Luận án Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả kinh tế của một số công thức luân canh chủ yếu góp phần chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại tỉnh Thanh Hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM MAI TRỌNG THIÊN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA MỘT SỐ CÔNG THỨC LUÂN CANH CHỦ YẾU GÓP PHẦN CHUYỂN ĐỔI CƠ CẤU CÂY TRỒNG TẠI TỈNH THANH HÓA LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM MAI TRỌNG THIÊN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA MỘT SỐ CÔNG THỨC LUÂN CANH CHỦ YẾU GÓP PHẦN CHUYỂN ĐỔI CƠ CẤU CÂY TRỒNG TẠI TỈNH THANH HÓA Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9620110 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Huy Hoàng 2. TS. Phạm Văn Dân HÀ NỘI - 2024 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 được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác. 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 2024 Tác giả luận án Mai Trọng Thiên ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới tập thể giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Huy Hoàng và TS. Phạm Văn Dân là những người thầy hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ, động viên, dìu dắt Nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Ban Thông tin và Đào tạo - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, các Thầy, Cô giáo đã nhiệt tình giảng dạy, tạo điều kiện giúp đỡ Nghiên cứu sinh trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh cũng xin bày tỏ lời cảm ơn đến lãnh đạo và các công chức, viên chức thuộc Trung Tâm Chuyển giao công nghệ và Khuyến nông, Tập thể cán bộ phòng Tư vấn, Chuyển giao công nghệ và Khuyến nông, Văn phòng trung tâm Chuyển giao công nghệ và khuyến nông đã tạo điều kiện về mọi mặt cho Nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và bà con nhân dân các địa phương đã hỗ trợ triển khai, tạo điều kiện về đất đai, nhân lực để Nghiên cứu sinh thực hiện các nội dung đảm bảo đúng yêu cầu của luận án. Xin chân thành các nhà khoa học và bạn bè đã giúp đỡ, tạo điều kiện, động viên và có nhiều ý kiến đóng góp cho việc thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận án. Sau cùng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, người thân, đồng nghiệp và bạn bè đã luôn động viên khích lệ, tạo điều kiện về thời gian, công sức và kinh tế để tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Hà Nội, ngày tháng năm 2024 Tác giả luận án Mai Trọng Thiên iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...............................................................................vi DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................vii DANH MỤC HÌNH .................................................................................................xi MỞ ĐẦU....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................1 2. Mục đích và yêu cầu của đề tài ......................................................................3 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài ...........................................................................3 4. Phạm vi và giới hạn của đề tài .......................................................................4 5. Những đóng góp mới của luận án ..................................................................4 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ..5 1.1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu ..........................................................5 1.1.1. Một số khái niệm chung...........................................................................5 1.1.2. Những yếu tố chi phối hiệu quả kinh tế của cơ cấu cây trồng .................7 1.2. Cơ sở thực tiễn của đề tài..........................................................................17 1.2.1. Tình hình nghiên cứu cơ cấu cây trồng ở ngoài nước............................17 1.2.2. Tình hình nghiên cứu cơ cấu cây trồng ở trong nước ...........................20 1.2.3. Một số nghiên cứu về chuyển đổi cơ cấu giống cây trồng tại Thanh Hóa ...25 1.2.4. Một số định hướng định hướng chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa.................................................................................................26 1.2.5. Tình hình nghiên cứu về cây lúa ............................................................27 1.2.6. Tình hình nghiên cứu về cây lạc ............................................................35 1.2.7. Một số nhận xét rút ra từ tổng quan .......................................................38 Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....40 2.1. Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................40 2.1.1. Giống lúa chất lượng..............................................................................40 2.1.2. Giống lạc chất lượng ..............................................................................41 2.1.3. Các loại phân bón và vật tư....................................................................42 2.2. Nội dung nghiên cứu.................................................................................43 iv 2.2.1. Nội dung 1. Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và hiện trạng chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa...................43 2.2.2. Nội dung 2. Nghiên cứu tuyển chọn một số giống cây trồng chính (lúa, lạc) để bố trí trong các công thức luân canh cây trồng chủ yếu (hợp lý) vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa...............................................................................43 2.2.3. Nội dung 3. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật trồng trọt chính đối với giống cây trồng tuyển chọn được...............................................................43 2.2.4. Nội dung 4: Nghiên cứu xác định hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh cây trồng chủ yếu (hợp lý) vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa..................43 2.2.5. Nội dung 5: Xây dựng mô hình áp dụng các biện pháp kỹ thuật thích hợp đối với giống cây trồng tuyển chọn trong các công thức luân canh cây trồng chủ yếu (hợp lý) vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa .................................43 2.3. Phương pháp nghiên cứu...........................................................................43 2.3.1. Phương pháp điều tra .............................................................................43 2.3.2. Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng.....................................................44 2.3.3. Thử nghiệm các công thức luân canh cây trồng lựa chọn......................50 2.3.4. Phương pháp xây dựng mô hình ............................................................51 2.3.5. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm ....................................52 2.3.6. Phương pháp theo dõi.............................................................................52 2.3.7. Phương pháp phân tích hiệu quả kinh tế ................................................53 2.4. Phương pháp xử lý số liệu.........................................................................53 2.5. Địa điểm và thời gian nghiên cứu .............................................................55 2.5.1. Địa điểm nghiên cứu ..............................................................................55 2.5.2. Thời gian nghiên cứu .............................................................................55 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................56 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội và hiện trạng chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa........................................................56 3.1.1. Điều kiện tự nhiên của tỉnh Thanh Hóa .................................................56 3.1.2. Hiện trạng chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại tỉnh Thanh Hóa..................59 3.1.3. Thực trạng chuyển đổi cơ cấu cây trồng ở một số huyện vùng đồng bằng của tỉnh Thanh Hóa ..........................................................................................64 3.2. Kết quả nghiên cứu, tuyển chọn một số giống cây trồng mới phù hợp với vùng đồng bằng của tỉnh Thanh Hóa ...............................................................70 v 3.2.1. Kết quả nghiên cứu tuyển chọn giống lúa chất lượng............................70 3.2.2. Kết quả nghiên cứu tuyển chọn giống lạc..............................................84 3.3. Kết quả xác định một số biện pháp kỹ thuật canh tác cho các giống cây trồng mới đươc tuyển chọn ..............................................................................94 3.3.1. Kết quả xác định một số biện pháp kỹ thuật canh tác đối với giống lúa VAAS16...........................................................................................................94 3.3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân bón NPK Tiến Nông đến giống lạc CNC1 trong vụ Xuân và vụ Thu Đông trên đất màu ven sông huyện Thọ Xuân.............................................................................................106 3.4. Kết quả nghiên cứu xác định hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh cây hợp lý vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa ..................................................115 3.4.1. Nghiên cứu xác định công thức luân canh cây trồng trên chân đất lúa có tưới tại huyện Yên Định.................................................................................115 3.4.2. Công thức luân canh ngô ngọt Sugar75 (vụ Hè) - Ngô sinh khối (vụ Đông) - Lạc (vụ Xuân) trên chân đất màu ven sông huyện Thọ Xuân (Công thức 3) ............................................................................................................119 3.5. Kết quả xây dựng mô hình trình diễn các công thức luân canh cây trồng hợp lý tại vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa....................................................122 3.5.1. Mô hình luân canh cây trồng trên chân đất lúa có tưới tại huyện Yên Định ...122 3.5.2. Mô hình luân canh cây trồng trên chân đất màu ven sông huyện Thọ Xuân năm 2020 - 2021...................................................................................126 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ...................................................................................129 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........................................................................................132 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................133 PHỤ LỤC ................................................................................................................P1 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Diễn giải Bộ NN & PTNT Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn NN & PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn BĐKH Biến đổi khí hậu BVTV Bảo vệ thực vật CCCTr Cơ cấu cây trồng HSTNN Hệ sinh thái nông nghiệp GTSX Giá trị sản xuất HTCTr Hệ thống cây trồng HĐND Hội đồng nhân dân HTNN Hệ thống nông nghiệp NNHH Nông nghiệp hàng hoá NSTT Năng suất thực thu NSLT Năng suất lý thuyết FAO Food and Agricultural Organization (Tổ chức Nông Lương Liên hợp quốc) KIP Nhóm những người am hiểu sự việc KTTĐ Kinh tế trọng điểm SXHH Sản xuất hàng hoá TP Thành phố IRRI International Rice Research Institute (Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế) MBCR Tỷ suất chi phí lợi nhuận cận biên QCVN Quy chuẩn Việt Nam TGST Thời gian sinh trưởng UBND Ủy ban nhân dân UNESCO United Nation Educational, Scientific and cultural Organization)- Tổ chức liên hiệp quốc về giáo dục, khoa học và văn hóa CCLAI Cơ cấu lãi CCSDĐ Cơ cấu sử dụng đất vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Danh sách các giống lúa chất lượng được đưa vào nghiên cứu...........40 Bảng 2.2. Danh sách các giống lạc chất lượng được đưa vào nghiên cứu ...........41 Bảng 3.1. Chuyển đổi cây trồng theo nhóm cây của tỉnh Thanh Hóa đến năm 2017..59 Bảng 3.2. Diện tích sản lượng và giá trị cây vụ Đông qua các năm ....................62 Bảng 3.3. Hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh cây trồng trên chân đất lúa có tưới của huyện Yên Định, năm 2017...................................66 Bảng 3.4. Hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh cây trồng trên chân đất màu ven sông tại huyện Thọ Xuân, năm 2017...............................67 Bảng 3.5. Hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh cây trồng tại huyện Thiệu Hóa, năm 2017...........................................................................69 Bảng 3.6. Một số đặc điểm nông sinh học của các giống lúa chất lượng thí nghiệm tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa trong vụ Mùa 2018, vụ Xuân 2019 và vụ Mùa 2019 ...........................70 Bảng 3.7. Tình hình sâu bệnh hại chính và khả năng chống đổ của các giống lúa chất lượng thí nghiệm tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa trong vụ Mùa 2018, vụ Xuân 2019 và vụ Mùa 2019 ..................73 Bảng 3.8. Một số yếu tố cấu thành năng suất của các giống lúa chất lượng thí nghiệm tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa trong vụ Mùa 2018, vụ Xuân 2019 và vụ Mùa 2019 ...........................75 Bảng 3.9. Năng suất thực thu của các giống lúa chất lượng thí nghiệm tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa trong vụ Mùa 2018, vụ Xuân 2019 và vụ Mùa 2019..........................................77 Bảng 3.10. Ước lượng năng suất của các giống lúa thí nghiệm theo hồi quy với chỉ số môi trường trong các vụ tại các tiểu vùng sinh thái vùng Đồng bằng tỉnh Thanh Hoá..................................................................80 Bảng 3.11. Tóm tắt các tham số để lựa chọn giống lúa ổn định về năng suất cho vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa...................................................81 Bảng 3.12. Một số chỉ tiêu chất lượng dinh dưỡng của các giống lúa chất lượng BT09 và VAAS16 (So với giống đối chứng Bắc Thịnh) ..........83 viii Bảng 3.13. Một số chỉ tiêu sinh trưởng của các giống lạc trong thí nghiệm tại huyện Thọ Xuân huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa trong vụ Xuân 2019 và vụ Thu Đông 2019..................................................................85 Bảng 3.14. Mức độ nhiễm sâu bệnh của các giống lạc thí nghiệm tại huyện Thọ Xuân và huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa....................................87 Bảng 3.15. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống lạc thí nghiệm tại huyện Thọ Xuân, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa...........89 Bảng: 3.16. Năng suất thực thu của các giống lạc thí nghiệm trong Vụ Xuân và Vụ Thu Đông năm 2019 tại huyện Thọ Xuân và huyện Hậu Lộc .......90 Bảng 3.17. Ước lượng năng suất của các giống lạc thí nghiệm theo hồi quy với chỉ số môi trường trong vụ Xuân và vụ Thu Đông tại 2 điểm thí nghiệm tỉnh Thanh Hóa........................................................................93 Bảng 3.18. Tóm tắt các tham số để lựa chọn giống lạc ổn định về năng suất cho vụ Xuân và vụ Thu Đông tại 2 điểm thí nghiệm của tỉnh Thanh Hóa .............93 Bảng 3.19. Ảnh hưởng của thời vụ gieo cấy đến một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của giống lúa VAAS16 trong vụ Xuân 2020 tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa .................................95 Bảng 3.20. Ảnh hưởng của thời vụ gieo cấy đến mức độ nhiễm một số loại sâu bệnh hại chính của giống lúa VAAS16 trong vụ Xuân 2020 tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa.......................95 Bảng 3.21. Ảnh hưởng của thời vụ đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ Xuân 2020 tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa.........................................96 Bảng 3.22. Ảnh hưởng của mật độ cấy và liều lượng đạm đến khả năng sinh trưởng, phát triển của giống lúa VAAS16 trong vụ Xuân 2020 tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa.......................98 Bảng 3.23. Ảnh hưởng của mật độ cấy và liều lượng đạm đến mức độ nhiễm sâu bệnh hại của giống lúa VAAS16 trong vụ Xuân 2020 tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa ...............................100 Bảng 3.24. Ảnh hưởng của giữa mật độ và liều lượng đạm đến các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ Xuân 2020 tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa.....................101 ix Bảng 3.25. Ảnh hưởng của giữa mật độ và liều lượng đạm đến năng suất của giống lúa VAAS16 trong vụ Xuân 2020 tại huyện Yên Định và huyện Thiệu Hóa, tỉnh Thanh Hóa ......................................................103 Bảng 3.26. Lượng đạm bón tối đa về kỹ thuật và tối thích về kinh tế cho giống lúa VAAS16 ở mật độ cấy 45 khóm/m2 ..............................................106 Bảng 3.27. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến sinh trưởng phát triển của giống lạc CNC1 trong vụ Xuân và vụ Thu Đông 2020 tại huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa .........................................................................106 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến một số chỉ tiêu chống chịu sâu bệnh hại của giống lạc đen trong vụ Xuân, Thu Đông 2020 tại huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa .......................................................108 Bảng 3.29. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lạc đen CNC1 trong vụ Xuân, Thu Đông 2020 tại huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa ...............................110 Bảng 3.30. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến năng suất của giống lạc đen CNC1 trong vụ Xuân và vụ Thu Đông 2020 tại huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa ....................................................................................111 Bảng 3.31. Một số đặc điểm sinh trưởng, khả năng chống chịu sâu bệnh hại, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của công thức luân canh cây trồng và công thức đối chứng trên chân đất lúa có tưới huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa ..................................................................115 Bảng 3.32. Hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh 1 trên chân đất lúa có tưới huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa ................................................116 Bảng 3.33. Một số đặc điểm sinh trưởng, khả năng chống chịu sâu bệnh hại, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống cây trồng trong công thức luân canh và công thức đối chứng trên chân đất lúa có tưới huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa, năm 2019 - 2020 ..............117 Bảng 3.34. Hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh:Lúa chất lượng BT09 (vụ Mùa 2019) - Dưa chuột Sakura (vụ Đông 2019) - Lúa chất lượng nhân giống VASS16 (vụ Xuân 2020) trên chân đất lúa có tưới huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa........................................................118 Bảng 3.35. Một số đặc điểm ST, khả năng chống chịu sâu bệnh hại, yếu tố cấu thành NS và NS của các giống cây trồng trong CTLC và công thức đối chứng trên chân đất màu ven sông tại huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa, năm 2019 - 2020.............................................................119 x Bảng 3.36. Hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh trên chân đất màu ven sông tại huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa, năm 2019 - 2020 ....121 Bảng 3.37. Một số đặc điểm sinh trưởng, sâu bệnh hại, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của Mô hình luân canh Lúa chất lượng nhân