nghiên cứu sinh trưởng, phát triển, năng suất của một số dòng, giống lúa cạn nhập nội tại phú thọ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM



HOÀNG MAI THẢO

NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN,
NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ DÕNG, GIỐNG LÚA
CẠN NHẬP NỘI TẠI PHÖ THỌ



LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRỒNG TRỌT







Thái Nguyên, tháng 9/2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM


HOÀNG MAI THẢO


NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN,
NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ DÕNG, GIỐNG LÖA CẠN
NHẬP NỘI TẠI PHÖ THỌ

Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT
Mã số: 60.62.01


LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRỒNG TRỌT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Nguyễn Hữu Hồng
Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
2. TS. Nguyễn Văn Toàn
Viện Khoa học Kỹ thuật NLN Miền núi phía Bắc

Thái Nguyên, tháng 9/2011
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
1. Bài báo khoa học:
Hoàng Mai Thảo, Nguyễn Hữu Hồng, Nguyễn Văn Toàn. Kết quả đánh
giá khả năng chịu hạn của một số dòng (giống) lúa cạn nhập nội tại Phú Thọ.
Tạp chí Khoa học công nghệ Trường Đại học Hùng Vương. Số 2 (19)-2011.tr
28-30.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN


Công trình này được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN- ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Người hướng dẫn hoa học:
1. PGS.TS. Nguyễn Hữu Hồng
Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
2. TS. Nguyễn Văn Toàn
Viện Khoa học Kỹ thuật NLN Miền núi phía Bắc

Phản biện 1:……………………………………………………
Phản biện 2: ……………………………………………………




Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn họp
tại:…………………………. vào hồi…giờ….ngày….tháng… năm




Có thể tìm hiểu luận văn tại trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên
Và thư viện Trường/Khoa…………………………………………….




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN



ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM


HOÀNG MAI THẢO


NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN,

NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ DÕNG, GIỐNG LÖA CẠN
NHẬP NỘI TẠI PHÖ THỌ

Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT
Mã số: 60.62.01



TÓM TẮT
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRỒNG TRỌT






Thái Nguyên, tháng 9/2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

1
MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Hiện nay, biến đổi khí hậu đang trở thành mối quan tâm chung của tất
cả các nƣớc trên thế giới. Biến đổi khí hậu là nguyên nhân làm tăng các hiện
tƣợng thời tiết nguy hiểm, làm thay đổi tần suất và cƣờng độ các hiện tƣợng
thời tiết bất thuận nhƣ: bão, mƣa lớn, hạn hán…Các hiện tƣợng này xuất hiện
bất thƣờng và tăng trong thập kỷ qua. Theo Tổ chức Khí tƣợng thế giới, châu
Á là khu vực bị thiên tai nặng nề nhất trong vòng 50 năm tới, mà Việt Nam là

một trong 5 quốc gia bị ảnh hƣởng nặng nề nhất, trong đó thiệt hại về tài sản
do hạn hán gây ra đứng thứ ba sau lũ và bão. Hạn hán có năm làm giảm 20 -
30% năng suất cây trồng, giảm sản lƣợng lƣơng thực, ảnh hƣởng nghiêm
trọng tới chăn nuôi và sinh hoạt của ngƣời dân [21]. Việc chống hạn thƣờng
gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn nƣớc, các hồ chứa nƣớc thƣợng nguồn
cũng bị cạn kiệt. Hạn hán kéo dài sẽ dẫn đến nguy cơ hoang mạc hoá ở một số
vùng, đặc biệt là vùng Nam Trung Bộ, vùng cát ven biển miền Trung và vùng
đất dốc thuộc Trung du, miền núi phía Bắc.
Việt Nam có khoảng 4,36 triệu ha đất trồng lúa nƣớc, trong đó có 2,1
triệu ha đất lúa canh tác nhờ nƣớc trời và đất thiếu nƣớc tƣới, phân bố chủ yếu
ở miền núi: Tây Nguyên, một số vùng khó khăn của Đồng bằng, Trung du,
miền núi phía Bắc. Năng suất lúa canh tác nhờ nƣớc trời thấp chỉ đạt khoảng
trên 10 tạ/ha, vùng tƣới tiêu không chủ động năng suất có cao hơn nhƣng
cũng chỉ đạt khoảng 30 tạ/ha [10].
Việc chọn tạo và đƣa vào sử dụng các giống lúa có khả năng thích ứng,
cho năng suất ổn định trong điều kiện hạn là một giải pháp tiết kiệm và sử
dụng hợp lý nguồn tài nguyên nƣớc. Các giống lúa chịu hạn không chỉ cần
thiết với vùng miền núi khô hạn, canh tác nhờ nƣớc trời mà cả đối với những

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

2
vùng trồng lúa khác, bởi tình trạng thiếu nƣớc có thể xảy ra ở các vùng trồng
lúa trong một vài giai đoạn sinh trƣởng của cây lúa. Nhƣ vậy chọn tạo và sử
dụng các giống lúa chịu hạn là một giải pháp cần thiết.
Tuy nhiên bộ giống lúa cạn hiện nay đang sử dụng trong sản xuất còn
chƣa thực sự phong phú, chủ yếu là các giống bản địa cho năng suất rất thấp
và một số ít nguồn giống nhập nội.
Để tìm ra những giống lúa cạn phù hợp với sinh thái và điều kiện sản
xuất của tỉnh Phú Thọ và các tỉnh Trung du, miền núi khác, chúng tôi tiến

hành: “Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển, năng suất của một số dòng,
giống lúa cạn nhập nội tại Phú Thọ”.
2. Mục tiêu của đề tài
Xác định đƣợc các dòng, giống lúa cạn có khả năng sinh trƣởng, phát
triển tốt, cho năng suất cao và có khả năng chịu hạn tốt trong điều kiện gieo
trồng tại Phú Thọ.
3. Yêu cầu của đề tài
- Khảo sát sinh trƣởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu
của tập đoàn lúa cạn.
- Nghiên cứu, đánh giá sinh trƣởng, phát triển, năng suất và khả năng
chống chịu của các dòng, giống lúa cạn triển vọng.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

