Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và kỹ thuật bón phân đối với một số dòng lúa cực ngắn ngày cho tỉnh Nghệ An

Chia sẻ: Co Ti Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:230

Thêm vào BST

Báo xấu

49
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của luận án nhằm tìm hiểu sự khác biệt về đặc điểm sinh lý và nông học của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày. So sánh khả năng sinh trưởng, phát triển năng suất và chất lượng của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại Nghệ An. Đánh giá xác định được đặc điểm sử dụng đạm và kali đối với quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc làm cơ sở cho việc nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho 1 giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và kỹ thuật bón phân đối với một số dòng lúa cực ngắn ngày cho tỉnh Nghệ An

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ———————— LÊ VĂN KHÁNH NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT BÓN PHÂN ĐỐI VỚI MỘT SỐ DÒNG LÚA CỰC NGẮN NGÀY CHO TỈNH NGHỆ AN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2018
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT BÓN PHÂN ĐỐI VỚI MỘT SỐ DÒNG LÚA CỰC NGẮN NGÀY CHO TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9 62 01 10 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Tăng Thị Hạnh 2. PGS.TS. Vũ Quang Sáng HÀ NỘI - 2018
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận án Lê Văn Khánh i
LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhiều tập thể và cá nhân. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành tới PGS.TS. Tăng Thị Hạnh và PGS.TS. Vũ Quang Sáng đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Nghiên cứu sinh xin trân trọng cám ơn PGS.TS. Phạm Văn Cường – Giám đốc điều hành dự án JICA- VNUA “Phát triển cây trồng cải tiến cho vùng trung du và miền núi phía Bắc Việt Nam” đã cung cấp vật liệu nghiên cứu; định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài; dự án JICA-VNUA đã tài trợ một phần kinh phí để thực hiện một số thí nghiệm. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Ban Quản lý đào tạo Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Ban chủ nhiệm Khoa Nông học, các thầy cô giáo bộ môn Cây lương thực, cán bộ Trung tâm Nghiên cứu cây trồng Việt Nam và Nhật Bản, cán bộ Trạm Giống Cây trồng Đô Thành – Yên Thành đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo và đồng nghiệp Sở Khoa học và Công nghệ Nghệ An đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, các anh chị em, bạn bè - những người đã tận tụy giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án này. Một lần nữa nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn tất cả những giúp đỡ quý báu của các tập thể và cá nhân dành cho nghiên cứu sinh. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận án Lê Văn Khánh ii
MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ..................................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii Mục lục ............................................................................................................................ iii Danh mục giải thích từ và cụm từ viết tắt ........................................................................ vi Danh mục bảng ............................................................................................................... vii Trích yếu luận án ............................................................................................................ xii Thesis abstract................................................................................................................ xiv Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................. 2 1.3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................... 2 1.4. Những đóng góp mới của đề tài............................................................................. 3 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................... 3 1.5.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................... 3 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................... 3 Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 4 2.1. Các kết quả nghiên cứu và sử dụng giống lúa cực ngắn ngày ở việt nam và trên thế giới ............................................................................................................ 4 2.1.1. Sự cần thiết của giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn ..................................... 4 2.1.2. Các nghiên cứu về thời gian sinh trưởng của cây lúa ............................................ 4 2.1.3. Công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa cực ngắn ngày trong và ngoài nước ....................................................................................................................... 