Năng suất lúa: cách tính và các yếu tố tạo thành, ảnh hưởng
Năng suất lúa là gì? Cách tính năng suất lúa? Tình hiểu về sinh lý năng suất cây lúa và các yếu tố ảnh hưởng.
1. Năng suất và các yếu tố tạo thành năng suất lúa
Năng suất lúa được tạo thành bởi các yếu tố: Số bông trên đơn vị diện tích, số hạt trên bông, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt. Có thể tính năng suất lúa theo công thức sau:
Năng suất = Số bông/m2 x Số hạt chắc/bông x KL 1000 hạt/1000
Các yếu tố này được hình thành trong thời gian khác nhau, có những quy luật khác nhau, chịu tác động của các điều kiện khác nhau, song chúng lại có mối quan hệ ảnh hưởng lẫn nhau. Để đạt năng suất cao cần có cơ cấu các yếu tố năng suất hợp lý. Cơ cấu này thay đổi tùy theo những điều kiện cụ thể.
+ Những ruộng lúa cấy, năng suất cao 6 ÷ 7 tấn/ha thường đạt 400 ÷ 450 bông/m2, có từ 80 ÷ 100 hạt/bông, trọng lượng 1000 hạt khoảng 25 ÷ 27g.
+ Những ruộng lúa sạ, năng suất cao 6 ÷ 7 tấn/ha thường đạt 500 ÷ 600 bông/m2, có từ 60 ÷ 70 hạt/bông, trọng lượng 1000 hạt khoảng 25 ÷ 27g.
Chính vậy, trong canh tác lúa cần chú ý sao cho vừa có số bông nhiều, vừa có số lượng hạt chắc/bông cao.
2. Các điều kiện ảnh hưởng đến thời kỳ hình thành các yếu tố tạo thành năng suất
Muốn nâng cao năng suất lúa phải xác định quá trình và thời gian hình thành các yếu tố tạo thành năng suất lúa, các điều kiện ảnh hưởng đến các yếu tố tạo thành năng suất lúa thì mới có cơ sở để áp dụng biện pháp kỹ thuật đúng lúc và đúng cách.
a. Số bông
Trong các yếu tố tạo thành năng suất lúa thì số bông là yếu tố có tính chất quyết định nhất và sớm nhất. Số bông có thể đóng góp 74% năng suất, trong khi số hạt và trọng lượng hạt đóng góp 26%. Số bông hình thành do các yếu tố như: Mật độ cấy; Số nhánh đẻ; Các điều kiện ngoại cảnh và kỹ thuật chăm sóc, …
– Mật độ cấy: Mật độ cấy đặt cơ sở cho việc hình thành số bông. Trong điều kiện thâm canh cần có mật độ cấy hợp lý tùy thuộc vào giống, đất đai, phân bón, thời vụ, … Các giống lúa mùa địa phương thường cấy thưa, khả năng chịu đạm kém, nếu cấy dày dễ phát sinh lốp đổ. Các giống lúa mới, thuộc loại hình thấp cây, lá đứng, khả năng chịu đạm cao nên có thể cấy dày để thâm canh. Cấy dày hợp lý là biện pháp lợi dụng tối ưu các điều kiện tự nhiên như nhiệt độ, nước, ánh sáng, dinh dưỡng để tăng số bông.
– Thời gian quyết định số bông: Trong điều kiện quần thể, thời gian quyết định số bông là thời kỳ đẻ nhánh và quan trọng nhất là thời kỳ đẻ nhánh hữu hiệu. Những nhánh đẻ trong thời gian này đều có khả năng thành bông.
– Các điều kiện ngoại cảnh và kỹ thuật chăm sóc: Điều kiện ngoại cảnh thuận lợi, cây lúa sinh trưởng, phát triển tốt sẽ cho nhiều bông. Tác động biện pháp kỹ thuật đúng lúc như chế độ phân bón, tưới nước cũng có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình đẻ nhánh và hình thành số bông.
b. Số hạt trên bông
Số hạt trên bông nhiều hay ít tùy thuộc vào số gié, hoa phân hóa cũng như số gié, hoa thoái hóa. Các quá trình này nằm trong thời kỳ sinh trưởng sinh thực từ lúc làm đòng đến trỗ bông.
Số hạt trên bông = Số hoa phân hóa – Số hoa thoái hóa
Số gié và hoa phân hóa được quyết định trong thời kỳ đầu và quá trình làm đòng: bước 1 ÷ 3 trong vòng 7 ÷ 10 ngày, ứng với chỉ số tuổi lá 78 ÷ 87%. Số hoa phân hóa nhiều hay ít phụ thuộc vào sinh trưởng của cây và điều kiện ngoại cảnh. Những yếu tố có ảnh hưởng đến số hoa phân hóa.