3
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài
Hầu hết các quá trình sinh lý trong cây nhƣ sinh trƣởng phát triển và
quá trình hình thành năng suất đều chịu ảnh hƣởng sâu sắc của sự thiếu hụt
nƣớc trong đất và trong cây. Tuy nhiên, phản ứng của các giống cây trồng
khác nhau đối với hạn không giống nhau. Trong cùng một điều kiện hạn nhƣ
nhau nhƣng một số giống vẫn sinh trƣởng bình thƣờng hoặc chỉ giảm một
phần năng suất, nhƣng cũng có những giống thì giảm mạnh, thậm chí có
giống còn không cho thu hoạch. Nhƣ vậy là các giống khác nhau đã có những
đặc trƣng chống chịu khác nhau và do đó các giống cũng có cơ chế chịu hạn
khác nhau. Chính vì vậy khâu giống là một khâu rất quan trọng trong sản xuất
trồng trọt. Mỗi vùng, mỗi thời vụ, điều kiện khí hậu thổ nhƣỡng cần có những

giống phù hợp với điều kiện đó.
Để đánh giá và chọn tạo lúa cạn cần nắm rõ khái niệm về lúa cạn và
đặc điểm chịu hạn ở cây lúa
1.1.1 Khái niệm về lúa cạn
Theo nghiên cứu của các tác giả trên thế giới và Việt Nam đều cho rằng
nguồn gốc lúa cạn là do từ lúa nƣớc, trong quá trình sống của mình đã chuyển
từ dƣới nƣớc lên cạn do yêu cầu của con ngƣời. Tuy lúa là cây trồng thích
ứng rộng nhƣng ở mỗi vùng sinh thái khác nhau thì năng suất cũng khác biệt
do khả năng cung cấp nƣớc, dinh dƣỡng,… khác nhau. Lúa cạn sống ở những
nơi khó khăn, không có nguồn nƣớc tƣới, hoàn toàn dựa vào nƣớc trời trên
những chân đất nƣơng, bãi, ruộng bậc thang hoặc những mặt bằng với độ dốc
khác nhau từ 0 đến 40
0
[8].
Tác giả Bùi Huy Đáp (1978) định nghĩa: “Lúa cạn là loại lúa gieo trồng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

4
trên đất cao, nhƣ là các loại hoa màu trồng cạn khác, không tích nƣớc trong
ruộng và hầu nhƣ không bao giờ đƣợc tƣới thêm. Nƣớc cho lúa chủ yếu do
nƣớc mƣa cung cấp và đƣợc giữ lại trong đất” [4].
Theo Nguyễn Thị Lẫm (2003), thì lúa cạn đƣợc chia thành hai loại:
Lúa cạn cổ truyền: đƣợc nông dân Tây Bắc, Việt Bắc,… canh tác lâu
đời trên nƣơng rẫy theo dạng định canh hoặc du canh. Năng suất lúa canh tác
theo hình thức này không ổn định, giảm theo độ phì đất.
Lúa không chủ động nƣớc hoặc sống nhờ nƣớc trời: loại này đƣợc phân
bố trên nƣơng bằng, chân đồi, soi bãi có độ dốc nhỏ hơn 5
0
, có đắp bờ hoặc

không đắp bờ, hoặc trên ruộng bậc thang đã đƣợc gia cố, nhƣng cũng dễ bị
mất nƣớc sau khi mƣa một thời gian ngắn. Những giống lúa cạn gieo trên
chân ruộng này là những giống lúa cạn mới lai tạo, có khả năng chịu hạn
trong những giai đoạn nhất định, hiệu suất sử dụng nƣớc cao. Những giống
lúa cạn khác với lúa nƣớc ở khả năng lấy nƣớc một cách tích cực trong điều
kiện thiếu nƣớc nhờ những đặc điểm quý nhƣ bộ rễ phát triển mạnh, rễ to
mập, ăn sâu, phần vỏ rễ dầy,… Những giống lúa cạn là những giống khi bị
hạn ở một số giai đoạn sinh trƣởng nhất định không làm ảnh hƣởng nhiều đến
năng suất và khi gặp khô hạn trong quá trình sinh sống thì mức độ giảm năng
suất ít hơn nhiều so với những giống lúa nƣớc cũng ở điều kiện đó. Còn khi
gặp đìều kiện có nƣớc, đƣợc thâm canh đầy đủ thì năng suất khá hơn [8].
1.1.2 Đặc tính chống chịu hạn ở cây lúa
Sự thể hiện tính chống chịu khô hạn đƣợc quan sát thông qua những
tính trạng cụ thể nhƣ hình thái rễ, lá, chồi thân, phản ứng co nguyên sinh, bao
phấn, quá trình trỗ bông, v.v… Những tính trạng nhƣ vậy gọi là tính trạng
thành phần. Khả năng chống chịu hạn thể hiện ở tất cả các đặc tính về khả
năng hút nƣớc, giữ nƣớc và sử dụng nƣớc tiết kiệm [23]:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