7 2.1.4. Đặc điểm của nhóm giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn ............................. 10 2.2. Tình hình sản xuất lúa của tỉnh nghệ an .............................................................. 12 2.2.1. Đặc điểm địa hình và khí hậu của tỉnh Nghệ An ................................................. 12 2.2.2. Tình hình sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An .............................................................. 12 2.2.3. Mùa vụ và cơ cấu giống lúa tại tỉnh Nghệ An ..................................................... 13 2.2.4. Kỹ thuật bón phân trong sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An ...................................... 16 2.3. Các kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh thái và quang hợp của cây lúa ................ 17 iii
2.3.1. Các kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh thái và mùa vụ của cây lúa ................ 17 2.3.2. Đặc điểm quang hợp của cây lúa ......................................................................... 20 2.3.3. Đặc điểm tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon của cây lúa ............... 25 2.4. Các kết quả nghiên cứu về phân bón cho cây lúa ................................................ 28 2.4.1. Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến cây lúa ........................................................ 28 2.4.2. Các kết quả nghiên cứu về phương pháp bón đạm cho cây lúa........................... 34 2.4.3. Ảnh hưởng của liều lượng kali đến cây lúa ......................................................... 36 2.4.4. Liều lượng và tỷ lệ phân khoáng cho cây lúa ...................................................... 39 Phần 3. Đối tượng nội dung và phương pháp nghiên cứu ........................................ 43 3.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................................ 43 3.2. Thời gian nghiên cứu ........................................................................................... 43 3.3. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ........................................................................ 43 3.4. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 44 3.5. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 44 3.5.1. Phương pháp bố trí các thí nghiệm ...................................................................... 44 3.5.2. Phương pháp theo dõi, đánh giá các chỉ tiêu nghiên cứu .................................... 50 3.5.3. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................... 53 Phần 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận ................................................................... 54 4.1. Nghiên cứu đặc điểm sinh lý và nông học của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày ............................................................................................................ 54 4.1.1. Đánh giá khả năng quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày trong điều kiện chậu vại ........................................................................................................ 54 4.1.2. So sánh khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày trong các vụ hè thu tại tỉnh Nghệ An ............. 67 4.2. Đánh giá đặc điểm sử dụng đạm và kali của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ................................................................................................................. 82 4.2.1. Khả năng quang hợp và tích lũy chất khô của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 trên các mức đạm bón khác nhau ........................................................... 82 4.2.2. Ảnh hưởng của liều lượng kali đến khả năng quang hợp và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc đối với giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ............ 94 4.3. Nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An ..................................................................................................... 105 iv
4.3.1. Ảnh hưởng của các mức phân bón (đạm, lân và kali) và phương pháp bón đạm khác nhau đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An ................................................................. 105 4.3.2. Mô hình thử nghiệm áp dụng kết quả nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An ........................................... 116 Phần 5. Kết luận và đề nghị ....................................................................................... 121 5.1. Kết luận.............................................................................................................. 121 5.2. Đề nghị .............................................................................................................. 122 Danh mục công trình đã công bố có liên quan đến luận án .......................................... 123 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 124 v
