Đánh giá và tuyển chọn giống đậu xanh thích hợp trong điều kiện nước trời và xây dựng các biện pháp canh tác đậu xanh thích hợp cho vùng đất cát ven biển tỉnh Thanh Hóa

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THẾ ANH ĐÁNH GIÁ VÀ TUYỂN CHỌN GIỐNG ĐẬU XANH THÍCH HỢP TRONG ĐIỀU KIỆN NƯỚC TRỜI VÀ XÂY DỰNG CÁC BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐẬU XANH THÍCH HỢP CHO VÙNG ĐẤT CÁT VEN BIỂN TỈNH THANH HOÁ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THẾ ANH ĐÁNH GIÁ VÀ TUYỂN CHỌN GIỐNG ĐẬU XANH THÍCH HỢP TRONG ĐIỀU KIỆN NƯỚC TRỜI VÀ XÂY DỰNG CÁC BIỆN PHÁP CANH TÁC ĐẬU XANH THÍCH HỢP CHO VÙNG ĐẤT CÁT VEN BIỂN TỈNH THANH HOÁ e K o ọc câ trồ o 9 62 01 10 N ười ướ dẫ k o ọc PGS.TS. Vũ Đì Hoà TS. N ễ T ị i NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2019 i 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 từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Nguyễn Thế Anh ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Vũ Đình Hòa và TS. Nguyễn Thị Chinh 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. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Khoa Nông học (Học viện Nông nghiệp Việt Nam) đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Huyện ủy, Ủy ban nhân dân huyện Thiệu Hóa, Văn phòng Ủy ban nhân dân tỉnh Thanh Hóa, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Thanh Hóa, Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cùng các hộ nông dân trên địa bàn huyện Nga Sơn, Hoằng Hóa và Tĩnh Gia đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập, điều tra và tiến hành các thí nghiệm đồng ruộng. Tôi xin bày tỏ niềm biết ơn tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên khuyến khích, chia sẻ và hỗ trợ trong quá trình thực hiện luận án./. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Nguyễn Thế Anh iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan .................................................................................................................... i Lời cảm ơn ....................................................................................................................... ii Mục lục ........................................................................................................................... iii Danh mục chữ viết tắt .................................................................................................... vii Danh mục bảng ............................................................................................................. viii Danh mục hình ............................................................................................................... xii Trích yếu luận án .......................................................................................................... xiii Thesis abstract ................................................................................................................. xv Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 3 1.2.1. Mục tiêu tổng quát ................................................................................................ 3 1.2.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................................... 3 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 4 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 4 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 4 1.4. Những đóng góp mới của đề tài ............................................................................ 4 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 5 1.5.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................. 5 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................... 5 Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 6 2.1. Vai trò và giá trị của cây đậu xanh ....................................................................... 6 2.1.1. Vai trò của cây đậu xanh trong hệ thống cây trồng nông nghiệp ......................... 6 2.1.2. Giá trị dinh dưỡng của cây đậu xanh .................................................................... 6 2.2. Nhu cầu về điều kiện ngoại cảnh của cây đậu xanh ............................................. 7 2.2.1. Nhu cầu về điều kiện khí hậu ................................................................................ 7 2.2.2. Nhu cầu về đất đai ................................................................................................ 8 2.2.3. Nhu cầu dinh dưỡng cho cây đậu xanh ................................................................. 8 2.3. Sản xuất đậu xanh trên thế giới và ở Việt Nam .................................................. 12 iv 2.3.1. Sản xuất đậu xanh trên thế giới ........................................................................... 12 2.3.2. Sản xuất đậu xanh ở Việt Nam ........................................................................... 14 2.4. Biện pháp kỹ thuật canh tác đậu xanh ................................................................ 16 2.4.1. Chọn tạo giống đậu xanh .................................................................................... 16 2.4.2. Thời vụ trồng ...................................................................................................... 18 2.4.3. Mật độ và khoảng cách trồng .............................................................................. 20 2.4.4. Nghiên cứu về phân bón ..................................................................................... 21 2.5. Khả năng chịu hạn ở đậu xanh ............................................................................ 25 2.5.1. Cơ chế chống chịu hạn của thực vật ................................................................... 25 2.5.2. Cơ chế chống chịu hạn của đậu xanh .................................................................. 27 2.5.3. Đặc điểm hình thái, sinh lý và hóa sinh liên quan đến tính chịu hạn ở đậu xanh .............................................................................................................. 