5
- Khả năng làm giảm sự bốc thoát hơi nƣớc thông qua hoạt động sinh lý
gồm khả năng điều chỉnh đóng mở khí khổng thông qua độ cuốn của lá, làm
giảm diện tích lá, có lông che phủ hoặc lớp cutin dày tạo hàng rào ngăn cản
sự mất nƣớc qua khí khổng
- Khả năng duy trì sự cung cấp nƣớc thông qua bộ rễ phát triển, ăn
sâu, mật độ rễ cao; có khả năng giảm thế thẩm thấu bằng tích luỹ chất vô
cơ, hữu cơ.
- Có khả năng duy trì tính nguyên vẹn về cấu trúc và chức năng sinh lý
của tế bào và các cơ quan tử, đảm bảo độ nhớt và tính đàn hồi của chất

nguyên sinh.
Ngoài ra khả chịu hạn còn thông qua thời gian sinh trƣởng ngắn giúp
cây có thể né tránh đƣợc hạn cuối vụ, hoặc đầu vụ.
Nhƣ vậy khả năng chịu hạn của lúa cạn phụ thuộc vào giống và chịu tác
động bởi yếu tố ngoại cảnh nhƣ khí hậu, đất đai. Việc nghiên cứu lựa chọn
các giống lúa cạn thích hợp cho từng vùng là một yêu cầu cấp thiết để tăng
năng suất lúa cạn.
1.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trong nước và trên thế giới
1.2.1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trên thế giới
1.2.1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới
Lúa cạn chiếm tỷ trọng không lớn so với diện tích lúa thế giới. Năm
1974 là 22,7 triệu ha. Hiện nay trên toàn thế giới có khoảng 150 triệu ha trồng
lúa cung cấp trên 600 triệu tấn thóc mỗi năm, trong đó vùng trồng lúa đƣợc
tƣới thƣờng xuyên vào khoảng 79 triệu ha (chiếm 52,7 %), diện tích trồng lúa
bị hạn là 54 triệu ha (chiếm 36%), diện tích đất dốc đƣợc tƣới tràn là 11 triệu
ha (chiếm 7,33%) và diện tích lúa cạn là 14 triệu ha (chiếm 9,33%) [8].
Diện tích lúa cạn phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở Châu Á,
Châu Mỹ La Tinh và Châu phi. Năng suất lúa cạn trên thế giới còn thấp,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

6
bình quân đạt 1 tấn/ha. Những vùng thuận lợi ở Châu Mỹ Latinh có thể đạt
2,5 tấn/ha [14].
Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới
Châu lục trên thế giới
Diện tích (nghìn ha)
Sản lƣợng (nghìn tấn)
Châu Á
12.000

11.793
Châu Mỹ Latinh
6.725
8.820
Châu Phi
2.000
1.023
Thế giới
25.000
24.803
(Trích theo tài liệu số [8])
Trong từng khu vực, diện tích gieo trồng lúa cạn ở các nƣớc cũng khác
nhau. Những nƣớc trồng nhiều nhƣ Ấn Độ, Brazil, Indonesia, Bangladesh. Về
tỷ lệ diện tích lúa cạn so với lúa nƣớc ở từng quốc gia cũng khác nhau, có
nƣớc trồng 100% diện tích lúa cạn nhƣ Liberia, Togo (96%), Venezuela
(90%),…[14].
Ở Châu Á khoảng 50% đất trồng lúa là canh tác nhờ nƣớc trời, mặc
dù năng suất lúa ở những vùng có tƣới đã tăng gấp 2 đến 3 lần so với 30
năm trƣớc đây, nhƣng ở vùng canh tác nhờ nƣớc trời năng suất tăng lên ở
mức rất nhỏ, bởi vì những vùng này sử dụng giống lúa cải tiến rất khó khăn
do môi trƣờng không đồng nhất và biến động. Một phần bởi vì có rất ít
giống lúa chịu hạn [23].
Theo Pandey và Khiêm (2002) lúa cạn ở vùng Đông Nam Á có khoảng
50 triệu ha, với hơn 100 triệu ngƣời sống nhờ vào canh tác lúa cạn. Ở một số
tính miền núi thì lúa cạn đóng vai trò chủ đạo trong sản xuất, ví dụ ở vùng
miền núi phía Bắc Việt nam, lúa cạn chiếm 46% giá trị sản xuất lƣơng thực
(Minot và cs, 2006) [24].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

7
Năng suất lúa bị thiệt hại do hạn hán là khá cao ở phía Đông Bắc Thái
Lan, phía Đông Ấn Độ, Bangladesh và Indonesia, năng suất giảm ƣớc tính từ
13% -35% (Jongdee và cs. 1997) [26].
Nông dân ở vùng cao phần lớn là ngƣời nghèo, tỷ lệ đó ở Lào chiếm
52%, 59% ở Việt Nam, 68% ở Nepal, 45% ở miền Bắc Ấn Độ, tỷ lệ đói
nghèo đến nay đã vƣợt quá mức trung bình của các quốc gia tƣơng ứng.
Ngoài ra nghèo đói ở vùng cao thƣờng do mất an ninh lƣơng thực theo mùa
và kinh niên (Minot và cs, 2003, Pandey và cs, 2005). Ở vùng sâu, vùng xa ở
Lào, Nelpal, Ấn Độ, Việt Nam sản xuất gạo thƣờng không đủ để đáp ứng tiêu
dùng trong vùng. Ở Việt nam, nhu cầu về gạo của gần 1/3 hộ gia đình vƣợt
quá khả năng sản xuất của địa phƣơng (Pandey và Khiêm, 2001), mặc dù Việt
Nam là nƣớc xuất khẩu gạo lớn [22].
Dân số ở vùng cao tăng nhanh gây áp lực lên các nguồn tài nguyên,
thời gian bỏ hoang giảm, độ màu mỡ của đất suy giảm, tăng xói mòn và suy
thoái môi trƣờng. Năng suất cây trồng giảm dẫn đến sự xâm lấn rừng để canh
tác. Quá trình này diễn ra càng làm gia tăng sự nghèo đói và mất an ninh
lƣơng thực. Vậy đảm bảo an ninh lƣơng thực cho vùng cao là một giải pháp
để bảo vệ các nguồn tài nguyên. Vấn đề đặt ra là phải có bộ giống tốt và có
các dịch vụ hỗ trợ nông nghiệp (phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, tín dụng,…)
để tăng năng suất lúa cạn lên.
1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn trên thế giới
● Phương pháp đánh giá tính chịu hạn
Theo B.A. Rubin [12] có 4 phƣơng pháp đánh giá chủ yếu đó là:
1- Phƣơng pháp đánh giá ngoài đồng ruộng. Đây là phƣơng pháp đánh
giá trực tiếp trong điều kiện tự nhiên, là phƣơng pháp đáng tin cậy nhất nhƣng
đòi hỏi nhiều công phu và thời gian dài bởi vì hạn không thƣờng xuyên xảy ra
hàng năm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