DANH MỤC GIẢI THÍCH TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Thuật ngữ BNUE Hiệu suất sử dụng đạm tính theo chất khô (Nitrogen use efficiency for biomass) CĐQH Cường độ quang hợp CĐTHN Cường độ thoát hơi nước ĐDKK Độ dẫn khí khổng HCK Hàm lượng hydrat cacbon không cấu trúc HI Chỉ số thu hoạch (Harvest index) HT14 Vụ hè thu năm 2014 HT15 Vụ hè thu năm 2015 KLCK Khối lượng chất khô LAI Chỉ số diện tích lá (Leaf area index) NSC Ngày sau cấy NSCT Năng suất cá thể NSLT Năng suất lý thuyết NSSVH Năng suất sinh vật học NSTL Năng suất tích lũy P1000 Khối lượng 1000 hạt PNUE Hiệu suất sử dụng đạm về cường độ quang hợp (Photosynthetic Nitrogen use efficiency PTNT Phát triển nông thôn QH Huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An SPAD Chỉ số đánh giá hàm lượng diệp lục trong lá (Soil and plant analyzer development) SNTĐ Số nhánh tối đa TĐĐN Tốc độ đẻ nhánh TĐTLCK Tốc độ tích lũy chất khô TGST Thời gian sinh trưởng TSC Tuần sau cấy YT Huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An X16 Vụ xuân năm 2016 vi
DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1. Phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trưởng ..................................................6 2.2. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa tại tỉnh Nghệ An giai đoạn 2012 - 2016 .........................................................................................................13 2.3. Tình hình sản xuất lúa theo mùa vụ tại tỉnh Nghệ An giai đoạn 2012 - 2016 ........................................................................................................14 2.4. Cơ cấu các giống lúa chủ yếu theo mùa vụ năm 2017 của tỉnh Nghệ An ..........15 3.1. Liều lượng và phương pháp bón phân của mô hình bón phân cải tiến ...............48 4.1. Thời gian sinh trưởng, số nhánh tối đa và diện tích lá của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu ........................................................54 4.2. Chỉ số SPAD và hàm lượng đạm trong lá đòng của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu.....................................................................61 4.3. Hàm lượng hydrat cacbon không cấu trúc và tỷ lệ chất khô bông/khóm của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu ..............................62 4.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu ..............................................................63 4.5. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An .........................................................................................71 4.6. Tốc độ đẻ nhánh và chiều cao cây cuối cùng của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An ................................................................................72 4.7. Chỉ số diện tích lá và hàm lượng đạm trong lá đòng của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An .........................................................................73 4.8. Tốc độ tích lũy chất khô, năng suất sinh vật học và chỉ số thu hoạch của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An ................................................75 4.9. Mức độ gây hại của một số loại sâu bệnh trên các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An .........................................................................................76 4.10. Các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất thực thu và năng suất tích lũy của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An ..........................................78 4.11. Kích thước hạt gạo của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An ....79 vii
4.12. Một số chỉ tiêu liên quan đến chất lượng gạo của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An ................................................................................80 4.13. Ảnh hưởng của mức đạm bón đến thời gian sinh trưởng, số nhánh tối đa và diện tích lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ..............................................82 4.14. Ảnh hưởng của mức đạm bón đến khối lượng chất khô và tỷ lệ chất khô bông/khóm của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ..............................................83 4.15. Ảnh hưởng của mức đạm bón đến hàm lượng và mức chênh lệch hydrat cacbon không cấu trúc của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ............................91 4.16. Ảnh hưởng của mức đạm bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ...............................................92 4.17. Thời gian sinh trưởng và diện tích lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở liều lượng kali khác nhau .................................................................................94 4.18. Hàm lượng hydrat cacbon không cấu trúc của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau ...........................................................101 4.19. Khối lượng chất khô của bông và tỷ lệ chất khô bông/khóm của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau...................................102 4.20. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau ..................................................103 4.21. Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến một số chỉ tiêu phân tích trong đất trước và sau thí nghiệm tại tỉnh Nghệ An ...................106 4.22. Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến số nhánh tối đa và chỉ số diện tích lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An ............................................................................................................107 4.23. Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến mức độ gây hại của một số loại sâu bệnh trên giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An .....................................................................................................109 4.24. Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến hàm lượng đạm trong lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An .............110 4.25. Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến hiệu suất sử dụng đạm về chất khô của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An ............................................................................................................111 viii
4.26. Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến khối lượng chất khô của bông và chỉ số thu hoạch của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An ..................................................................................112 4.27. Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An ..................................................................................114 4.28. Thời gian sinh trưởng của mô hình bón phân cải tiến cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ............................................................................................116 4.29. Mức độ gây hại của một số loại sâu bệnh ở mô hình bón phân cải tiến cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ......................................................................117 4.30. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của mô hình bón phân cải tiến cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72..........................................118 4.31. Hiệu quả kinh tế của mô hình bón phân cải tiến cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 .....................................................................................................119 ix
DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 3.1. Sơ đồ tổng quát nội dung nghiên cứu của đề tài .................................................49 4.1. Khối lượng chất khô tại các bộ phận khác nhau của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu.....................................................................56 4.2. Cường độ quang hợp của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu ...........................................................................................................57 4.3. Độ dẫn khí khổng của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu ............................................................................................................58 4.4. Cường độ thoát hơi nước của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu ...........................................................................................................58 4.5. Tương quan giữa cường độ quang hợp và độ dẫn khí khổng các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu ........................................................59 4.6. Tương quan giữa cường độ quang hợp và cường độ thoát hơi nước của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu .....................................60 4.7. Tương quan giữa khối lượng chất khô với năng suất cá thể của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu .....................................65 4.8. Tương quan giữa cường độ quang hợp với năng suất cá thể của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu .....................................66 4.9a. Lượng mưa từ khi cấy đến thu hoạch thí nghiệm tại Yên Thành và Quỳ Hợp, Nghệ An ..............................................................................................................68 4.9b. Nhiệt độ từ khi cấy đến thu hoạch thí nghiệm tại Yên Thành và Quỳ Hợp, Nghệ An ..............................................................................................................69 4.9c. Số giờ nắng từ khi cấy đến thu hoạch thí nghiệm tại Yên Thành và Quỳ Hợp, Nghệ An ..............................................................................................................70 4.10. Ảnh hưởng của mức đạm bón đến cường độ quang hợp của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại các giai đoạn sinh trưởng ...............................................84 4.11. Ảnh hưởng của mức đạm bón đến hàm lượng đạm trong lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các giai đoạn sinh trưởng ..................................................85 4.12. Ảnh hưởng của mức đạm bón đến chỉ số SPAD của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các giai đoạn sinh trưởng ...................................................................86 x