giống (vụ Xuân) - Lúa thảo dược (vụ Mùa) - Ngô sinh khối (vụ Đông) và đối chứng trên chân đất lúa có tưới huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa..........................................................................................122 Bảng 3.38. Hiệu quả kinh tế của mô hình luân canh mới: Lúa chất lượng (vụ Xuân) - Lúa thảo dược (vụ Mùa) - Ngô sinh khối (vụ Đông) trên chân đất lúa có tưới huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa, năm 2020 - 2021......123 Bảng 3.39. Một số đặc điểm sinh trưởng, sâu bệnh hại, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống cây trồng trong Mô hình luân canh Lúa VH1 (vụ Xuân) - Lúa BT09 (vụ Mùa) - Dưa chuột Sakura (vụ Đông) và đối chứng trên chân đất lúa có tưới huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa..........................................................................................124 Bảng 3.40. Hiệu quả kinh tế của mô hình luân canh lúa chất lượng (vụ Mùa) - Dưa chuột (vụ Đông) - Lúa chất lượng nhân giống (vụ Xuân) trên chân đất lúa có tưới huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hóa .....................125 Bảng 3.41. Một số đặc điểm sinh trưởng, sâu bệnh hại, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của mô hình luân canh và mô hình đối chứng trên chân đất màu ven sông tại huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa...........126 Bảng 3.42. Hiệu quả kinh tế của mô hình luân canh: Lạc CNC1 (vụ Xuân) - Ngô ngọt Sugar75 (vụ Hè) - Ngô sinh khối CP989 (vụ Đông) trên chân đất màu ven sông tại huyện Thọ Xuân, tỉnh Thanh Hóa..........128 xi DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Năng suất trung bình của các giống lúa thí nghiệm trong vụ Mùa 2018.........77 Hình 3.2. Năng suất trung bình của các giống lúa thí nghiệm trong vụ Xuân 2019........78 Hình 3.3. Năng suất trung bình của các giống lúa thí nghiệm trong vụ Mùa 2019.........78 Hình 3.4. So sánh năng suất của các giống lúa thí nghiệm trong 3 vụ..................79 Hình 3.5. Năng suất trung bình của các giống lạc thí nghiệm trong vụ Xuân 2019........90 Hình 3.6. Năng suất trung bình của các giống lạc thí nghiệm trong vụ Thu Đông 2019 .............................................................................................91 Hình 3.7. Năng suất trung bình của các giống lạc thí nghiệm trong vụ Xuân và vụ Thu Đông 2019.................................................................................91 Hình 3.8. Tương quan giữa lượng phân đạm bón với năng suất của giống lúa VAAS16 ở mật độ cấy 45 khóm/m2 tại huyện Thiệu Hóa ..................105 Hình 3.9. Tương quan giữa lượng phân đạm bón với năng suất của giống lúa VAAS16 ở mật độ cấy 45 khóm/m2 tại huyện Yên Định....................105 Hình 3.10. Tương quan giữa năng suất giống lạc đen CNC1 và liều lượng phân bón NPK Tiến Nông 4:9:6 trong vụ Xuân 2020 tại huyện Thọ Xuân.113 Hình 3.11. Tương quan giữa năng suất giống lạc đen CNC1 và liều lượng phân bón NPK Tiến Nông 4:9:6 trong vụ Thu Đông 2020 tại huyện Thọ Xuân........114 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Tỉnh Thanh Hóa có vị trí địa lý vô cùng quan trọng trong việc phát triển kinh tế của đất nước. Với ưu thế diện tích đất đai lớn và dân số đông (diện tích đứng thứ 5, dân số đứng thứ 3 cả nước) cùng với điều kiện tự nhiên khá thuận lợi đã tạo nên một nền sản xuất nông nghiệp khá phong phú với chủng loại sản phẩm đa dạng. Hệ sinh thái của tỉnh Thanh Hóa được chia thành 3 vùng rõ rệt: vùng trung du, miền núi; vùng đồng bằng và vùng ven biển. Điều này giúp nền nông nghiệp trong tỉnh phát triển đa dạng các loại cây trồng, vật nuôi, phong phú về sản phẩm. Do mỗi vùng đều có đặc điểm thổ nhưỡng, địa hình, khí hậu riêng biệt, nên việc định hướng phát triển các sản phẩm nông nghiệp chủ lực, đặc trưng cho từng vùng là thực sự cần thiết, giúp phát huy tối đa tiềm năng, thế mạnh riêng của từng vùng. Việc phân định 3 vùng rõ rệt dựa trên việc đánh giá về địa hình, các hệ sinh thái, với những ưu, nhược điểm khác nhau đã giúp cho tỉnh Thanh Hóa xác định và xây dựng được định hướng chiến lược phát triển nông nghiệp cho từng vùng. Thực hiện Nghị quyết đại hội Đảng bộ tỉnh lần thứ XVIII về quy hoạch tổng thể phát triển nông nghiệp tỉnh Thanh Hóa đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030; Đề án Tái cơ cấu ngành nông nghiệp tỉnh Thanh Hóa đến năm 2020, định hướng đến năm 2025 theo hướng nâng năng suất, chất lượng, hiệu quả khả năng cạnh tranh và phát triển bền vững; Chương trình phát triển nông nghiệp và xây dựng nông thôn mới giai đoạn 2021 - 2025, nhiều địa phương trên địa bàn tỉnh đã đạt được những kết quả quan trọng, nhiều mô hình chuyển đổi cơ cấu cây trồng (CCCTr) đạt hiệu quả kinh tế cao xuất hiện, góp phần đắc lực vào công cuộc Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa nông nghiệp, nông thôn. Sản xuất nông nghiệp của các vùng trong tỉnh đã gắn với xây dựng nông thôn mới và chuyển dịch theo hướng nâng