Luận án Nghiên cứu xác định hệ thống cây trồng thích hợp ở huyện Thạch thành, tỉnh Thanh Hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ HOÀI THANH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ THỐNG CÂY TRỒNG THÍCH HỢP Ở HUYỆN THẠCH THÀNH, TỈNH THANH HÓA LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI, NĂM 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM LÊ HOÀI THANH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ THỐNG CÂY TRỒNG THÍCH HỢP Ở HUYỆN THẠCH THÀNH, TỈNH THANH HÓA CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 62 62 01 10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS NGUYỄN HUY HOÀNG 2. GS.TS NGUYỄN HỒNG SƠN HÀ NỘI, NĂM 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu trong luận án này là trung thực, khách quan và chưa từng được tập thể, cá nhân công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 TÁC GIẢ LUẬN ÁN Lê Hoài Thanh ii LỜI CẢM ƠN Luận án này được thực hiện và hoàn thành tại Viện Khoa học Nông ngiệp Việt Nam. Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Nguyễn Huy Hoàng - Viện Khoa học Nông ngiệp Việt Nam và GS.TS. Nguyễn Hồng Sơn- Viện Khoa học Nông ngiệp Việt Nam là những người hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ giúp tôi trưởng thành trong công tác nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Viện khoa học Nông nghiêp Việt Nam, Lãnh đạo rung t m huy n giao ông nghệ à Khuyến nông, các Thầy, Cô, cán bộ Ban Đào tạo sau Đại học rung t m huy n giao ông nghệ à Khuyến nông đã quan t m giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Luận án này được thực hiện ới sự hỗ trợ của ập th cán bộ Phòng Nông nghiệp và PTNT, rạm Khuyến nông, Chi cục hống kê huyện hạch Thành; Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Thanh Hóa; cán bộ à nh n d n các xã thuộc huyện hạch hành đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu đề tài. Tôi xin trân trọng cám ơn sự hỗ trợ quý báu đó. Trong thời gian học tập và nghiên cứu tôi cũng đã nhận được sự hỗ trợ và giúp đỡ tận tình từ Lãnh đạo rường Đại học Hồng Đức hanh Hóa, Phòng Quản lý đào tạo Sau Đại học rường Đại học Hồng Đức và các đồng nghiệp nơi tôi đang công tác đã tạo điều kiện thuận lợi ề thời gian, kinh phí và động viên tinh thần giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin trân trọng cám ơn. uối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới bạn bè và người thân đã luôn kịp thời động viên, chia sẻ và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Một lần nữa tôi xin trân trọng cám ơn sự giúp đỡ của các cá nhân và tập th đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 TÁC GIẢ LUẬN ÁN Lê Hoài Thanh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ........................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... x MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................. 3 3.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................. 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................................. 3 4. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu .......................................................... 3 4.1. Đối tượng ............................................................................................................. 3 4.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 3 4.3. Thời gian nghiên cứu: Từ 2/2012 - 2/2016. ......................................................... 3 5. Điểm mới của luận án ............................................................................................. 4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ......... 5 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài .................................................................................... 5 1.1.1. Các định nghĩa và khái niệm có liên quan đến hệ thống cây trồng .................. 5 1.1.2. Phương pháp tiếp cận nghiên cứu .................................................................... 7 1.1.3. Những yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống cây trồng và cơ cấu cây trồng ............ 10 1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................ 19 1.2.1. Những nghiên cứu trên thế giới ...................................................................... 19 1.2.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam ....................................................................... 24 1.3. Những nhận xét rút ra từ tổng quan tài liệu ....................................................... 35 Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...... 37 2.1. Vật liệu và địa điểm nghiên cứu ....................................................................... 37 2.1.1. Vật liệu nghiên cứu ......................................................................................... 37 iv 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu ....................................................................................... 37 2.2. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 38 2.2.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội chi phối hệ thống cây trồng huyện Thạch Thành; .................................................................................................. 38 2.2.2. Đánh giá hiện trạng hệ thống cây trồng nông nghiệp của huyện Thạch Thành;........................................................................................................................ 38 2.2.3. Nghiên cứu xác định bộ giống cây trồng ngắn ngày thích hợp ở huyện Thạch Thành;........................................................................................................................ 38 2.2.4.Nghiên cứu xác định hệ thống cây trồng/hệ thống canh tác thích hợp ở huyện Thạch Thành ................................................................................................... 38 2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 39 2.3.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và hiện trạng hệ thống cây trồng nông nghiệp của huyện Thạch Thành ............................................................. 