8
2- Phƣơng pháp trồng trong nhà hạn do L.X Livinov (1933) đề xuất,
tạo nên khu vực hạn bằng cách đào 1 mƣơng sâu 80cm, sau đó đặt lên một
khung gỗ để khi có mƣa thì căng lên một tấm bạt không thấm nƣớc. Phƣơng
pháp này cồng kềnh và khả năng di động kém nên không phổ biến rộng rãi.
3- Phƣơng pháp gây héo do I.I Tumanov (1929) đề nghị, phƣơng pháp
này dựa trên cơ sở của quá trình khủng hoảng nƣớc khi trồng cây trong bình
sinh dƣỡng tƣới không đủ nƣớc. Tuy nhiên đây cũng là phƣơng pháp chƣa
hoàn chỉnh vì nó đã bỏ qua vai trò của bộ rễ.
4- Phƣơng pháp đánh giá tính chịu nóng trong phòng khô. Đây là
phƣơng pháp đánh giá khả năng của chất nguyên sinh trong tế bào chống lại
các tác động của nhiệt độ và sự thoát hơi nƣớc trong điều kiện nhiệt độ cao và
ẩm độ ngày càng thấp và tốc độ gió gây hạn không khí cao.
Tuy nhiên nếu tiến hành đơn độc các phƣơng pháp trên đều có những
nhƣợc điểm nhất định, vì vậy Ghenken P.A (1956) đã xây dựng các phƣơng
pháp gián tiếp để đánh giá tính chịu hạn và chịu nóng của cây dựa trên cơ
sở của mối quan hệ giữa các đặc điểm hình thái với các tính chất sinh lý
của chúng.
● Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa chịu hạn
Tác giả P.C. Gupta và J.C. O’Toole (1986) [24] đã nêu rõ hƣớng tạo giống
lúa cạn là cần thay đổi theo từng vùng sinh thái nhƣng hƣớng chung là:
+ Năng suất cao và ổn định
+ Có nhiều dạng hình phong phú
+ Chiều cao cây từ 110 – 130 cm
+ Tính thích nghi cao
+ Khả năng đẻ nhánh khá và chống đổ tốt
+ Chuyển từ dạng bông to sang dạng nhiều bông
+ Khi gặp điều kiện thuận lợi vẫn cho năng suất cao

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

9
+ Có bộ rễ khoẻ, dày và ăn sâu
+ Mọc khoẻ, có khả năng cạnh tranh với cỏ dại
+ Chín tập trung, tỷ lệ lép thấp
+ Chịu hạn tốt, chịu đạm trung bình
+ Chống chịu tốt với bệnh đạo ôn, khô vằn và đốm nâu
+ Chống chịu rầy nâu và sâu đục thân
+ Chịu đƣợc loại đất nghèo dinh dƣỡng, thiếu lân, thừa nhôm và chua.
Năng suất hạt dƣới điều kiện hạn là tính trạng cơ bản để chọn lọc
trong chƣơng trình tạo giống cho môi trƣờng hạn, nhƣng đôi khi những tính
trạng gián tiếp cũng rất hữu ích cho chọn lọc. Tính trạng gián tiếp là những
đặc điểm của cây trồng liên kết với năng suất dƣới điều kiện bất thuận,
chúng cung cấp những thông tin bổ sung cho nhà tạo giống sử dụng khi
chọn lọc [23].
Ở Brazil chƣơng trình nghiên cứu lúa cạn tập trung vào các vấn đề
khả năng chịu hạn, bệnh hại, vấn đề đất và đã đƣa ra sản xuất một số giống
IAC164, IAC165 có năng suất cao chịu hạn tốt, chống chịu đƣợc nhiều loại
sâu bệnh gây hại đối với lúa [24].
Chiến lƣợc chọn tạo giống chống chịu khô hạn ở Thái Lan đƣợc xác
định nhƣ sau: (1) Xác định những tính trạng thành phần có liên quan đến khả
năng chịu hạn, (2) tạo ra các bộ giống đa dạng thích nghi với điều kiện dễ xảy
ra hạn, (3) phát triển các lĩnh vực kỹ thuật cho việc sàng lọc giống lúa chịu
hạn, (4) phát triển việc lập bản đồ cho xác định các marker phân tử liên quan
chặt chẽ đến các gen kiểm soát chịu hạn, (5) hỗ trợ chƣơng trình lựa chọn một
điểm đánh dấu [26].
Theo nguồn tin từ Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) cho biết họ đã lai
tạo ra giống lúa mới thế hệ đầu tiên có tên là "Aerobic rice" (lúa hảo khí).
Aerobic rice có thể sinh trƣởng ở các vùng đất khô nhƣ các giống ngô, thay vì