cao giá trị gia tăng, ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất nông nghiệp; phát huy lợi thế, tiềm năng vùng, địa phương và ngày càng thích ứng hơn với biến đổi khí hậu. Quá trình thực hiện cơ cấu lại ngành nông nghiệp đã tạo sự chuyển biến rõ nét về cơ cấu sản xuất, kinh tế nông nghiệp và nông thôn; Khoa học công nghệ được ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp, góp phần quan trọng vào việc nâng cao giá trị gia tăng của các sản phẩm nông nghiệp; Có nhiều chính sách khuyến khích phát triển nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, nông nghiệp hữu cơ. 2 Trong những năm qua đã có khá nhiều các mô hình chuyển đổi cơ cấu cây trồng được các cơ quan và người dân nghiên cứu triển khai, nhiều mô hình mang lại hiệu quả kinh tế cao như: Quy hoạch vùng lúa thâm canh năng suất, chất lượng cao 132.498 ha, tăng gấp 2,1 lần so với năm 2013; mô hình trồng cà chua chín sớm tại huyện Thọ Xuân, lợi nhuận 120 đến 150 triệu đồng/ha/vụ; trồng cây dược liệu ở huyện Triệu Sơn, lợi nhuận 200 triệu đồng/ha/năm. Theo đánh giá của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, hầu hết diện tích sau khi chuyển đổi đều đạt hiệu quả kinh tế bình quân cao hơn 2,5 đến 4 lần so với trước khi chưa chuyển đổi. Trong đó có một số diện tích được chuyển sang trồng các cây rau màu có giá trị hoặc sản xuất công nghệ cao, đạt hiệu quả kinh tế cao tới 8 đến 10 lần. Có thể thấy rằng, việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng đạt được hiệu quả một mặt do việc thay đổi hệ thống cây trồng, công thức luân canh cây trồng và áp dụng các giải pháp kỹ thuật vào các cơ cấu cây trồng, công thức luân canh cây trồng hợp lý, phù hợp với từng chân đất, từng tiểu vùng sinh thái; mặt khác do người dân đổi mới hình thức tổ chức sản xuất, tăng cường áp dụng kỹ thuật, công nghệ vào sản xuất, sơ chế, chế biến kết hợp với xây dựng liên kết theo chuỗi giá trị để tiêu thụ sản phẩm. Mặc dù đã đạt được nhiều thành tựu, trong sản xuất nông nghiệp của tỉnh vẫn nhiều số tồn tại như: Sản xuất nông nghiệp ở một số nơi vẫn mang tính tự phát, dựa theo kinh nghiệm của người dân, chưa tạo ra được vùng chuyên canh, sản xuất nông sản hàng hóa tập trung lớn. Hệ thống cây trồng trong sản xuất nông nghiệp tại nhiều địa phương còn thiếu loại cây trồng mới, bộ giống cây trồng mới, cho năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế cao. Việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại một số địa phương còn chậm và chưa đồng bộ. Sản xuất còn phân tán với chi phí đầu tư lớn, lợi nhuận thu được chưa cao. Chuyển đổi cơ cấu cây trồng, cơ cấu luân canh cây trồng trong chuyển dịch kinh tế nông nghiệp là việc làm thường xuyên đối với vùng sản xuất; đóng góp hiệu quả trong chuyển dịch kinh tế nông nghiệp; trong đó bao gồm các hoạt động quan trọng nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của cơ cấu cây trồng, công thức luân canh cây trồng là: Thay thế cây trồng mới hiệu quả cao hơn cây trồng cũ; Xác định được cơ cấu cây trồng, công thức luân canh cây trồng hợp lý và áp dụng các giải pháp kỹ thuật như: tuyển chọn giống mới có năng suất, chất lượng cao và các biện pháp kỹ 3 thuật canh tác thích hợp để nâng cao hiệu quả của cơ cấu cây trồng, công thức luân canh cây trồng hợp lý là việc làm mang tính cấp thiết. Với lý do nêu trên đề tài: "Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả kinh tế của một số công thức luân canh chủ yếu góp phần chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại tỉnh Thanh Hóa" đã được thực hiện, có ý nghĩa khoa học và giá trị thực tiễn, góp phần chuyển đổi cơ cấu cây trồng vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa. 2. Mục đích và yêu cầu của đề tài 2.1. Mục đích Xác định được giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả kinh tế của một số công thức luân canh chủ yếu, góp phần chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại Thanh Hóa. 2. 2. Yêu cầu - Đánh giá được thực trạng chuyển đổi cơ cấu cây trồng vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa làm cơ sở khoa học xác định công thức luân canh cây trồng hợp lý; - Xác định được công thức luân canh cây trồng hợp lý trên 2 chân đất (đất lúa có tưới và đất chuyên màu) vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa; - Tuyển chọn được giống cây trồng phù hợp (giống lúa, lạc) để bố trí vào các công thức luân canh cây trồng lựa chọn; - Xác định một số biện pháp kỹ thuật chính đối với giống cây trồng tuyển chọn được; - Đánh giá được hiệu quả kinh tế, xây dựng mô hình trình diễn sản xuất một số công thức luân canh cây trồng hợp lý trên 2 chân đất chính vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa. 3. Ý nghĩa khoa học của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần bổ sung cơ sở khoa học nâng cao hiệu quả kinh tế của công thức luân canh cây trồng hợp lý trong chuyển đổi cơ cấu cây trồng phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã - hội của vùng đồng bằng tỉnh Thanh Hóa và các vùng có điều kiện tương tự; - Là tài liệu tham khảo có giá trị phục vụ công tác nghiên cứu và đào tạo chuyên ngành khoa học cây trồng. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Tuyển chọn được giống lúa VAAS16 và giống lạc CNC 1 có năng suất cao, chất lượng tốt bổ sung vào cơ cấu giống cây trồng của tỉnh Thanh Hóa; - Xác định được công thức luân canh cây trồng mới có hiệu quả kinh tế cao 4 hơn nhờ giống mới và biện pháp kỹ thuật canh tác hợp lý, góp phần nâng cao đời sống của người sản xuất. 4. Phạm vi và giới hạn của đề tài - Thí nghiệm tuyển chọn giống lúa và xác định các biện pháp kỹ thuật canh tác thực hiện tại: xã Yên Phong, huyện Yên Định; Thị trấn Vạn Hà, huyện Thiệu Hóa; tuyển chọn giống lạc và xác định biện pháp kỹ thuật, xã Thọ Hải, huyện Thọ Xuân. - Đề tài sử dụng 10 giống lúa chất lượng và 06 giống lạc chất lượng để nghiên cứu tuyển chọn giống; nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật canh tác đối với các giống cây trồng tuyển chọn được. - Thời gian thực hiện đề tài: từ năm 2017 đến 2021: Các thí nghiệm, thử nghiệm trong luận án được thực hiện trong 3 năm (2018, 2019 và 2020); xây dựng mô hình và đánh giá hiệu quả kinh tế của mô hình tại các huyện triển khai trong năm 2020 và 2021. 5. Những đóng góp mới của luận án 5.1. Đã tuyển chọn được 2 giống lúa chất lượng VAAS16 và BT09; 01 giống lạc đen chất lượng CNC1 bổ sung vào cơ cấu giống cây trồng vùng đồng bằng của tỉnh Thanh Hóa; 5.2. Xác định được một số biện pháp kỹ thuật chính cho giống lúa chất lượng VAAS16 (thời vụ gieo trồng trong vụ Xuân trong khoảng từ 10/1-15/1; mật độ cấy 45 khóm/m2; lượng phân bón thích hợp: Phân chuồng hoai mục 8 tấn, 95 kg N + 100 kg P2O5 + 80 kg K2O) và giống lạc chất lượng cao CNC1 (mật độ trồng 35 cây/m2, lượng phân bón: 1.000 kg phân HCVS Sông Gianh + 1.200 kg NPK 4-9-6). 5.3. Đã xác định được 03 công thức luân canh cây trồng chủ yếu (hợp lý) trên 02 chân đất (đất lúa có tưới và đất màu ven sông của vùng đồng bằng Thanh Hóa): - Trên chân đất lúa có tưới 02 công thức: (1) Lúa thảo dược VH1 (vụ Mùa) - Ngô sinh khối 989 (vụ Đông) - Lúa chất lượng VAAS16 (vụ Xuân) và (2) Lúa chất lượng BT09 (vụ Mùa) - Dưa chuột Sakura (vụ Đông) - Lúa chất lượng VAAS16 nhân giống (vụ Xuân). - Trên chân đất màu ven sông: Ngô ngọt Sugar75 (vụ Mùa) - Ngô sinh khối CP989 (vụ Đông) - Lạc CNC1 (vụ Xuân). Các cơ cấu cây trồng đều cho hiệu quả kinh tế cao; MBCR đạt trên 2,0; khuyến cáo mở rộng sản xuất; góp phần phát triển một nền nông nghiệp hàng hóa hiệu quả và bền vững tại tỉnh Thanh 5 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Một số khái niệm chung Nghiên cứu cơ sở khoa học để chuyển đổi cơ cấu cây trồng tại Thanh Hóa được hiểu thông qua một số nhận thức sau: Cơ cấu cây trồng (CCCTr) có thể hiểu như “một cơ thể” được hình thành trong điều kiện môi trường (hiểu theo nghĩa rộng) nhất định. Trong đó, các bộ phận của nó được lắp ráp phối hợp cấu tạo có tính quy luật và hệ thống theo một kích cỡ và tỷ lệ thích ứng; vị trí, vai trò của từng bộ phận và mối quan hệ tương tác lẫn nhau giữa chúng trong tổng thể. Một cơ cấu không thể bất biến mà nó được thay đổi để phù hợp với điều kiện khách quan, điều kiện lịch sử và xã hội nhất định. Tính ổn định tương đối luôn luôn tác động lẫn nhau, vận động và biến đổi không ngừng theo hướng ngày càng hoàn thiện hơn và sự vận động biến đổi ấy là một quá trình khách quan chịu sự tác động của nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có tác động của con người. Cơ cấu cây trồng lệ thuộc rất lớn, rất nghiêm ngặt vào điều kiện tự nhiên, các nguồn tài nguyên thiên nhiên, kinh tế - xã hội. Việc duy trì thay đổi cơ cấu không phải là mục tiêu mà chỉ là phương tiện để đạt tăng trưởng và phát triển sản xuất. Cơ cấu cây trồng còn là tiền đề bố trí chế độ luân canh cây trồng, thay đổi theo những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, giải quyết vấn đề mà thực tiễn sản xuất đòi hỏi và cũng đặt ra cho kỹ thuật trồng trọt những đòi hỏi cần thiết [20]. Cơ cấu cây trồng mới cần đạt được 2 yêu cầu: một là cơ cấu cây trồng phải đạt được hiệu quả kinh tế cao và hai là cơ cấu cây trồng phải hợp lý, ổn định và bền vững về mặt sinh thái. Cơ cấu cây trồng hợp lý là sự định hình về mặt tổ chức cây trồng trên đồng ruộng về số lượng, tỷ lệ, chủng loại, vị trí, thời điểm, nhằm tạo ra sự cộng hưởng các mối quan hệ hữu cơ giữa các loại cây trồng với nhau để khai thác, sử dụng một cách tiết kiệm và hợp lý nhất các nguồn tài nguyên cho các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội [41], [53]. Như vậy CCCTr hợp lý là cơ cấu cây trồng phù hợp với điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội của vùng. CCCTr hợp lý còn thể hiện tính hiệu quả mối quan hệ giữa cây trồng được bố trí trên đồng ruộng làm cho sản xuất ngành trồng trọt phát 6 triển toàn diện, mạnh mẽ vững chắc theo hướng sản xuất thâm canh, gắn với đa canh, sản xuất hàng hoá và có hiệu quả kinh tế cao. CCCTr là