Luận án Nghiên cứu một số biện pháp kĩ thuật canh tác có hiệu quả cho lúa thuần trên đất xám bạc màu Bắc Giang

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM -------------***------------- ĐÀM THẾ CHIẾN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP KĨ THUẬT CANH TÁC CÓ HIỆU QUẢ CHO LÚA THUẦN TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU BẮC GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Hà Nội, 2018 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM -------------***------------- ĐÀM THẾ CHIẾN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ BIỆN PHÁP KĨ THUẬT CANH TÁC CÓ HIỆU QUẢ CHO LÚA THUẦN TRÊN ĐẤT XÁM BẠC MÀU BẮC GIANG Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số : 9. 62. 01. 10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS. TS Hồ Quang Đức 2. TS. Nguyễn Xuân Lai Hà Nội, 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, không trùng lặp với các công trình của tác giả khác, bản thân tôi đã trực tiếp tham gia nghiên cứu công trình này từ nhiều năm trước tới nay. Các kết quả của công trình nghiên cứu đề tài này là hoàn toàn trung thực. Mọi sự giúp đỡ hoàn thành luận án này đã được cảm ơn và các trích dẫn sử dụng trong luận án này đã được ghi rõ nguồn gốc. Tác giả Đàm Thế Chiến ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Hồ Quang Đức và TS. Nguyễn Xuân Lai, những người Thày đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, các Thày, Cô và các cán bộ Ban Đào tạo Sau đại học đã quan tâm giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo và cán bộ của Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Trung tâm Nghiên cứu Đất và Phân bón vùng Trung du và các Nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu trong những năm vừa qua. Tôi xin chân thành cảm ơn các Lãnh đạo, cán bộ Sở Nông nghiệp Bắc Giang, Phòng Nông nghiệp Hiệp Hòa cùng bà con tại các điểm nghiên cứu, triển khai thực địa đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận án. Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn đối với vợ, con, gia đình, bố, mẹ, bạn hữu, những người luôn động viên và tạo sức mạnh để tôi hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Đàm Thế Chiến iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠNii MỤC LỤC ............................................................................................................... iiii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. vii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ xii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI .. 5 1.1. Đặc điểm về khí hậu, đất vùng thực hiện đề tài ............................................... 5 1.1.1. Đặc điểm khí hậu ...................................................................................... 5 1.1.2. Đặc điểm đất vùng nghiên cứu.................................................................. 7 1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và ở Việt Nam ................................ 11 1.2.1. Tình hình sản xuất gạo trên thế giới ........................................................ 11 1.2.2. Tình hình sản xuất gạo ở Việt Nam ........................................................ 11 1.2.3. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa ở Bắc Giang ................................ 12 1.2.4. Diện tích sản xuất cây hàng năm tại Hiệp Hòa ....................................... 13 1.2.5. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa những năm gần đây ở Hiệp Hòa ..... 14 1.3. Cơ sở khoa học và những nghiên cứu về giống lúa ....................................... 16 1.3.1. Vai trò của giống mới ............................................................................. 16 1.3.2. Các hướng chọn tạo giống có kiểu cây mới ........................................... 18 1.3.3. Những kết quả đạt được trong công tác nghiên cứu và chọn giống ....... 19 1.3.4. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa chất lượng trên thế giới và Việt Nam ........................................................................................................................... 23 1.4. Cơ sở khoa học và những nghiên cứu về mật độ gieo cấy lúa ................... 28 1.4.1. Cơ sở khoa học về mật độ gieo cấy lúa................................................... 28 1.4.2. Những nghiên cứu về mật độ gieo, cấy lúa ............................................. 31 1.5. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa và phân bón cho lúa............................... 35 1.5.1. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa ............................................................. 35 iv 1.5.2. Phân bón cho lúa ..................................................................................... 37 1.6. Một số kết luận rút ra từ tổng quan ................................................................ 40 Chƣơng 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 42 2.1. Vật liệu, thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................... 42 2.2. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 47 2.2.1. Đánh giá thực trạng sản xuất lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang ....... 47 2.2.2. Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa thuần trên đất xám bạc màu tại Hiệp Hòa - Bắc Giang ............................................................................................... 47 2.2.3. Nghiên cứu một số biện pháp kĩ thuật canh tác lúa trên đất xám bạc màu tại Hiệp Hòa - Bắc Giang: Mật độ cấy, liều lượng phân bón. 2.2.4. Xây dựng mô hình trình diễn áp dụng một số biện pháp kĩ thuật canh tác có hiệu quả cho lúa thuần trên đất xám bạc màu Bắc Giang ..................... 47 2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 47 2.3.1. Nội dung 1: Đánh giá thực trạng sản xuất lúa trên đất xám bạc màu Bắc Giang ........................................................................................................................... 47 2.3.2. Nội dung 2: Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa thuần trên đất xám bạc màu tại Hiệp Hòa - Bắc Giang .......................................................................... 48 2.3.3. Nội dung 3: Nghiên cứu một số biện pháp kĩ thuật canh tác lúa thuần trên đất xám bạc màu tại Hiệp Hòa - Bắc Giang .............................................. 48 2.3.4. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu: ......................................................... 53 2.3.5. Phân tích số liệu ...................................................................................... 58 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 60 3.1. Thực trạng sản xuất lúa trên đất xám bạc màu ở Hiệp Hòa, Bắc Giang ........ 60 3.1.1. Hệ thống cây trồng trên đất xám bạc màu ở Hiệp Hòa, Bắc Giang ........... 60 3.1.2. cơ cấu sử dụng giống lúa ở Hiệp Hòa ..................................................... 66 3.1.3. Biện pháp kĩ thuật canh tác lúa trên đất xám bạc màu ở Hiệp Hòa ........ 67 3.1.4. Sâu bệnh hại lúa và biện pháp phòng trừ của nông dân .......................... 70 3.1.5. Một số vấn đề chính còn tồn tại trong sản xuất lúa trên đất xám bạc màu ở Hiệp Hòa ........................................................................................................ 73 v 3.2. Nghiên cứu biện pháp tăng hiệu quả sản xuất lúa trên đất xám bạc màu ở Hiệp Hòa ............................................................................................................... 73 3.2.1. Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa thuần phù hợp trên đất xám bạc màu tại Hiệp Hòa - Bắc Giang ................................................................................. 