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

10
các cánh đồng ngập nƣớc nhƣ truyền thống. Giống mới này là kết quả lai tạo từ
giống lúa cao sản mới với giống lúa truyền thống có khả năng chịu hạn, năng
suất thấp. Một số dòng thuộc giống lúa mới này hiện đang đƣợc trồng thử
nghiệm tại những khu vực thƣờng bị hạn hán ở miền Nam châu Á. Kể từ khi
thành lập (1960) đến nay, các nhà khoa học của IRRI đã tạo ra hơn 40.000 giống
lúa mới. Các nghiên cứu của IRRI cho thấy nhiều giống lúa mới không chỉ cho
ra năng suất cao trong các điều kiện tốt mà còn có thể cho 2 -3 tấn/ha trong các
điều kiện khô hạn. Trong khi đó, các giống phổ thông khác chỉ cho năng suất
khoảng 1 tấn/ha. Các giống lúa truyền thống đòi hỏi rất nhiều nƣớc trong suốt
thời gian phát triển và sinh sản. Nếu quá khô hạn, cây lúa sẽ giảm sản xuất
Gibberllin, một hooccmôn kích thích ra hoa và sẽ làm giảm năng suất của lúa.
Do đó, nhằm giúp cây lúa chống chịu đƣợc hạn hán, các nhà khoa học ở IRRI đã
sử dụng phƣơng pháp gọi là "cô lập biến dạng" (detection mutants) để loại bỏ
các gen dẫn đến giảm năng suất cây lúa [18].
Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đƣa ra một số tính trạng gián tiếp để
giúp nhận biết kiểu gen chịu hạn nhƣ ngày ra hoa/chín (phụ thuộc vào khoảng
thời gian hạn, nhƣng có hệ số di truyền cao đến 0,9), tỷ lệ đậu hạt (tƣơng quan
chặt với năng suất khi hạn xảy ra tại thời gian ra hoa và có hệ số di truyền
trung bình 0,6), độ tàn lá (không có tƣơng quan hoặc tƣơng quan không chặt
với năng suất, hệ số di truyền trung bình 0,7), nhiệt độ tán lá (không có tƣơng
quan hoặc tƣơng quan chặt với năng suất nếu hạn tối đa xảy ra gần thời điểm
ra hoa, hệ số di truyền trung bình 0,7) [23].
● Nghiên cứu về di truyền tính chịu hạn
Trong những năm gần đây, với sự phát triển không ngừng của công nghệ
sinh học cùng với sự ra đời của các chỉ thị phân tử đặc biệt là ở lúa, các nhà
khoa học đã thiết lập đƣợc một số bản đồ phân tử cho các tính trạng số lƣợng

nhƣ chịu hạn, chịu úng, chịu phèn. Đối với đặc tính chống chịu hạn bằng sử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

11
dụng chỉ thị phân tử nhƣ SSR, AFLP, RFLP, SNP các QTL kháng hạn đã
đƣợc định vị ở nhiều loại cây trồng khác nhau cũng nhƣ cây lúa.
Hệ thống rễ phát triển tốt là một tính trạng vô cùng quan trọng giúp cây
trồng chống chịu khô hạn. Ngƣời ta đã sử dụng quần thể đơn bội kép của cặp
lai IR64 x Azucena tại IRRI. Sau đó Shen và cs. (1999) đã phát triển quần thể
gần nhƣ đẳng gen của IR64 đƣợc du nhập với những QTL chủ lực. Các tác
giả đã ghi nhận bốn đoạn trên nhiễm sắc thể số 1, 2, 7 và 9 là nơi định vị các
QTL chủ lực trong phân tích chọn lọc từng QTL mục tiêu [25].
Thành tựu của công nghệ sinh học trong việc thực hiện xây dựng bản
đồ di truyền phân tử cho phép chúng ta xem xét những tính trạng di truyền
phức tạp nhƣ tính chống chịu khô hạn và năng suất (Zhang và cs., 1999).
Tại Đại học kỹ thuật Texas, nhóm tác giả này đã thực hiện bản đồ di truyền
QTL đối với 2 tính trạng quan trọng liên quan đến sự kiện chống chịu khô
hạn, đó là khả năng điều tiết áp suất thẩm thấu và những tính trạng hình
thái của rễ lúa [30].
Yinong Yang và Lizhong Xiang (2003) công bố gen MAPK5 (Mitogen-
activated protein kinase 5) có vai trò tăng cƣờng sức chống chịu của cây lúa
với các khủng hoảng môi trƣờng trong đó có hạn [29].
Đặc biệt, Wang và cs. (2007) đã so sánh sự thể hiện gen giữa giống
lúa nƣớc và giống lúa cạn trong điều kiện bị stress do khô hạn, sử dụng
phƣơng tiện cDNA microarray. Giống lúa cạn IRAT109, Haogelao, Han
297 và giống lúa nƣớc Zhongzuo 93, Yuefu, Nipponbare đã đƣợc sử dụng.
Sau khi đọc chuỗi trình tự DNA, có 64 unique ESTs thể hiện ở mức độ cao
ở giống lúa cạn và 79 ở giống lúa nƣớc. Tác giả dự đoán sự thể hiện của
các gen mục tiêu ở mức độ cao trong lúa cạn có thể cải tiến đƣợc khả năng

chống chịu stress do khô hạn trong lúa nƣớc và những loài cây trồng có
liên quan gần về huyết thống [28].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

