Nghiên cứu và đánh giá hoạt tính đối kháng thực vật của một số giống lúa bản địa việt nam trong công tác phòng trừ cỏ dại trên đồng ruộng

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN

======

ĐỖ THỊ HỒNG TƢƠI

NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH ĐỐI
KHÁNG THỰC VẬT CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA
BẢN ĐỊA VIỆT NAM TRONG CÔNG TÁC PHÒNG
TRỪ CỎ DẠI TRÊN ĐỒNG RUỘNG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Di truyền học
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học
1.TS. TRẦN ĐĂNG KHÁNH
2.TS. NGUYỄN NHƢ TOẢN

HÀ NỘI - 2016


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đƣợc khóa luận này, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp
đỡ của các thầy cô giáo. Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới TS.Trần Đăng
Khánh là ngƣời thầy đã tận tình hƣớng dẫn tôi, tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi
hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn TS.Nguyễn Nhƣ Toản và các thầy cô trong khoa
Sinh-KTNN Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Hà Nội 2, những ngƣời đã truyền đạt
cho tôi những kiến thức, và phƣơng pháp nghiên cứu quý báu trong suốt thời
gian học tập tại trƣờng.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô, anh chị tại Viện Di Truyền Nông
Ngiệp, bộ môn Kĩ Thuật Di Truyền đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt
nhất cho tôi trong thời gian học tập nghiên cứu tại viện.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới gia đình,
ngƣời thân và toàn thể bạn bè đã cổ vũ, động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình học tập và nghiên cứu.
Một lần nữa tôi xin trân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2016
Sinh viên

Đỗ Thị Hồng Tƣơi


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan khóa luận này đƣợc hoàn thành là kết quả nghiên cứu
của riêng tôi, những số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chƣa
từng đƣợc sử dụng công bố ở bất cứ công trình khoa học nào.
Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm!
Hà Nội, tháng 5 năm 2016
Sinh viên
Đỗ Thị Hồng Tƣơi


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU

CS

cộng sự

Nxb

Nhà xuất bản

NST

Nhiễm sắc thể

TBKT

Tiến bộ kĩ thuật

NN&PTNN

Nông nghiệp và phát triển nông thôn

IRRI

International Rice Research Institute (Viện
Nghiên cứu gạo Quốc tế)

KTDT

Kĩ thuật di truyền

ĐC

Đối chứng

FAO

Food and Agricuture Organization (Tổ chức
Nông lƣơng Liên hợp Quốc)


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn....................................................................... 2
3.1. Ý nghĩa khoa học ....................................................................................... 2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 2
CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................. 4
1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa ................................................................. 4
1.1.1. Nguồn gốc Cây lúa .................................................................................. 4
1.1.2. Phân loại lúa ............................................................................................ 5
1.2. Đặc điểm hình thái của cây lúa .................................................................. 6
1.3. Đặc điểm cỏ dại .......................................................................................... 9
1.3.1. Khái niệm ................................................................................................ 9
1.3.2. Đặc tính của cỏ dại ................................................................................ 10
1.3.3. Tác hại của cỏ dại đối với lúa ............................................................... 10
1.3.4. Đặc điểm cỏ lồng vực ........................................................................... 11
1.4. Tính đối kháng (Allelopathy) ................................................................... 12
1.4.1. Định nghĩa ............................................................................................. 12
1.4.2. Chất đối kháng (Allelochemicals) và cơ chế tác dụng ......................... 13
1.5. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc về tính đối kháng thực
vật .................................................................................................................... 16
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ........................................................ 16
1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc.......................................................... 18
CHƢƠNG II ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU ................................................................................................................ 21
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................... 21


2.2. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 22
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.......................................................................... 22
2.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................ 24
CHƢƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 25
3.1. Kết quả ..................................................................................................... 25
3.2. Thảo luận .................................................................................................. 33
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 34
1. Kết quả ........................................................................................................ 34
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 34
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 36


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Danh sách 18 giống lúa bản địa của Việt Nam. ............................. 21
Bảng 3.1. Kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng ức chế của 18 giống lúa bản
địa trên cỏ lồng vực trong điều kiện ngoài đồng ruộng. ................................. 26


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Các con đƣờng giải phóng chất ức chế vào môi trƣờng. ................. 15
Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm gồm có cây lúa – cỏ: gồm có các ô biểu thị các
giống lúa bản địa và cỏ dại.............................................................................. 22
Hình 2.2: sơ đồ gieo hạt lúa, hạt cỏ................................................................. 23
Hình 3.1. Biểu đồ phần trăm ức chế cỏ lồng vực ngoài đồng ruộng .............. 27
Hình 3.2 Biểu đồ ức chế phần trăm chiều cao cỏ lồng vực ngoài đồng ruộng28
Hình 3.3 Biểu đồ ức chế phần trăm trọng lƣợng khô ở cỏ lồng vực .............. 29

Hình 3.4 Biểu đồ ức chế phần trăm khả năng đẻ nhánh của cỏ lống vực ....... 30
Hình 3.5 Thí nghiệm ngoài đồng ruộng .......................................................... 31
Hình 3.6 Hình ảnh cỏ lồng vực phát triển ....................................................... 32
Hình 3.7 Giống lúa có khả năng ức chế cỏ dại và giống lúa không có khả năng
ức chế cỏ dại .................................................................................................... 32


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việt Nam là một trong những quốc gia xuất khẩu gạo đứng hàng đầu
trên thế giới. Với diện tích gieo trồng lúa năm 2015 chiếm 7,83 triệu ha, tăng
18,7 nghìn ha, năng suất lúa đạt khoảng 57,7 tạ/ha tăng 0,2 tạ/ha so với năm
2014 ((Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2015) [2].
Lúa ( Oryza sativa L.) là cây lƣơng thực chính ở Việt Nam và còn là
thực phẩm ổn định của các nƣớc châu Á và nhiều khu vực trên thế giới. Tuy
nhiên, thị trƣờng xuất khẩu gạo chính của Việt Nam lại là các nƣớc đang phát
triển, các nƣớc Đông Nam Á (chiếm khoảng 40-50%), các nƣớc ở Châu Phi
(chiếm khoảng 20-30%). Một trong những nguyên nhân khiến cho thị trƣờng
xuất khẩu gạo ở Việt Nam bị giới hạn là do tác động của các yếu tố bất lợi
sinh học và phi sinh học làm giảm năng suất và chất lƣợng lúa gạo. Trong số
các yếu tố bất lợi đó, cỏ dại là một hạn chế sinh học lớn đối với sản lƣợng lúa
gạo tại Việt Nam. Theo thống kê của các nƣớc trồng lúa tại Châu Á, thì cỏ dại
làm giảm tới 60% năng suất lúa, trong đó Cỏ lồng vực cỏ dại gây hại nhất (
Nguyễn Mạnh Chinh 2004) [3].
Vì vậy con ngƣời đã sử dụng thuốc diệt cỏ tổng hợp để thể giảm thiểu
thời gian dành cho việc kiểm soát cỏ dại và ổn định năng suất lúa. Tuy nhiên,
việc quá lạm dụng hóa chất tổng hợp để kiểm soát cỏ dại là một vấn đề
nghiêm trọng ở Việt Nam, dẫn đến ô nhiễm môi trƣờng (môi trƣờng đất,
không khí...), các sản phẩm nông nghiệp không an toàn ảnh hƣởng tới sức
khỏe con ngƣời.

Để nâng cao chất lƣợng cây trồng và năng suất cũng nhƣ giảm thiểu sự
phụ thuộc vào thuốc trừ cỏ tổng hợp và hóa chất nông nghiệp trong sản xuất
nông nghiệp là nhiệm vụ quan trọng cần giải quyết. Ức chế cỏ dại thông qua
chất đối kháng thực vật (Allelopathy) là một trong những giải pháp hiệu quả

1


để giảm bớt sự lệ thuộc vào thuốc diệt cỏ tổng hợp. Bằng giải pháp này có thể
làm ổn định năng suất, chất lƣợng nông sản mà không mất chi phí môi
trƣờng.
Xuất phát từ những lý do, thực tiễn nêu trên, tôi thực hiện đề tài
“Nghiên cứu và đánh giá hoạt tính đối kháng thực vật của một số giống lúa
bản địa Việt Nam trong công tác phòng trừ cỏ dại trên đồng ruộng”.
2. Mục đích nghiên cứu
Đánh giá hoạt tính đối kháng thực vật của 18 giống lúa bản địa ở Việt
Nam trên cỏ lồng vực trong điều kiện ngoài đồng rộng.
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở dữ liệu và vật liệu quan trọng
cho các nghiên cứu khoa học tiếp theo về tính đối kháng trên cây lúa, đồng
thời góp phần vào công tác chọn tạo giống lúa có khả năng ức chế cỏ dại, phù
hợp với điều kiện canh tác lúa ở Việt Nam, giúp ngƣời nông dân tăng thêm
thu nhập, giảm đói nghèo, tạo môi trƣờng thân thiện và đảm bảo sức khỏe con
ngƣời.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
-

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu về chất đối kháng thực vật

(Allelopathy) là một lĩnh vực mới, chƣa đƣợc nghiên cứu nhiều. Vì vậy, đề tài

này đƣa ra định hƣớng mới trong chọn tạo giống cây trồng có tiềm năng ức
chế cỏ dại.
-

Đánh giá đƣợc một số giống lúa bản địa có tiềm năng ức chế cỏ dại.

Tạo tiền đề cho các nghiên cứu tiếp theo về tính đối kháng thực vật
(Allelopathy).
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
-

Sự kết hợp hoạt tính đối kháng (ức chế) (Allelopathy) cùng với các

phƣơng pháp diệt cỏ truyền thống thay vì sử dụng thuốc diệt cỏ sẽ làm giảm

2


thiểu ô nhiễm môi trƣờng, tăng chất lƣợng nông sản và bảo vệ sức khoẻ con
ngƣời với mục tiêu phát triển các sản phẩm nông nghiệp bền vững.
-

Những dòng, giống lúa có hoạt tính đối kháng cỏ dại cao đƣợc chọn

lọc trong đề tài này sẽ là vật liệu khởi đầu phục vụ cho công tác chọn tạo
giống lúa có khả năng ức chế cỏ dại.
-

Mặt khác, trong quá trình thực hiện đề tài, sinh viên có điều kiện

củng cố thêm kiến thức và kinh nghiệm thực tế, tiếp cận với nghiên cứu khoa
học tiên tiến phục vụ cho công tác chuyên môn sau này.

3


CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa
1.1.1. Nguồn gốc Cây lúa
Loài lúa trồng (O.sativa L. ) đƣợc thuần hóa từ lúa dại có số lƣợng
nhiễm sắc thể 2n =24 NST, là một trong những loại cây trồng có lịch sử trồng
trọt lâu đời nhất, gắn liền với sự phát triển lịch sử loài ngƣời, nhất là vùng
Châu Á. Nguồn gốc của cây lúa đã đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên
cứu.
Vavilov (1926), trong nghiên cứu nổi tiếng của ông về sự phân bố đa
dạng di truyền của cây trồng, cho rằng lúa trồng đƣợc xem nhƣ phát triển từ
Ấn Độ.
Có ý kiến cho rằng, cây lúa xuất phát từ Đông Nam Á, từ đó lan dần lên
phía Bắc. Erughin, Ghose và nhiều tác giả khác thì cho rắng Đông Dƣơng là
cái nôi của lúa trồng. De Candolle, Rojevich từ thế kỷ 18 lại quan niệm rằng
Ấn Độ mới là nơi khởi nguyên xuất phát chính của loài lúa trồng. Dựa vào
lịch sử phát triển lúa hoang ở trong nƣớc cho rằng lúa trồng có xuất xứ ở
Trung Quốc. Một số nhà nghiên cứu Việt Nam lại cho rằng nguồn gốc cây lúa
là ở Miền Nam nƣớc ta và Campuchia.
Sampath và Rao (1951) cho rằng sự hiện diện của nhiều loại lúa hoang
ở Ấn Độ và Đông Nam Á chứng tỏ rằng Ấn Độ, Miến Điện hay Đông Dƣơng
là nơi xuất xứ của lúa trồng. Sato (Nhật Bản) cũng cho rằng lúa trồng có
nguồn gốc ở Ấn Độ, Việt Nam và Miến Điện.
Tuy nhiên có nhiều ý kiến nhƣng chƣa thống nhất, nhƣng căn cứ vào

các tài liệu lịch sử, di tích khảo cổ, đặc điểm sinh thái học của cây lúa trồng
và sự hiện diện rộng rãi của các loài lúa hoang dại trong khu vực, nhiều ngƣời
đồng ý rằng nguồn gốc cây lúa là ở vùng đầm lầy Đông Nam Á, rồi từ đó lan

4


dần đi các nơi. Thêm vào đó, trên thực tế cây lúa và nghề trồng lúa đã có từ
rất lâu ở vùng này, lịch sử và đời sống của các dân tộc Đông Nam Á lại gắn
liền với lúa gạo đã minh chứng nguồn gốc của lúa trồng.
Chang (1976), nhà di truyền học cây lúa của Viện Nghiên Cứu lúa Quốc
Tế (IRRI), đã tổng kết nhiều tài liệu khác nhau và cho rằng việc thuần hóa lúa
trồng có thể đã đƣợc tiến hành một cách độc lập cùng một lúc ở nhiều nơi,
dọc theo vành đai trải dài từ đồng bằng sông Ganges dƣới chân phía đông của
dãy núi Hy-Mã-Lạp-Sơn (Himalayas- Ấn Độ), ngang qua Bắc Miến Điện,
Bắc Thái Lan, Lào và Việt Nam, đến Tây Nam và Nam Trung Quốc.
1.1.2. Phân loại lúa
Theo hệ thống phân loại thực vật thì cây lúa có vị trí phân loại nhƣ sau:
Giới (regnum):

Thực vật (Plantae).

Ngành (phyla):

Thực vật có hoa (Angiospermae).

Lớp (class):

Thực vật một lá mầm (Monocots).

Bộ (ordo):

Hòa thảo (Poales).

Họ (familia):

Hòa thảo (Poaceae).

Chi (genus)

Lúa (Oryza).

Loài (species):

Lúa Châu Á: Oryza sativa
Lúa Châu Phi: Oryza glaberima

Việc phân loại O.sativa L. còn có nhiều quan điểm khác nhau:
 Theo Hoàng Thị Sản – 1999: O.sativa đƣợc chia thành 2 thứ:


Oryza sativa L. Var. Utilissma A. Carmus: lúa tẻ



Oryza sativa L. Var. Glutinosa : Lúa Nếp

 Theo kato (1930) đã chia O.sativa L. thành 2 loài phụ:


Oryza sativa L. Sub.sp.japonica : Loài phụ Nhật Bản.



Oryza sativa L. Sub.sp. India : Loài Phụ Ấn Độ

5


 Theo thời gian gieo trồng gặt hái trong năm, thời gian sinh trưởng
mà chia lúa ra làm: lúa mùa, lúa chiêm và lúa xuân.
 Theo địa hình đất, điều kiện cung cấp nước có thể chia ra làm 2 loại
như:


Lúa nƣớc: trong lúa nƣớc ngƣời ta còn phân biệt: Lúa có tƣới nƣớc,

lúa nƣớc trời, lúa nƣớc sâu, hoặc lúa nổi.


Lúa cạn:

 Tùy theo đặc tính thích nghi với môi trường người ta chia: lúa chịu
phèn, lúa chịu úng, lúa chịu hạn, lúa chịu mặn…
 Tuỳ theo chế độ nhiệt khác nhau, người ta cũng phân biệt: lúa chịu
lạnh (các giống japonica), lúa chịu nhiệt (các giống indica).
 Theo thời gian sinh trưởng người ta lại phân chia như sau:


Giống cực ngắn ngày: < 90 ngày.



Giống ngắn ngày: 90-115 ngày.



Giống có thời gian sinh trƣởng trung bình: 126-130 ngày.



Giống dài ngày: >131 ngày.

 Theo nguồn gốc hình thành:


Nhóm quần thể địa phƣơng.



Nhóm quần thể lai tạo.



Nhóm quần thể đột biến.



Nhóm quần thể tạo ra bằng công nghệ sinh học.



Nhóm các dòng bất dục đực.

1.2. Đặc điểm hình thái của cây lúa
Các giống lúa Việt Nam có những đặc điểm nhƣ chiều cao, thời gian
sinh trƣởng (dài hay ngắn), chịu thâm canh, chịu chua mặn, chống chịu sâu
bệnh... khác nhau. Xong cây lúa Việt Nam đều có những đặc tính chung về
hình thái, giải phẫu và đều có chung các bộ phận rễ, thân, lá, bông và hạt.

6


 Rễ lúa
-

Rễ là bộ phận bám chặt vào đất là cơ quan hút nƣớc và chất khoáng

cho cây. Bộ rễ lúa thuộc loại rễ chùm. Những rễ non có màu trắng sữa, rễ
trƣởng thành có màu vàng nâu và nâu đậm, rễ đã già có màu đen.
-

Thời kỳ mạ: Nếu mạ gieo thƣa, rễ mạ có thể dài 5-6 cm. Tiêu chuẩn

của mạ tốt là bộ rễ ngắn, nhiều rễ trắng.
-

Thời kỳ sau khi cấy: Bộ rễ tăng dần về số lƣợng và chiều dài đặc biệt

ở thời kỳ đẻ nhánh, làm đòng .

-

Thời kỳ trổ bông: Bộ rễ đạt giá trị tối đa vào thời kỳ trổ bông. Số

lƣợng rễ có thể đạt tới 500–800 cái. Tổng chiều dài lên tới 700m (không tính
rễ nhánh).
-

Trên đồng ruộng, phạm vi ra rễ chỉ ở những mắt gần lớp đất mặt (0-

20 cm là chính)
-

Khi cấy lúa quá sâu (>5 cm), cây lúa sẽ tạo ra 2 tầng rễ, trong thời

gian này cây lúa chậm phát triển giống nhƣ hiện tƣợng lúa bị bệnh ngẹt rễ.
Cấy ở độ sâu thích hợp (3-5cm) sẽ khắc phục đƣợc hiện tƣợng trên.
-

Để tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển tốt, cần làm cỏ sục bùn điều

chỉnh lƣợng nƣớc hợp lí, tạo điều kiện cho tầng đất vùng rễ thông thoáng, bộ
rễ phát triển mạnh. Cây lúa sinh trƣởng tốt, chống chịu đƣợc sâu bệnh, nâng
xuất cao.


Thân lúa



Về Hình thái:

-

Thân gồm nhiều mắt và lóng. Trƣớc thời kỳ lúa trổ bông, thân lúa

đƣợc bao bọc bởi bẹ lá. Tổng số mắt trên thân chính bằng số lá trên thân cộng
thêm 2. Chỉ vài lóng ở ngọn dài ra, số còn lại ngắn và dày đặc. Lóng trên cũng
dài nhất. Một lóng dài hơn 5 mm đƣợc xem là lóng dài.


Chiều cao cây :

7


-

Đƣợc tính từ gốc đến mút lá hoặc bông cao nhất.

-

Chiều cao thân đƣợc tính từ gốc đến cổ bông.

-

Chiều cao thân và chiều cao cây liên quan đến khả năng chống đổ

của giống lúa.
 Nhánh lúa

-

Cây lúa có thể đẻ nhánh khi có 4-5 lá thật. Ở ruộng lúa cấy, sau khi

bén rễ hồi xanh cây lúa bắt đầu đẻ nhánh. Lúa kết thúc đẻ nhánh vào thời kỳ
làm đốt, làm đòng.
-

Từ cây mẹ đẻ ra nhánh con cấp 1, nhánh cấp 1 đẻ nhánh cấp 2, nhánh

cấp 2 đẻ nhánh cấp 3. Những nhánh hình thành vào giai đoạn cuối thƣờng là
nhánh vô hiệu. Thƣờng thì các giống lúa mới khả năng đẻ nhánh cao, tỷ lệ
nhánh hữu hiêu cũng cao hơn các giống lúa cũ, cổ truyền.
-

Khả năng đẻ nhánh của cây lúa phụ thuộc vào giống, nhất là điều

kiện chăm sóc, ngoại cảnh...Cây lúa có nhiều nhánh, tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao,
năng suất sẽ cao.
 Lá Lúa


Hình thái

-

Lá lúa điển hình gồm: bẹ lá, phiến lá, lá thìa và tai lá.

+ Bẹ lá: là phần đáy lá kéo dài cuộn thành hình trụ và bao phần non của
thân.

+ Tai lá: Một cặp tai lá hình lƣỡi liềm .
+ Phiến lá: hẹp, phẳng và dài hơn bẹ lá.
-

Lá đƣợc hình thành từ các mầm lá ở mắt thân. Tốc độ ra lá thay đổi

theo thời gian sinh trƣởng và điều kiện ngoại cảnh.
-

Thời kỳ mạ non: trung bình 3 ngày ra đƣợc 1 lá.

-

Thời kỳ mạ khoẻ: từ lá thứ 4, tốc độ ra lá chậm lại, 7-10 ngày ra

đƣợc 1 lá.

8


-

Thời kỳ đẻ nhánh: 5-7 ngày /1 lá ở vụ mùa.

-

Cuối thời kỳ đẻ nhánh, làm đòng: khoảng 12-15 ngày/lá. cây lúa trỗ

bông cũng là lúc hoàn thành lá đòng.
-

Số lá trên cây phụ thuộc chủ yếu vào giống, thời vụ cấy, biện pháp

bón phân và quả trình chăm sóc. Thƣờng số lá của các giống:
+ Giống lúa ngắn ngày: 12 - 15 lá.
+ Giống lúa trung ngày: 16 - 18 lá.
+ Giống lúa dài ngày : 18 - 20 lá.


Chức năng của lá :

-

Lá ở thời kỳ nào thƣờng quyết định đến sinh trƣởng của cây trong

thời kỳ đó. Ba lá cuối cùng thƣờng liên quan và ảnh hƣởng trực tiếp đến thời
kỳ làm đòng và hình thành hạt.


Chức năng của bẹ lá

-

Chống đỡ cơ học cho toàn cây.

-

Dự trữ tạm thời các Hydratcacbon trƣớc khi lúa trổ bông .

-

Lá làm nhiệm vụ quang hợp, chăm sóc hợp lí, đảm bảo cho bộ lá

khoẻ, tuổi thọ lá (nhất là lá đòng), lúa sẽ chắc hạt, năng suất cao.
1.3. Đặc điểm cỏ dại
1.3.1. Khái niệm
Hiện có rất nhiều định nghĩa khác nhau về cỏ dại tùy thuộc vào từng
trƣờng hợp cụ thể nơi cỏ dại xuất hiện và đối tƣợng cây trồng liên quan.
Booth và cs, 2003 đã tổng hợp một số định nghĩa thông dụng về cỏ dại nhƣ
sau: cỏ dại là “những thực vật gây phiền toái cho con người” hay “những thực
vật mọc ở nơi con người không mong muốn” hoặc là “những thực vật ngoại
lai xâm lấn” hay có thể định nghĩa về cỏ dại nhƣ sau: “Cỏ dại là những thực
vật mọc ở nơi mà con ngƣời không cần đến”, nghĩa là nó bao gồm cả khái
niệm cây mọc hoang và cây mọc lẫn.

9


-

Cây mọc hoang: là những thực vật mọc tự nhiên nhƣng không xuất

hiện trên đồng ruộng hay trên cơ quan thực vật có ích mà thƣờng mọc trên
những bãi đất hoang nhƣ sú, vẹt, dứa dại …
-

Cây mọc lẫn: là những thực vật mọc ngoài ý muốn của con ngƣời,

thƣờng là hạt của cây trồng vụ trƣớc mọc lẫn vào ruộng cây trồng vụ sau trên
đồng ruộng, chẳng hạn nhƣ đậu mọc lẫn trong ruộng bắp hay rau muống mọc

lẫn trong ruộng lúa. Khái niệm về mức độ không mong muốn đã ảnh hƣởng
đến nhận định của con ngƣời về cỏ dại và các đặc tính của nó.
Định nghĩa cỏ dại thƣờng đƣợc dùng phổ biến hiện nay nhƣ sau: “ cỏ
dại là những loài thực vật bản địa hay ngoại lai sinh trưởng, phát triển ngoài
ý muốn của con người. Sự hiện diện của chúng gây khó chịu và cản trở hoạt
động của con người hoặc ảnh hưởng bất lợi tới lợi ích của họ” (Đỗ Thị kiều
An, 2010)[1].
Tiêu chuẩn quan trọng để xác định một loài thực vật nào đó có phải là
cỏ dại hay không đó là tại một vài nơi ở vào thời điểm nào đó loài thực vật đó
có cản trở các hoạt động của con ngƣời và gây tổn hại đến lợi ích của họ hay
không.
1.3.2. Đặc tính của cỏ dại
-

Khả năng sinh sản, nhân giống và duy trì giống cao.

-

Hạt dễ rụng, có nhiều hình thức lan truyền.

-

Có khả năng chống chịu ngoại cảnh cao.

-

Cỏ dại có khả năng chịu ngập, chịu hạn cao hơn cây trồng.

1.3.3. Tác hại của cỏ dại đối với lúa
-

Cỏ dại xuất hiện ở mọi nơi, mọi lúc và là mối quan tâm của tất cả

mọi ngƣời. Cỏ dại không chỉ gây cản trở hoạt động sản xuất nông nghiệp và
làm gia tăng chi phí sản xuất mà còn ảnh hƣởng đến sức khỏe của cộng đồng

10


và gây khó khăn cho việc bảo trì các công trình xây dựng, nhà cửa, cảnh
qua....
-

Cỏ dại cạnh tranh ánh sáng, phân bón và nƣớc của cây lúa.

-

Cỏ dại là nơi tồn tại, lan truyền nhiều loại sâu, bệnh và chuột phá hại lúa.

-

Cỏ dại làm giảm chất lƣợng và giá trị của lúa gạo.

-

Ngoài những ảnh hƣởng trực tiếp trên đây, cỏ dại còn làm giảm độ

màu mỡ của đất trồng do hút chất dinh dƣỡng trong đất, việc phòng trừ cỏ dại
làm tăng chi phí sản xuất.
1.3.4. Đặc điểm cỏ lồng vực

Cỏ lồng vực có tên khoa học là Echinochloa crus-gallii (hay nhiều địa
phƣơng còn gọi cỏ mỳ, cỏ gạo, cỏ kê) là một loại cỏ dại nguy hiểm và khó
phòng trừ nhất trên ruộng lúa. Năng suất bị mất do loài này có thể dao động
từ 40-80% tổn thất nghiêm trọng hơn ở lua gieo thẳng hơn lúa cấy.
Cỏ lồng vực thuộc họ hoà thảo (cùng họ với cây lúa). Có nguồn gốc từ
châu Âu, Ấn Độ, phân bố từ các vùng nhiệt đới đến vùng cận nhiệt đới và
phát triển hầu hết trên đồng lúa khắp Việt Nam. Do loài cỏ này cùng họ với
cây lúa, nên các đặc điểm sinh học và sinh thái học tƣơng tự cây lúa, gây rất
nhiều khó khăn trong công tác phòng trừ cho bà con nông dân cũng nhƣ công
tác khuyến cáo của ngành bảo vệ thực vật.
Ngoài ra nó có một số đặc điểm sinh trƣởng, phát triển và chống chịu tốt
với điều kiện ngoại cảnh nhƣ: cỏ lồng vực thƣờng phát triển cùng cây lúa,
thích hợp với pH đất trung tính và nơi đất ẩm. Sau khi chúng ta tiến hành gieo
cấy lúa khoảng 4 ngày ở mùa hè và 6 ngày ở mùa đông cỏ lồng vực bắt đầu
mọc. Hạt cỏ có nảy mầm tốt nhất trong điều kiện ngập nƣớc 0-2 cm và chỉ bị
giới hạn ở nảy mầm ở mực nƣớc ngập sâu hơn 5cm.
Thân khoẻ, xốp, có thể cao tới 2m và ra hoa từ 45-50 ngày sau khi mọc,
quả dạng thóc rộng 2 mm, cỏ sinh sản bằng hạt, hạt cỏ có thể ở trạng thái ngủ

11


nghỉ từ 3-4 tháng. Hạt cỏ chín và rụng trở lại ruộng trƣớc khi thu hoạch lúa,
chính vì vậy mà nguồn duy trì của cỏ lồng vực đƣợc tích lũy nhiều lên sau các
vụ trồng lúa.
Cỏ lồng vực thƣờng ra hoa kết quả trƣớc lúa. Khi hạt cỏ chín thì rụng
xuống đất và giữ sức nảy mầm trong thời gian dài. Hạt cỏ lồng vực sở dĩ ít bị
phá hoại trong điều kiện tự nhiên là vì hạt đƣợc bao bọc bởi một lớp vỏ bằng
sáp vững chắc, không thấm nƣớc và không khí, chỉ nảy mầm khi có điều kiện
thuận lợi, thƣờng độ ẩm đất từ 80-90%. Ở nơi đất khô, đất ngập nƣớc, tỷ lệ

nảy mầm của hạt cỏ lồng vực giảm.
Cỏ lồng vực có khả năng đẻ nhánh và kết hạt khá cao. Mỗi thân cây
thƣờng có nhiều nhánh, những nhánh này đều cho bông. Bông cỏ lồng vực
nhỏ có thể cho tới 200 hạt, bông lớn có khả năng cho tới 400-500 hạt.
Ở Việt nam cỏ lồng vực gây hại trong tất cả các vụ lúa ở đồng bằng Bắc
Bộ, cỏ lồng vực thƣờng xuất hiện nhiều trong vụ xuân, nhất là trên các ruộng
lúa gieo không đủ nƣớc. Cỏ lồng vực cũng có nhiều trên ruộng mạ xuân và
đƣợc nhổ cấy ra ruộng cùng với mạ. Những năm trời rét, mạ bị chết nhiều thì
cỏ lồng vực lại càng phát triển (Chu Thị Thơm và cs 2006) [6].
1.4. Tính đối kháng (Allelopathy)
1.4.1. Định nghĩa
Thuật ngữ allelopathy có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, từ allelon có
nghĩa là “của nhau” và pathos có nghĩa là “đau khổ”, thuật ngữ này đƣợc đƣa
ra lần đầu tiên bởi nhà sinh lý học thực vật Hans Molisch, đại học Vienna Áo
trong năm 1937. Định nghĩa đƣợc trình bày nhƣ sau: Tính đối kháng của cây
trồng (Allelopathy) nhƣ là sự tƣơng quan hoá sinh giữa các thực vật với nhau
(kể cả vi sinh vật). Sau đó Rice (1984) đã định nghĩa tính đối kháng là một tác
động trực tiếp hay gián tiếp và có lợi hoặc bất lợi bởi một cây trồng lên cây

12


trồng khác, thông qua việc sản sinh ra các hợp chất hoá học vào môi trƣờng
sống.
1.4.2. Chất đối kháng (Allelochemicals) và cơ chế tác dụng
Thực vật xanh sản xuất nhiều sinh chất thứ cấp đƣợc gọi là chất đối
kháng thực vật, nhiều chất trong số này có khả năng ảnh hƣởng đến sự sinh
trƣởng của những thực vật bên cạnh. Cây trồng và cỏ dại đều sở hữu những
hợp chất nhƣ thế. Ngay cả lúa (O.sativa L.) cũng sản xuất chất độc hại để
cạnh tranh với cỏ dại trên ruộng lúa. Olofsdotter (1999) [21] đã phát hiện ra

một số giống lúa có tác dụng làm ức chế mạnh sự sinh trƣởng của cỏ dại.
Các hoạt chất đối kháng thực vật là hợp chất thứ cấp đóng vai trò quan
trọng trong mối tƣơng tác giữa cây trồng với cây trồng, cây trồng và vi sinh
vật, cây trồng và côn trùng....Trong tự nhiên phần lớn các chất này liên quan
đến hoạt tính đối kháng, hoạt động trao đổi thông qua quá trình tổng hợp axit
shikimic và axit acetate.Việc xác định các hoạt chất đối kháng có thể giúp giải
thích đƣợc cơ chế hoạt động của hoạt tính đối kháng ở lúa. Nhiều hoạt chất
đối kháng ở lúa đã đƣợc thanh lọc, xác định thƣờng thuộc nhóm dẫn xuất
phenolic, cytokinin, axit beo, indole.
Theo nhà khoa học Rice (1984) [18] có hàng chục ngàn các chất thứ cấp
trong số hàng trăm các hợp chất có trọng lƣợng phân tử thấp, của quá trình
trao đổi chất đƣợc biết đến ngày hôm nay nhƣng chỉ có một số ít đã đƣợc
công nhận là chất đối kháng (Allelochemicals).
Cơ chế đối kháng đƣợc mặc nhiên công nhận là một trong những cơ chế
ức chế cỏ dại, làm ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng của cây trồng và nó xảy ra
rộng rãi ở các quần thể thực vật trong tự nhiên (Bell và Koeppe, 1972) [9].
Các hóa chất có tiềm năng đối kháng tồn tại trong hầu hết tất cả các mô
thực vật bao gồm cả lá, hoa, quả, thân, rễ và hạt. Các chất đối kháng đƣợc giải
phóng ra môi trƣờng bởi các quá trình nhƣ bay hơi, tiết dịch gốc, lọc và phân

13


hủy tàn dƣ thực vật và đã đƣợc chứng minh trong khoảng 90 loài thực vật
(Rice, 1984; Putnam, 1986).[18] [17].
 Các con đường giải phóng chất ức chế vào môi trường:
-

Bay hơi: Thực vật đối kháng giải phóng hóa chất dƣới hình thức hơi

độc qua các lỗ hở nhỏ trong lá của chúng, các chất này thoát vào môi trƣờng
làm cho thực vật khác bị ức chế sự phát triển hoặc bị chết do quá trình hô hấp.
Ngoài ra, các hơi độc còn đƣợc ngƣng tụ trong sƣơng sau đó rơi xuống đất
làm cho các cây trồng bên cạnh hấp thụ dẫn đến kém phát triển hoặc chết
(Hình 1.1)
-

Rò rỉ: Hầu nhƣ tất cả thực vật đều rụng lá. Một số thực vật lƣu trữ

hoá chất bảo vệ trong lá cây khi chúng rụng. Khi những chiếc lá rơi xuống
mặt đất, chúng phân hủy và tạo ra các hóa chất bảo vệ thực vật. Mùa thu lá có
xu hƣớng giải phóng các hợp chất ức chế mạnh hơn lá tƣơi và lá rụng vào
mùa xuân. Các độc tố thực vật (Phytotoxins) tan trong nƣớc có thể đƣợc lọc
từ rễ hoặc các bộ phận của cây trên mặt đất hoặc chúng có thể chủ động tiết ra
từ rễ sống. Ví dụ nhƣ lúa mạch đen giải phóng hóa chất ức chế từ thân rễ hoặc
lá cắt (hình 1.1).
-

Tiết dịch: Một số thực vật giải phóng hóa chất bảo vệ vào đất thông

qua rễ của chúng. Các chất hóa học giải phóng đƣợc hấp thụ bởi các gốc cây
gần đó. Các chất tiết ra có xu hƣớng ức chế sự phát triển.

14


Hình 1.1 Các con đƣờng giải phóng chất ức chế vào môi trƣờng.
 Phương thức hoạt động của các hợp chất chất ức chế
(Allelochemicals)
Một số chất ức chế làm cây trồng tăng trƣởng chậm hoặc ức chế sự nảy

mầm bằng cách phá vỡ sự phân chia tế bào. Một số chất can thiệp vào bộ máy
hô hấp và các quá trình trao đổi năng lƣợng khác. Nhiều chất làm ảnh hƣởng
đến dinh dƣỡng của thực vật nhƣ các chất ức chế trong nƣớc và sự hấp thu các
chất dinh dƣỡng. Trong một số trƣờng hợp, chất ức chế ngăn cản hình thành
các cây mới hoặc giết chết các cây mới sinh ra, nhƣng thông thƣờng nó chỉ
làm giảm sự phát triển của thực vật.
Các hóa chất ức chế có thể đƣợc hấp thụ trực tiếp từ không khí, nhƣng
phải đi vào đất trƣớc khi đƣợc hấp thụ. Trong đất, hóa chất có thể bị ngừng
hoạt động bởi hấp phụ vào đất sét hoặc các chất hữu cơ, hoặc chúng có thể
đƣợc phân hủy bởi vi sinh vật.

15


Đất là nơi quan trọng trong quá trình tƣơng tác ức chế chất đối kháng
(Allelopathic): mức độ của các độc tố trong đất dễ bị ảnh hƣởng bởi loại đất,
sự thoát nƣớc, sục khí, nhiệt độ, và hoạt động của vi khuẩn. Ví dụ đất sét loại
đất thoát nƣớc kém, và các chất độc không tan dễ dàng. Ngƣợc lại, đất thô dễ
thoát nƣớc, còn đất cát có xu hƣớng thẩm thấu tối đa.
 Lợi ích tiềm năng của các hợp chất ức chế
-

Các hợp chất ức chế (Allelochemicals) đóng vai trò nhƣ diệt trừ cỏ

dại tự nhiên hay thuốc bảo vệ thực vật, mở ra triển vọng thay thế hóa chất
tổng hợp, và thúc đẩy nông nghiệp bền vững.
-

Trong tƣơng lai việc sử dụng thực vật có chứa các hợp chất ức chế sẽ

giảm chi phí về thời gian, công sức, hƣớng tới phát triển các sản phẩm nông
nghiệp bền vững.
-

Sử dụng các loại cây trồng có tiềm năng đối kháng (ví dụ: lúa mạch

đen) để diệt trừ cỏ dại có thể giảm thiểu sự phụ thuộc vào thuốc diệt cỏ.
-

Sự hiểu biết về mối quan hệ thực vật hợp chất có thể cho thấy lợi ích

thiết thực của "trồng đồng hành", nhằm kiểm soát cỏ dại mà hiện nay có chi
phí ít hơn nếu nó đƣợc dựa trên nghiên cứu cơ sở khoa học.
-

Sản xuất thuốc diệt cỏ tự nhiên, thân thiện với môi trƣờng. Nhƣ vậy

tính đối kháng sẽ trở thành một phần quan trọng của chiến lƣợc diệt trừ cỏ dại
trong tƣơng lai.
1.5. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc về tính đối kháng
thực vật
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Cỏ dại cạnh tranh ánh sáng, độ ẩm, chất dinh dƣỡng và không gian với
cây trồng, do đó gây ra thiệt hại nghiêm trọng đến năng suất. Theo Smith và
cs (1977) [15] có hơn 50 loài cỏ dại tàn phá trực tiếp lúa gạo và gây thiệt hại
lớn trong sản xuất lúa gạo tại Hoa Kỳ. Trong đó, một số loại cỏ gây hại

16

nghiêm trọng nhất nhƣ cỏ lƣỡi vịt [Heteranthera limosa (Sw.) Willd.], một
loại cỏ dại sống trong nƣớc có thể làm giảm năng suất lúa từ 27-30% khi cạnh
tranh với lúa trong cùng môi trƣờng nƣớc, sau đó là cỏ lồng vực (Echinochloa
crus-galli (L.) Beauv.) là loại cỏ dại thƣờng gặp nhất trên ruộng lúa.
Cơ chế đối kháng đƣợc mặc nhiên công nhận là một trong những cơ chế
kiểm soát cỏ dại, làm ảnh hƣởng đến sự tăng trƣởng của cây trồng và nó xảy
ra rộng rãi trong quần thể thực vật tự nhiên (Bell và Koeppe, 1972) [9].
Các cây trồng ức chế cỏ dại thông qua việc giải phóng các chất độc hại
vào môi trƣờng bằng cách tiết dịch gốc hoặc từ sự phân hủy tàn dƣ thực vật
đã đƣợc Putnam (1986) chứng minh trong khoảng 90 loài. Một số cây trồng
có tiềm năng ức chế cỏ dại nhƣ: lúa mạch đen (Secale cereale L) và lúa mì
(Triticum aestivum L.) (Shilling và cs, 1985), hƣớng dƣơng (Helianthus annuus
L.) (Leather, 1983), yến mạch (Avena sativa L.) (Fay và Duke, 1977), lúa mạch
(Hordeum vulgare L.) (McCalla and Haskins, 1964), thuốc lá (Nicotiana
tabacum L.), (Patrick và cs, 1963) và lúa (Oryza sativa L.), (Dilday và cs, 1992)
[12].
Kể từ khi bắt đầu nghiên cứu tính đối kháng (allelopathy) trong lúa
(Dilday và cs 1992) [12], các nhóm nghiên cứu tại IRRI và ở Ai Cập, Hàn
Quốc, Nhật Bản, Ấn Độ, Thái Lan và Hoa Kỳ đã tiến hành nghiên cứu và
đánh giá hàng trăm giống lúa đƣợc thu thập từ nhiều vùng trên thế giới để hiểu và
cải thiện tính đối kháng trong lúa. Các giống lúa khác nhau có sự khác nhau về
tiềm năng đối kháng.
Hiện nay, lúa đƣợc gieo trực tiếp hay gieo xạ đang nhận đƣợc sự quan
tâm lớn vì nó làm giảm chi phí sản xuất. Tuy nhiên, khi thay thế việc cấy lúa
bằng cách gieo trực tiếp sẽ dẫn đến vấn đề là cỏ dại tăng lên do lúa và cỏ dại
có thể xuất hiện cùng nhau.

17