29 2.5.4. Tuyển chọn giống đậu xanh có khả năng chịu hạn ............................................. 30 2.6. Thời tiết, khí hậu, đất cát ven biển và hiện trạng sản xuất đậu xanh tại Thanh Hóa ........................................................................................................... 31 2.6.1. Thời tiết, khí hậu ................................................................................................. 31 2.6.2. Đất cát ven biển Thanh Hóa ............................................................................... 32 2.6.3. Hiện trạng sản xuất đậu xanh ở Thanh Hóa ........................................................ 33 Phần 3. Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................ 34 3.1. Địa điểm nghiên cứu ........................................................................................... 34 3.2. Thời gian nghiên cứu .......................................................................................... 34 3.3. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 34 3.4. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 36 3.5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 36 3.5.1. Điều tra thực trạng sản xuất đậu xanh ở các huyện ven biển tỉnh Thanh Hóa ........................................................................................................... 36 3.5.2. Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh trong điều kiện nhân tạo ............................................................................................................... 37 3.5.3. Đánh giá và tuyển chọn giống đậu xanh thích hợp với vùng đất ven biển tỉnh Thanh Hóa ................................................................................................... 41 3.5.4. Xác định một số biện pháp kỹ thuật canh tác cho giống đậu xanh triển vọng ĐX208 và ĐX16 ........................................................................................ 41 v 3.5.5. Xây dựng mô hình trình diễn cho giống đậu xanh triển vọng được tuyển chọn tại tỉnh Thanh Hóa ...................................................................................... 46 3.6. Xử lý số liệu ........................................................................................................ 47 Phần 4. Kết quả và thảo luận ....................................................................................... 48 4.1. Thực trạng sản xuất đậu xanh trên đất cát ven biển tỉnh Thanh Hoá.................. 48 4.1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng một số loại cây trồng hàng năm ở huyện Nga Sơn, Hoằng Hóa và Tĩnh Gia ........................................................... 48 4.1.2. Thực trạng sản xuất đậu xanh ở huyện Nga Sơn, Hoằng Hóa và Tĩnh Gia .............. 50 4.1.3. Những hạn chế sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển tỉnh Thanh Hoá ........................................................................................................... 54 4.1.4. Khả năng phát triển sản xuất đậu xanh trên vùng đất cát ven biển tỉnh Thanh Hoá ........................................................................................................... 55 4.2. Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh trong điều kiện nhân tạo ............................................................................................................... 56 4.2.1. Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh trong điều kiện phòng thí nghiệm bằng dung dịch PEG 6000 ..................................................... 56 4.2.2. Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống đậu xanh trồng trong chậu vại ở điều kiện nhà có mái che ................................................................................. 60 4.2.3. Đánh giá khả năng chịu hạn trong nhà lưới ........................................................ 64 4.3. Đánh giá và tuyển chọn giống đậu xanh thích hợp với vùng đất ven biển tỉnh Thanh Hóa ................................................................................................... 68 4.3.1. Thời gian sinh trưởng của các giống đậu xanh ................................................... 68 4.3.2. Chiều cao cây, số cành và số đốt của các giống đậu xanh .................................. 69 4.3.3. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các giống đậu xanh ......................................... 70 4.3.4. Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống đậu xanh .................................... 71 4.3.5. Năng suất và sự ổn định về năng suất của các giống đậu xanh trên vùng đất cát ven biển Thanh Hóa ................................................................................ 72 4.3.6. Hàm lượng protein và lipit thô của các giống đậu xanh ..................................... 76 4.4. Biện pháp kỹ thuật canh tác cho giống đậu xanh ĐX208 tại Nga Sơn, Hoằng Hóa và giống đậu xanh ĐX16 tại Tĩnh Gia ............................................. 77 4.4.1. Xác định thời vụ gieo trồng thích hợp cho giống đậu xanh tuyển chọn ĐX208 và ĐX16 ................................................................................................. 77 vi 4.4.2. Xác định mật độ gieo trồng thích hợp cho giống đậu xanh ĐX208 và ĐX16 ................................................................................................................... 83 4.4.3. Xác định thời điểm bón và liều lượng phân bón thích hợp cho giống đậu xanh ĐX208 và ĐX16 ........................................................................................ 90 4.5. Xây dựng mô hình trình diễn giống đậu xanh tuyển chọn ĐX208 và ĐX16 ở vụ hè năm 2014 trên vùng đất cát ven biển tỉnh Thanh Hóa ............................. 97 4.5.1. Kết quả trình diễn giống ĐX208 và ĐX16 ......................................................... 97 4.5.2. Hiệu quả kinh tế của các mô hình ....................................................................... 98 Phần 5. Kết luận và đề nghị ....................................................................................... 100 5.1. Kết luận ............................................................................................................. 