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

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 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 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 ii 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 iii 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 iv 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 v 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 vi 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 vii 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 viii 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 ix 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 x 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 ....