4.13. Tương quan giữa cường độ quang hợp với hàm lượng đạm trong lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các mức đạm bón khác nhau ................................87 4.14. Tương quan giữa cường độ quang hợp với chỉ số SPAD của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các mức đạm bón khác nhau .............................................88 4.15. Hiệu suất sử dụng đạm về quang hợp của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 trên các mức đạm bón khác nhau ........................................................................89 4.16. Hiệu suất sử dụng đạm về chất khô của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 trên các mức đạm bón khác nhau ...............................................................................90 4.17. Tương quan giữa cường độ quang hợp với năng suất cá thể của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các mức đạm bón khác nhau .............................................93 4.18. Hàm lượng kali trong thân của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở liều lượng kali khác nhau .....................................................................................................95 4.19. Cường độ quang hợp của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở liều lượng kali khác nhau ............................................................................................................96 4.20. Chỉ số SPAD của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở liều lượng kali khác nhau...97 4.21. Độ dẫn khí khổng của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau ............................................................................................................98 4.22. Tương quan giữa cường độ quang hợp với chỉ số SPAD của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau ...........................................99 4.23. Tương quan giữa cường độ quang hợp với độ dẫn khí khổng của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau...................................100 4.24. Tương quan giữa cường độ quang hợp với năng suất cá thể của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau .........................................104 xi
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Lê Văn Khánh Tên luận án: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và kỹ thuật bón phân đối với một số dòng lúa cực ngắn ngày cho tỉnh Nghệ An. Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9 62 01 10 Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu - Tìm hiểu sự khác biệt về đặc điểm sinh lý và nông học của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày. So sánh khả năng sinh trưởng, phát triển năng suất và chất lượng của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại Nghệ An. - Đánh giá xác định được đặc điểm sử dụng đạm và kali đối với quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc làm cơ sở cho việc nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho 1 giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất. - Xác định được mức phân bón và phương pháp bón phân đạm phù hợp đối với 1 giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất tại tỉnh Nghệ An. Phương pháp nghiên cứu - Đánh giá đặc điểm nông sinh học của 5 dòng/giống lúa cực ngắn ngày (D1, D2, D3, D4 và giống DCG72) về một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng trên thí nghiệm đồng ruộng trong 2 vụ hè thu tại 2 địa điểm ở tỉnh Nghệ An theo QCVN 01 - 55: 2011/BNNPTNT; quang hợp và các chỉ tiêu liên quan, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc ở thí nghiệm trong chậu. - Đánh giá ảnh hưởng của các mức đạm và kali bón (không bón, mức thấp và mức cao) đến giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở thí nghiệm trong chậu thông qua: Cường độ quang hợp và các chỉ tiêu liên quan bằng máy đo quang hợp Licor-6400, Hoa Kỳ; hàm lượng diệp lục bằng máy SPAD Konica-Minolta 502, Nhật Bản; diện tích lá bằng máy đo diện tích lá Li-3100c, Hoa Kỳ; hàm lượng hydrat cacbon trong thân và bẹ lá theo quy trình của Ohnishi and Horie (1999). - Nghiên cứu quy trình kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 thông qua xác định mức phân bón (đạm, lân và kali) và phương pháp bón đạm ở thí nghiệm đồng ruộng tại tỉnh Nghệ An. Kết quả chính và kết luận - Các dòng/giống lúa cực ngắn ngày (dòng D1, D2, D3, D4 và giống DCG72) có thời gian sinh trưởng ngắn hơn so với giống đối chứng Khang Dân 18 (KD18) từ 8 - xii