100 5.2. Đề nghị .............................................................................................................. 101 Danh mục công trình công bố có liên quan đến luận án ............................................... 102 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 103 Phụ lục .......................................................................................................................... 114 vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt ANOVA Analysis of Variance - Phân tích phương sai AVRDC Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau màu châu Á BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn BVTV Bảo vệ thực vật CPLĐ Chi phí lao động ĐB Đồng bằng KHCN Khoa học công nghệ KIP Key Information Panel - Nhóm cung cấp thông tin chủ lực KL Khối lượng LL Liều lượng LLB Liều lượng bón LMR Root moisture content - Hàm lượng nước trong rễ LRWC Leaf relative water content- Hàm lượng nước tương đối trong lá LWC Leaf water content - Hàm lượng nước trong lá MĐ Mật độ NS Năng suất NSTT Năng suất thực thu P 1000 Khối lượng 1000 hạt PEG Polyethylene glycol PRA Participartory Rural Appraisal – Đánh giá nông thôn có sự tham gia của người dân QCVN Qui chuẩn Việt Nam QĐ Quyết định RRA Rapid Rural Appraisal – Đánh giá nhanh nông thôn STPT Sinh trưởng, phát triển TB Trung bình TĐ Thời điểm TĐB Thời điểm bón TGST Thời gian sinh trưởng TT Thông tư TV Thời vụ viii DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 3.1. Danh sách các giống đậu xanh nghiên cứu .......................................................... 34 3.2. Nồng độ PEG 6000 và áp suất thẩm thấu ............................................................ 37 3.3. Thành phần hóa học đất ở 3 điểm nghiên cứu đại diện cho vùng đất cát ven biển Thanh Hóa .................................................................................................... 44 4.1. Diện tích, năng suất và sản lượng một số cây trồng chính của huyện Nga Sơn, Hoằng Hóa và Tĩnh Gia năm 2011 .............................................................. 49 4.2. Diện tích đất trồng màu và diện tích đậu xanh tại các xã điều tra của huyện Nga Sơn, Hoằng Hóa và Tĩnh Gia ....................................................................... 50 4.3. Chi phí sản xuất và hiệu quả kinh tế sản xuất đậu xanh ở huyện Hoằng Hoá ..... 52 4.4. Chi phí và hiệu quả kinh tế sản xuất đậu xanh ở huyện Nga Sơn ....................... 53 4.5. Chi phí và hiệu quả kinh tế sản xuất của đậu xanh ở huyện Tĩnh Gia ................. 53 4.6. Ảnh hưởng của các nồng độ PEG 6000 khác nhau đến tỷ lệ mọc mầm (%) của 12 giống đậu xanh ......................................................................................... 57 4.7. Ảnh hưởng của các nồng độ PEG 6000 khác nhau đến khối lượng cây mầm (g/10 cây mầm) của 12 giống đậu xanh ............................................................... 58 4.8. Ảnh hưởng của nồng độ PEG 6000 khác nhau đến chiều dài mầm và chiều dài rễ mầm (cm) của 12 giống đậu xanh .............................................................. 59 4.9. Ảnh hưởng của hạn đến chiều cao cây (cm) thí nghiệm trong chậu vại .............. 60 4.10. Ảnh hưởng của hạn đến phản ứng héo cây của các giống ở giai đoạn cây con ................................................................................................................. 61 4.11. Ảnh hưởng của mức hạn và giống đến phản ứng héo của cây giai đoạn ra hoa .................................................................................................................... 62 4.12. Ảnh hưởng của hạn đến phản ứng héo của các giống ở giai đoạn quả mẩy ........ 63 4.13. Ảnh hưởng của hạn đến thời gian sinh trưởng, phát triển của các giống đậu xanh ............................................................................................................... 64 4.14. Ảnh hưởng của hạn tới chiều cao cây, số lá và số đốt của các giống đậu xanh ............................................................................................................... 65 4.15. Ảnh hưởng của hạn đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu xanh .............................................................................................. 67 ix 4.16. Thời gian từ mọc đến ra hoa và thời gian sinh trưởng (ngày) của các giống đậu xanh ............................................................................................................... 68 4.17. Chiều cao cây, số cành/cây và số đốt/cây của của các giống đậu xanh ............... 69 4.18. Mức độ nhiễm bệnh lở cổ rễ và đốm nâu của các giống đậu xanh ...................... 70 4.19. Tỉ lệ (%) nhiễm sâu cuốn lá và sâu đục quả của các giống đậu xanh .................. 71 4.20. Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống đậu xanh ..................................... 72 4.21. Phân tích phương sai về năng suất hạt của các giống đậu xanh ở vụ Hè 2011, vụ Xuân 2012 và vụ Hè 2012 .................................................................... 73 4.22. Năng suất trung bình (tấn/ha) và thứ bậc của các giống đậu xanh tại 3 điểm và hai vụ Xuân, hè 2011-2012 ............................................................................. 73 4.23. Hệ số tương quan thứ bậc của các giống đậu xanh ở 6 môi trường khác nhau ............................................................................................................. 74 4.24. Năng suất trung bình của giống, chỉ số thích nghi và chỉ số ổn định của 12 giống đậu xanh trên 6 môi trường ........................................................................ 75 4.25. Hàm lượng protein thô và lipit thô của các giống đậu xanh ................................ 76 4.26. Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến sinh trưởng, phát triển của giống đậu xanh ĐX208 tại Nga Sơn ..................................................................................... 77 4.27. Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến sinh trưởng, phát triển của giống đậu xanh ĐX2