74 3.2.2. Nghiên cứu xác định mật độ cấy phù hợp cho giống lúa KD18 và BC15 trên đất xám bạc màu Bắc Giang ...................................................................... 86 3.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của phân chuồng và phế phụ phẩm đến một số đặc tính hóa học của đất và năng suất của giống lúa KD18 trên đất xám bạc màu tại Hiệp Hòa – Bắc Giang ....................................................................... 102 3.2.4. Xác định lượng phân hóa học thích hợp bón cho lúa KD18 và BC15 trên nền 10 tấn phân chuồng trên đất xám bạc màu tại Hiệp Hòa – Bắc Giang ......................................................................................................................... 108 3.3. Xây dựng mô hình trình diễn áp dụng một số biện pháp kĩ thuật canh tác có hiệu quả cho lúa thuần trên đất xám bạc màu Bắc Giang ................................. 122 3.3.1. Xây dựng quy trình kĩ thuật. ................................................................. 122 3.3.2. Kết quả xây dựng mô hình trình diễn ................................................... 123 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................... 125 1. KẾT LUẬN ..................................................................................................... 125 2. ĐỀ NGHỊ ........................................................................................................ 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 128 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................................................................. 139 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Giải thích 1 CT Công thức 2 ĐC Đối chứng 3 HQKT Hiệu quả kinh tế 4 HQNH Hiệu quả nông học 5 HS Hiệu suất 6 KC Khuyến cáo 7 KL Khối lượng 8 NSLT Năng suất lý thuyết 9 NSTL Năng suất thân lá 10 NXB Nhà xuất bản 11 SP Sản phẩm 12 SSP Super photphat lân 13 TB Trung bình 14 TT Thứ tự 15 PPP Phế phụ phẩm vii DANH MỤC BẢNG TT bảng Tên bảng Trang 1.1 Đặc điểm khí hậu của huyện Hiệp Hòa – Bắc Giang (số liệu trung bình từ năm 2000 đến năm 2016) 5 1.2 Địa hình và hệ thống cây trồng trên quỹ đất xám bạc màu tại Hiệp Hòa – Bắc Giang 10 1.3 Sản lượng gạo của một số quốc gia trên thế giới 11 1.4 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa ở Việt Nam giai đoạn 2005 đến 2015 12 1.5 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa tỉnh Bắc Giang 13 1.6 Diện tích sản xuất cây hàng năm tại Hiệp Hòa 14 1.7 Diện tích, năng suất, sản lượng lúa những năm gần đây ở Hiệp Hòa 15 3.1 Năng suất cây trồng chính trên đất xám bạc màu địa hình vàn cao 60 3.2 Hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng trên đất xám bạc màu địa hình vàn cao 61 3.3 Năng suất cây trồng trên quỹ đất xám bạc màu địa hình vàn 62 3.4 Hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng trên đất xám bạc màu địa hình vàn 63 3.5 Kết quả sản xuất trên quỹ đất xám bạc màu địa hình thấp 64 3.6 Hiệu quả kinh tế của các hệ thống sản xuất trên đất xám bạc màu địa hình vàn thấp 65 3.7 Thực trạng sử dụng giống lúa vùng nghiên cứu năm 2013 66 3.8 Bảng 3.8: Loại phân bón sử dụng cho lúa trên đất xám bạc màu ở Hiệp Hòa – Bắc Giang (số liệu điều tra năm 2013) 68 3.9 Bảng 3.9: Liều lượng phân bón sử dụng cho lúa trên đất xám bạc màu ở Hiệp Hòa – Bắc Giang (số liệu điều tra năm 2013) 69 3.10 Một số thuốc nông dân thường sử dụng để trừ một số loại sâu bệnh hại chính 70 viii 3.11 Đặc điểm nông sinh học của các giống trong vụ xuân 74 3.12 Tình hình sâu bệnh của các giống trong vụ xuân 76 3.13 Khả năng đẻ nhánh của các giống trong vụ xuân 78 3.14 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống trong vụ xuân 79 3.15 Đặc điểm nông sinh học của các giống trong vụ mùa 81 3.16 Tình hình sâu bệnh hại của các giống trong vụ mùa 82 3.17 Khả năng đẻ nhánh của các giống trong vụ mùa 83 3.18 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống trong vụ mùa 85 3.19 Khả năng chống đổ và tình hình sâu bệnh