Số gié cấp 1 và cấp 2 phân hóa. Giữa số gié cấp 1 và cấp 2 có quan hệ thuận, trong đó quan hệ giữa số gié cấp 2 và số hoa chặt hơn. Ví dụ khi số gié cấp 2 tăng từ 16 lên 28 thì số hoa trên bông cũng tăng từ 90 lên 140.
Số mạch dẫn ở cuống bông nhiều hay ít, có liên quan đến số gié cấp 1. Những giống có cuống bông lớn, số mạch dẫn nhiều thì số gié cấp 1 cũng nhiều.
Kích thước tiết diện ngang của các lóng gốc càng lớn thì số hoa phân hóa càng nhiều. Thời kỳ làm đốt thường trùng với làm đòng. Ở thời kỳ này nếu cây khoẻ, các lóng gốc to có tác dụng tốt đến việc phân hóa hoa trên bông.
Hàm lượng đạm trong lá ở thời kỳ làm đòng cao hay thấp cũng có ảnh hưởng đến số hoa trên bông. Do đó việc bón phân thời kỳ đòng, xúc tiến lá chuyển xanh có lợi cho việc tăng số hoa trên bông.
Hiện tượng thoái hóa hoa: Sau khi gié cấp 1, cấp 2 và hoa phân hóa xong nếu gặp điều kiện thuận lợi sẽ trở thành hoa hữu hiệu, ra hoa và kết hạt chắc bình thường. Ngược lại nếu gặp điều kiện trở ngại, chúng không tiếp tục phát triển, đó là quá trình thoái hóa gié và hoa. Thời kỳ thoái hóa hoa thường bắt đầu vào bước 4 và kết thúc vào bước 6, tức là khoảng 20 ÷ 12 ngày trước trỗ. Số gié và hoa thoái hóa thường tập trung ở gốc bông, số lượng thoái hóa của gié cấp 1 khoảng 4 ÷ 5%, gié cấp 2 khoảng 30 ÷ 40% và hoa khoảng 20 ÷ 25%. Nguyên nhân dẫn đến thoái hóa gié và hoa chủ yếu là do thiếu dinh dưỡng ở thời kỳ làm đòng hoặc do ngoại cảnh bất lợi như thiếu ánh sáng, bị ngập, hạn, sâu bệnh, … Vì vậy gieo cấy đúng thời vụ, bón thúc đòng đều có tác dụng tốt đối với việc hạn chế quá trình thoái hóa hoa, tăng số hoa hữu hiệu trên bông.
c. Tỷ lệ hạt chắc
Tăng tỷ lệ hạt chắc hay nói cách khác là giảm tỷ lệ hạt lép trên bông. Hạt chắc là những hạt nặng, có tỷ trọng trên 1,06. Tỷ lệ hạt chắc tăng trọng lượng bông tăng nên năng suất cuối cùng tăng. Tỷ lệ hạt lép trên bông có thể thay đổi trong phạm vi tương đối rộng, ít là 2 ÷ 5%, thông thường là 5 ÷ 10%, cũng có khi 20 ÷ 30% hoặc thậm chí còn cao hơn.
Tỷ lệ hạt chắc được quyết định ở thời kỳ trước và sau trỗ bông, có 3 thời kỳ quyết định trực tiếp là giảm nhiễm, trỗ bông và chín sữa. Nguyên nhân hạt lép là do quá trình thụ phấn thụ tinh không thuận lợi, khi ra hoa gặp rét hoặc nóng quá, ẩm độ không khí quá thấp hoặc quá cao, làm cho hạt phấn mất khả năng nảy mầm, hoặc trước đó nhị và nhụy phát triển không hoàn toàn, tế bào mẹ hạt phấn bị hại.
– Yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ hạt chắc
+ Lượng phân bón: Mỗi giống lúa yêu cầu một lượng đạm nhất định để sinh trưởng và hình thành năng suất. Vượt quá giới hạn yêu cầu, bón thừa đạm dễ làm tỷ lệ hạt chắc giảm. Vì vậy cần phải chú ý khi sử dụng phân đạm, không bón quá nhiều hoặc bón muộn. Bón thừa đạm, bón muộn, có thể kéo dài sinh trưởng thân lá, không có lợi cho quá trình làm đòng. Ngoài ra thân lá sinh trưởng kéo dài dễ bị sâu bệnh hại do đó ảnh hưởng xấu đến quá trình vào chắc.
+ Lúa bị lốp đổ: nhất là thời kỳ trỗ bông, làm hạt lúa bị lốp đổ sẽ cho tỷ lệ hạt chắc giảm.