12 ngày, có khả năng duy trì quang hợp và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc cao hơn so với giống KD18 ở thời kỳ sau trỗ. Năng suất của các dòng lúa cực ngắn ngày phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ tích lũy chất khô ở giai đoạn trước trỗ, cường độ quang hợp, khả năng vận chuyển sản phẩm quang hợp về bông ở giai đoạn sau trỗ. Giống DCG72 là ưu tú nhất trong các dòng/giống thí nghiệm, có các đặc điểm nông sinh học tốt, có thời gian sinh trưởng từ 86 - 94 ngày trong vụ hè thu, năng suất cao (đạt từ 52,9 - 53,6 tạ/ha trong vụ hè thu 2014 và 57,7 - 64,0 tạ/ha trong vụ hè thu 2015), chất lượng khá (amylose 19,2 - 21,0 %) và phù hợp với điều kiện sản xuất lúa của tỉnh Nghệ An. - Giống lúa cực ngắn ngày DCG72 có khả năng sử dụng đạm và kali thấp. Tại mức bón thấp (0,5 g N /chậu và 0,5 g K20/chậu 5 lít), giống DCG72 đạt cường độ quang hợp, chất khô tích lũy, vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc và năng suất cá thể cao (0,5 g N/chậu đạt 52,5 g/khóm và 0,5 g K2O/chậu đạt 46,9 g/khóm) hơn so với giống KD18 (0,5 g N/chậu là 47,3 g/khóm và 0,5 g K2O/chậu là 43,6 g/khóm). Tăng lượng phân bón lên mức cao (1,5 g N/chậu và 1,0 g K2O/chậu 5 lít), diện tích lá, hàm lượng đạm và diệp lục trong lá giảm nên cường độ quang hợp và khả năng vận chuyển hydrat cacbon của giống DCG72 ở giai đoạn sau trỗ thấp dẫn đến số hạt trên bông và tỷ lệ hạt chắc thấp nên năng suất cá thể thấp. - Năng suất của giống DCG72 không tăng từ mức phân M1 (60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha) lên M2 (90 kg N + 72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha) ở vụ hè thu 2015 nhưng tăng trong vụ xuân 2016, tiếp tục tăng lên mức M3 (120 kg N + 96 kg P2O5 + 96 kg K2O/ha), chỉ tiêu này giảm ở vụ hè thu 2015 và không tăng trong vụ xuân 2016. Phương pháp bón đạm nuôi hạt (P2) đạt năng suất cao hơn so với phương pháp bón lót đạm (P1) ở cả 2 vụ là do đạt chỉ số thu hoạch, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1.000 hạt cao. Do vậy, giống lúa cực ngắn ngày DCG72 được bón theo công thức M1P2 (đạt năng suất 61,2 tạ/ha) trong vụ hè thu 2015 và công thức M2P2 (đạt năng suất 68,0 tạ/ha) ở vụ xuân 2016 cho hiệu quả cao nhất. Áp dụng công thức M1P2 thực hiện mô hình thử nghiệm tại vùng ngập lụt của tỉnh Nghệ An (huyện Thanh Chương và Đô Lương) trong vụ hè thu năm 2016, giống DCG72 đạt năng suất từ 50,5 – 56,1 tạ/ha và lợi nhuận từ 5,4 – 9,4 triệu đồng/ha. xiii
THESIS ABSTRACT PhD candidate: Le Van Khanh Thesis title: Study on agro-biological characteristics and fertilization techniques for extremely short - day rice line for Nghe An province Major: Crop science Code: 9 62 01 10 Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives To investigate the differences in physiological and agronomic characteristics of early maturing of rice lines. Comparison of growth and development, productivity and quality of early maturing of rice lines/variety in Nghe An province. To evaluate the identification of nitrogen and potassium using for photosynthesis, dry matter accumulation and translocation of the non-structure carbohydrates as a background for studying on fertilizer application techniques for a potential early maturing rice variety. To determine the fertilizer level and nitrogen conditions suitable for a potential early maturing rice variety in Nghe An province. Materials and Methods To evaluate agro-biological characteristics of five early maturing of rice lines/variety (D1, D2, D3, D4 and variety DCG72) about growth and development parameters, productivity and quality in the field experiments in two summer-autumn cropping seasons in two places of Nghe An province based on QCVN 01-55: 2011/BNNPTNT, photosynthesis and related parameters, dry matter accumulation and translocation of the non-structure carbohydrates in the pot experiments. To evaluate the effect of nitrogen and potassium levels (no fertilizer, low fertilizer and high fertilizer) on variety DCG72 in the pot experiments via the photosynthetic intensity and related parameters by LI-6400XT Portable Photosynthesis System, United States; chlorophyll content by SPAD Konica-Minolta 502, Japan; leaf area by LI-3100C Area Meter, USA; carbohydrate content in stems and stipules according to the procedure of Ohnishi and Horie (1999). To study on fertilizer application process on DCG72 to determine fertilizer levels (nitrogen, phosphorus and potassium) and nitrogen conditions in the field experiments in Nghe An province. xiv