hại của giống lúa KD18 trong vụ xuân 87 3.20 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa KD18 trong vụ xuân 88 3.21 Quan hệ giữa mật độ cấy với yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống KD18 vụ xuân năm 2014 90 3.22 Khả năng chống đổ và tình hình sâu bệnh hại của giống lúa BC15 trong vụ xuân năm 2014 91 3.23 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa BC15 trong vụ xuân năm 2014 92 3.24 Quan hệ giữa mật độ cấy với yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống BC15 vụ xuân năm 2014 93 3.25 Khả năng chống chịu của giống lúa KD18 trong vụ mùa năm 2014 94 3.26 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa KD18 trong vụ mùa(số liệu năm 2014 tại huyện Hiệp Hòa – Bắc Giang) 95 3.27 Quan hệ giữa mật độ cấy với yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống KD18 vụ mùa năm 2014 97 3.28 Khả năng chống đổ và tình hình sâu bệnh hại của giống lúa BC15 trong vụ mùa năm 2014 98 3.29 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa BC15 trong vụ mùa năm 2014 99 3.30 Quan hệ giữa mật độ cấy với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống BC15 trong vụ mùa năm 2014 100 ix 3.31 Một số đặc tính hóa học của đất trước khi gieo cấy 103 3.32 Ảnh hưởng của việc bón bổ sung nguồn hữu cơ đến năng suất lúa trên cơ cấu lúa xuân – lúa mùa – ngô đông trên đất xám bạc màu năm 2012 – 2014 104 3.33 Ảnh hưởng của việc bón bổ sung các nguồn hữu cơ đến bội thu năng suất và hiệu lực sử dụng phân bón của giống lúa Khang dân 18 trên đất xám bạc màu năm 2012 – 2014 105 3.34 Hiệu suất sử dụng phân bón trên đất xám bạc màu đối với giống lúa Khang Dân 18 ( thí nghiệm chính quy 2012 – 2014) 106 3.35 Một số đặc tính hóa học đất sau thí nghiệm 107 3.36 Khả năng chống chịu của giống lúa KD18 trong vụ xuân năm 2015 108 3.37 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa KD18 trong vụ xuân năm 2015 109 3.38 Quan hệ giữa phân bón với yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống KD18 vụ xuân năm 2015 111 3.39 Khả năng chống chịu của giống lúa KD18 trong vụ mùa năm 2015 112 3.40 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa KD18 trong vụ mùa năm 2015 113 3.41 Quan hệ giữa phân bón với yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống KD18 vụ mùa năm 2015 114 3.42 Hiệu quả của đầu tư phân hóa học đối với lúa KD18 trên nền 10 tấn phân chuồng 115 3.43 Tình hình sâu bệnh hại của giống lúa BC15 trong vụ xuân 2015 116 3.44 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa BC15 trong vụ xuân năm 2015 117 3.45 Quan hệ giữa các công thức bón phân với yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống BC15 vụ xuân năm 2015 118 3.46 Tình hình sâu bệnh hại của giống lúa BC15 trong vụ mùa 2015 119 3.47 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa BC15 trong vụ mùa năm 2015 119 3.48 Quan hệ giữa các công thức bón phân với yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống BC15 vụ mùa năm 2015 121 3.49 Hiệu quả của đầu tư phân hóa học đối với giống lúa BC15 trên 121 x nền 10 tấn phân chuồng 3.50 Năng suất mô hình trình diễn giống KD18 áp dụng tổng hợp các biện pháp kĩ thuật 123 3.51 Năng suất mô hình trình diễn giống BC15 áp dụng tổng hợp các biện pháp kĩ thuật 124 xi DANH MỤC HÌNH TT hình Tên hình Trang 1 Đặc điểm khí hậu của huyện Hiệp Hòa – Bắc Giang 6 3.1 Khả năng đẻ nhánh của các giống trong vụ xuân 78 3.2 Khả năng đẻ nhánh của các giống trong vụ mùa 84 3.3 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa KD18 trong vụ xuân 89 3.4 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa BC15 trong vụ xuân năm 2014 92 3.5 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa KD18 trong vụ mùa năm 2014 96 3.6 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa BC15 trong vụ mùa năm 2014 99 3.7 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa KD18 trong vụ xuân năm 2015 110 3.8 