12
1.2.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam
1.2.2.1 Tình hình sản xuất lúa cạn ở Việt Nam
Mặc dù năng suất thấp nhƣng cây lúa cạn vẫn đƣợc nông dân duy trì vì
cây lúa cạn vẫn còn quan trọng trong việc đóng góp lƣơng thực tại chỗ cho
các vùng sâu, vùng xa. Việc vận chuyển lƣơng thực ở nơi khác đến rất khó
khăn, nên ở những vùng này ngƣời nông dân chủ yếu tự cung tự cấp lƣơng
thực, thực phẩm. Bên cạnh đó cây lúa cạn có ƣu thế trong việc sử dụng tốt
nhất lƣợng nƣớc trời.
Theo Vũ Tuyên Hoàng và cs. (1992) [6] thì việc trồng lúa cạn còn
nhiều hạn chế do:
- Hoàn toàn phụ thuộc vào thiên nhiên: lƣợng mƣa và tần suất mƣa là
các yếu tố quyết định cho năng suất của cây lúa do vậy nếu năm nào mƣa
thuận gió hoà thì sẽ có năng suất cao, năm nào thời tiết bất lợi sẽ ảnh hƣởng
đến năng suất. Các đợt hạn vào giai đoạn sinh trƣởng sinh thực sẽ gây ảnh
hƣởng lớn, đặc biệt là vào giai đoạn làm đòng và trỗ.
- Giống lúa dài ngày, lẫn tạp nhiều: Tuy có rất nhiều giống nhƣng hầu
hết là giống dài ngày, nên chỉ trồng 1vụ trong năm.
- Trình độ thâm canh thấp: đa số đồng bào dân tộc không đầu tƣ khi
canh tác lúa cạn, đặc biệt đầu tƣ phân bón, phòng trừ cỏ dại, kỹ thuật canh tác
đơn giản.
- Rất ít sử dụng thuốc bảo vệ thực vật đặc biệt là thuốc trừ cỏ.
Do tình trạng xói mòn rửa trôi nên năng suất cây trồng trên đất dốc
thƣờng thấp, không ổn định và giảm nhanh theo thời gian. Theo tính toán của
Viện khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc từ năm 2003 đến

năm 2005 thì năng suất lúa nƣơng giảm từ 10 đến 12 %/năm. Lúa nƣơng đóng
vai trò rất quan trọng trong việc ổn định lƣơng thực cho đồng bào thiểu số
miền núi, đặc biệt là ở các huyện vùng cao, vùng sâu, vùng xa của cả nƣớc.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

13
Toàn vùng Trung du, Miền núi phía Bắc có 983.401 ha đất trồng cây hàng
năm thì đất nƣơng rẫy chiếm 365.660 ha (37%), trong đó lúa nƣơng chiếm
khoảng 28,5% bằng 104.200 ha. Đến nay, việc nghiên cứu chọn tạo và phát
triển sản xuất lúa cạn đang là một khoảng trống và ít đƣợc quan tâm. Thực tế,
nông dân miền núi vẫn phải gieo các giống lúa địa phƣơng nhƣ Pe Lạnh, Ma
Cha trắng, Ma Cha đỏ, Khẩu Lèng, v.v trong đó nhiều giống tuy có năng
suất ổn định nhƣng rất thấp. Theo kết quả điều tra của Viện nghiên cứu thì
năng suất lúa nƣơng hiện nay chỉ dao động xung quanh 0,8 đến 1,2 tấn/ha (ở
Mù Cang Chải là 0,9 tấn/ha; ở Văn Chấn là 0,9 đến 1,1 tấn/ha; Chợ Đồn đạt
xung quanh 1 tấn/ha, Sông Mã đạt 1,2 tấn/ha và Tủa Chùa cũng chỉ đạt
khoảng 1,1 tấn/ha). Một số rất ít các giống lúa cạn cải tiến có tiềm năng năng
suất cao đã đƣợc đƣa vào sản xuất, song vẫn chƣa vƣợt trội các giống địa
phƣơng, đặc biệt về tính chống chịu khô hạn và chất lƣợng nấu nƣớng, nên
chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi [20].
1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam
● Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa cạn
Từ năm 1978 chƣơng trình chọn tạo giống lúa mới chịu hạn do Vũ
Tuyên Hoàng chủ trì tại Viện cây lƣơng thực thực phẩm cùng phối hợp với
một số cơ quan khoa học kỹ thuật khác đã chọn tạo ra một số giống lúa tốt, có
thời gian sinh trƣởng ngắn, né tránh đƣợc hạn cuối vụ, chống chịu sâu bệnh
khá, đạt năng suất cao trong điều kiện thâm canh đầy đủ nhƣ CH2, CH3,
CH113, CH135. Các giống trên có đặc tính tốt nhƣ: vẫn cho thu hoạch cao
hơn các giống địa phƣơng trong điều kiện hạn, chịu đƣợc rét, ít bị khô vằn,

đạo ôn, bạc lá. CH2 có khả năng chịu phân có thể thâm canh đạt năng suất
cao. CH3 ngắn ngày dễ tính, chịu thâm canh trung bình phù hợp với các hộ
nông dân nghèo [6].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