Main findings and conclusions Growth duration of the rice lines (D1,D2,D3,D4) and variety DCG72 were 8-12 days shorter than those of check variety - Khang Dan 18 (KD18). Their photosynthesis ability and translocation of the non-structure carbohydrates were higher than those of Khang Dan 18 after heading stage. Grain yield of the rice lines depend on weight and dry matter accumulation rate before heading stage; photosynthesis intensity; the translocation ability of photosynthetic productions to panicles after heading stage. The most potential rice variety is DCG72 which has good agro-biological characteristics, 86-94 days in its growth duration, high grain yield (In summer-autumn cropping season 2014 and 2015, the grain yield reached 52.9-53.6 ta/ha and 57.7-64.0 ta/ha, respectively), fine quality (amylose content about 19.2-21.0 %) and suitability for rice production conditions in Nghe An provine. Ability using nitrogen and potassium of DCG72 is low. At low fertilizer level (0.5 g N g/pot and 0.5 g K20/5 liter-pot) the DCG72 variety achieved optimum photosynthesis, dry matteraccumulation, translocation of non-structure carbohydrates and individual grain yield. (0.5 g N/pot of 52.5 g/cluster and 0.5 g K2O/pot of 46.9 g/cluster) higher than KD18 (0.5 g N/pot of 47.3 g/cluster and 0.5 g K2O/pot of 43.6 g/cluster). Increasing the amount of fertilizer to a high level (1.5 g N/pot and 1.0 g K2O/5 liter-pot), the leaf area, protein content and chlorophyll content decreased leaded to low photosynthetic intensity, translocation of non-structure carbohydrates of DCG72 at after heading stage as a result of low individual grain yield due to the low number of spikelets/ panicle and filling grain ratio. There was no increase in grain yield of DCG72 as increasing M1 (60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha) to M2 (90 kg N + 72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha) in the summer-autumn cropping season 2015, but there was an increase in that of DCG72 as increasing M1 to M2 in the spring cropping season 2016. Decreasing grain yield of the summer-autumn cropping season 2015 and no increasing grain yield of spring cropping season 2016 were the results of increasing M2 to M3 (120 kg N + 96 kg P2O5 + 96 kg K2O/ha). In both cropping seasons, the productivity of nitrogen feed method (P2) was higher than that of the basal nitrogen application (P1) due to high levels of harvest index, filling grain ratio and 1000-grain weight. Thus, the highest efficiency in grain yield of DCG72 in formula M1P2 (yield of 61.2 ta/ ha) in the summer 2015, and the formula M2P2 (yield of 68.0 ta/ ha) in spring 2016 for. Applying M1P2 formula in summer-autumn cropping season 2016 in Thanh Chuong and Do Luong districts, grain yield of DCG72 reached 50.5-56.1 ta/ha and got 5.4-9.4 million VND/ha in profit. xv
PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực quan trọng nhất, là thực phẩm chính của hơn một nửa quốc gia trên thế giới (Trần Văn Đạt, 2005). Tại Việt Nam, lúa được coi là cây trồng bản địa và là loại cây lương thực chủ yếu, quan trọng nhất. Tuy nhiên, hiện nay sản xuất lúa ở nước ta đang đứng trước những khó khăn bởi ảnh hưởng nghiêm trọng của biến đổi khí hậu, đặc biệt là tình hình bão lụt và hạn hán tại các tỉnh miền Trung. Nghệ An là tỉnh ở trung tâm vùng Bắc Trung Bộ, chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão lụt. Hàng năm bão lụt gây thiệt hại hàng chục nghìn ha cho sản xuất Nông nghiệp (Nguyễn Mạnh Hùng, 2013). Chỉ tính trong vụ hè thu 2016 mưa bão làm thiệt hại 16.685 ha cây trồng, riêng sản xuất lúa bị thiệt hại 5.204 ha, trong đó có 2.792 ha lúa bị thiệt hại trên 70%. Trong sản xuất lúa hè thu, để đảm bảo thu hoạch hơn 20.000 ha vùng thấp trũng (chiếm hơn 22% tổng diện tích sản xuất lúa) trước ngày 30 tháng 8 nhằm né tránh bão lụt thì tỉnh buộc phải sử dụng giống lúa có thời gian sinh trưởng dưới 100 ngày - giống lúa cực ngắn ngày (Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An, 2017a; Nguyễn Đình Hương, 2016). Bên cạnh đó, tại Nghệ An giống lúa cực ngắn ngày còn là giải pháp để gieo cấy lại trong trường hợp mạ và lúa chết do rét đậm, rét hại đầu vụ xuân cũng như nắng hạn đầu vụ hè thu. Hơn nữa, giống lúa cực ngắn ngày còn được sử dụng để gieo cấy ở trà xuân muộn trong điều kiện cần kéo dài khung thời vụ cho vụ đông. Trong nhiều năm, tỉnh Nghệ An đã thử nghiệm một số giống lúa thuần cực ngắn ngày nhưng năng suất và chất lượng lúa gạo còn nhiều hạn chế nên giống lúa Khang dân 18 (KD18) vẫn được sử dụng từ 35 – 40 % ở vụ hè thu (Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An, 2017a). Tuy nhiên, hiện nay giống KD18 đã có những biểu hiện thoái hóa, khả năng chống chịu, năng suất, chất lượng không cao (Hà Quang Dũng và cs., 2010; Nguyễn Thanh Tuyền, 2007) và đặc biệt là hàm lượng amylose cao 28,48% (Phạm Văn Cường và cs., 2016). Hơn nữa, giống này có thời gian sinh trưởng trong vụ hè thu là 100 - 105 ngày, mặc dù được xếp vào nhóm ngắn ngày nhưng vẫn thu hoạch sau ngày 30 tháng 8 nên có những năm bão lụt vào sớm thì có nguy cơ mất mùa. Nhằm khắc phục những nhược điểm của các giống lúa thuần, ngắn ngày nói chung và giống KD18 nói riêng, trong thời gian qua, dự án JICA - VNUA đã 1
chọn được một số dòng/giống lúa Khang Dân cải tiến. Đây là các dòng/giống lúa được chọn lọc theo định hướng cực ngắn ngày, năng suất cao và chất lượng khá. Để từng bước đưa được các dòng/giống lúa mới này vào thực tiễn sản xuất thì việc đánh giá phản ứng của chúng trong điều kiện sinh thái đặc thù là chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão lụt tại tỉnh Nghệ An; đánh giá đặc điểm quang hợp, sử dụng dinh dưỡng theo hướng tích cực; nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho dòng/giống lúa cực ngắn ngày đạt hiệu quả cao để phục vụ sản xuất lúa hè thu bền vững tại tỉnh Nghệ An là hết sức cần thiết. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu sự khác biệt về đặc điểm sinh lý và nông học của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày. So sánh khả năng sinh trưởng, phát triển năng suất và chất lượng của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại Nghệ An. - Đánh giá xác định được đặc điểm sử dụng đạm và kali đối với quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc làm cơ sở cho việc nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho 1 dòng/giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất. - Xác định được mức phân bón và phương pháp bón phân đạm phù hợp đối với 1 dòng/giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất tại tỉnh Nghệ An. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Đề tài được thực hiện từ năm 2014 đến năm 2017. - Nghiên cứu một số đặc điểm sinh lý của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày (ký hiệu là D1, D2, D3, D4 và D5, trong đó dòng D5 được phát triển thành giống DCG72) trong vụ mùa tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam. - Nghiên cứu một số đặc điểm nông học của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày (D1, D2, D3, D4 và giống DCG72) tại hai vùng sinh thái (đồng bằng ven biển, thuộc vùng ngập lụt - huyện Yên Thành; miền núi cao - huyện Quỳ Hợp) trong các vụ hè thu tại tỉnh Nghệ An. - Nghiên cứu liều lượng của phân đạm, kali trong chậu tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam; các mức phân bón (N, P2O5 và K2O) và phương pháp bón đạm cho 1 giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại vùng ngập lụt của tỉnh Nghệ An (huyện Yên Thành). - Mô hình thử nghiệm kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 thực hiện trong vụ hè thu tại vùng ngập lụt của tỉnh Nghệ An (huyện Đô Lương và Thanh Chương). 2
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI - Phát hiện được năng suất của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày phụ thuộc vào khối lượng chất khô ở giai đoạn trước trỗ, cường độ quang hợp và khả năng vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc từ thân và bẹ lá về bông ở giai đoạn sau trỗ. Sự khác biệt về một số đặc điểm nông sinh học của nhóm lúa cực ngắn ngày và nhóm lúa ngắn ngày. Xác định được giống lúa cực ngắn ngày DCG72 có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt và phù hợp với điều kiện sản xuất vụ hè thu của tỉnh Nghệ An. - Đánh giá được đặc điểm sử dụng phân bón (đạm và kali) ở trong chậu của giống lúa cực ngắn ngày DCG72. Đề xuất được mức phân bón cho giống lúa DCG72 trong vụ hè thu là: 60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha, trong vụ xuân là: 90 kg N + 72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha; phương pháp bón đạm nuôi hạt (cả 2 vụ) là phù hợp cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72. 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án cung cấp các dẫn liệu khoa học về đặc điểm sinh trưởng, phát triển, quang hợp và sử dụng dinh dưỡng của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày. - Kết quả luận án là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học trong các Trường Đại học, Viện Nghiên cứu Nông nghiệp về cây lúa nói chung, dòng/giống lúa cực ngắn ngày nói riêng. 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Xác định được giống DCG72 (phát triển từ dòng DCG 72-1-3-1-4, được ký hiệu là D5) trồng trong vụ hè thu ở Nghệ An có thời gian sinh trưởng cực ngắn (từ 86 - 94 ngày), có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt; năng suất cao (đạt từ 52,9 - 53,6 tạ/ha ở vụ hè thu 2014 và 57,7 - 64,0 tạ/ha tại vụ hè thu 2015), chất lượng khá (amylose chỉ từ 19,2 – 21,0 %; mùi thơm, độ dẻo, vị ngon đạt lần lượt từ 2,0 – 2,4/5 điểm; 3,2 – 3,7/5 điểm; 2,9 – 3,7/5 điểm) và phù hợp với điều kiện sản xuất lúa hè thu của tỉnh Nghệ An. - Xây dựng được kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72, mức phân: 60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha trong vụ hè thu và 90 kg N + 72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha ở vụ xuân kết hợp với phương pháp bón đạm nuôi hạt góp phần mở rộng diện tích trồng và nâng cao hiệu quả sản xuất giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An. 3