một thực tế khách quan, được hình thành từ điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội cụ thể và vận động theo thời gian [41], [70], [72]. CCCTr hợp lý là phát triển hệ thống cây trồng (HTCTr) mới trên cơ sở cải tiến CCCTr cũ hoặc phát triển HTCTr mới trên cơ sở tổ hợp lại các công thức luân canh, tổ hợp lại các thành phần cây trồng, giống cây trồng, nhằm đảm bảo các thành phần trong hệ thống có mối quan hệ tương tác với nhau, thúc đẩy lẫn nhau, nhằm khai thác tốt nhất lợi thế về điều kiện đất đai, tạo cho hệ thống có sức sản xuất cao và bảo vệ môi trường sinh thái [49], [68]. Ở góc độ sinh thái học, bố trí cơ cấu cây trồng hợp lý là lựa chọn một cấu trúc cây trồng trong hệ sinh thái nhân tạo, nhằm đạt được năng suất sơ cấp cao nhất. Xét về mặt hiệu quả kinh tế thì CCCTr hợp lý cần thoả mãn sự thay đổi các hệ thống canh tác theo các tiến bộ kỹ thuật đưa vào sao cho tiến bộ hơn và tiến tới hệ thống bền vững hơn [53], [39]. Như vậy, cơ cấu cây trồng hợp lý là sự định hình về mặt tổ chức cây trồng trên đồng ruộng bao gồm cây trồng, vị trí cây trồng và tỷ lệ diện tích từng loại cây trồng cùng với mối quan hệ hữu cơ giữa các loại cây trồng với nhau, có tính chất xác định lẫn nhau trong cơ cấu để tạo thành hệ thống cây trồng cùng nhóm [60]. Hệ thống cây trồng có nội hàm gồm loại cây trồng, giống cây trồng và công thức luân canh cây trồng. Như vậy có thể thấy cơ cấu cây trồng là một khái niệm có đặc trưng về số lượng, tỷ lệ, cách sắp xếp cây trồng ở một điều kiện sinh thái của một vùng cụ thể [59], [79], [84]. Công thức luân canh là một số cây trồng được trồng luân phiên nhau trên cùng một chân đất với chu kỳ là một năm. Các công thức luân canh được áp dụng cho một vùng nào đó sẽ thành chế độ luân canh [44]. Cơ cấu cây trồng hiện tại ở Việt Nam được hình thành từ nền nông nghiệp sản xuất hàng hóa nhỏ lấy hộ nông dân làm đơn vị sản xuất tự chủ với đặc điểm ruộng đất ít, lại phân tán làm nhiều mảnh, manh mún, có điều kiện tự nhiên khác nhau, các hộ nông dân thường là ít vốn, trình độ khoa học công nghệ lại rất khác nhau, làm nông nghiệp có tính tự phát cao và kết quả là giá thành sản xuất cao, chất lượng nông sản thấp và không đồng đều [24]. Cơ cấu cây trồng mới được xây dựng theo hướng sản xuất hàng hóa tập trung có chất lượng cao nhằm đạt được hiệu quả kinh tế cao và phát triển bền vững [60]. 7 1.1.2. Những yếu tố chi phối hiệu quả kinh tế của cơ cấu cây trồng Người nông dân trồng loại cây gì, diện tích bao nhiêu vào lúc nào, ở đâu, kỹ thuật áp dụng, luân canh cây trồng như thế nào là tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên (đất đai, khí hậu...), điều kiện kinh tế (giao thông, thủy lợi... nhu cầu thị trường) và điều kiện xã hội (chính sách của nhà nước, phong tục tập quán...). Các nhóm yếu tố này được xếp vào nhóm yếu tố bên ngoài chi phối các quyết định của người nông dân. Nông nghiệp Việt Nam hiện tại còn ở mức sản xuất hàng hóa nhỏ do các hộ nông dân chủ động sản xuất trên diện tích canh tác của mình. Vì vậy, việc lựa chọn cơ cấu cây trồng còn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của nông hộ như: đất đai, lao động, vốn, kỹ năng, trình độ sản xuất, v.v [58]. 1.1.2.1. Một số yếu tố tự nhiên (1) Yếu tố khí hậu Cây trồng có quan hệ qua lại và phức tạp với các điều kiện tự nhiên, trong đó có yếu tố khí hậu. Diễn biến khí hậu thường được thể hiện bởi thời tiết, chúng là những nhân tố tác động mạnh mẽ đến cây trồng, được thể hiện qua năng suất (cao hay thấp) và chất lượng nông sản (tốt hay xấu). Vì vậy, nghiên cứu CCCTr, điều cần quan tâm đầu tiên là các yếu tố thời tiết cấu thành khí hậu. Nói đến vai trò của khí hậu đối với sản xuất cây trồng, V. I. Vavilop cho rằng: "Biết được các yếu tố khí hậu, chúng ta sẽ xác định được năng suất, sản lượng mùa màng, chúng mạnh hơn cả kinh tế, mạnh hơn cả kỹ thuật". Những điều kiện khí hậu được xác định cho nông nghiệp là ánh sáng, nhiệt độ và chế độ nước. Đó là những yếu tố không thể thiếu và thay thế được đối với sự sống của cây trồng. Ngoài ra, cũng phải thấy "khí hậu nào, đất nào, cây đó", cho nên khí hậu là yếu tố quyết định sự phân bố động, thực vật trên trái đất, ngay cả mạng lưới sông ngòi, độ màu mỡ của đất cũng là hệ quả của khí hậu [106], [104]. * Ánh sáng Ánh sáng cung cấp năng lượng cho quá trình tổng hợp chất hữu cơ của cây. Ánh sáng là yếu tố biến động, ảnh hưởng đến năng suất, cần xác định yêu cầu của cây trồng về cường độ chiếu sáng và khả năng cung cấp ánh sáng từng thời kỳ trong năm để bố trí cây trồng hợp lý. Mỗi cây trồng có yêu cầu ánh sáng khác nhau. Một số nghiên cứu về loại cây quang hợp theo C 4 và cây CAM đã cho thấy chúng là những cây ưa sáng, đồng thời cũng là cây ưa nóng. Các cây C 3 yêu cầu ánh sáng thấp hơn. Khả năng cung cấp ánh sáng cho cây: Độ dài ngày dùng để xác định thời gian sinh trưởng của cây, muốn biết khả năng cung cấp ánh sáng cho cây, cần biết bức xạ và số giờ nắng hàng tháng hoặc số giờ nắng bình quân ngày). Khi xem xét