+ Cường độ ánh sáng: Thời kỳ cuối nếu cường độ ánh sáng giảm, hoạt động quang hợp gặp trở ngại, lượng hydrat cacbon hình thành không đáp ứng đủ cũng làm tỷ lệ hạt chắc giảm.
+ Nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao: Ảnh hưởng đến thời kỳ sinh trưởng sinh thực, nhất là lúc lúa trỗ bông, nở hoa, nếu nhiệt độ xuống dưới 200C hoặc cao hơn 350C, đều không có lợi cho quá trình thụ phấn thụ tinh, lúa bị lép nhiều. Thời kỳ lúa chín nếu nhiệt độ cao hơn 350C kéo dài sẽ rút ngắn thời gian chín cũng ảnh hưởng đến tỷ lệ hạt chắc.
+ Các điều kiện ngoại cảnh thời kỳ trỗ, vào chắc như mưa bão, hạn, sâu bệnh hoặc đất mặn… đều ảnh hưởng xấu đến tỷ lệ hạt chắc.
Tóm lại, các biện pháp kỹ thuật như cấy đúng thời vụ để lúa trỗ bông, nở hoa thuận lợi, bón đón đòng tạo cây khoẻ, duy trì lá xanh ở thời kỳ cuối, phòng chống sâu bệnh, ngăn ngừa tác hại của thiên nhiên, … là những biện pháp nhằm hạn chế hạt lép, nâng cao tỷ lệ hạt chắc trên bông.
d. Khối lượng 1000 hạt
Khối lượng 1000 hạt là yếu tố cuối cùng tạo năng suất lúa. So với các yếu tố khác thì khối lượng 1000 hạt tương đối ít biến động, nó phụ thuộc chủ yếu vào giống. Khối lượng 1000 hạt do 2 bộ phận cấu thành, khối lượng vỏ trấu và khối lượng hạt gạo. Khối lượng vỏ trấu thường chiếm 20% và khối lượng hạt gạo chiếm 80% khối lượng toàn hạt. Muốn có khối lượng hạt cao phải tác động vào cả 2 yếu tố này
– Vỏ trấu: Thời gian quyết định kích thước vỏ trấu chủ yếu là thời kỳ giảm nhiễm đến trỗ bông. Sau trỗ bông khối lượng vỏ trấu ít thay đổi.
– Hạt gạo: Khối lượng hạt gạo tăng mạnh nhất từ trỗ bông đến sau trỗ 18 ÷ 20 ngày. Những thí nghiệm cắt lá, che ánh sáng vào thời kỳ giảm nhiễm và chín sữa có ảnh hưởng rõ rệt nhất đến khối lượng hạt. Ngoài ánh sáng, yếu tố nhiệt độ, nhất là biên độ chênh lệch ngày và đêm, có ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình quang hợp, tích lũy, vận chuyển vật chất về hạt. Vì vậy, giữ cho lá lúa xanh lâu, quang hợp vận chuyển chất hữu cơ tốt là yếu tố quan trọng tác động đến trọng lượng hạt.
3. Mối quan hệ giữa các yếu tố năng suất lúa
Trên đồng ruộng, các yếu tố năng suất có quan hệ với nhau rất chặt chẽ. Muốn tăng năng suất lúa không thể chỉ tác động riêng rẽ từng yếu tố mà phải tác động tổng hợp chung các yếu tố. Vì vậy cần nghiên cứu mối quan hệ giữa các yếu tố đó trong điều kiện quần thể ruộng lúa.
Thực chất mối quan hệ giữa các yếu tố năng suất là mối quan hệ giữa quần thể và cá thể. Có thể coi sự phát triển của quần thể (ruộng lúa) bằng chỉ tiêu số bông trên đơn vị diện tích, còn sự phát triển của các cá thể (từng cây lúa) biểu hiện bằng chỉ tiêu số hạt trên bông và trọng lượng hạt hay trọng lượng bông. Khi thay đổi mật độ cấy (số dảnh cơ bản) sẽ tạo ra quá trình đẻ nhánh và hình thành số bông khác nhau, từ đó sẽ ảnh hưởng đến trọng lượng bông và năng suất lúa.
Kết quả một số nghiên cứu khi thay đổi 3 mức mật độ theo hướng tăng dần 200 ÷ 250, 250 ÷ 300, 300 ÷ 350 dảnh cơ bản/m2 thì số bông tăng, còn trọng lượng bông lại giảm theo từng mức. Khi tăng mật độ thì số bông tăng nhiều trong khi trọng lượng bông giảm ít nên kết quả năng suất cuối cùng vẫn tăng đó là mối quan hệ thống nhất. Nhưng nhìn chung cả 3 mức, khi số bông tăng thì trọng lượng bông giảm đó là mối quan hệ mâu thuẫn. Như vậy quần thể ruộng lúa luôn luôn tồn tại mối quan hệ thống nhất và mâu thuẫn lẫn nhau. Trong thực tế cần điều tiết mối quan hệ này một cách phù hợp để điều khiển năng suất theo chiều hướng có lợi. Qua 3 mức mật độ cũng cho thấy phạm vi biến động của năng suất (thấp nhất và cao nhất) không khác nhau nhiều (khoảng từ 6 tấn ÷ 7 tấn/ha). Có thể đây là khả năng tự điều tiết của quần thể cây trồng, tức là khi tăng yếu tố này lại làm giảm yếu tố khác và ngược lại. Kết quả là tích số của chúng lại ít thay đổi.