14
Nguyễn Đức Thạnh (2000), đã đánh giá tập đoàn 208 giống lúa cạn
nhập nội và xác định đƣợc 2 giống IR57920-AC-25-2 và IR53236-280
cho năng suất cao hơn 40 tạ/ha, có khả năng chịu hạn tốt, chống chịu sâu
bệnh khá [14].
Vào năm 2004, nhóm nghiên cứu của tác giả Vũ Văn Liết đã thu thập
đánh giá và chọn lọc bồi dục nguồn vật liệu giống địa phƣơng phục vụ
chọn tạo giống lúa cho vùng canh tác nhờ nƣớc trời tại vùng núi Tây Bắc
Việt Nam đã lựa chọn đƣợc giống G26 có thể sử dung làm giống cho các
vùng khó khăn về nƣớc tƣới [9].
Viện Bảo vệ thực vật đã chọn lọc từ dòng CT7739-2-M-3-3-2 tạo đƣợc
giống LC93-1 đƣợc Nhà nƣớc công nhận giống vào năm 2004. Giống LC93-1
có bộ rễ phát triển mạnh, khả năng chịu hạn tốt, năng suất đạt 25-55 tạ/ha,
chất lƣợng cơm mềm, dẻo và có phổ thích nghi rộng [19].
Lê Thị Bích Thủy (2004) đã chọn đƣợc ba dòng có triển vọng C71.5.2,
C71.5.15 và C71.30.6 có thể tiếp tục đánh giá phát triển thành giống chịu hạn
dựa trên kết quả đánh giá khả năng chịu hạn bằng chỉ thị phân tử, gây hạn nhân
tạo và hàm lƣợng proline trong điều kiện hạn cũng nhƣ trên kết quả nghiên cứu
một số đặc điểm nông sinh học cùng với chỉ tiêu chất lƣợng gạo. Các dòng này
có tính chịu hạn hơn hẳn giống C71, thời gian sinh trƣởng ngắn, chiều cao cây
thấp, khối lƣợng 1.000 hạt và năng suất khóm cũng nhƣ hàm lƣợng protein đều
cao hơn so với giống C71 gốc và bƣớc đầu đề xuất quy trình tạo chọn lúa chịu
hạn bằng đột biến bức xạ và chỉ thị phân tử [17].
● Nghiên cứu về phương pháp đánh giá và di truyền tính chịu hạn

Theo Vũ Tuyên Hoàng, Nguyễn Văn Duệ, Huỳnh Yên Nghĩa (1992),
hàm lƣợng nƣớc của các giống CH cao hơn đối chứng, đặc biệt là ở giai đoạn
trỗ bông và sau trỗ từ 2,3- 4,8%. Cƣờng độ thoát hơi nƣớc của các giống CH
từ 697-548mg nƣớc/dm
2
/h. Đƣờng kính rễ của các giống lúa CH từ 62-65mm,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

15
tƣơng đƣơng với đối chứng, nhƣng ăn sâu hơn đối chứng từ 2,3 - 3,5 cm. Các
giống CH chỉ đạt chỉ số diện tích lá cao nhất ở giai đoạn làm đòng, sau đó
giảm dần nhƣng tốc độ giảm chậm hơn đối chứng. Các giống CH có hiệu suất
quang hợp thuần cao hơn đối chứng ở tất cả các giai đoạn [7].
Trần Nguyên Tháp (2000) đã tiến hành nghiên cứu những đặc trƣng cơ
bản của các giống lúa chịu hạn nhằm xây dựng chỉ tiêu chọn giống. Qua kết
quả nghiên cứu tác giả đã đề nghị dùng đƣờng saccarin nồng độ 0,8 - 1% hoặc
KClO
3
3% ngâm hạt trong 48 giờ để đánh giá nhanh tính chịu hạn. Đồng thời,
tác giả còn xác định hƣớng tạo giống vừa có khả năng chịu hạn và cho năng
suất từ 3,5 - 4 tấn/ha trở lên, đó là chọn tổ hợp lai có bố hoặc mẹ là những
giống có khả năng chống chịu hạn tốt và đã xác định rõ các đặc tính nhƣ phục
hồi tốt sau hạn, trỗ thoát, cổ bông dài, bông to, hạt mẩy, ít lép, các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất có mức suy giảm thấp trong điều kiện mất nƣớc,
chỉ số nhạy cảm với hạn thấp, (những đặc tính này thƣờng có ở nguồn vật
liệu địa phƣơng và nhập nội) lai với những giống có tiềm năng năng suất cao,
thấp cây, chống đổ tốt, chịu phân, đẻ nhánh khoẻ, chống chịu sâu bệnh tốt,
cho năng suất cao (nguồn gen này phải lấy từ nhóm các giống lúa cải tiến
mang gen lùn, thấp cây, do các nhà chọn tạo giống lai tạo, chọn lọc) [15].

Nguyễn Văn Doăng (2002) đã nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp xác
định áp suất thẩm thấu của hạt phấn bằng dung dịch Polyethylen glycol (PEG)
trong chọn tạo giống lúa mì chịu hạn. Theo tác giả, phƣơng pháp này giúp
phân biệt các giống có áp suất thẩm thấu cao và thấp. Những giống lúa mì
chịu hạn thƣờng có áp suất thẩm thấu cao và ngƣợc lại. Mặt khác, phƣơng
pháp kiểm tra này rất dễ thực hiện, không đòi hỏi nhiều trang thiết bị máy
móc đắt tiền và cho kết quả tốt. Vì vậy Nguyễn Văn Doăng đã đề nghị thử
nghiệm phƣơng pháp ngâm hạt phấn trong dung dịch PEG để đánh giá khả
năng chịu hạn với lúa [3].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

16
Nguyễn Đức Thạnh (2000) đã xác định đƣợc thời gian sinh trƣởng có
tƣơng quan chặt với năng suất của các giống lúa cạn. Để đạt năng suất cao các
giống lúa cạn phải có thời gian sinh trƣởng 105

