Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa thuần năng suất, chất lượng cao có khả năng chống chịu sâu bệnh phục vụ cho sản xuất ở yên khánh, ninh bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
*





PHẠM ANH QUANG





NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA THUẦN
NĂNG SUẤT, CHẤT LƯỢNG CAO CÓ KHẢ NĂNG
CHỐNG CHỊU SÂU BỆNH PHỤC VỤ CHO SẢN
XUẤT Ở YÊN KHÁNH - NINH BÌNH







LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI – 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM



PHẠM ANH QUANG



NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA
THUẦN NĂNG SUẤT, CHẤT LƯỢNG CAO CÓ
KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU SÂU BỆNH PHỤC VỤ
CHO SẢN XUẤT Ở YÊN KHÁNH - NINH BÌNH


Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT
Mã số: 60.62.01


LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP



Người hướng dẫn khoa học:
GS. TS. HOÀNG TUYẾT MINH

HÀ N
ỘI
-
2011


Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




i

LỜI CAM ĐOAN

- Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
- Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và chưa từng được ai công bố.
- Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn
gốc.
Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2011
Tác giả luận văn



Phạm Anh Quang

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

ii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của cơ quan, các
thầy cô, gia đình và bạn bè. Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến:
- Lãnh đạo Chi cục Bảo vệ thực vật Ninh Bình, và các bạn đồng nghiệp đã nhiệt
tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian thực hiện đề tài.
- Ban Đào tạo Sau đại học, Viện Khoa học Nông nghiêp Việt Nam.
Tôi xin đặc biệt bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS. Hoàng Tuyết Minh-
Hội Giống cây trồng Việt Nam người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá
trình thực hiện đề tài và hoàn thành bản luận văn này.
Tôi cũng xin được chân thành cảm ơn Ban quản lý các HTX nông nghiệp Kiến
Thái, xã Khánh Trung; HTX Khánh Mậu, xã Khánh Mậu, huyện Yên Khánh, tỉnh
Ninh Bình là nơi tôi tiến hành thực tập, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ về
mọi mặt để tôi hoàn thành đề tài này.
Và cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới tất cả người
thân, bạn bè những người luôn bên cạnh, động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học
tập và thực hiện bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn và vô cùng cảm kích đối với những sự giúp đỡ
đầy quý báu đó!

Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2011
Tác giả luận văn

Phạm Anh Quang

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ ix

MỞ ĐẦU 1

1. Tính cấp thiết của đề tài 1

2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA
HỌC CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1. Những nghiên cứu về cây lúa 5

1.1.1. Nguồn gốc và phân loại thực vật của cây lúa 5

1.1.2. Giá trị dinh dưỡng của cây lúa 9

1.2. Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài 10

1.2.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới 10

1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 26

CHƯƠNG 2. NHỮNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 43

2.1. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu 43

2.1.1. Vật liệu nghên cứu 43

2.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 43

2.2. Nội dung nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết 44
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu 44

2.2.2. Điều kiện thí nghiệm 44

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

iv

2.2.3. Quy trình kỹ thuật 44

2.2.4. Bố trí mô hình thử nghiệm sản xuất 44
2.2.5. Các chỉ tiêu theo dõi 44

2.3. Phương pháp xử lý số liệu 44

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 57

3.1. Đặc điểm thời tiết, khí hậu vụ Xuân và vụ Mùa năm 2011 tại Ninh Bình57
3.1.1. Nhiệt độ 60

3.1.2. Lượng mưa 57

3.1.3. Ẩm độ không khí 60

3.1.4. Số giờ nắng 60

3.2. Đánh giá điều kiện tự nhiên, khí hậu và tình hình sản xuất lúa năng
suất, chất lượng cao ở tỉnh Ninh Bình 59

3.2.1. Điều kiện tự nhiên, khí hậu 59

3.2.2. Tình hình sản xuất lúa 59

3.3. Đánh giá sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của
một số giống lúa năng suất chất lượng cao gieo trồng năm 2011 tại huyện
Yên Khánh, tỉnh Ninh Bình 64

3.3.1. Tình hình sinh trưởng ở giai đoạn mạ 64

3.3.2. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa thí nghiệm 68

3.3.3. Chiều cao cây và động thái tăng trưởng chiều cao 75

3.3.4. Số nhánh và động thái đẻ nhánh 78

3.3.5. Số lá và động thái tăng trưởng số lá 84
3.3.6. Một số đặc điểm sinh trưởng, phát triển và nông sinh học của các
giống lúa tham gia thí nghiệm 87

3.3.7. Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống 89

3.3.8. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 95


Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




v

3.4. Xây dựng mô hình khảo nghiệm sản xuất một số giống lúa triển vọng

tại xã Khánh Mậu, huyện Yên Khánh, tỉnh Ninh Bình 98

3.4.1. Xây dựng mô hình 99

3.4.2. Kết quả đánh giá chất lượng gạo của các giống lúa triển vọng tham
gia mô hình 108

3.4.3. Hiệu quả kinh tế: 111

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 113

1. Kết luận: 113

2. Đề nghị: 114

TÀI LIỆU THAM KHẢO 113



Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT


AC Hàm lượng amylose

BADH2 Betain aldehyde dehydrogenase 2
CCCC Chiều cao cuối cùng
FAO Tổ chức Lương thực thế giới
HT1(Đ/c) Giống Hương thơm số 1 (đối chứng)
IARI Viện Nghiên cứu Nông nghiệp Ấn Độ
IRRI Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế
ICARD Chương trình hợp tác Nông nghiệp và PTNT Quốc tế
MPI Ministry of Planning and Investment
NHH Nhánh hữu hiệu
NSLT Năng suất lý thuyết
NSTT Năng suất thực thu
TNAU Đại học Nông nghiệp Tamil Nadu (Ấn Độ)
UDSC Đại học Delhi Nam Campus
USDA Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ
WHO Tổ Chức Sức Khoẻ Thế Giới
WTO Tổ chức Thương mại Thế giới



Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




vii

DANH MỤC BẢNG

Tên bảng
Trang

Bảng 1.1. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới
11
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của 10 nước sản xuất lúa
đúng đầu thế giới năm 2010

12
Bảng 1.3. Dân số thế giới 1950-2000 và phỏng đoán đến 2050
20
B
ảng 1.4. Vai trò của lúa gạo trong sản xuất, tiêu thụ và làm thực phẩm
1997/99, 2015 và 2030

22
Bảng 1.5. Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam
28
Bảng 2.1. Danh sách các vật liệu nghiên cứu
42
Bảng 3.1. Diễn biến thời tiết khí hậu vụ Xuân và vụ Mùa 2011 tại Ninh
Bình
56
Bảng 3.2. Tình hình sản xuất lúa ở Tỉnh Ninh Bình từ năm 2007-2011
60
Bảng 3.3. Cơ cấu Giống lúa trên địa bàn tỉnh Ninh Bình từ năm 2005 –
2011
61
Bảng 3.4. Diện tích lúa toàn tỉnh Ninh Bình chia theo trà lúa 2009-2011
62
Bảng 3.5. Một số đặc điểm sinh trưởng của mạ vụ Xuân 2011
65
Bảng 3.6. Một số đặc điểm sinh trưởng của mạ vụ Mùa 2011

67
Bảng 3.7. Thời gian sinh trưởng và phát triển của các giống tham gia thí
nghiệm vụ Xuân 2011

69
Bảng 3.8. Thời gian sinh trưởng và phát triển của các giống tham gia thí
nghiệm vụ Mùa 2011

72
Bảng 3.9. Động thái tăng trưởng chiều cao của các giống lúa vụ Xuân 2011
74

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




viii

Bảng 3.10. Động thái tăng trưởng chiều cao của các giống vụ Mùa 2011
76
Bảng 3.11. Một số chỉ tiêu về sinh trưởng của các giống tham gia thí
nghiệm năm 2011

77
Bảng 3.12. Động thái tăng trưởng số nhánh của các giống vụ Xuân năm
2011

79
Bảng 3.13. Động thái tăng trưởng số nhánh của các giống vụ Mùa năm

2011

81
Bảng 3.14. Động thái tăng trưởng số lá của các giống vụ Xuân 2011
83
Bảng 3.15. Động thái tăng trưởng số lá của các giống lúa vụ Mùa 2011
84
Bảng 3.16. Một số đặc điểm sinh trưởng và phát triển của các giống tham
gia thí nghiệm vụ Xuân và vụ Mùa 2011

86
Bảng 3.17. Một số đặc điểm nông học của các giống tham gia thí nghi
ệm
vụ Xuân và vụ Mùa 2011

87
Bảng 3.18. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chịu của các giống
tham gia thí nghiệm vụ Xuân và vụ Mùa 2011

90
Bảng 3.19. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các Giống

tham gia thí nghiệm vụ Xuân 2011

96
Bảng 3.20. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống vụ
Mùa 2011

97
Bảng 3.21. Kết quả xây dựng mô hình khảo nghiệm sản xuất hai giống lúa

có triển vọng ở vụ Mùa 2011

99
Bảng 3.22. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của các
giống lúa trong mô hình ở vụ Mùa 2011

100
Bảng 3.23. Một số chỉ tiêu chất lượng của các giống triển vọng
106
Bảng 3.24. Một số chỉ tiêu chất lượng dinh dưỡng của các giống triển vọng

107
Bảng 3.25. Đánh giá phẩm chất cơm của các giống triển vọng vụ Mùa 2011

107

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




ix

Bảng 3.26. Đánh giá hiệu quả kinh tế của mô hình vụ Mùa 2011 tại xã
Khánh Mậu, huyện Yên Khánh, tỉnh Ninh Bình

108
DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ

TÊN Trang

Sơ đồ

Sơ đồ 1. Nguồn gốc cây lúa trồng (O.sativa) 6
Sơ đồ 2. Tổ tiên của cây lúa trồng (O.sativa) 7
Biểu đồ
Biểu đồ 1.1. Thị trường xuất khẩu gạo lớn nhất của Việt Nam năm 2010 41
Biểu đồ 3.1. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các giống vụ Xuân

năm 2011

75
Biểu đồ 3.2. Tốc độ tăng trưởng chiều cao cây của các giống vụ Mùa năm
2011

76
Biểu đồ 3.3. Động thái đẻ nhánh của các giống vụ Xuân năm 2011 79
Biểu đồ 3.4. Động thái đẻ nhánh của các giống vụ Mùa năm 2011 82
Biểu đồ 3.5. Động thái tăng trưởng số lá của các giống vụ Xuân
năm 2011

83
Biểu đồ 3.6. Động thái tăng trưởng số lá của các giống vụ Mùa
năm 2011

85
Biểu đồ 3.7. NSTT và NSLT của các giống vụ Xuân và vụ Mùa
năm 2011

97
Hình ảnh

Hình 3.1. Toàn cảnh khu thí nghiệm vụ Xuân 2011 tại Yên Khánh-Ninh Bình

64
Hình 3.2. Hình ảnh về các Giống lúa, hạt thóc và hạt gạo của các giống 101

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




x



Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Lúa là loại cây ngũ cốc quan trọng đứng thứ hai thế giới chỉ sau lúa mì. Hiện
nay, có tới 60%-70% dân số sử dụng lúa gạo làm lương thực chính, trong đó Châu
Á chiếm 90-95%, có nơi còn lên tới 100%. Lúa gạo cung cấp khoảng 80%
carbohydrate và 40% nhu cầu protein của con người; protein của lúa gạo có giá trị
dinh dưỡng cao, vì tính cân bằng của aminoacid không thay thế và độ tiêu hóa của
protein này cũng rất cao, có thể lên đến 100% (Kathie Krumm, Homikharas, 2004)

[29]. Ngoài ra trong lúa gạo còn chứa vitamin, đặc biệt là các vitamin nhóm B như:
B1, B2, B6, PP… Từ những đặc điểm dinh dưỡng của hạt nên đã từ lâu lúa trở
thành nguồn dược phẩm có giá trị cao. Chính vì vậy mà tổ chức dinh dưỡng quốc tế
đã gọi: “Hạt gạo là hạt của sự sống” [49].
Việt Nam là nước nông nghiệp nhiệt đới, đồng thời cũng là một nước có nền
văn minh lúa nước phát triển từ lâu đời. Lúa gạo là một loại lương thực chính được sử
dụng để nuôi sống con người Việt Nam. Vì thế mà nước ta đã đề ra hàng loạt biện
pháp tác động vào sản xuất lúa gạo nhằm tăng năng suất, nâng cao chất lượng gạo.
Các biện pháp tổng hợp có tác động lớn là công tác chọn tạo giống mới, tác động các
biện pháp kỹ thuật tiên tiến vào trong quá trình sản xuất,… đã góp phần đưa nước ta
từ một nước thiếu lương thực thường xuyên thành một nước xuất khẩu gạo đứng thứ
hai trên thế giới.
Ngày nay, về giá trị kinh tế, lúa gạo là mặt hàng xuất khẩu của một số nước
do là cây lương thực có giá trị dinh dưỡng cao. Những năm gần đây, sản xuất lúa
gạo ở nước ta có những bước phát triển đáng kể và đang hướng tới nền sản xuất
hàng hóa. Mặt khác do đời sống của người dân không ngừng được cải thiện, nên từ
nhu cầu đủ ăn đã và đang tiến tới nhu cầu ăn ngon. Vì vậy, nhu cầu về gạo đặc sản
và gạo chất lượng cao cũng không ngừng tăng nhanh khi sản xuất nông nghiệp đã

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




2

đáp ứng đủ nhu cầu lương thực, người ta bắt đầu chú ý tới những giống lúa chất
lượng cao nhằm thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Các giống lúa có
phẩm chất tốt, hương thơm đặc trưng, hàm lượng protein cao đã được người sản
xuất quan tâm và ngày càng chiếm tỷ lệ cao trong cơ cấu giống của nhiều vùng

trọng điểm lúa.
Hiện nay, ở nước ta, bộ giống lúa chưa thực sự phong phú và đáp ứng đủ nhu
cầu. Các giống lúa lai chọn tạo trong nước còn hạn chế, chủ yếu là nhập từ nước
ngoài, công nghệ sản xuất lúa lai chưa được hoàn thiện cho mọi vùng sinh thái. Vì
vậy, việc tuyển chọn, phát triển bộ giống lúa thuần là rất quan trọng và cần thiết.
Mặt khác, hàng năm nước ta xuất khẩu 4 -5 triệu tấn gạo, nên nguồn cung gạo chất
lượng cao để vừa đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong nước, vừa cho xuất khẩu là
rất cấp thiết.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã chọn tạo ra một số giống lúa
thuần mới cho năng suất, chất lượng cao, có khả năng thích ứng rộng, chống chịu
sâu bệnh tốt. Nhằm mục đích thay thế dần những giống lúa thuần đã đưa vào sản
xuất nhiều năm, năng suất thấp, chất lượng kém, khả năng chống chịu thấp, chưa
đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của sản xuất lúa hàng hoá.
Xuất phát từ những vấn đề trên, để góp phần làm phong phú bộ giống lúa
chất lượng chúng tôi nghiên cứu xác định một số giống lúa có tiềm năng về năng
suất và chất lượng cao, chống chịu với sâu bệnh hại và thích nghi với điều kiện sản
xuất của địa phương, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tuyển
chọn giống lúa thuần năng suất, chất lượng cao có khả năng chống chịu với sâu
bệnh phục vụ cho sản xuất ở Yên Khánh-Ninh Bình”.
2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
2.1. Mục tiêu

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




3

Tuyển chọn được 1 đến 2 giống lúa thuần ngắn ngày, có năng suất và chất

lượng cao, chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện bất thuận để phát triển tại
huyện Yên Khánh, tỉnh Ninh Bình.
2.2. Yêu cầu
- Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, của một số giống lúa gieo cấy ở
vụ Xuân và vụ Mùa tại huyện Yên Khánh, tỉnh Ninh Bình. Xác định được một số
đặc điểm sinh trưởng, phát triển và khả năng thích ứng của giống lúa tham gia thí
nghiệm.
- Bước đầu đánh giá được tiềm năng về năng suất, chất lượng xay xát của các
giống tham gia thí nghiệm.
- Đánh giá khả năng chống chịu sâu bệnh hại của các giống lúa thí nghiệm.
- Xây dựng được mô hình thử nghiệm trong vụ Mùa cho 1 đến 2 giống lúa
triển vọng.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học

Qua các thí nghiệm đánh giá cơ bản, đề tài xác định được giống lúa thuần
năng suất, chất lượng cao, chống chịu sâu bệnh thông qua các đặc tính: Năng suất,
chất lượng, đặc tính nông học, khả năng chống chịu với sâu bệnh hại và điều kiện
bất thuận.
Qua kết quả khảo nghiệm, đánh giá tính thích ứng của các giống lúa thuần
năng suất, chất lượng cao tại các vùng trồng lúa khác nhau trong tỉnh xác định chỗ
đứng phù hợp cho từng giống (vùng sản xuất, cơ cấu mùa vụ, biện pháp kỹ thuật)
giúp cho sản xuất được an toàn và giảm thiểu thiệt hại do gieo trồng một số Giống
không phù hợp.
Từ kết quả thí nghiệm và mở rộng sản xuất thử các giống lúa thuần chất
lượng cao, xác định độ ổn định về năng suất, chất lượng và khả năng chống chịu sâu
bệnh hại và điều kiện bất thuận của các giống lúa làm cơ sở khoa học cho việc triển
khai canh tác đại trà giống được tuyển chọn.

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

4

3.2. Ý nghĩa thực tiễn

Yêu cầu lúa gạo chất lượng cao cho xuất khẩu và tiêu thụ trong nước ngày
càng tăng. Việc khảo nghiệm các giống lúa năng suất, chất lượng cao trong tỉnh nói
chung và giống lúa thuần năng suất, chất lượng cao tại huyện Yên Khánh nói riêng
sẽ góp phần làm phong phú thêm bộ giống lúa chất lượng cao phục vụ cho công tác
quy hoạch vùng sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế và thu nhập cho người nông
dân.
Trong tình hình sản xuất lúa với mức thâm canh, tăng vụ cao như hiện nay
tại huyện Yên Khánh, mối đe dọa của các loại thiên tai ngày càng lớn, thì việc lựa
chọn những giống lúa phù hợp cho một vùng sản xuất là yếu tố quan trọng là biện
pháp hàng đầu để góp phần giữ vững và gia tăng năng suất, sản lượng.
Kết quả của đề tài sẽ chọn ra được 1 đến 2 giống lúa thuần ngắn ngày, năng
suất, chất lượng cao, làm cơ sở thực tiễn cho việc lựa chọn giống tham gia vào cơ cấu
cây trồng hai vụ lúa và một vụ Đông của huyện Yên Khánh, tỉnh Ninh Bình. Đồng
thời, nhằm mục đích khai thác hiệu quả tiềm năng đất đai, cây trồng phục vụ nhu cầu
con người ngày càng cao.



Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

1.1. Những nghiên cứu về cây lúa
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại thực vật của cây lúa
Nguồn gốc cây lúa
Việc thuần hóa lúa dại thành cây lúa trồng với sự xuất hiện của nghề trồng
lúa là một trong những sự kiện quan trọng nhất trong lịch sử loài người. Có rất
nhiều tài liệu nghiên cứu về nguồn gốc phát sinh cây lúa. Trong thời gian gần đây
nguồn gốc cây lúa dựa trên cơ sở những hóa thạch và những giống lúa dại đang tồn
tại trong tự nhiên còn có rất nhiều ý kiến khác nhau về nguồn gốc cây lúa trồng hiện
nay.
Nhiều di tích khảo cổ, tài liệu lịch sử để lại đã chứng minh cây lúa và nghề
trồng lúa có từ lâu đời. Một số nghiên cứu của GS. Bùi Huy Đáp (1980) [13] và Grit
D.H (1986) [66] cho rằng: lúa có nguồn gốc lục địa Đông Nam Á tuy không rõ cụ
thể nước nào, rồi từ đây cây lúa được lan rộng đi khắp nơi.
Theo Chang (1985) [60] và Lu cùng ctv (1996) [85] thì việc thuần hóa cây
trồng được bắt nguồn các đây khoảng 10.000 năm, sự xuất hiện cây lúa trồng ở
Châu Á cách đây khoảng 8.000 năm. Li (1970) [83] cho rằng quá trình thuần hóa
cây lúa diễn ra ở bán đảo Trung Ấn.
Lúa trồng trên thế giới gồm 2 loài, lúa Châu Phi (Oryza glaberrima) và lúa
trồng Châu Á (Oryza sativa L.). Lúa trồng Châu Phi có nguồn gốc Châu Phi, đa số
canh tác trên đất khô (upland) và sống nhờ nước mưa, năng xuất thấp vì ít được con
người tuyển chọn, nên chỉ canh tác hạn chế ở Châu Phi [20].
Ngược lại, giống lúa trồng Châu Á được thuần hóa từ giống hoang dại cách
đây trên 9000 năm, và qua hàng ngàn năm tuyển chọn bởi con người, nên thích ứng
rộng trên nhiều loại khí hậu, từ nhiệt đới đến ôn đới, từ đồng bằng đến núi cao, ở

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




6

mọi loại đất đai từ ngập nước đến núi đồi khô hạn. Vì có năng suất cao nên được
canh tác khắp nơi trên thế giới [20].
Trên thế giới có tổng cộng 21 loài lúa hoang dại, trong số này Oryza
rufipogon được xem là tổ tiên của loài lúa Châu Á. Ngoài ra, lúa O. nivara, một loại
lúa hàng niên, cũng là tổ tiên của lúa Châu Á, nhưng ít được công nhận hơn. Cả 2
loại lúa hoang này đều có mặt ở Việt Nam [20].
Các nghiên cứu cũng cho biết để biến thành lúa canh tác Châu Á, việc thuần
hóa giống lúa hoang trải qua 2 giai đoạn riêng biệt, kết quả tạo thành 2 giống lúa
quan trọng là O. sativa indica và O. sativa japonica. Loài phụ Indica được thuần
hóa rộng rãi ở phía Nam Hy Mã Lạp Sơn, gồm Đông Ấn Độ, Miến Điện, Thái Lan;
còn loài phụ Japonica được thuần hóa ở Đồng bằng Sông Hồng cho tới Nam Trung
Quốc. Cũng cần nhắc lại rằng lãnh thổ vùng Nam Trung Quốc thời cổ chưa thuộc
Trung Quốc của dân tộc Hán, mà thuộc tộc Việt và nhiều tộc thiểu số bản địa khác.
Vì vậy, ta có thể khẳng định rằng việc thuần hóa từ O. rufipogon thành O. sativa là
do cư dân thuộc tộc Việt thực hiện trong thời cổ đại [80].
Ở Việt Nam lúa cũng được trồng từ hàng nghìn năm trước đây và được coi là
biểu tượng của nền văn minh lúa nước. Có thể nói Việt Nam là một trong những
nước thuộc Trung tâm khởi nguyên của cây lúa nước. Vùng Đồng bằng Bắc Bộ là
một trong những vùng sinh thái của cả nước có các nguồn gen đa dạng và phong
phú nhất (Lê Doãn Diên, 1990) [10].
Cho đến nay phần lớn các nhà khoa học khi nghiên cứu về nguồn gốc cây lúa
trồng (O.sativa) đã đồng ý và có cùng quan điểm với Morinaga (1954) [86], Sasato

(1966) [48], Oka (1988) [89], Loresto và cộng sự (1996) [84], cho rằng O.sativa
được bắt nguồn từ một dạng trung gian giữa O.rufipogon và O.nivara theo sơ đồ
sau:

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




7


Sơ đồ 1. Nguồn gốc cây lúa trồng (O.sativa)
Như vậy, có thể nói O.sativa có thể có nguồn gốc từ O.rufipogon, từ
O.nivara hoặc từ mẫu lai tạo giữa các loài hoang dại này (Bùi Huy Đáp,1999) [14].
Phân loại giống lúa
Cây lúa (Oryza sativa L.) thuộc họ hào thảo (Graminae), có 30.000-50.000
gen, chứa 2n với n = 12NST và có bộ gen nhỏ nhất trong số các cây trồng một lá
mầm (Agrumaganathan và Earle, 1991) [55]. Những loại lúa trồng hiện nay thuộc
hai loài phụ Indica và Japonica.
Di truyền học cây lúa (1963) họp tại Viện Lúa quốc tế IRRI xác định có 19
loài. Trong đó, loài Oryza sativa.L và Oryza glaberima là hai loài được trồng phổ
biến nhất hiện nay. Chủ yếu là Oryza sativa còn Oryza glaberima được trồng ở một
số nước vùng Tây Phi. Có thể hiểu tổ tiên của lúa trồng hiện nay theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 2. Tổ tiên của cây lúa trồng (O.sativa)
Nước ta là một vùng có nhiều loài lúa hoang dại. Trước đây một số tác giả
người Pháp tìm thấy loài Oryza latifonta, Oryza officinalis, Oryza glamulata Tây

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………

8

Bắc. Ở Đồng bằng Sông Cửu Long còn tồn tại nhiều loại hình lúa dại gọi là lúa ma,
lúa trời thuộc loài Oryza minuta. Lúa ma vùng này loài Oryza fatua sapotanea bông
ngắn, lá đòng hẹp, ngắn, các gié phân hóa rời rạc, mỗi gié có ít hạt râu dài, vỏ
mỏng, chín đến đâu rụng đến đó. Đặc tính của lúa ma là hạt có thể ngâm dưới nước
lâu. Điều đó càng khẳng định Việt Nam là một trong những cái nôi của lúa trồng
hiện nay [38].
Ngày nay, các nhà phân loại học đều cơ bản nhất trí rằng chi Oryza có 23
loài trong đó có 21 loài hoang dại và 2 loài lúa trồng O.sativa và O.glaberrima
thuộc loại nhị bội 2n = 24, có bộ gen AA. Loài O.sativa hiện nay được gieo trồng
trên khắp thế giới, loài O.glaberrima được gieo trồng chủ yếu ở Tây Phi và Trung
Phi. Từ O.sativa qua quá trình chọn lọc tự nhiên và sự thuần hóa của con người phát
sinh ra những biến dị thích ứng hoặc có thể độc lập hoặc có thể là sản phẩm chuyển
tiếp mà ba loại hình Indica, Japonica và Javanica được tạo thành như ngày nay
[38].
Hiện tại thế giới có khoảng 120.000 giống lúa O. sativa, được phân loại
thành 2 nhóm giống-phụ (sub-species) chính là Indica và Japonica. Việc phân loại
dựa theo đặc tính hình thái và sinh lý, tính kháng hạn, như chiều cao, màu sắc lá,
phản ứng phenol, v.v., nhất là sự khác biệt môi trường sinh sống (habitat). Indica là
lúa vùng đất thấp có ngập nước (lowlands) của vùng Châu Á nhiệt đới, còn
Japonica là lúa của vùng đất cao (Uplands, lúa rẫy) trên đồi núi của vùng Nam
Trung Quốc, Đông Dương, Đông Nam Á, Indonesia, và ngay cả ở Châu Phi và
Châu Mỹ. Loài phụ Japonica lại được phân loại thành 2 dạng khác biệt, dạng nhiệt
đới tức Javanica, và dạng ôn đới Japonica. Ngoài 2 nhóm chính này, với phương
pháp đánh dấu di truyền (genetic markers) còn phân biệt thêm nhiều giống phụ nhỏ

khác, trong số này quan trọng là nhóm lúa đất cao kháng hạn-Aus (upland drought-
tolerant Aus) của Ấn Độ và Bangladesh, lúa-ngập-sâu (deep water) Ashina của
Bangladesh, và lúa thơm Basmati của Ấn Độ [80].

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




9

Ngoài ra, các nhà khoa học còn dựa vào thời gian sinh trưởng, chiều cao cây,
phản ứng trỗ bông với quang chu kỳ,… đã phân loại lúa theo các nhóm điển hình.
Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (1996) [70] khi căn cứ vào chiều cao cây đã chia lúa
ra 3 loại sau:
+ Giống nửa lùn có chiều cao cây nhỏ hơn 100 cm;
+ Giống cao trung bình có chiều cao cây từ 110–130 cm;
+ Giống lúa cao cây có chiều cao cây lớn hơn 130 cm.
Dựa vào thời gian sinh trưởng của cây lúa, Đinh Văn Lữ (1978) [36] đã chia
ra thành 3 nhóm:
+ Giống lúa ngắn ngày có TGST từ 100 – 130 ngày;
+ Giống lúa trung ngày có TGST từ 130–140 ngày;
+ Giống lúa dài ngày có TGST trên 150 ngày.
Viện Lúa Quốc tế đã phân chia các nhóm giống theo vùng sinh thái như lúa
có nước tưới (nhóm ngắn ngày, nhóm trung ngày, nhóm dài ngày), lúa nước trời,
lúa cạn, lúa nước sâu. Các nhóm lúa cũng được phân chia theo khả năng chống chịu
điều kiện bất lợi như chịu lạnh, chịu nóng,…; chống chịu sâu bệnh chính như đạo
ôn, khô vằn, bạc lá, rầy nâu,… (IRRI, 1995) [69].
1.1.2. Giá trị dinh dưỡng của cây lúa

Lúa là loại cây trồng quan trọng cho hơn một nửa dân số trên hành tinh. Nó
là loại lương thực quan trọng trong bữa ăn hàng ngày của hàng tỷ người trên trái đất
ở Châu Á, Châu Phi và Mỹ latinh thuộc các nước Nhiệt đới và Á nhiệt đới. Hơn 3 tỉ
dân Châu Á đã nhờ lúa gạo và chất phó sản cung cấp độ 20% số lượng calori dùng
mỗi ngày, 20% chất đạm và 3% chất mỡ (Kennedy et al., 2004) [74]. Tổng sản
lượng và diện tích chỉ đứng sau lúa mì nhưng năng suất cao hơn lúa mì và nhiều cây
ngũ cốc khác. Ở Việt Nam, lương thực chính để nuôi sống con người là lúa gạo. Ở

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




10

đâu có dân là ở đó có lúa gạo, nếu tính mức calori cung cấp cho khẩu phần ăn của
người Việt Nam là 2.215 kilocalo mỗi ngày, thì 68% nguồn năng lượng đó là từ lúa
gạo (IRRI facts) [38].
Thành phần hóa sinh trung bình của lúa gạo (% chất khô) được tính như sau:
Protein 7,0%; tinh bột 63,0%; dầu 2,3%; Xenluloza 12,0%; đường tan 3,6 %; Gluxit
khác 2,0%; tro 6,0%. Ngoài ra, lúa gạo còn chứa 1,6–3,2% lipit, một số vitamin:
nhóm B, chủ yếu là vitamin B1 (khoảng 0,5 mg/100mg hạt). Ngoài ra, các vitamin
nhóm B như B1, B2, B6 trong lúa gạo còn có các vitamin khác như vitamin PP,
vitamin E [54] [28].
Về hàm lượng amyloze, tinh bột hạt gạo gồm hai cấu tử: Amyloze và
amylopectin chúng liên quan đến hàm lượng protein trong hạt, amylopectin cao thì
hàm lượng protein cao. Amyloze của tinh bột liên quan mật thiết đến đặc tính của
cơm như độ nở, độ cứng, độ bông, độ mền. Kết quả nghiên cứu của Viện Công
nghệ sau thu hoạch cho thấy: Các giống gieo trồng ở Đồng bằng sông Cửu Long có
hàm lượng amyloze trung bình cao hơn so với các giống sử dụng ở Đồng bằng Bắc

Bộ (22/32 giống ở Đồng bằng sông Cửu Long và 12/30 giống ở Đồng bằng Bắc
Bộ). Các giống lúa đặc sản cổ truyền đặc biệt Giống Tám thơm của Đồng bằng Bắc
Bộ có hàm lượng amyloze trung bình (21-33%) (Nguyễn Thanh Thủy, 1999) [54].
Theo Lê Doãn Diên (1990) [10] khi nghiên cứu hàm lượng protein của gần
100 giống lúa trồng phổ biến ở nước ta thì đa số các giống lúa trồng ở nước ta có
hàm lượng protein khoảng 7–8%, hàm lượng protein của lúa biến thiên từ 5,35–
8,92% tùy giống. Những năm qua Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm đã chọn
tạo ra một số giống lúa mới có hàm lượng protein trên 10% như: P1, P4, P6.
1.2. Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài
1.2.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới
1.2.1.1. Tình hình sản xuất lúa và lúa thuần chất lượng cao trên thế giới
Trên thế giới hiện nay có hơn một trăm nước đưa cây lúa vào làm cây trồng và
tập chung chủ yếu ở Châu Á và Châu Mỹ La tinh. Vùng trồng lúa phân bố rộng, có thể

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




11

trồng ở những vùng có vĩ độ cao như Hắc Long Giang (Trung Quốc) 53
0
B, Tiệp 49
0
B,
Nhật, Italia, Nga (Kransnodar) 45
0
C Bắc đến Nam bán cầu: New South Wales (Úc)
35

0
N,… Nó phân bố tập trung chủ yếu ở Châu Á từ 30
0
B đến 10
0
N [38] [49].
Các chuyên gia của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế và Tổ chức Nông Lương
Liên Hiệp Quốc nhận ra 1990 - 2005, tốc độ tăng trưởng của sản lượng và năng suất
lúa trên thế giới có chiều hướng giảm và tốc độ tăng trưởng của sản lượng thấp hơn
nhu cầu gia tăng tiêu thụ gạo. Các chuyên gia dự đoán 2015, nhu cầu tiêu thụ gạo
tăng 11% ở Đông Nam Á, 13% ở Nam Á, 52% ở Châu Phi (Nguyen và Ferreo,
2006; Zeigler, 2007) [63] [102]. Xóa đói giảm nghèo và tăng thu nhập cho người
trồng lúa là một trong 8 mục tiêu thiên niên kỉ của Liên Hợp quốc [16]. Số liệu bảng
1.1 thể hiểu tình hình sản xuất lúa trên thế giới đến năm 2010.
Bảng 1.1. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới
Chỉ tiêu
Năm
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lượng
(triệu tấn)
2000 154,11 38,94 598,97
2001 151,97 39,40 598,03
2002 147,69 38,40 569,90
2003 148,69 39,3 584,3
2004 150,79 40,3 608,1
2005 154,83 40,83 632,27
2006 155,79 41,18 641,63

2007 155,81 42,33 659,59
2008 154,83 42,35
659,69
2009 155,79 42,13
662,23
2010 155,60 43,33 660,27

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




12

Nguồn: FAOSTAT.FAO
Theo bảng 1.1 năm 2010 năng suất lúa cao nhất. Diện tích trồng lúa tăng dần
từ năm 2000-2007, năm 2000 diện tích là 154,11 triệu ha, năm 2007 diện tích là
155,81 triệu ha, tăng 1,69 triệu ha so với năm 2000. Năng suất và sản lượng lúa
ngày một cao, năm 2000 năng suất (38,94 tạ/ha), 2010 năng suất là (43,33 tạ/ha),
tăng (4,39 tạ/ha) so với năm 2000.
Đến năm 2010, tổng diện tích trồng lúa trên toàn thế giới là 155,6 triệu ha,
năng suất trung bình đạt 43,33 tạ/ha và tổng sản lượng lúa là 660,27 triệu tấn (thấp
hơn so với năm 2009 là 1,6 triệu tấn).
Sang những năm đầu của thế kỷ 21, người ta có xu hướng hạn chế sử dụng
các chất hoá học tổng hợp trong thâm canh lúa, chú trọng chỉ tiêu chất lượng hơn là
số lượng làm cho năng suất lúa có xu hướng chững lại hoặc tăng chút ít. Tuy nhiên,
ở những nước có nền khoa học kỹ thuật phát triển, năng suất lúa vẫn cao hơn hẳn.
Để dễ hình dung hơn chúng ta hãy quan sát số liệu thống kê của 10 nước có sản
lượng lúa hàng đầu trên thế giới (bảng 1.2 ).
Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của 10 nước sản xuất lúa

đứng đầu thế giới năm 2010
Chỉ tiêu
Năm
Diện tích
(triệu ha)
Năng suất
(tạ/ha)
Sản lượng
(triệu tấn)
Trung Quốc 29,17 60,22 187,39
Ấn Độ 43,77 33,02 144,57
Indonexia 12,47 47,05 57,157
Bangladesh 10,73 41,12 43,05
Thái Lan 10,66 30,08 32,09
Việt Nam 7,51 53,20 29,98
Myanma 8,20 39,76 32,61
Philippin 4,27 39,76 16,24

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp…………………




13

Braxin 2,89 38,00
11,06
Nhật Bản 1,67 65,11
10,89
Nguồn: FAOSTAT.FAO

Theo số liệu của bảng 1.2 thì trong 10 nước trồng lúa có sản lượng trên 10
triệu tấn/năm đã có 9 nước nằm ở Châu Á, chỉ có một đại diện của Châu khác đó là
Braxin (Nam Mỹ). Trung Quốc và Nhật Bản là 2 nước có năng suất cao hơn hẳn đạt
60,22 tạ/ha (Trung Quốc) và 65,11 tạ/ha (Nhật Bản). Điều đó có thể lý giải là vì
Trung Quốc là nước đi tiên phong trong lĩnh vực phát triển lúa lai và người dân
nước này có tinh thần lao động cần cù, có trình độ thâm canh cao (ICARD, 2003)
[28]. Còn Nhật Bản là nước có trình độ khoa học kỹ thuật cao, đầu tư lớn (Nguyễn
Hữu Hồng, 1993) [26]. Việt Nam cũng là nước có năng suất lúa cao đứng hàng thứ
3 trong 10 nước trồng lúa chính đạt 49,5 tạ/ha (Vũ Tuyên Hoàng, 1998) [24]. Thái
Lan tuy là nước xuất khẩu gạo đứng hàng đầu thế giới trong nhiều năm liên tục,
xong năng suất chỉ đạt 26,5 tạ/ha, bởi vì Thái Lan chú trọng nhiều hơn đến canh tác
các Giống lúa dài ngày, chất lượng cao (Bùi Huy Đáp, 1999) [14].
1.2.1.2. Tình hình nghiên cứu và chọn tạo giống lúa, lúa thuần chất lượng cao
trên thế giới

Những năm gần đây, tuy các nhà chọn tạo giống lúa đã quan tâm đến việc cải
thiện chất lượng nấu nướng đối với các giống lúa cải tiến sau này; nhưng kết quả
chọn tạo giống lúa chất lượng thường đạt chậm vì hầu hết các giống mang nguồn
gen chống chịu sâu bệnh đều có hàm lượng amylose cao và nhiệt hóa hồ thấp.
Ở Trung Quốc, Nam Triều Tiên, Philippin và Srilanka trên 90% diện tích
trồng lúa là các giống lúa cải tiến còn Ấn Độ, Inđônêsia, Pakistan, Buma, Malaysia
và Việt Nam diện tích trồng các giống lúa cải tiến là 60% (Khush, 1994) [76]. Tại
Trung Quốc nhu cầu gạo chất lượng cao ngày càng cao, việc cải tiến chất lượng lúa
gạo cũng được chú trọng (Rozelle, 1995) [92]. Các giống lúa thơm trên thế giới đã