Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến khả năng sinh trưởng phát triển và năng suất của giống lúa nếp cạn đặc sản đổng đẹo bụt tại tỉnh hà giang
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.86 MB, 101 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
------------
TRƯƠNG THỊ NHUNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG MẬT ĐỘ VÀ
PHÂN BÓN ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG,
PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG SUẤT CỦA GIỐNG
LÚA NẾP CẠN ĐẶC SẢN ĐỔNG ĐẸO BỤT
TẠI HÀ GIANG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC CÂY TRỒNG
THÁI NGUYÊN - 2016
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
------------
TRƯƠNG THỊ NHUNG
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG MẬT ĐỘ VÀ
PHÂN BÓN ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG,
PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG SUẤT CỦA GIỐNG
LÚA NẾP CẠN ĐẶC SẢN ĐỔNG ĐẸO BỤT
TẠI HÀ GIANG
Ngành: Khoa học cây trồng
Mã số: 60 62 01 10
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC CÂY TRỒNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Văn Điền
THÁI NGUYÊN - 2016
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và chưa từng được 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.
Tác giả luận văn
Trương Thị Nhung
ii
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực tập và thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được sự
quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên,
Phòng Đào tạo, các thầy giáo, cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp, cơ quan và gia
đình.
Trước tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn khoa
học - PGS.TS.Trần Văn Điềnđã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành
luận văn này.
Tôi xin chân thành cám ơn sự nhiệt tình của lãnh đạo, và cán bộ Trung
tâm khoa học kỹ thuật giống cây trồng Đạo Đức trưc thuộc Sở Nông nghiệp và
PTNT tỉnh Hà Giang.
Đồng thời tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể các thầy giáo, cô giáo
giảng dạy chuyên ngành khoa học cây trồng Trường Đại học Nông Lâm Thái
Nguyên đã giúp đỡ hoàn thiện bản luận văn này.
Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới tất cả bạn
bè, đồng nghiệp, cơ quan, gia đình và người thân đã quan tâm động viên tôi
trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin trân trọng cảm ơn./.
Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2016
Tác giả luận văn
Trương Thị Nhung
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .........................................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................3
3. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................................3
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .........................................................................5
1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................5
1.2. Giới thiệu chung về cây lúa cạn ...........................................................................5
1.2.1. Khái niệm về lúa cạn ........................................................................................5
1.2.2 Những đặc điểm sinh trưởng của lúa cạn ...........................................................7
1.2.3. Phản ứng của cây lúa đối với các điều kiện hạn khác nhau ..............................8
1.2.4. Đặc điểm hình thái, giải phẫu liên quan đến khả năng chịu hạn của cây lúa .12
1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trong nước và trên thế giới ..............15
1.3.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trên thế giới .................................15
1.3.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam ...................................18
Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........28
2.1. Vâ ̣t liê ̣u nghiên cứu ............................................................................................28
2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................28
2.3. Địa điểm và thời gian tiến hành .........................................................................28
2.4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................28
2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................28
2.4.2 Điều kiện thí nghiệm ........................................................................................28
2.4.3.Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ....................................................................30
iv
2.5. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................33
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................34
3.1. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến thời gian sinh trưởng của giống lúa Đổng
Đẹo Bụt .....................................................................................................................34
3.2. Ảnh hưởng của mật độ cấy và các mức phân bón đến một số chỉ tiêu sinh trưởng
phát triển của giống lúa Đổng Đẹo Bụt tại Hà Giang ...............................................35
3.2.1. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến đến chiều cao cây và khả năng đẻ
nhánh của của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015..............................................35
3.2.3. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón tới khả năng chống chịu sâu bệnh của giống
lúa Đổng Đẹo Bụt tại tỉnh Hà Giang .........................................................................47
3.2.4. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất của giống lúa Đổng Đẹo Bụt tại Hà Giang ........................................................50
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................................58
1. Kết luận .................................................................................................................58
2. Đề nghị ..................................................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................59
v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
Chú giải
CV(%)
Hệ số biến động
LSD0,5
Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa
ở mức ý nghĩa 0,5
FAO
Tổ chức Nông - Lương LHQ
CT
Công thức
NSG
Ngày sau gieo
TGST
Thời gian sinh trưởng
NSLT
Năng suất lý thuyết
NSTT
Năng suất thực thu
Ha
Hecta
a, b, c, d,e,f
NXB
Là những chữ cái biểu thị kết quả phân nhóm trong
so sánh ducan
Nhà Xuất Bản
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới .......................................... 15
Bảng 1.2: Số liệu thống kê diện tích trồng lúa cạn ......................................... 27
tại tỉnh Hà Giang 5 năm gần đây..................................................................... 27
Bảng 3.1: Kết quả theo dõi thời gian sinh trưởng của giống lúa Đổng Đẹo Bụt
tại Hà Giang .................................................................................................... 34
Bảng 3.2: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến đến chiều cao cây và khả
năng đẻ nhánh của của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ...................... 36
Bảng 3.3 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số bông/khóm và số ........ 42
hạt chắc/bông của giống Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ................................... 42
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón tới khả năng chống chịu sâu bệnh
của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ..................................................... 48
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến P.1000 hạt, yếu tố cấu thành
năng suất và năng suất của giống lúa Đổng Đẹo Bụt tại Hà Giang ................ 50
Bảng 3.6 Hiệu quả kinh tế của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015.......... 56
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ của 3 thành phần dưới điều kiện môi trường hạn (tiềm năng
năng suất, hình thức trốn hạn và tình trạng chịu hạn) và mối quan hệ giữa năng
suất và các hình thức hạn khác nhau ở lúa ........................................................ 9
Hình 3.1. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến chiều cao cây của giống
Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015............................................................................ 37
Hình 3.2. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến tỷ lệ nhánh hữu hiệu của
giống Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ................................................................. 40
Hình 3.3. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số bông/khóm của giống lúa
Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ............................................................................. 43
Hình 3.4. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số hạt chắc/bông của giống
lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ....................................................................... 45
Hình 3.5. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến năng suất lí thuyết của giống
lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ....................................................................... 52
Hình 3.6. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến NSTTcủa giống lúa Đổng
Đẹo Bụt vụ mùa 2015....................................................................................... 54
1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Cây lúa (Oryza sativa L) là cây trồng có từ lâu đời và gắn liền với quá
trình phát triển của loài người. Từ buổi đầu của nền văn minh, cây lúa là cây
trồng được gắn liền với quá trình phát triển của loài người và đã trở thành cây
lương thực chính của Châu Á nói chung, người Việt Nam ta nói riêng và có vai
trò quan trọng trong nét văn hoá ẩm thực của dân tộc ta.
Khi xã hội càng phát triển, nhu cầu ăn ngon của người dân ngày càng
tăng vì vậy lúa chất lượng đã trở thành nhu cầu không thể thiếu trong bữa ăn
hằng ngày của người dân trong và ngoài nước.
Lúa là loại cây lương thực chính và cung cấp lương thực cho hơn một
nửa dân số thế giới. Người ta ước tính đến năm 2030 sản lượng lúa của thế giới
phải tăng thêm 60% so với sản lượng năm 1995. Về mặt lý thuyết, lúa có khả
năng cho sản lượng cao hơn nếu điều kiện canh tác như hệ thống tưới tiêu, chất
lượng đất, biện pháp thâm canh và giống được cải thiện. Trong tất cả các yếu
tố đó, cải tạo giống đóng vai trò rất quan trọng.
Nước ta có địa hình phức tạp 3/4 lãnh thổ là đồi núi, địa hình chia cắt và
diễn biến khí hậu phức tạp, lượng mưa phân bố không đều giữa các vùng và
các miền, nên có thể xảy ra hạn hán tại từng vùng, từng mùa trong năm. Và
cũng do gần đây hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu, thời tiết thay đổi thất
thường, khó dự báo. Trên thế giới, hàng năm hạn có thể làm giảm tới 70%
năng suất cây trồng nói chung. Ở Việt Nam, hàng năm trung bình mất khoảng
30 vạn tấn lương thực do thiên tai, trong đó hạn được xem là nhân tố chính
làm giảm năng suất lúa.
Bên cạnh lúa nước, lúa cạn cũng chiếm một vị trí quan trọng đối với
nông dân, đặc biệt là khu vực miền núi có địa hình đồi dốc tập trung chủ yếu
ở vùng Tây Bắc, Đông Bắc Bộ và Tây Nguyên, mưa nhiều nhưng lượng mưa
phân bố không đều dẫn đến hạn cục bộ xảy ra thường xuyên.
2
Thực tế sản xuất cho thấy năng suất và chất lượng của một số giống lúa
phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giống, kỹ thuật trồng trọt, thời tiết. Trong đó
kỹ thuật trồng trọt như mật độ và phân bón, chế độ nước có ảnh hưởng quyết
định đến năng suất lúa.
Hà Giang là một tỉnh miền núi phía bắc. Tổng diện tích đất tự nhiên của
huyện là 249,36 km2. Trong đó, có tới 54.3% diện tích là đất nông nghiệp do đó
việc khai thác sử dụng đất 2 vụ trong vụ xuân và vụ mùa hiện nay ở Hà Giang
đang được thúc đẩy theo hướng chuyển dịch cơ cấu sản xuất, nhằm nâng cao năng
suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế góp phần không nhỏ trong công cuộc xoá đói
giảm nghèo của huyện, giải quyết vấn đề lương thực nhất là gạo có chất lượng cao
cho người dân đô thị, tận dụng nguồn lao động nông nhàn sẵn có, ngoài ra khai
thác đất 2 vụ gieo trồng bằng các giống lúa chất lượng cũng góp phần làm thay
đổi tập quán, phương thức sản xuất tự cung, tự cấp, chuyển sang sản xuất hàng
hoá của một bộ phận nông dân nông thôn, đó là những mặt tích cực mà việc
chuyển dịch cơ cấu sản xuất nhất là chuyển dịch cơ cấu giống lúa trong nông
nghiệp đem lại cho nông dân.