Kết quả những nghiên cứu khác cho thấy số bông có quan hệ nghịch với số hạt trên bông và trọng lượng hạt. Còn yếu số hạt/bông và trọng lượng hạt có quan hệ thuận (Đào Thế Tuấn, 1990). Trong 3 yếu tố tạo thành năng suất thì số bông biến động mạnh nhất, kế đến là số hạt/bông, cuối cùng là trọng lượng hạt ít biến động nhất.
Tất cả các chỉ tiêu đều thể hiện: Cấy thưa mức độ biến động lớn hơn cấy dày, vì vậy cần cấy dày hợp lý để ngay trong điều kiện bất thuận năng suất cũng không bị tác động nhiều.
Trong các yếu tố năng suất thì biến động của số nhánh tối đa và số bông nhiều nhất rồi đến số hạt trên bông. Trọng lượng hạt không có ảnh hưởng đáng kể vì năng suất phụ thuộc 2 yếu tố chủ yếu là số bông và số hạt nên mức độ biến động của năng suất cũng nằm trong phạm vi biến động của số bông và số hạt.
Những biến động trên phản ánh quy luật khách quan của sinh vật hay nói cách khác, đó là hiện tượng tự điều tiết của quần thể ruộng lúa. Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất không thể coi nhẹ tác động của con người, tức là tác động của các biện pháp kỹ thuật theo hướng có lợi nhất nhằm đạt năng suất cao.
4. Yêu cầu của ruộng lúa đạt năng suất cao
Dựa vào đặc điểm sinh lý của quá trình quang hợp, dinh dưỡng khoáng và các yếu tố tạo thành năng suất lúa, để nâng cao năng suất của quần thể ruộng lúa, cần chú ý một số yêu cầu cơ bản sau:
a. Dùng các giống phù hợp với điều kiện thâm canh
Những giống thâm canh thường là những giống thấp và cứng cây, có khả năng chịu phân tốt khi đầu tư thâm canh. Những giống cao cây thường có nhược điểm chịu phân kém, khi tăng phân bón dễ bị lốp đổ dẫn đến năng suất thấp, phẩm chất giảm.
Giống thâm canh cần có góc lá hẹp (góc tạo giữa thân và lá), lá đứng để khi tăng mật độ cấy hay trong điều kiện nhánh đẻ mạnh các lá ít bị che khuất nhau, tạo hệ số diện tích lá (LAI) lớn, nhất là vào thời kỳ sinh trưởng sinh thực để tạo sản phẩm quang hợp cao.
Trong điều kiện năng suất sinh học như nhau, giống thấp cây có hệ số kinh tế (k) cao nên năng suất kinh tế sẽ cao hơn các giống cao cây.
Ngoài ra những giống thâm canh cần có thời gian sinh trưởng hợp lý, quan hệ giữa sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực cân đối để tạo điều kiện tốt nhất cho quá trình hình thành các yếu tố năng suất nói riêng và năng suất nói chung. Những giống ngắn ngày có ưu thế cho việc luân canh tăng vụ, thay đổi cơ cấu cây trồng, dễ tránh được tác hại của thiên nhiên và sâu bệnh, nhất là vào thời kỳ sinh trưởng cuối
b. Đầu tư bón phân hợp lý
Nói chung để đạt năng suất cao phải tăng lượng phân bón. Phân bón ít thì năng suất thấp nhưng nếu thừa thì cũng bất lợi, dễ bị lốp đổ và sâu bệnh hại. vì vậy cần sử dụng phân bón với liều lượng và tỷ lệ hợp lý giữa các loại phân. Có như vậy mới nâng cao năng suất và tăng hiệu quả của phân bón.
c. Bảo đảm mật độ và thời gian cấy thích hợp
Mật độ gieo cấy có tác dụng rõ rệt với hệ số diện tích lá và quá trình đẻ nhánh, do đó ảnh hưởng đến số bông và năng suất. Tùy theo loại hình giống nhiều bông hay nặng bông mà xác định mật độ gieo cấy thích hợp.
(Nguồn tài liệu: Giáo trình Cây lương thực)