ nhánh, đâm chồi tích cực và làm đòng. Trên đất phèn, vụ Đông Xuân, năng suất lúa tăng dần khi bón với lượng đạm tăng dần từ 0-100 kgN/ha. Tuy nhiên không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các mức bón 80-100 kgN/ha. Do đó bón đạm ở mức 80 kgN/ha cho vụ Đông Xuân là hợp lý. Bón đạm với mức cao (120 kgN/ha) năng suất lúa lại giảm. Trong vụ Hè Thu, nhu cầu lượng đạm lại có xu hướng cao hơn. Lượng bón thích hợp khoảng 100 kgN/ha [57]. Bón phân đạm theo bảng so màu lá lúa đã được khuyến cáo [58].
Về thời kỳ và tỷ lệ bón đạm cho lúa trên các loại đất phèn và mùa vụ khác nhau, kết quả nghiên cứu của Nguyễn Đức Thuận và ctv. [38] cho thấy:
* Tỷ lệ đạm bón cho lúa vụ Đông Xuân phụ thuộc vào chân đất và tổng lượng đạm bón. Đối với đất phèn trung bình nếu sử dụng mức bón cao thì có thể áp dụng các tỷ lệ phân bón N:P:K là 1:2:1 hoặc 3:4:2:1; nhưng đối với đất phèn nặng xấu hơn thì nên áp dụng tỷ lệ 4:3:2:1.
* Ở vụ Hè Thu, giữa các tỷ lệ đạm bón khác nhau cho lúa không có sự khác biệt nhiều giữa cách bón. Tuy nhiên bón theo tỷ lệ 4:3:2:1 có xu hướng gia tăng năng suất cao hơn tỷ lệ 1:2:1.
Chu Văn Hách và ctv. [59] cho biết lượng đạm được khuyến cáo 100-120 kgN/ha cho vụ lúa Đông Xuân và 80-100 kgN/ha cho vụ Hè Thu trên vùng đất phù sa ven sông Tiền và Hậu, trên vùng đất phèn ĐBSCL lượng đạm trong vụ lúa Đông Xuân là 80-100 kg N/ha và 60-80 kgN/ha vụ Hè Thu.
Phân lân
Các nghiên cứu về phân lân được Viện Lúa ĐBSCL tiến hành từ thập niên 1980 về dạng, liều lượng, thời kỳ áp dụng cũng như sử dụng phân lân kết hợp với phân đạm và kali. Trên đất phèn trồng lúa (pH từ 4,5-5,2) và thường xuyên bị thiếu lân (P dễ tiêu) (Olsen) #6 ppm, khi so sánh hiệu quả các loại phân lân [60] cho thấy super lân Long Thành và DAP có tác dụng nhanh hơn Apatite. Tuy nhiên hiệu quả lưu tồn của phân Apatite cao hơn. Do vậy trong thí nghiệm dài hạn về phân lân [61] báo cáo rằng các loại phân như super lân Long Thành, DAP và lân chậm tan của Kiên Giang đều có tác dụng như nhau sau hơn 10 vụ.
Về liều lượng lân trên nền đất phù sa phèn của Viện Lúa, các nghiên cứu cho thấy mức phân lân nên áp dụng khoảng 40-60 kg P2O5/ha; tăng cao hơn nữa đều không có tác dụng tăng năng suất lúa [62]. Trong một thí nghiệm khác [63] cho thấy bón đạm ở mức 80 kgN/ha và kali ở mức 30 kgK2O/ha kết hợp với các liều lượng lân ở mức 0, 20, 40, 60, 80, 120 kgP2O5/ha thì năng suất lúa không tăng cao hơn khi hàm lượng lân >40 kgP2O5/ha. Hiệu quả của phân lân đối với lúa trong vụ Hè Thu cao hơn trong vụ Đông Xuân [63]. Trong một thí nghiệm nhằm gia tăng hiệu quả sử dụng phân lân [61] cho thấy khi áp dụng cùng một liều lượng 80 kgP2O5/ha vụ Đông Xuân và Hè Thu nhưng chỉ sử dụng 20 kg cho Đông Xuân và 60 kg cho vụ Hè Thu thì cho năng suất lúa cao hơn là bón đều ở mức 40 kg P2O5 /ha cho mỗi vụ.
Về thời kỳ và phương pháp bón phân lân Võ Tòng Xuân và ctv.[64] báo cáo rằng khi lân được bón lót toàn bộ vào thời kỳ cấy cũng có hiệu quả tương đương như chia phân ra nhiều lần bón vào giai đoạn đâm chồi và lúc tượng khối sơ khởi. Về phương pháp bón