Giống lúa nếp Đổng Đẹo Bụt là giống lúa nương, có chất lượng gạo khá
ngon và năng suất tương đối ổn định, vì vậy người dân địa phương vẫn duy trì
trồng hàng năm.Đây cũng là giống lúa của đồng bào dân tộc vùng xa xôi nơi
canh tác còn phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện tự nhiên.Đây là giống lúa có khả
chống chịu tốt, thích ứng cao với điều kiện bất lợi như nắng nóng, khô hạn và
rét. Ngày nay do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, những hiện tượng thời tiết
khắc nghiệt như nắng nóng, khô hạn, rét ngày càng xảy ra nhiều và kéo dài.
Việc nghiên cứu khai thác phát triển những giống lúa cạn tốt của địa phương
không chỉ có ý nghĩa quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu lương thực tại chỗ của
của bà vùng xa xôi, mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo ra cơ cấu giống
cây trồng thích ứng tốt với khí hậu ngày càng khắc nghiệt.
3
Mục tiêu phấn đấu trong thời gian tới là góp phần nâng cao thu nhập cho
nông dân, tiết kiệm được số công lao động và chi phí phục vụ cho sản xuất;
Nhân rộng mô hình gieo trồng lúa nếp Đổng Đẹo Bụt ra toàn huyện Vị Xuyên và
một số huyện trong tỉnh Hà Giang.
Muốn làm được điều đó, trước hết cần phải có những nghiên cứu thử
nghiệm ban đầu trên một số địa bàn trong huyện để làm mô hình khuyến cáo
mở rộng.
Xuất phát từ tình hình trên chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh
hưởng của mật độ và phân bón đến khả năng sinh trưởng phát triển và năng
suất của giống lúa nếp cạn đặc sản Đổng Đẹo Bụt tại Tỉnh Hà Giang”.
2. Mục tiêu của đề tài
a. Mục tiêu tổng thể
Xác định được mật độ và lượng phân bón hợp lí nhằm nâng cao năng suất,
chất lượng lúa cho vùng sản xuất giống lúa nếp cạn đặc sản Đổng đẹo bụt tại Hà
Giang.
b. Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng khác nhau và các mức phân
bón khác nhau đến khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa
nếp cạn đặc sản Đổng Đẹo Bụt.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng và các mức phân bón khác
nhau đến năng suất, chất lượng giống lúa nếp cạn đặc sản Đổng Đẹo Bụt.
- Xác định mật độ trồng và mức phân bón thích hợp cho giống lúa thí
nghiệm.
- Xác định công thức có năng suất, chất lượng và đạt hiệu quả kinh tế
cao để nhân ra diện rộng.
3. Ý nghĩa của đề tài
* Ý nghĩa khoa học
4
Xác định được ảnh hưởng của mật độ và phân bón thời gian sinh trưởng,
phát triển, năng suất của các giống lúa thí nghiệm góp phần hoàn thiện qui trình
kỹ thuật canh tác giống lúa nếp cạnđặc sản Đổng Đẹo Bụt.
Là cơ sở cho việc đề xuất hướng chuyển dịch cơ cấu giống cây trồng
theo hướng hàng hoá.
* Ý nghĩa thực tiễn
Lựa chọn được biện pháp kĩ thuật có hiệu quả kinh tế cao, khuyến cáo
nhân rộng mô hình với quy mô hợp lý.
Góp phần định hướng cho nông dân chuyển từ sản xuất tự cung tự cấp
sang sản xuất hàng hoá.
Đề tài mang tính ứng dụng cao, được ứng dụng vào thực tiễn sản xuất
góp phần làm thay đổi tập quán sản xuất tự cung, tự cấp, chuyển sang sản xuất
hàng hoá của nông dân.
5
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
Đối với cây lúa từ lâu đã có câu ca dao “Nhất nước, nhì phân” điều đó
nói lên nhu cầu nước của cây lúa rất lớn.Tuy nhiên trong lúc khan hiếm nước
như hiện nay thì việc trồng lúa gặp rất nhiều khó khăn. Người nông dân có thể
bị thất thu, hoặc mất trắng toàn bộ trong vụ đó.
Với địa hình đồi núi chiếm ¾ diện tích, cả nước, lúa cạn đã tồn tại từ lâu
đời cung cấp một lượng lớn lương thực cho đồng bào vùng cao. Đây là nguồn
gen quí trong lai tạo và chọn giống lúa do lúa cạn có những đặc tính nông học
đặc biệt, khác với những cây trồng khác,giúp lúa cạn được phân bố rộng hơn.
Qua nhiều nghiên cứu về lúa cạn cho thấy, lúa cạn được hình thành từ lúa tiên,
phát triển theo hướng chín sớm, có khả năng chống chịu tốt với hạn, nhất là hạn
cuối vụ mùa, chống chịu sâu bệnh và chịu đất nghèo dinh dưỡng, thích nghi
cao với điều kiện sinh thái khó khăn.
Vai trò của lúa cạn ngày càng được quan tâm, việc nghiên cứu và đưa
vào sản xuất những giống lúa cạn có khả năng thích ứng nhịp nhàng trong từng
điều kiện cụ thể, phù hợp với điều kiện canh tác của từng địa phương là việc
làm cần thiết và mang lại hiệu quả cao.
1.2. Giới thiệu chung về cây lúa cạn
1.2.1. Khái niệm về lúa cạn
Nghiên cứu của Đinh Dĩnh (1961) [2], cho rằng nguồn gốc lúa cạn là do
từ lúa nước, trong quá trình sống của mình đã chuyển từ dưới nước lên cạn do
yêu cầu của con người. Tuy lúa là cây trồng thích ứng rộng nhưng ở mỗi vùng
sinh thái khác nhau thì năng suất cũng khác biệt do khả năng cung cấp nước,
6
dinh dưỡng,… khác nhau. Lúa cạn sống ở những nơi khó khăn, không có nguồn
nước tưới, hoàn toàn dựa vào nước trời trên những chân đất nương bãi, ruộng
bậc thang hoặc những mặt bằng với độ dốc khác nhau từ 0-400..
Cũng theo Nguyễn Thị Lẫm (2003) [12], thì lúa cạn được chia thành hai loại:
Lúa cạn cổ truyền: được nông dân Tây Bắc, Việt Bắc,… canh tác lâu đời trên
nương 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.
Theo Garrity D.P (1984) [35], lúa cạn được coi là lúa trồng trong mùa
mưa trên đất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân ruộng được đắp
bờ hoặc không có bờ và không có lượng nước dự trữ thường xuyên trên bề
mặt . Lúa cạn được hình thành từ lúa nước, nhờ quá trình thích ứng với
những vùng trồng lúa thường gặp hạn mà suất hiện các biến dị chịu hạn
ngày càng cao.Vì vậy giống lúa cạn có khả năng sinh trưởng bình thường
khi ở ruộng nước.
Theo Huke R.E (1982) [39], dùng thuật ngữ “Lúa khô” (dryland rice) thay
cho lúa cạn (upland rice) và định nghĩa: “Lúa cạn được trồng trong những thửa
ruộng được chuẩn bị đất và gieo hạt dưới điều kiện khô, cây lúa sống phụ thuộc
hoàn toàn vào nước trời” .
Theo định nghĩa tại Hội thảo nghiên cứu lúa cạn ở Bonake (1982), Bờ
Biển Ngà : “Lúa cạn được trồng trên đất thoát nước, không có sự tích trữ nước
trên bề mặt, không được cung cấp nước và không đắp bờ, chỉ được tưới nhờ
mưa tự nhiên” .
Theo Nguyễn Gia Quốc (1994) [17], chia lúa cạn thành 2 dạng:
- Lúa cạn thực sự hay còn gọi là lúa nương (rẫy), là loại trồng trên các
triền dốc của đồi núi, không có bờ ngăn nước, luôn không có nước ở chân, cây
lúa sống nhờ nước trời.
7
- Lúa cạn không hoàn toàn hay lúa nước trời là loại lúa trồng ở triền thấp
không có hệ thống tưới tiêu chủ động, cây sống hoàn toàn bằng lượng nước
mưa tại chỗ, có thể có nước dự trữ trên bề mặt ruộng và cung cấp nước cho cây
lúa vào một thời điểm nào đó.
Lúa không chủ động nước hoặc sống nhờ nước trời: loại này được phân bố trên
nương bằng, chân đồi, soi bãi có độ dốc nhỏ hơn 50, có đắp bờ hoặc không đắp
bờ, hoặc trên ruộng bậc thang đã được gia cố, nhưng cũng dễ bị mất nước sau
khi mưa 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 nước cao. Những giống lúa cạn khác với lúa nước
ở khả năng lấy nước một cách tích cực trong điều kiện thiếu nước nhờ những
đặc điểm quý như 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 trưởng
nhất định không làm ảnh hưởng 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 nước cũng ở điều kiện đó.Còn khi gặp đìều kiện có nước, được thâm canh
đầy đủ thì năng suất khá hơn.
1.2.2 Những đặc điểm sinh trưởng của lúa cạn
Về đặc điển hình thái: Lúa cạn hầu hết được trồng trong những khu vực
có điều kiện khó khăn về nước, nơi mà các giống lúa cải tiến năng suất cao
thường khó phát triển, vì vậy hiện nay hầu hết các giống lúa cạn vẫn là giống
địa phương được người dân tự lưu giữ qua nhiều năm. Hầu hết các đặc điểm
hình thái của lúa cạn là sự thích nghi với điều kiện sinh trưởng trong môi trường
thiếu nước và có nhiều cỏ dại. Trong đó, khả năng phát triển mạnh của bộ rễ
cũng như thân cây to và dày sẽ thuận lợi cho khả năng huy động nước trong
điều kiện hạn. Thân cao và lá dài phù hợp cho việc phát triển và cạnh tranh với
cỏ dại. Trong hơn 1000 giống lúa lai lưu trữ tại IRRI đã được nghiên cứu cho
8
thấy, phần lớn các giống lúa cạn đều có đặc điểm trung là cao cây, chiều cao
có thể từ 100 cm - 180 cm, khả năng đẻ nhánh ít, trung bình chỉ 3 - 5
nhánh/khóm. Thân cây lúa cạn lớn hơn lúa nước, lá dài và nhỏ, đặc biệt lúa cạn
có hệ rễ ăn sâu hơn lúa nước, lúa cạn thường có kích thước hạt lớn, nhiều giống
có râu hạt rất dài (IRRI, 1975). Các nghiên cứu về đặc điểm các giống lúa cạn
Philippines, Nhật Bản, Brazil, Peru cũng có kết quả tương tự Chang et al (1972)
[27].
Ở Việt Nam, nghiên cứu của tác giả Nguyễn Đức Thạnh (2000) [35] cho
thấy, lúa cạn vùng Cao Bằng, Bắc Kạn hầu hết là lúa địa phương, có thời gian
sinh trưởng từ 120 - 150 ngày, khả năng đẻ nhánh ít, tỷ lệ nhánh hữu hiệu từ
28,58 - 62,1%, chiều cao cây từ 109,5 - 145,5 cm, và hầu hết các giống đều có
khả năng chịu hạn tốt.
Về sinh trưởng, do sinh trưởng trong điều kiện đất cạn, nên lúa cạn sinh
trưởng chậm, diện tích lá ít hơn so với lúa nước, tỷ lệ nhánh hữu hiệu thấp, thời
gian trỗ chậm hơn và kéo dài hơn lúa nước. Do đó lúa cạn tạo ra ít chất khô hơn
và năng suất hạt thấp hơn. Về thời gian sinh trưởng, hầu hết các giống lúa cạn
có thời gian sinh trưởng từ trung bình đến dài ngày.
1.2.3. Phản ứng của cây lúa đối với các điều kiện hạn khác nhau
Lúa là cây trồng rất mẫn cảm với hạn do hệ thống rễ nhỏ, khí khổng rất
nhạy cảm và lá nhanh bị già hóa khi gặp hạn Hirasawa (1999) [41]. Lúa cũng
như các cây trồng khác có thể kháng hạn theo 3 cơ chế khác nhau là: Trốn hạn,
tránh hạn và chịu hạn. Trốn hạn là hình thức phát triển nhanh chóng trong thời
gian có lượng nước dồi dào và kết quả là cây hoàn thành chu kỳ sống hoặc hoàn
thành sinh trưởng giai đoạn cần nước trước khi bị. Tránh hạn là khả năng phát
triển rễ mạnh, có khả năng hút nước từ các lớp đất sâu hoặc giảm thoát nước
mà không ảnh hưởng đến sản lượng. Cơ chế điều chỉnh thẩm thấu mà theo đó
làm tăng sức trương của tế bào trong điều kiện thiếu nước được coi là cơ chế
9
chịu hạn. Khả năng chịu hạn hình thành khi hạn xuất hiện được gọi là cơ chế
thích nghi. Khi hạn xảy ra ở đầu vụ hoặc cuối vụ và có thể dự đoán được thì
việc lựa chọn cơ chế trốn hạn với các giống ngắn ngày là một lợi thế. Khi hạn
xảy ra bất thường và không thể dự đoán được thì cơ chế chống hạn và chịu hạn
là quan trọng.
Có rất nhiều nghiên cứu khác nhau về quá trình, cơ chế và các tình trạng
quyết định năng suất lúa trong điều kiện nước tưới hạn chế Fischer et al., (2003)
[33] đã tóm tắt lại ở 3 thành phần lớn ảnh hưởng đến năng suất lúa khi gặp hạn
là: (1) Mức độ nghiêm trọng của hạn và khả năng dự đoán hạn của môi trường
mục tiêu, (2) Tiềm năng năng suất, (3) Hình thức tránh hạn và chịu hạn. Mối
quan hệ giữa 3 thành phần này với các điều kiện hạn khác nhau được trình bày
trong hình 1.1.
Tính nghiêm trọng của hạn
Tính trạng
chịu hạn
Tiềm năng năng suất
Không dự
đoán được
Năng suất
Trốn hạn
Có thể dự
đoán được
Hình 1.1: Sơ đồ của 3 thành phần dưới điều kiện môi trường hạn (tiềm
năng năng suất, hình thức trốn hạn và tình trạng chịu hạn) và mối quan hệ
giữa năng suất và các hình thức hạn khác nhau ở lúa
Theo sơ đồ hình 1.1, khi cây lúa không gặp hạn, tiềm năng năng suất
quyết định năng suất hạt. Từ bên trái sang bên phải của sơ đồ, hạn có xu hướng
nghiêm trọng hơn, khi đó trốn hạn hoặc chịu hạn trở thành quan trọng. Nếu
10
theo chiều đứng từ dưới lên, hạn có thể dự đoán được thì kiểu hình chín sớm
hoặc thời gian gieo trồng là lựa chọn tốt (trốn hạn), nhưng hạn không dự đoán
được thì tính trạng chịu hạn là lựa chọn duy nhất. Khi hạn ở mức trung bình,
năng suất giảm 50% thì tiềm năng năng suất là một cơ chế quan trọng. Hạn ở
mức nghiêm trọng hơn, yêu cầu cơ chế chống chịu hạn, nếu hạn nghiêm trọng
nhưng có thể dự đoán được và ở giai đoạn sinh trưởng cuối thì cơ chế trốn hạn
là hiệu quả với các giống chín sớm. Hạn xảy ra ở giữa vụ và không theo quy
luật thì yêu cầu cơ chế chống chịu hạn.
Khi nghiên cứu về tác hại của hạn với cây lúa, Fischer et al. (2003) [33]
đã phân ra các thời điểm hạn ảnh hưởng đến từng giai đoạn phát triển khác nhau
của cây lúa cũng như phản ứng của cây lúa với hạn như sau:
- Hạn đầu vụ:
Trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng, số lượng nước sử dụng tương
ứng với lượng thoát hơi nước và sản phẩm chất khô tạo ra. Diện tích lá phát
triển nhanh hơn do tăng cả số nhánh và số lá. Thoát hơi nước và sử dụng nước
nhanh hơn, khi lúa khép tán, thoát hơi nước xác định chủ yếu bằng độ dẫn nước
thông qua khí khổng, khi khí khổng đóng độ thoát hơi nước thông qua lớp cutin
của lá. Khi khí khổng mở cả hai quá trình quang tổng hợp và thoát hơi nước
đều ở mức cao. Tại một số giai đoạn sinh trưởng, khi độ ẩm đất bắt đầu giảm
thì phản ứng hiệu quả nhất của cây là đóng khí khổng để giảm thoát hơi nước,
điều này làm giảm sinh trưởng của cây. Sự sinh trưởng của lá và kéo dài thân
rất nhạy cảm với tình trạng nước, các quá trình này sẽ bị ảnh hưởng nếu hạn
xảy ra ở đầu thời kỳ sinh trưởng. Hầu hết các cây trồng, quá trình trao đổi không
bị ảnh hưởng đến khi đất có độ ẩm khoảng 30%, nhưng ở lúa giảm sinh trưởng
bắt đầu khi độ ẩm đất 70%, điều này chỉ ra rằng lúa rất mẫn cảm với hạn. Một
biệu hiện khi đất giảm độ ẩm là lá lúa cuộn lại để giảm bức xạ mặt trời lên mặt
lá và giảm thoát hơi nước, cuốn lá là hình thức biểu hiện đơn giản của sự héo.
11
Nếu hạn xảy ra khi lúa bắt đầu đẻ nhánh, khả năng chịu hạn dựa trên diện tích
lá còn xanh và khả năng của chúng sau khi hạn, điều này được chứng minh
bằng khả năng khác nhau của các giống lúa tại giai đoạn đầu sinh trưởng của
cây. Nhìn chung sự khô hạn giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng có thể giảm nhẹ
hơn về năng suất so với khô hạn vào lúc cuối vụ bởi vì sự phục hồi ở giai đoạn
sinh trưởng sinh dưỡng tốt hơn.
- Hạn giữa vụ không liên tục:
Đó là sự khô hạn gián đoạn, là sự kiện khô hạn diễn ra đan xen giữa
những trận mưa. Mặc dù thời gian hạn diễn ra ngắn nhưng những thời kỳ không
mưa có thể được lặp lại. Hầu hết các nghiên cứu đều cho thấy khả năng kết hạt
rất mẫn cảm với tình trạng nước. Khi hạn không liên tục xảy ra xung quanh
thời điểm trỗ, số hạt/bông và cuối cùng là năng suất hạt bị ảnh hưởng rõ rệt.
Thời gian trỗ thường bị trì hoãn 2 – 3 tuần dưới điều kiện hạn, trong một số
trường hợp không hình thành hạt. Sự trỗ thoát liên quan đến sức trương và trì
hoãn trỗ tương quan nghịch với tiềm năng nước của cây Pantuwan et al (2002b)
[45].
- Hạn cuối vụ:
Khi hạn cuối vụ xảy ra tất cả nước hữu hiệu ở vùng rễ được sử dụng cho
thoát hơi nước, lá lúa đang ở giai đoạn già hóa, bị héo liên tục và tàn sớm. Năng
suất lúa phụ thuộc và việc tránh ảnh hưởng của hạn xung quanh thời điểm mẫn
cảm là thời gian trỗ. Ngoài ra năng suất còn phụ thuộc vào khả năng sử dụng
nước ở các tầng đất khác nhau của cây lúa. Khi hạn cuối vụ xảy ra, khả năng
hút nước của bộ rễ và hiệu quả sử dụng nước quyết định sản phẩm chất khô tạo
ra (năng suất hạt), cũng như các cây trồng khác, khả năng hút nước phụ thuộc
và chiều dài rễ và mật độ rễ. Những giống chịu hạn tốt có khả năng duy trì hút
nước hoặc giữ nước nhiều hơn trong thời kỳ chắc hạt và cũng duy trì bộ lá xanh
dài hơn, khô lá xảy ra ít hơn, các lá mát hơn do thoát hơi nước và năng suất cao
12
hơn. Các giống chịu hạn kém lá bị khô héo nhanh, tàn sớm, không có khả năng
quang hợp tạo chất khô, hạt lép nhiều và năng suất thấp.
1.2.4. Đặc điểm hình thái, giải phẫu liên quan đến khả năng chịu hạn của
cây lúa
Đặc điểm quan trọng nhất liên quan đến tính chịu hạn của cây lúa và
được nhiều nhà khoa học nghiên cứu nhất đó là đặc điểm của bộ rễ lúa. So sánh
hệ thống rễ lúa với các cây trồng khác cho thấy, rễ lúa rất kém thích nghi với
điều kiện hạn. Lúa và kê có thể lấy được nước như nhau ở tầng đất 60cm trên
bề mặt, nhưng ở tầng đất sâu hơn thì khả năng lấy nước của rễ lúa kém hơn kê
rất nhiều. Người ta đã chứng minh rằng một hệ rễ ăn sâu hơn cho phép lúa cạn
hút được nhiều nước và kết quả là cho năng suất cao hơn trong điều kiện hạn.
Độ sâu của rễ có mối tương quan thuận vừa phải với năng suất dưới điều kiện
hạn ở lúa vùng đất thấp. Sự tương quan này chưa được báo cáo đối với lúa cạn,
nhưng được dự kiến là cao hơn. Những giống lúa có tỷ lệ khối lượng rễ trên
khối lượng thân lá cao tỏ ra có khả năng chịu hạn tốt hơn lúa cạn. Hiện nay các
nhà khoa học đã xác định được QTL liên quan đến phát triển chiều sâu của bộ
rễ, đường kính rễ, khối lượng rễ khô, từ đó thiết kế những Marker phân tử tương
ứng phục vụ chọn lọc .
Khả năng đâm xuyên của rễ cũng được đề xuất là một phương pháp đánh
giá khả năng phát triển của rễ xuống các tầng đất sâu và cứng, điều này giúp
lúa khai thác được nước tốt hơn. Nhiều tác giả đã kết luận rằng, khả năng thâm
nhập qua các lớp đất cứng của rễ lúa cạn tốt hơn rễ lúa nước. Các nhà nghiên
cứu đã phân tích được QTLs liên quan đến tỷ lệ rễ thâm nhập của rễ lúa cạn
qua các vật cứng. Khả năng thâm nhập của rễ lúa cạn qua các vật cứng có liên
quan đến đường kính rễ, chiều dài rễ và khối lượng rễ khô. Giống có nhiều rễ
thâm nhập qua vật cứng thì có khả năng chịu hạn tốt và cho năng suất cao hơn.
Khi phân tích về mặt di truyền, tác giả cũng tìm thấy QTLs liên quan đến tỷ lệ
13
rễ thâm nhập qua vật rắn nằm ở nhiễm sắc thể số 1, đường kính rễ, chiều dài rễ
và khối lượng khô của rễ nằm trên nhiễm sắc thể số 3. Nghiên cứu đặc điểm rễ
của các giống lúa kháng hạn cho thấy, chúng có lớp vỏ rễ dày hơn, mô khí nhiều
hơn, mạch dẫn lớn hơn, nhu mô liên kết chặt chẽ và khoảng không bào ít hơn
so với các giống mẫn cảm.
Về các đặc điểm thân lá, Chang et al. (1972) [27] cho biết, ở hầu hết các
giống lúa cạn địa phương thường có thân to và dày, bị già cỗi nhanh chóng khi
lúa chín nên chúng dễ đổ ngã vào giai đoạn chín. Chiều cao của các giống lúa
cạn dao động từ 80cm đến 175cm. Các giống lúa cạn ở Philippines nhìn chung
cao trên 150 cm khi trồng trong điều kiện ruộng cạn. Chiều cao của các giống
lúa cạn chỉ có tác dụng lấn át cỏ dại, không có tài liệu nào nghiên cứu mối liên
hệ về chiều cao cây và khả năng chịu hạn của lúa cạn. Các giống lúa cạn thường
đẻ nhánh ít hơn sơ với lúa nước, khả năng đẻ nhánh biến động của các giống
lúa cạn làm hạn chế năng suất của chúng ngay trong điều kiện canh tác phù
hợp.
Khả năng cuốn lá khi bị hạn là một đặc điểm giúp cây lúa giảm bớt sự
thoát hơi nước khi gặp hạn. Cuốn lá xảy ra khi mất sức trương tế bào và lá héo,
quan sát rất rõ triệu chứng này khi cây thiếu hụt nước. Nhìn chung những giống
không biểu hiện cuốn lá cho biết tình trạng nước trong cây của giống đó tốt
hơn, có thể do độ sâu của rễ tốt cho phép nó tiếp tục hút nước hiệu quả để duy
trì sức trương của tế bào. Cuốn lá có thể phản ánh nhiều cơ chế khác, nó không
tương quan chung với năng suất dưới điều kiện hạn, nhưng có thể sử dụng để
đánh giá so với đối chứng để biết khi nào cây thiếu hụt nước Fischer et
al.,(2003) [33].
Tỷ lệ đậu hạt cũng là một đặc điểm quan trọng được nghiên cứu. Khi hạn
xảy ra gần thời điểm ra hoa (giai đoạn sinh trưởng mẫn cảm nhất) sẽ ảnh hưởng
đến yếu tố hình thành năng suất, chủ yếu là tỷ lệ đậu hạt. Tương quan di truyền
14
giữa năng suất dưới điều kiện hạn và tính trạng này là rất cao. Hệ số di truyền
tỷ lệ đậu hạt là nhỏ hơn hệ số di truyền năng suất hạt. Tính trạng kết hạt khi gặp
hạn tại thời điểm ra hoa là khá đặc thù. Và tính trạng này cho thấy rõ thông tin
về phản ứng của kiều gen với điều kiện bất thuận hơn là tính trạng năng suất,
vì năng suất là do tổ hợp của nhiều tính trạng và ảnh hưởng của cả quá trình
sinh trưởng phát triển chứ không chỉ là hạn tại thời điểm ra hoa Fischer et al.,(
2003) [33].
Lá lúa có thể mất sức trương hoặc chết mô (biểu hiện lá khô) do quá mất
nước hoặc do nóng khi nhiệt độ lá tăng mất cân bằng với thoát hơi nước làm
mát lá. Sự mất nước ở những lá tầng thấp nhiều hơn những lá tầng cao, những
lá thấp có xu hướng tàn lá trước những lá trên cao. Sự tàn lá có thể xảy ra không
đồng nhất trong toàn bộ lá trừ trường hợp bất thuận gay gắt. Biểu hiện điển
hình là bắt đầu khô từ đầu lá nơi có sự thiếu hụt nước lớn hơn phần lá gần thân
lúa. Độ khô lá có tương quan chặt với năng suất dưới điều kiện bất thuận vì vậy
cũng được các nhà khoa học lựa chọn là một chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu
hạn Fischer et al.,(2003) [33].
Các nghiên cứu và cho rằng sức đề kháng thoát nước qua cutin của lá lúa
thấp, lúa dễ mất nước ngay cả khi khí khổng được đóng lại. Nhiều thí nghiệm
đã chứng minh rằng các giống lúa với một lớp biểu bì dày giữ sức trương của
lá trong thời gian dài hơn khi bị hạn, tuy nhiên ảnh hưởng đến sản lượng chưa
được điều tra kỹ lưỡng. Một lớp sáp dày cũng có thể phản chiếu ánh sáng mặt
trời ra khỏi lá, do đó ngăn cản tăng nhiệt độ ở lá mà không đòi hỏi thoát nước.
Có một sự khác biệt lớn về cấu trúc và độ dày lớp biểu bì giữa các giống lúa và
đặc điểm này có hệ số di truyền cao (h = 0,77).
15
1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trong nước và trên thế giới
1.3.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trên thế giới
1.3.1.1. 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 được tưới
thường 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 được tưới tràn là 11 triệu ha (chiếm
7,33%) và diện tích lúa cạn là 14 triệu ha (chiếm 9,33%).
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, bình quân
đạt 1 tấn/ha. Những vùng thuận lợi ở Châu Mỹ Latinh có thể đạt 2,5 tấn/ha.
Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới
Châu lục trên thế giới
Diện tích (1000 ha)
Sản lượng (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
(Nguồn: FAO STAT năm 2014)
Trong từng khu vực, diện tích gieo trồng lúa cạn ở các nước cũng khác
nhau.Những nước trồng nhiều như Ấn Độ, Brazil, Indonesia, Bangladesh. Về
tỷ lệ diện tích lúa cạn so với lúa nước ở từng quốc gia cũng khác nhau, có những
nước trồng 100% diện tích lúa cạn như Liberia, Togo (96%), Venezuela
(90%),….
16
Ở Châu Á khoảng 50% đất trồng lúa là canh tác nhờ nước trời, mặc dù
năng suất lúa ở những vùng có tưới đã tăng gấp 2 đến 3 lần so với 30 năm trước
đây, nhưng ở vùng canh tác nhờ nước 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 trường
không đồng nhất và biến động. Một phần bởi vì có rất ít giống chịu hạn.
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 ước tính từ
13% -35%.
Tại Indonesia, sản lượng lúa cạn đã tăng lên từ khoảng 2tấn/ha vào năm
1995 lên khoảng 3 tấn/ha vào năm 2003 nhờ sử dụng giống cải tiến B6144FMR-6-0-0.
1.3.1.2. Tình hình nghiên cứu lúa cạn trên thế giới
* Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa chịu hạn
Tác giả Gupta và O’ Toole (1986)[35], đã đưa ra các tiêu chuẩn của giống
lúa chịu hạn:
+ 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
+ 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