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa KD18 trong vụ mùa năm 2015 113 3.9 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa BC15 trong vụ xuân năm 2015 117 3.10 Khả năng đẻ nhánh của giống lúa BC15 trong vụ mùa năm 2015 120 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa là cây lương thực quan trọng số một không thể thay thế trên địa bàn huyện Hiệp Hòa nói riêng và tỉnh Bắc Giang nói chung. Diện tích đất sản xuất lúa trên toàn huyện là 9.754,84 ha, chiếm 84,55% trong tổng số 11.537,05 ha diện tích đất sản xuất nông nghiệp toàn huyện. Trong số 9.754,84 ha đất trồng lúa thì có tới 6.225,74 ha (chiếm 63,82%) là canh tác trên đất xám bạc màu do vậy mà năng suất lúa toàn huyện Hiệp Hòa cao hay thấp phụ thuộc nhiều vào kĩ thuật trồng lúa trên quỹ đất xám bạc màu. Hệ thống cây trồng ở Hiệp Hòa hiện tại được hình thành từ nền nông nghiệp lấy hộ nông dân là đơn vị sản xuất cơ bản nên có tính tự phát cao, hệ thống cây trồng rất đa dạng (đa dạng về cơ cấu cây trồng, về giống, về kĩ thuật canh tác). Việc tìm ra một cơ cấu cây trồng trong sản xuất có lúa cho hiệu quả cao là một trong những khó khăn người dân đang mắc phải. Trên thực tế, người dân ở Hiệp Hòa – Bắc Giang chủ yếu canh tác lúa theo thói quen và kinh nghiệm sản xuất. Có rất nhiều giống được người dân sử dụng nhưng chỉ một hoặc vài vụ họ lại sử dụng giống khác. Cùng với đó, qua nhiều năm thì giống KD18 vẫn được sản xuất rộng rãi và phần lớn diện tích ở địa phương. Bên cạnh đó, kĩ thuật canh tác lúa của người dân vẫn chưa thực sự khoa học, việc áp dụng các biện pháp kĩ thuật canh tác còn nhiều hạn chế như: Một là, cấy với mật độ chưa hợp lí, cấy dày dẫn tới lãng phí giống, lãng phí công lao động, sâu bệnh xuất hiện nhiều hơn và sử dụng thuốc bảo vệ thực vật nhiều hơn gây ô nhiễm môi trường và chi phí cũng tăng theo. Hai là, bón phân không cân đối, sử dụng nhiều phân vô cơ đặc biệt là đạm, phân hữu cơ ngày càng ít được bổ sung vào đất do chăn nuôi theo qui mô nông hộ giảm thay vào đó là các trang trại tập trung và người dân không có phân hữu cơ như trước để bón cho lúa nữa; điều này dẫn tới chất lượng đất giảm, nhất là đất xám bạc màu không được bổ xung hữu cơ thường xuyên dẫn tới khả năng giữ nước và dinh dưỡng kém đi gây khó khăn hơn trong việc canh tác lâu dài. 2 Câu hỏi đặt ra ở đây là giống KD18 có thực sự phù hợp với điều kiện canh tác ở Hiệp Hòa hay không hay chỉ là do thói quen của người dân? Chúng ta có thể áp dụng một số biện pháp kĩ thuật như mật độ cấy phù hợp, bón phân hợp lí để nâng cao năng suất và hiệu quả sản xuất lúa thuần trên đất xám bạc màu hay không? Ngoài ra, chúng ta có thể lựa chọn được giống nào phù hợp hơn giống KD18 hay không? Để góp phần nâng cao năng suất, sản lượng lúa gạo tại Hiệp Hòa thì các giải pháp về giống được địa phương trú trọng trong đó có các giống lúa lai, lúa cao sản được khuyến khích người dân sử dụng bằng nhiều biện pháp (truyên truyền, hỗ trợ giá giống) và trên thực tế đã có những thời điểm diện tích lúa lai tăng đáng kể. Tuy nhiên, sau một thời gian người dân đã sản xuất lúa lai rất ít do nguồn giống chủ yếu phải nhập từ Trung Quốc nên không chủ động, giá giống cao, canh tác cần phải thâm canh cao Việc tìm ra một vài giống lúa thuần thích hợp với điều kiện canh tác trên đất xám bạc màu ở địa phương có năng suất cao, chất lượng tốt, dễ canh tác, giá rẻ, nguồn giống chủ động hơn là vấn đề cấp bách và được người dân hưởng ứng mạnh. Bên cạnh đó, xác định mật độ cấy phù hợp, bón phân hợp lí cho giống mới được tuyển chọn cũng là yếu tố quan trọng cần được giải quyết. Vì những lí do trên, ngành nông nghiệp có nhiệm vụ nghiên cứu các biện pháp kĩ thuật canh tác góp phần tạo dựng ở Bắc Giang nền nông nghiệp phát triển bền vững về kinh tế, xã hội và môi trường. Để đạt được các yêu cầu trên, đề tài: “Nghiên cứu một số biện pháp kĩ thuật canh tác có hiệu quả cho lúa thuần trên đất xám bạc màu Bắc