39 2.3.2. Phương pháp phân tích chất lượng gạo ........................................................... 40 2.3.3. Nghiên cứu xác định bộ giống cây trồng ngắn ngày thích hợp ở huyện Thạch Thành ......................................................................................................................... 40 2.3.4. Nghiên cứu xác định hệ thống cây trồng/hệ thống canh tác thích hợp ở huyện Thạch Thành ................................................................................................... 45 2.3.5. Phương pháp phân tích hiệu quả kinh tế ......................................................... 49 2.3.6. Phương pháp xử lý số liệu .............................................................................. 50 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................... 51 3.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội chi phối hệ thống cây trồng huyện Thạch Thành ................................................................................................... 51 3.1.1. Điều kiện tự nhiên của huyện Thạch Thành ................................................... 51 3.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội của huyện Thạch Thành ....................................... 59 3.1.3. Đánh giá về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Thạch Thành................. 61 3.2. Đánh giá hiện trạng hệ thống cây trồng nông nghiệp của huyện Thạch Thành .......... 63 3.2.1. Hiện trạng các công thức luân canh cây trồng trên các chân đất khác nhau của huyện Thạch Thành ............................................................................................ 63 v 3.2.2. Tình hình chuyển dịch cơ cấu cây trồng qua các năm .................................... 69 3.2.3. Những lợi thế và hạn chế cần giải quyết của hệ thống cây trồng ở huyện Thạch Thành ................................................................................................... 73 3.3. Kết quả xác định bộ giống cây trồng ngắn ngày thích hợp ở huyện Thạch Thành .... 77 3.3.1. Kết quả xác định giống lúa ngắn ngày trồng trên đất 2 vụ lúa để tăng quỹ đất trồng cây vụ Đông và né tránh thiên tai, thích ứng với biến đổi khí hậu ............ 77 3.3.2. Kết quả xác định giống đậu tương trồng vụ Đông trên đất 2 vụ lúa, trồng xen mía và trồng xen cao su thời kỳ KTCB ..................................................................... 88 3.3.3. Kết quả xác định giống lạc trồng xen mía và xen cao su thời kỳ KTCB, tại huyện Thạch Thành ................................................................................................. 100 3.3.4. Kết quả xác định giống ngô trồng xen trong vườn cao su thời kỳ KTCB tại huyện Thạch Thành ................................................................................................. 106 3.4. Kết quả xác định hệ thống cây trồng/hệ thống canh tác thích hợp ở huyện Thạch Thành ............................................................................................................ 109 3.4.1. Kết quả xác định hệ thống cây trồng thích hợp trên đất ruộng vàn chủ động nước ................................................................................................................ 109 3.4.2. Kết quả xác định hệ thống cây trồng thích hợp trên đất ruộng cao và đất đồi ................................................................................................................................. 111 3.4.3. Kết quả xây dựng hệ thống canh tác thích hợp trên chân đất trũng .............. 119 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................... 126 CÁC CÔNG TR NH Đ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ....... 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 130 MỘT SỐ H NH ẢNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tên đầy đủ tiếng Việt ABA Axít Abscisic CIP Trung tâm Khoai tây Quốc tế (The Center of International Potato) ĐC Đối chứng ĐT Đậu Tương ĐVT Đơn vị tính FAO Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) HTNN Hệ thống nông nghiệp KTCB Kiến thiết cơ bản IRRI Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (International Rice Research Institute) LAI Chỉ số diện tích lá MBC T suất chi phí lợi nhuận cận biên (Margin Benefit Cost Ratio) NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn NS Năng suất NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu PRA Đánh giá nông thôn có sự tham gia của nông dân (Participatory Rural Appraisal) QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCN Tiêu chuẩn nghành TN Thí nghiệm TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TGST Thời gian sinh trưởng vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Các loại đất ở huyện Thạch Thành theo FAO – UNESCO năm 2000 .....55 Bảng 3.2. Tình hình sử dụng đất của huyện Thạch Thành năm 2015 .....................58 Bảng 3.3. Hiện trạng các phương thức canh tác trên các chân đất nông nghiệp tại huyện Thạch Thành ...................................................................................................64 Bảng 3.4. Năng suất và hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh cây trồng trên chân đất vàn trong đê của huyện Thạch Thành .........................................................65 Bảng 3.5. Năng suất hiệu quả kinh tế của các phương thức canh tác trên chân đất trũng trong đê của huyện Thạch Thành .....................................................................66 Bảng 3.6. Năng suất, hiệu quả kinh tế của các công thức luân canh cây trồng trên chân đất ruộng cao không chủ động nước và đất gò đồi .................................................67 của huyện Thạch Thành ............................................................................................67 Bảng 3.7. Hiệu quả kinh tế trung bình của cây cao su, tại huyện Thạch Thành (giai đoạn 2011 - 2015 ) ....................................................................................................68 Bảng 3.8. Tình hình chuyển dịch cơ cấu cây trồng qua các năm .............................71 (Giai đoạn 2012 – 2015)............................................................................................71 Bảng 3.9. Phân tích SWOT đối với hệ thống cây trồng huyện Thạch Thành .......73 Bảng 3.10. Một số đặc điểm nông sinh học chính của các giống lúa thí nghiệm năm 2013 và 2014, tại xã Thành Tân, huyện Thạch Thành ..............................................77 Bảng 3.11a. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm, tại xã Thành Tân, huyện Thạch Thành (vụ Xuân năm 2013 và 2014) .......81 Bảng 3.11b. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm, tại xã Thành Tân, huyện Thạch Thành (vụ Mùa năm 2013 và 2014) .........83 Bảng 3.12. Tình hình sâu bệnh hại chính trên các giống lúa thí nghiệm, tại xã Thành Tân, Thạch Thành (năm 2013 và năm 2014) .............................................................85 Bảng 3.13a. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các giống lúa thí nghiệm, tại xã Thành Tân, Thạch Thành (năm 2013 và năm 2014) ................................................87 Bảng 3.13b. Đánh giá phẩm chất cơm của các giống lúa thí nghiệm .......................88 Bảng 3.14. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống đậu tương trồng vụ Đông trên đất 2 vụ lúa, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành ...............................89 Bảng 3.15. Tình hình sâu bệnh hại, tính tách quả và khả năng chống đổ của các giống đậu tương trồng vụ Đông trên đất 2 vụ lúa, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .........................................................................................................................90 Bảng 3.16. Một số yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu tương trồng vụ Đông trên đất 2 vụ lúa, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .................91 viii Bảng 3.17. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất ruộng, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành ...............................92 Bảng 3.18. Tình hình sâu bệnh hại, tính tách quả và khả năng chống đổ của ..........93 các giống đậu tương trồng xen mía trên đất ruộng, tại xã Thành Vân, .....................93 huyện Thạch Thành ...................................................................................................93 Bảng 3.19. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất ruộng, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .....................94 Bảng 3.20. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất đồi, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành ...................................95 Bảng 3.21. Tình hình sâu bệnh hại, tính tách quả và khả năng chống đổ của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất đồi, tại huyện Thạch Thành ..............................95 Bảng 3.22. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu tương trồng xen mía trên đất đồi, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành ..........................96 Bảng 3.23. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống đậu tương trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ........................97 Bảng 3.24. Tình hình sâu bệnh hại, tính tách quả và khả năng chống đổ của các giống đậu tương trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành .........................................................................................................................98 Bảng 3.25. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống đậu tương trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ................99 Bảng 3.26. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống lạc trồng xen mía, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .................................................................. 100 Bảng 3.27. Tình hình sâu, bệnh hại chính của các giống lạc trồng xen mía, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành ............................................................................ 101 Bảng 3. 28. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lạc trồng xen mía, tại xã Thành Vân, huyện Thạch Thành .......................................................... 102 Bảng 3.29. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống lạc trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ....................................... 103 Bảng 3.30. Tình hình sâu, bệnh hại chính của các giống lạc trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............................................... 104 Bảng 3. 31. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lạc trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............................ 105 Bảng 3.32. Một số đặc điểm nông sinh học của các giống ngô trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............................................... 106 Bảng 3.33. Tình hình sâu bệnh hại và khả năng chống đổ, gãy của các giống ngô trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............ 107 ix Bảng 3.34. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống ngô trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại xã Thành Tâm, huyện Thạch Thành ............................ 108 Bảng 3.35. Hiệu quả kinh tế của hệ thống cây trồng trên chân đất ruộng vàn chủ động nước tại huyện Thạch Thành, Thanh Hoá, năm 2015 ................................... 110 Bảng 3.36. Giá trị hàng hoá của hệ thống cây trồng mới trên chân đất ruộng vàn, tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hoá, năm 2015 ................................................... 111 Bảng 3.37. Năng suất các cây trồng xen, năng suất và chữ đường của mía trong các mô hình tại huyện Thạch Thành ............................................................................. 112 Bảng 3.38. Hiệu quả kinh tế của mô hình trồng xen mía, tại huyện Thạch Thành năm 2014 và năm 2015 .......................................................................................... 113 Bảng 3.39. Giá trị hàng hoá của mô hình trồng xen mía tại huyện Thạch Thành, tỉnh Thanh Hóa. ...................................................................................................... 114 Bảng 3.40. Sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống cây trồng xen cao su thời kỳ KTCB, tại Thạch Thành (vụ Hè/Thu