10 ngày (đối với tỉnh Cao
Bằng và Bắc Thái). Tác giả cũng chỉ ra rằng gieo trồng lúa cạn vào thời vụ
cuối tháng 5 đến đầu tháng 7, tốt nhất là trong tháng 6 để trùng với các giống
lúa đại trà sẽ giảm đƣợc sự phá hoại của sâu, bệnh hại, [14].
Theo Bùi Chí Bửu (2003) [2] thì khả năng chịu hạn của cây lúa do 3
hợp phần chính đóng góp:
- Khả năng ăn sâu của rễ xuống tầng đất sâu.
- Khả năng điều tiết áp suất thẩm thấu giúp cây bảo vệ sinh mô không
bị tổn hại do mất nƣớc.
- Khả năng kiểm soát sự mất nƣớc ở bên ngoài khí khổng của lá.
Theo Vũ Văn Liết và cộng sự (2005) thì biểu hiện chống chịu hạn tốt
của cây lúa trên đồng ruộng là sự suy giảm chiều cao, số nhánh, kích thƣớc lá,
chiều dài bông, khối lƣợng và kích thƣớc hạt, cây lúa chịu hạn là những cây

sinh trƣởng bình thƣờng, đầu lá ít bị khô hay biến vàng, điểm cuốn lá thấp,
các bông trỗ thoát và hữu thụ cao [10].
Trần Nguyên Tháp, Nguyễn Trọng Khanh, Vũ Tuyên Hoàng, Nguyễn
Tấn Hinh, Trƣơng Văn Kính (2002) công bố vai trò của gen chống hạn trong
sự điều chỉnh hàm lƣợng proline ở lá lúa trong điều kiện môi trƣờng thay đổi.
Khi gặp điều kiện khủng hoảng nƣớc, hàm lƣợng proline có sự khác nhau
giữa các giống lúa cạn và lúa nƣớc. Các giống chịu hạn tốt đƣợc biểu thị bởi
hàm lƣợng proline trong lá cao, đặc điểm chịu hạn và mức suy giảm năng suất
thấp. Sự khác nhau về hàm lƣợng proline của các giống lúa cạn và lúa nƣớc
làm sáng tỏ vai trò của gen đối với cơ chế chống lại sự mất nƣớc ở điều kiện
gieo trồng cạn [16].
Sự trợ giúp của công nghệ sinh học vào quá trình tạo giống trong thời

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

17
gian qua đã đƣợc triển khai nhƣng mới chỉ dừng ở mức đánh giá một số nguồn
vật liệu mà chƣa đƣợc áp dụng nhiều nhƣ một công cụ chọn lọc có hiệu quả.
Quá trình chọn lọc theo phƣơng pháp truyền thống là một công cụ hữu hiệu
giúp tìm ra các dòng, giống lúa chịu hạn tốt, tuy nhiên sự kết hợp của phƣơng
pháp này với các biện pháp thanh lọc hạn ở môi trƣờng nhân tạo còn yếu nên
quá trình tạo giống còn mất nhiều thời gian và công sức.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

18
CHƢƠNG 2
NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu, địa điểm, thời gian nghiên cứu

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu
Thí nghiệm gồm 61 dòng, giống (chi tiết ở phần phụ lục):
- 49 dòng, giống lúa đƣợc gửi đến từ Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI
)theo chƣơng trình hợp tác đánh giá nguồn gen giữa Viện KHKTNLN miền
núi phía Bắc và IRRI.
- 10 giống nhập nội từ Trung Quốc theo chƣơng trình trao đổi nguồn
gen phục vụ công tác chọn tạo giống giữa Viện KHKTNLN miền núi phía
Bắc với Viện nghiên cứu lúa tỉnh Quảng Tây Trung Quốc.
- 1 giống do tổ chức CIRAD (Pháp) gửi đến.
- Giống LC93-1 là đối chứng
2.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu
- Địa điểm: Viện KHKTNLN miền núi phía Bắc.
- Thời gian: Vụ Xuân và vụ Mùa năm 2010, vụ Xuân năm 2011.
2.2 Nội dung nghiên cứu
2.2.1 Khảo sát tập đoàn lúa cạn nhập nội.
- Nghiên cứu một số đặc điểm sinh trƣởng, phát triển của tập đoàn lúa
cạn nhập nội.
- Nghiên cứu, đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của
tập đoàn lúa cạn nhập nội .
- Đánh giá khả năng chống chịu của tập đoàn lúa cạn nhập nội.
2.2.2 Đánh giá một số dòng, giống lúa cạn triển vọng
Những dòng, giống triển vọng ở thí nghiệm khảo sát sẽ đƣợc tiếp tục
đánh giá để tìm ra các dòng, giống tốt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

19
- Nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học, sinh trƣởng, phát triển
của các dòng, giống lúa cạn triển vọng.
- Nghiên cứu, đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất,

chất lƣợng gạo của các dòng, giống lúa cạn triển vọng.
- Nghiên cứu, đánh giá khả chống chịu của các dòng, giống lúa cạn
triển vọng.
2.3 Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm [9], [11], [13]
2.3.1.1 Khảo sát tập đoàn lúa cạn nhập nội (vụ Xuân năm 2010)
- Thí nghiệm đƣợc bố trí theo phƣơng pháp tuần tự, không nhắc lại.
- Số công thức thí nghiệm: 61.
- Diện tích ô thí nghiệm: 2,5m
2
.
2.3.1.2 Đánh giá một số dòng, giống lúa cạn triển vọng
Đánh giá sinh trƣởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của
một số dòng, giống lúa cạn triển vọng rút ra từ thí nghiệm 1 (vụ Mùa 2010 và
vụ Xuân 2011).
● Thí nghiệm đánh giá ngoài đồng ruộng:
+ Bố trí thí nghiệm: theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, 3 lần nhắc lại.
+ Số công thức: số dòng, giống rút ra từ thí nghiệm 1.
+ Đối chứng: giống LC 93-1.
+ Diện tích ô thí nghiệm: 10m
2
/ô.
● Thí nghiệm đánh giá gián tiếp khả năng chịu hạn
Đánh giá trong điều kiện nhân tạo thông qua tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ rễ
mầm đen, tỷ lệ rễ mạ héo sau khi xử lý KClO
3
ở các nồng độ 3%, 1%; thông
qua độ ẩm cây héo và cƣờng độ thoát hơi nƣớc:
- Bố trí thí nghiệm: theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn.
- Xử lý hạt bằng dung dịch KClO

3
: