Nghiên cứu xác định giống và phát triển lúa japonica ở miền bắc việt nam (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----------------------------------------

NGUYỄN TUẤN PHONG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH GIỐNG VÀ PHÁT TRIỂN
LÚA JAPONICA Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI - 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----------------------------------------

NGUYỄN TUẤN PHONG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH GIỐNG VÀ PHÁT TRIỂN
LÚA JAPONICA Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành : Khoa học cây trồng
Mã số

: 62.62.01.10

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC :

1. GS.TS Đỗ Năng Vịnh
2. TS. Lê Quốc Thanh

HÀ NỘI - 2014


i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng
dẫn của các thầy và giúp đỡ của các đồng nghiệp trong suốt từ năm 2009 - 2013.
Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác. Mọi thông tin trích dẫn đã đƣợc nêu rõ nguồn gốc
rõ ràng!
Tác giả luận án

Nguyễn Tuấn Phong


ii

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm,
giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp.
Trƣớc tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy hƣớng dẫn
khoa học: GS.TS Đỗ Năng Vịnh và TS. Lê Quốc Thanh. Các thầy đã tận tâm
và nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức, trao đổi phƣơng pháp luận, ý
tƣởng và nội dung nghiên cứu trong chuyên môn và động viên trong cuộc
sống để tôi hoàn thành luận án.
Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Kỹ
thuật 1 - Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng Việt Nam; Ban lãnh đạo
Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Hƣng Yên, Chi cục Quản lý chất
lƣợng Nông lâm sản và thủy sản đã quan tâm, tạo điều kiện và nhiệt tình giúp
đỡ tôi trong quá trình học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Viện Khoa học Nông nghiệp
Việt Nam, Ban Đào tạo sau đại học - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
đã hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và tạo điều kiện thuận lợi để
tôi hoàn tất các thủ tục bảo vệ luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Sở Nông nghiệp các tỉnh, Ủy ban
nhân dân, phòng ban chuyên môn các huyện, xã, các công ty, ngƣời dân tại
các địa điểm triển khai thí nghiệm đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá
trình hoàn thiện nội dung nghiên cứu cho luận án.
Cuối cùng xin đƣợc dành tình cảm, lời cảm ơn sâu sắc nhất tới bố mẹ
hai bên cùng toàn thể ngƣời thân trong gia đình, họ hàng, bạn bè, đồng
nghiệp, đặc biệt là vợ và hai con tôi đã luôn động viên, chia sẻ, giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình học tập và hoàn thành bản luận án này.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận án

Nguyễn Tuấn Phong

iii

MỤC LỤC
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục bảng

vi

Danh mục hình

x

Danh mục các chữ viết tắt

xi

MỞ ĐẦU

1

1

Tính cấp thiết của đề tài

1

2

Mục tiêu của đề tài

3

3

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3

4

Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu:

4

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

5

1.1

Nguồn gốc, phân loại cây lúa trên thế giới

1.2

Phản ứng sinh thái của lúa japonica.

10

1.3

Các biện pháp kỹ thuật đối với cây lúa

15

1.3.1

Giống

15

1.3.2

Phân bón

17

1.3.3

Mật độ gieo cấy.

25

1.3.4

Thời vụ gieo trồng

26

1.3.5

Phòng trừ sâu bệnh hại

27

1.3.6

Thu hoạch và bảo quản

29

1.4

Các chỉ tiêu chất lƣợng lúa gạo

31

1.4.1

Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng lúa gạo thƣơng phẩm

32

1.4.2

Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng xay xát

33

1.4.3

Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng nấu nƣớng và ăn uống

34

1.4.4

Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng dinh dƣỡng

35

5


iv

1.5

Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa japonica trên thế giới và
Việt Nam.

36

1.5.1

Tình hình sản xuất lúa japonica.

36

1.5.2

Tình hình nghiên cứu lúa japonica trên thế giới và ở Việt Nam.

40

1.6

Các giải pháp phát triển lúa japonica tại Việt Nam.

46

CHƢƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

50

2.1

Vật liệu nghiên cứu

50

2.1.1

Các giống lúa tham gia thí nghiệm

50

2.1.2

Các vật liệu khác

50

2.2

Địa điểm và thời gian nghiên cứu

51

2.2.1

Địa điểm

51

2.2.2

Thời gian nghiên cứu

52

2.3

Nội dung nghiên cứu

52

2.4

Phƣơng pháp nghiên cứu

53

2.4.1

Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm

53

2.4.2

Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu lý hóa tính đất

62

2.4.3

Phƣơng pháp xử lý số liệu

62

CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1

65

Đánh giá điều kiện tự nhiên, điều kiện sinh thái và điều tra tình
hình sử dụng phân bón nhằm phát triển sản xuất lúa japonica ở
miền Bắc Việt Nam

3.2

65

Kết quả đánh giá thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng
suất và năng suất các giống lúa japonica tại một số tỉnh đại diện
cho các vùng sinh thái khác nhau tại miền Bắc Việt Nam

3.2.1

79

Kết quả đánh giá thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng
suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh đại
diện cho các vùng sinh thái khác nhau tại miền Bắc Việt Nam
trong vụ Xuân năm 2010 và vụ Xuân năm 2011

3.2.2

Kết quả đánh giá thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng

suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh đại

79


v
diện cho các vùng sinh thái khác nhau tại miền Bắc Việt Nam
trong vụ Mùa năm 2010 và vụ Mùa năm 2011
3.2.3

Độ thuần đồng ruộng và mức độ nhiễm một số sâu bệnh hại
chính trên đồng ruộng của các giống lúa lúa nghiên cứu

3.2.4

91

Kết quả đánh giá chất lƣợng gạo của một số giống lúa japonica
trong khảo nghiệm cơ bản ở vụ Xuân năm 2011

3.3

90

Đánh giá khả năng thích ứng và độ ổn định năng suất hạt của các
giống lúa japonica qua 2 năm (2011 - 2012)

3.2.6

89

Đánh giá khả năng chịu lạnh ở giai đoạn mạ của các giống lúa
nghiên cứu trong điều kiện vụ Xuân 2011 tại tỉnh Yên Bái

3.2.5

85

94

Kết quả nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật thâm canh tăng
năng suất giống lúa J01 tại hai huyện Trạm Tấu và Văn Chấn tỉnh Yên Bái

99

3.3.1

Đánh giá điều kiện tự nhiên, tình hình sản xuất lúa của tỉnh Yên Bái.

99

3.3.2

Kết quả nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật thâm canh tăng
năng suất giống lúa J01 tại hai huyện Trạm Tấu và Văn Chấn tỉnh Yên Bái

3.3.3

Quy trình kỹ thuật thâm canh giống lúa J01 tại hai huyện Trạm
Tấu, Văn Chấn - tỉnh Yên Bái

3.4

108
135

Kết quả xây dựng một số mô hình thâm canh giống lúa J01 tại
hai huyện Trạm Tấu và Văn Chấn - tỉnh Yên Bái trong 2 năm
2011 và 2012

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

137
142

1

Kết luận

142

2

Đề nghị

143

Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án tiến sĩ

145

Tài liệu tham khảo

146

Phụ lục

159


vi

DANH MỤC BẢNG

STT

Tên bảng

1.1

Phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trƣởng

1.2

Động thái tích luỹ dinh dƣỡng của cây lúa

18

1.3

Lƣợng phân vô cơ bón cho lúa tại các vùng trên cả nƣớc

18

1.4

Lƣợng phân vô cơ theo loại đất và nhóm giống

19

1.5

Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa japonica ở vùng ôn đới và

Trang
9

cận nhiệt đới năm 2004

39

3.1

Tình hình biến động các loại đất nông nghiệp thời kỳ 2006 - 2011

67

3.2

Đặc điểm khí hậu tỉnh Ninh Bình, Thái Bình, Hải Dƣơng, Hƣng Yên

68

3.3

Kết quả điều tra năng suất lúa và mức bón phân vô cơ tại một số
tỉnh vùng Đồng bằng sông Hồng, năm 2009

3.4

Đặc điểm khí hậu tỉnh Cao Bằng, Thái Nguyên, Phú Thọ, Yên
Bái, Sơn La

3.5

73

Kết quả điều tra năng suất lúa và mức phân bón vô cơ tại các tỉnh
vùng miền núi phía Bắc, năm 2009

3.6

70

75

Thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh vùng đồng bằng
sông Hồng trong vụ Xuân 2010 và vụ Xuân 2011

3.7

80

Thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh vùng miền núi
phía Bắc trong vụ Xuân 2010 và vụ Xuân 2011

3.8

81

Thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh vùng đồng bằng
sông Hồng trong vụ Mùa 2010 vụ và vụ Mùa 2011

85


vii

3.9

Thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh vùng miền núi
phía Bắc trong vụ Mùa 2010 vụ và vụ Mùa 2011

86

3.10

Mức độ nhiễm sâu bệnh của các giống lúa tại các điểm thí nghiệm

90

3.11

Kết quả đánh giá khả năng chịu lạnh của các giống lúa nghiên cứu ở
giai đoạn sau cấy đến hồi xanh trong vụ Xuân 2011 tại Yên Bái

3.12

Độ ổn định năng suất của các giống tại vùng ĐBSH trong vụ
Xuân qua 2 năm (2011 - 2012)

3.13

93

Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lƣợng gạo của các giống
thí nghiệm trong vụ Xuân năm 2011

3.17

93

Độ ổn định năng suất của các giống tại vùng MNPB trong vụ
Mùa qua 2 năm (2011 - 2012)

3.16

92

Độ ổn định năng suất của các giống tại vùng MNPB trong vụ
Xuân qua 2 năm (2011 - 2012)

3.15

92

Độ ổn định năng suất của các giống tại vùng ĐBSH trong vụ
Mùa qua 2 năm (2011 - 2012)

3.14

91

95

Kết quả đánh giá phẩm chất cơm của một số giống lúa japonica
và indica

3.18

Hiện trạng sử dụng đất sản xuất nông nghiệp ở tỉnh Yên Bái

3.19

Hiện trạng sử dụng đất của các huyện, thị xã, thành phố trong

97
101

tỉnh Yên Bái năm 2012

102

3.20

Một số chỉ tiêu khí hậu ở huyện Văn Chấn - tỉnh Yên Bái

103

3.21

Diện tích, năng suất, sản lƣợng lúa của huyện Văn Chấn - tỉnh
Yên Bái

3.22

104

Diện tích, năng suất, sản lƣợng lúa của huyện Trạm Tấu - tỉnh
Yên Bái

107

3.23

Ảnh hƣởng của thời vụ đến thời gian sinh trƣởng của giống lúa J01

109

3.24

Ảnh hƣởng của thời vụ đến số nhánh của giống lúa J01

111


viii

3.25

Ảnh hƣởng của thời vụ đến mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính
trên đồng ruộng của giống lúa J01

3.26

113

Ảnh hƣởng của thời vụ đến năng suất và các yếu tố cấu thành
năng suất của giống lúa J01

115

3.27

Tính chất hoá học của đất thí nghiệm ở Yên Bái

118

3.28

Ảnh hƣởng của mức bón phân Kali và mật độ cấy đến sinh
trƣởng, phát triển của giống lúa J01

3.29

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali và mật độ cấy đến khả năng
đẻ nhánh của giống lúa J01

3.30

130

Hiệu quả kinh tế của giống lúa J01 ở các mức bón phân kali và mật
độ cấy khác nhau

3.38

129

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali và mật độ cấy đến năng suất và
các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa J01 trong vụ Mùa

3.37

128

Ảnh hƣởng của các mật độ đến năng suất và các yếu tố cấu thành
năng suất của giống lúa J01 trong vụ Mùa

3.36

127

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali đến năng suất và các yếu tố
cấu thành năng suất của giống lúa J01 trong vụ Mùa

3.35

126

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali và mật độ cấy đến năng suất và
các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa J01 trong vụ Xuân

3.34

125

Ảnh hƣởng của các mật độ đến năng suất và các yếu tố cấu thành
năng suất của giống lúa J01 trong vụ Xuân

3.33

124

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali đến năng suất và các yếu tố
cấu thành năng suất của giống lúa J01 trong vụ Xuân

3.32

122

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali và mật độ cấy đến mức độ
nhiễm sâu bệnh hại chính trên đồng ruộng của giống lúa J01

3.31

119

132

Ảnh hƣởng của thời điểm thu hoạch đến độ ẩm và khối lƣợng 1000
hạt khi thu hoạch của giống J01 trong vụ Xuân năm 2011 - 2012

133


ix

3.39

Ảnh hƣởng của phƣơng thức phá ngủ đến tỷ lệ nảy mầm của
giống J01 trong vụ Xuân năm 2011

3.40

Kết quả xây dựng mô hình khảo nghiệm sản xuất giống lúa J01 ở

vụ Xuân năm 2012

3.41

3.42

134

138

Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của giống lúa
J01 trong mô hình tại vụ Xuân năm 2012

139

So sánh hiệu quả kinh tế giữa giống J01 và các giống đối chứng

140


x

DANH MỤC HÌNH

STT

Tên hình

Trang

1.1

Sự phân bố lúa trồng trên thế giới

3.1

Các vùng sinh thái miền Bắc Việt Nam

65

3.2

Bản đồ hành chính tỉnh Yên Bái và các điểm triển khai nghiên cứu

99

3.3

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali và mật độ cấy đến động thái

8

tăng trƣởng chiều cao cây của giống lúa J01 trong vụ Xuân qua
các năm 2011 - 2012 tại hai huyện Trạm Tấu và Văn Chấn - tỉnh
Yên Bái
3.4

121

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali và mật độ cấy đến động thái

tăng trƣởng chiều cao cây của giống lúa J01 trong vụ Mùa qua
các năm 2011 - 2012 tại hai huyện Trạm Tấu và Văn Chấn - tỉnh
Yên Bái

121


xi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ADN

axit dezoxyribo nucleic

AWD

Tƣới nƣớc ƣớt, khô luân phiên
(Alternate wetting and drying)

BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
CT

Công thức

CV%

Hệ số biến động
(Coefficient of variation)

D

Dài

D/R

Dài/rộng

Đ/C

Đối chứng

ĐBSH

Đồng bằng sông Hồng

ĐN

Đẻ nhánh

ĐVT

Đơn vị tính

FAO

Tổ chức Nông lƣơng Thế giới
(Food and Agriculture Organization)

IRRI

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

ISTA

Hiệp hội Kiểm định Hạt giống Quốc tế
(International Seed Testing Association)

LSD

Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa
(Least significant difference)

M

Mật độ

MNPB

Miền núi phía Bắc

NSLT

Năng suất lý thuyết

NSTT

Năng suất thực thu

xii
P1000 hạt

Khối lƣợng 1000 hạt

PRA

Phƣơng pháp đánh giá nhanh nông thôn
(Participatory rapid rural appraisal)

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

RAPD

Kỹ thuật phát hiện tính đa hình của ADN
(Random Amplified Polymorphic DNA)

RCB

Kiểu bố trí thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ
(Randomized complete block design)

RFLP

Kỹ thuật đa hình chiều dài đoạn cắt giới hạn
(Restriction Fragment Length Polymorphism)

SNHH

Số nhánh hữu hiệu

TCN

Tiêu chuẩn ngành

TGST

Thời gian sinh trƣởng

TV

Thời vụ


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lúa gạo là nguồn lƣơng thực chủ yếu của hơn nửa số dân trên thế giới và
cung cấp hơn 20% tổng năng lƣợng hấp thụ hàng ngày của nhân loại. Ở châu
Á lúa gạo cung cấp 50 - 70% năng lƣợng hấp thụ hàng ngày. Lúa gạo giữ vai
trò quan trọng trong việc cung cấp dinh dƣỡng cho con ngƣời [23]. Theo
thống kê, sản lƣợng lúa toàn cầu năm 2013 khoảng 746,4 triệu tấn (tƣơng
đƣơng với 497,6 triệu tấn gạo sát), cao hơn 1,4 % hay khoảng 10,2 triệu tấn so
với năm 2012 (736,2 triệu tấn). Sản lƣợng gạo thế giới tăng trƣởng ở mức 1,0%
mỗi năm với 0,8% tăng do cải thiện năng suất và 0,2% do tăng diện tích canh
tác. Mức tiêu thụ gạo toàn cầu tăng 1,06% mỗi năm, trong khi thƣơng mại lúa
gạo tiếp tục tăng trƣởng 2,54% mỗi năm. Sản lƣợng gạo trên thị trƣờng toàn

cầu dao động từ 29 - 33 triệu tấn trong các năm từ 2011 đến 2013 và dự kiến sẽ
tăng lên xấp xỉ 40 triệu tấn vào năm 2022 [127].
Trong những năm qua, bằng việc đổi mới cơ chế, chính sách nhằm tập
trung phát triển cơ sở hạ tầng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, áp dụng các
tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất, chuyển đổi cơ cấu mùa vụ và đặc biệt
sử dụng các giống mới có năng suất cao, chất lƣợng tốt là yếu tố quan trọng
góp phần tạo nên thành tựu chung trong phát triển sản xuất nông nghiệp nƣớc
ta. Từ một quốc gia triền miên thiếu lƣơng thực, chúng ta dần thoả mãn lƣơng
thực trong cả nƣớc, đã vƣợt lên trở thành một trong những nƣớc xuất khẩu
gạo đứng đầu trên thế giới. Mặc dù vậy, bên cạnh những thành tựu đã đạt
đƣợc, Việt Nam đang gặp phải rất nhiều khó khăn thách thức phía trƣớc. Mỗi
năm, Việt Nam xuất khẩu 6 - 7 triệu tấn gạo, chiếm đến gần 30% lƣợng gạo
giao dịch trên toàn thế giới nhƣng chỉ bán đƣợc với giá rẻ hơn 50 - 100
USD/tấn so với gạo cùng phẩm cấp của Thái Lan, Ấn Độ [59]. Nguyên nhân


2
chủ yếu là do các giống lúa có phẩm chất gạo tốt chiếm tỷ lệ ít trong sản xuất
nông nghiệp nƣớc ta, sức cạnh tranh không cao do sự đa dạng về mặt hàng
còn hạn chế, chất lƣợng sản phẩm không tăng trong khi giá thành sản xuất các
mặt hàng gạo chất lƣợng có xu hƣớng tăng lên. Điều đó dẫn đến thực trạng
Việt Nam là một nƣớc xuất khẩu gạo nhƣng lại nhập khẩu gạo có chất lƣợng
cao. Hiện nay, trong các siêu thị, các loại gạo đƣợc nhập khẩu có giá thành
cao hơn hẳn so với gạo của Việt Nam.
Chính vì vậy, trong bối cảnh toàn cầu hóa, nền kinh tế của chúng ta ngày
càng hội nhập sâu rộng với nền kinh tế thế giới. Một trong những yêu cầu của
thực tiễn đặt ra là đối với ngƣời nông dân ngoài việc áp dụng tiến bộ khoa học
kỹ thuật mới để tăng năng suất, giảm giá thành thì nhu cầu cần có nhiều hơn
nữa sự lựa chọn với sản xuất lúa gạo, cần những giống lúa có phẩm chất gạo
tốt, giá trị thƣơng phẩm cao để đƣa ra sản xuất tập trung thành vùng chuyên

canh, tạo thêm sự đa dạng của lúa gạo hàng hóa phục vụ xuất khẩu là vấn đề
bức thiết hiện nay.
Trong thời gian qua, bằng các nguồn nhập nội và lai tạo của nhiều tác giả
trong nƣớc đã có nhiều giống lúa thuộc loài phụ japonica có tiềm năng năng
suất, chất lƣợng cao ra đời. Lúa japonica thích hợp với vùng có khí hậu ôn đới,
cận nhiệt đới và có thể trồng ở những nơi có độ cao trên 1000 mét so với mặt
nƣớc biển. Lúa japonica có thời gian sinh trƣởng từ ngắn đến trung bình, chống
đổ tốt, chống chịu nhiều sâu bệnh, khả năng chịu lạnh cao, thích nghi với điều
kiện thâm canh, chịu phân tốt nên cho năng suất cao, chất lƣợng tốt và giá trị
hàng hóa cao phù hợp với điều kiện sinh thái miền Bắc Việt Nam. Vì vậy, lúa
japonica là một hƣớng mới trong phát triển nghề trồng lúa ở miền Bắc nƣớc ta.
Xuất phát từ những lý do trên, việc thực hiện: “Nghiên cứu xác định
giống và phát triển lúa japonica ở miền Bắc Việt Nam” là đề tài mang tính
thực tiễn cao và rất cần thiết nhằm khai thác lợi thế và chất lƣợng sản phẩm.


3
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu chung
Nghiên cứu xác định vùng sinh thái, giống, biện pháp kỹ thuật canh tác
thích hợp cho giống lúa japonica triển vọng để đƣa vào sản xuất làm gạo ăn
và làm hàng hóa chất lƣợng cao đủ tiêu chuẩn xuất khẩu, góp phần nâng cao
thu nhập cho bà con nông dân nông thôn.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá điều kiện tự nhiên, phân vùng sinh thái và thực trạng bao gồm
cả yếu tố thuận lợi và khó khăn trong sản xuất nhằm phát triển sản xuất lúa
japonica ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam;
- Xác định đƣợc 1 - 2 giống lúa japonica thích hợp, có tính ổn định và
tính thích nghi rộng, tiềm năng năng suất cao, chất lƣợng gạo tốt để phục vụ
cho bà con nông dân thay thế các giống cũ tại địa phƣơng các tỉnh miền Bắc

Việt Nam;
- Xây dựng quy trình kỹ thuật canh tác thích hợp cho giống lúa japonica
triển vọng thông qua kết quả các thí nghiệm về thời vụ, mật độ, mức bón phân
Kali tại tỉnh Yên Bái;
- Xây dựng đƣợc mô hình trình diễn giống lúa japonica triển vọng áp
dụng kỹ thuật thâm canh đạt năng suất cao, chất lƣợng tốt tại tỉnh Yên Bái.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.1. Ý nghĩa khoa học
- Đây là công trình nghiên cứu khoa học đồng bộ về xác định vùng sinh thái
thích hợp, đánh giá tính thích nghi, độ ổn định, khả năng chống chịu, tiềm năng
năng suất, chất lƣợng gạo của một số giống lúa japonica mới tại các tỉnh miền
Bắc Việt Nam;
- Kết quả nghiên cứu của đề tài là các dẫn liê ̣u khoa ho ̣c có giá trị về
các biện pháp kỹ thuật (giống, thời vụ, mật độ, phân bón, thu hoạch), là cơ
sở góp phần phát triển sản xuất các giống lúa japonica cho năng suất chất


4
lƣợng cao, góp phần đảm bảo an ninh lƣơng thực, phát triển kinh tế tại các
tỉnh miền Bắc Việt Nam.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Xác định đƣợc mô ̣t số giống lúa japonica có triển vọng thích hợp với
các vùng sinh thái khác nhau tại miền Bắc nƣớc ta;
- Góp phần giúp cho các địa phƣơng mở rộng sự lựa chọn bộ giống lúa chất
lƣợng cao, hiệu quả đầu tƣ các giống lúa đặc sản cao hơn so với các giống lúa
thông thƣờng, tăng thu nhập cho ngƣời dân, góp phần vào phát triển kinh tế - xã
hội trong vùng;
- Kết quả nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật thâm canh giống lúa
japonica J01 tại tỉnh Yên Bái có thể áp dụng ra một số địa phƣơng, tỉnh thành
khác lân cận có điều kiện tự nhiên tƣơng tự.

4. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu:
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu là các giống lúa thuộc loài phụ japonica đƣợc
nhập nội hoặc lai tạo, đang có mặt trong sản xuất và nghiên cứu tại các
tỉnh miền Bắc Việt Nam.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Các nội dung nghiên cứu của đề tài đƣợc triển khai tại các tỉnh đại diện
cho các vùng sinh thái của miền Bắc Việt Nam trong thời gian từ năm 2009 2012, tập trung chủ yếu ở công tác khảo nghiệm sản xuất, tuyển chọn giống
và nghiên cứu biện pháp kỹ thuật cho giống lúa triển vọng đƣợc lựa chọn tại
vùng sinh thái thích hợp.


5

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Nguồn gốc, phân loại cây lúa trên thế giới
Lúa là một trong số những cây trồng cổ xƣa nhất. Sự tiến hoá của cây
lúa gắn liền với lịch sử tiến hoá của loài ngƣời, đặc biệt là ở châu Á.
Cây lúa thuộc loài hòa thảo Gramineae, chi Oryza, trong chi Oryza có
nhiều loài, sống một năm hoặc sống nhiều năm, có hai loài trồng là Oryza
sativa phổ biến ở châu Á, chiếm đại bộ phận diện tích trồng lúa, có nhiều
giống có đặc tính tốt cho năng suất cao; Loài Oryza glaberrima, hạt nhỏ, đẻ ít,
cây ngắn, năng suất thấp, chỉ trồng trên một diện tích nhỏ ở Tây Phi [23].
Tài liệu khảo cổ học trong nhiều năm qua cho thấy quê hƣơng của cây lúa
(Oryza sativa, 2n = 24) là vùng Đông Nam Á và Đông Dƣơng, những nơi mà dấu
ấn của cây lúa đã đƣợc ghi nhận vào khoảng 10.000 năm trƣớc công nguyên [68].
Từ đầu thế kỷ XX, các nhà khoa học đã cố gắng phân loại lúa đang trồng
của loài Sativa bằng phƣơng pháp quan sát, đo đếm nên thiếu tính chất khoa
học. Mãi đến giữa thập niên 1980s, cùng với sự phát triển và sáng tạo các kỹ
thuật cao cấp, các nhà khoa học áp dụng kỹ thuật nghiên cứu cấp tế bào để

phân loại lúa, cho nên các công trình phân tích, đánh giá và phân loại đƣợc
chính xác và nhiều ngƣời chấp nhận hơn [23].
Phương pháp phân loại cổ truyền: Vào năm 1928, Kato et al. đã báo
cáo rằng có hai loại lúa trên thế giới và đặt tên là lúa india ở vùng nhiệt đới
và lúa japonica ở vùng ôn đới [96]. Năm 1958, Oka xếp loại 147 giống lúa
ở châu Á thành hai loại, tên là lúa “Lục địa” và lúa “quần đảo”, sau đó
đƣợc đối chiếu với india và japonica. Ông căn cứ vào một số đặc tính
chính nhƣ chiều dài của đuôi, phản ứng với rƣợu phenol của hạt, kháng
KClO3 và chống chịu nhiệt độ thấp, hạn hán. Phƣơng pháp xếp loại lúa này
có tính chất tổng quát và dựa vào khảo sát vật lý nên không đi sâu vào cấp
độ tế bào để đƣợc chính xác hơn [114].


6
Nguyễn Thị Quỳnh (1998) sử dụng phản ứng phenol của hạt lúa để phân
loại 386 giống lúa, trong đó có 182 giống lúa Nếp và 184 giống lúa tẻ từ khu
vực miền núi Tây Bắc của Việt Nam, kết quả chỉ ra rằng 72,1% là lúa
japonica và 27,9% là lúa indica. Phần trăm của lúa japonica ở nghiên cứu này có
tỷ lệ cao hơn bởi tỷ lệ lúa nếp cao và gần 50% lúa nếp tồn tại ở khu vực này [45].
Dựa vào các kết quả nghiên cứu về hình thái lúa, Trần Văn Minh
(2004) [42] cho rằng các giống lúa thuộc loài phụ japonica có đặc điểm là
hạt ngắn, lá ngắn, đậm, cứng, không có râu ở đầu hạt thóc, bông ít phân
nhánh, độ đóng hạt dày.
Phân loại lúa theo Glaszmann: Glaszmann (1987) đã nghiên cứu 1.688
giống lúa cổ truyền của châu Á bằng cách dùng đến 15 polymorphic loci làm
mã số cho 8 enzym. Bằng phƣơng pháp điện di trên gel tinh bột thì sự biến đổi
của enzym đã đƣợc dùng để nghiên cứu cấu trúc di truyền của các loài O.
sativa, L.. Phân tích thống kê các kết quả khảo cứu thu thập đƣợc cho phép
nhận diện 6 nhóm giống lúa với hai nhóm chính: nhóm I và nhóm VI. Nhóm I
tƣợng trƣng cho các giống indica ở vùng nhiệt đới, nhóm VI dành cho lúa

japonica, đƣợc tìm thấy hầu hết ở vùng ôn đới và những nơi có cao độ. Giữa
hai nhóm này có các nhóm khác nhƣ nhóm IV và V thì gần với nhóm VI
(japonica), trong khi nhóm II và III gần với nhóm I (indica) [81].
Phân loại lúa theo Mackill: Mackill (1995) nhận thấy đánh dấu ADN
(RAPD) rất tiện dụng để phân loại các giống lúa japonica thành japonica ôn đới
và japonica nhiệt đới (javanica). Ông đã tìm thấy rằng khoảng cách giữa japonica
ôn đới và japonica nhiệt đới ít hơn giữa indica và japonica [105]. Năm 2000,
Natalya đã sử dụng chỉ thị RFLP để đánh giá di truyền của 342 giống lúa Việt
Nam. Kết quả, các giống lúa thu từ miền Nam Việt Nam thuộc nhóm indica, các
giống lúa thu từ miền Bắc Việt Nam phần lớn thuộc nhóm japonica [111].
Nghiên cứu phân loại lúa dựa trên phân tích ADN nhân và ADN lục lạp
cũng đã đƣợc tiến hành bởi Kanno và cộng sự vào năm 1993. Nghiên cứu đã


7
chỉ ra ở trong vùng ORF100 nằm trên đoạn Pst-12 của phân tử ADN lục lạp
của lúa indica có một đoạn ADN khuyết 69bp so với ADN lục lạp của lúa
japonica [95]. Đoạn khuyết thiếu này dễ dàng đƣợc phát hiện bằng kỹ thuật
PCR và đƣợc sử dụng nhƣ một chỉ thị để phân biệt giữa loài phụ indica và
loài phụ japonica. Cho đến nay, đa hình các đoạn ADN lục lạp vẫn đƣợc sử
dụng rất hiệu quả trong việc phát hiện, phân loại dƣới loài lúa.
Năm 2008, Trần Danh Sửu sử dụng phƣơng pháp RADP để phân loại 21
giống lúa Tám có hƣơng thơm cao, kết quả có 20 giống thuộc loài phụ
japonica [47].
Năm 2010, Hà Minh Loan và cộng sự tiến hành phân loại 27 giống lúa
nƣơng của các tỉnh trung du, miền núi phía bắc bằng ADN lục lạp, kết quả cho
thấy: có 22,2 % thuộc loài phụ indica, 77,8 % thuộc loài phụ japonica [38].
Năm 2011, Trần Danh Sửu và cộng sự sử dụng chỉ thị ADN để phân loại
124 giống lúa của tỉnh Lào Cai và nhận thấy trong 124 giống có 88 giống lúa
thuộc loài phụ japonica [48].

Các giống lúa trồng Châu Á bao gồm hai loài phụ: Loài phụ indica có xuất xứ
nhiệt đới và loài phụ japonica có xuất xứ ôn đới và nhiệt đới. Loài phụ japonica có
sự đa dạng di truyền thấp hơn so với loài phụ indica [81], [112].
Hiện nay, trong thực tế sản xuất có thể chia lúa trồng theo 4 loại hình với
các tiêu chuẩn phân loại khác nhau.
- Phân loại theo điều kiện sinh thái, vĩ độ địa lý: Các nhà khoa học đã
chia thành lúa tiên và lúa cánh. Lúa tiên (O. sativa ssp, O. indica) và lúa cánh
(O. sativa ssp. japonica) hay (O. sativa ssp, O. sinojaponica) là hai loài phụ
có những đặc điểm khác nhau. Về mặt phân bố, lúa tiên ở vùng có vĩ độ thấp,
vùng có khí hậu nhiệt đới nhƣ Ấn Độ, nam Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia.
Lúa cánh phân bố ở vùng có vĩ độ cao, vùng có khí hậu cận nhiệt đới và ôn
đới nhƣ Nhật Bản, Triều Tiên, Hàn Quốc, bắc và đông Trung Quốc… Ngoài
hai loài phụ indica và japonica, còn có loài phụ javanica đƣợc phân bố nhiều


8
ở Indonesia, Malaysia, Philippin. Loài này có đặc điểm cao cây, lá to, đẻ
nhánh kém, hạt thƣa và rộng [55].

Hình 1.1: Sự phân bố lúa trồng trên thế giới
- Phân loại theo điều kiện tƣới tiêu và gieo cấy: Ruộng trồng lúa đƣợc
phân bố ở nhiều vùng đất có địa hình khác nhau, chế độ tƣới và nƣớc tƣới
ngập khác nhau đã hình thành nên lúa cạn (lúa đồi, lúa nƣơng…) và lúa nƣớc,
lúa chịu nƣớc sâu với mức ngập trên 1 mét hay lúa nổi có thể chịu ngập nƣớc
tối đa 3 - 4 mét. Về nguồn gốc, ngƣời ta cho rằng lúa cạn là từ lúa nƣớc hình
thành nên. Trong thân, lá cây lúa cạn vẫn có tổ chức thông khí, một đặc trƣng
hình thái của cây lúa nƣớc. Vì vậy, khi đƣa cây lúa cạn xuống ruộng đủ nƣớc
chúng vẫn sinh trƣởng, phát triển cho năng suất bình thƣờng.
- Phân loại theo chất lƣợng và hình dạng hạt lúa tẻ - lúa nếp, lúa hạt
tròn - lúa hạt dài. Lúa tẻ và lúa nếp khác nhau do cấu tạo và thành phần

9
tinh bột. Lúa tẻ có thành phần tinh bột là amylose, các phân tử có cấu tạo
mạch ngang bởi liên kết 1 - 4. Lúa nếp có thành phần chủ yếu là
amylopectin, ngoài mạch ngang còn có mạch dọc bởi liên kết 1 - 6. Để
nhận ra sự sự khác biệt đó có thể dùng phản ứng đặc trƣng của tinh bột với
iotua kali (KI): Tinh bột amylose lúa tẻ kết hợp KI có màu tím và tinh bột
amylopectin lúa nếp kết hợp với KI có màu đỏ nâu.
- Phân loại theo mùa vụ gieo cấy trong năm và thời gian sinh trƣởng:
Căn cứ vào thời gian sinh trƣởng khác nhau, Trung Quốc chia ra lúa sớm và
lúa muộn, hoặc lúa Xuân và lúa Mùa. Ở nƣớc ta, đã từ lâu hình thành hai vụ:
lúa Chiêm và lúa Mùa. Về nguồn gốc, lúa chiêm đƣợc hình thành từ lúa mùa
sớm, nhƣng do sinh trƣởng trong vụ Đông Xuân nhiệt độ thấp nên thực tế thời
gian sinh trƣởng của lúa chiêm lại dài hơn lúa mùa. Lúa chiêm mẫn cảm với
nhiệt độ, ngƣợc lại lúa mùa, nhất là mùa trung và mùa muộn phản ứng chặt
chẽ với quang chu kỳ.
Bảng 1.1. Phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trƣởng
Các tỉnh

Các tỉnh phía Bắc
Nhóm

Vụ Đông Xuân

giống
Tên gọi
Cực ngắn

-

TGST
(ngày)

phía Nam
Vụ Mùa

Tên gọi

TGST

Tên

TGST

gọi

(ngày)

(ngày)

< 115

-

< 100

Ao

< 90

Ngắn ngày

Xuân muộn

115 - 135

Mùa sớm

100 - 115

A1

90 - 105

Trung ngày

Xuân chính vụ

136 - 160

Mùa trung

116 - 130

A2

106 - 120

Dài ngày

Xuân sớm

> 160

Mùa muộn

> 130

B

> 120

“Nguồn: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn 2002”
Ngoài ra, các nhà khoa học còn dựa vào chiều cao cây, phản ứng trỗ
bông với quang chu kỳ… để phân loại lúa theo các nhóm điển hình. Viện


10
Nghiên cứu Lúa Quốc tế [88] 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 110 - 130 cm; giống lúa cao cây có chiều cao cây
lớn hơn 130 cm.
Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế đã phân chia các nhóm giống theo
vùng sinh thái nhƣ lúa có nƣớc tƣới (nhóm cực ngắn ngày, nhóm ngắn
ngày, nhóm trung ngày, nhóm dài ngày), lúa nƣớc trời, lúa cạn, lúa
nƣớc sâu. Các nhóm lúa cũng đƣợc phân chia theo khả năng chống chịu
điều kiện bất lợi nhƣ chịu lạnh, chịu nóng, chống chịu sâu bệnh chính
nhƣ đạo ôn, khô vằn, bạc lá, rầy nâu,… [87].
1.2. Phản ứng sinh thái của lúa japonica.

Hiện nay, hai loài phụ indica và japonica chiếm gần hết tổng diện
tích trồng lúa trên thế giới và 100% ở châu Á. Lúa japonica chiếm 20%
tổng diện tích trồng lúa thế giới với tổng sản lƣợng khoảng 13 triệu
tấn/năm [90].
Giống lúa japonica thích hợp với vùng trồng có khí hậu ôn đới, cận nhiệt
đới và có thể trồng ở những nơi có độ cao trên 1000 mét, chịu đựng nhiệt độ
thấp (ngƣỡng nhiệt độ thấp cho sinh trƣởng là xung quanh 15oC, tuy nhiên nếu
nhiệt độ xuống tới 11oC ở giai đoạn trỗ bông sẽ dẫn đến gây hại nặng). Ƣu
điểm quan trọng của lúa japonica ở các vùng cao lạnh và mùa đông của các
nƣớc nhiệt đới và cận nhiệt đới là khả năng chịu lạnh. Theo Viện nghiên cứu
Lúa Quốc tế IRRI, hàng triệu hecta diện tích trồng lúa ở châu Phi, châu Á, châu
Úc, châu Âu, Nam và Bắc Mỹ bị ảnh hƣởng bởi nhiệt độ thấp mỗi năm, dẫn
đến mất sản lƣợng lúa từ 1 - 3,9 tấn/ha/năm. Nhiệt độ thấp ở giai đoạn mạ gây
thiệt hại sản xuất lúa gạo ở Bangladesh và ở các vùng cao thuộc Bhutan,
Campuchia, Indonesia, Nepal [90].
Lúa japonica là loại lúa lùn hoặc nửa lùn, chiều cao 95 - 105 cm, thân
cứng nên khả năng chống đổ tốt [44], ít chịu đƣợc hạn khô, sự mọc mầm và


11
sức tăng trƣởng của mạ đối với nhiệt độ thấp mạnh, tuổi thọ của hạt lúa
dài, hạt ít rụng và không có râu, lá hẹp, thẳng đứng, màu xanh đậm, có hiệu
năng quang hợp cao, thích nghi với điều kiện thâm canh, chịu phân tốt nên
có khả năng cho năng suất cao. Lúa japonica có cảm quang cao nên thƣờng
trổ bông sớm khi trồng ở vùng có khí hậu nhiệt đới [23], chu kỳ sinh trƣởng
dài 160 - 200 ngày, nếu đƣợc trồng sớm. Trong thƣ̣c tế sản xuấ t lúa, giống nào
có chu kỳ sinh trƣởng dài tiêu thụ lƣợng nƣớc lớn , có thể gặp nhiều sâu bệnh
nhƣng có tiềm năng năng suất cao . Ngƣợc lại, giống lúa chín sớm có thể tiết
kiệm đƣợc nƣớc tƣới làm giảm giá thành sản xuất nhƣng tiềm năng năng suất có
thể kém đi. Do vậy, tùy theo mục tiêu sản xuấ t của mỗi nƣớc , các nhà nghiên

cứu lai tạo tạo ra các giống có chu kỳ sinh trƣởng khác nhau. Theo kết quả
nghiên cứu của Phạm Quang Duy và cộng sự (2008), phần lớn các dòng,
giống lúa japonica đều có thời gian sinh trƣởng ngắn tới trung bình (90 114 ngày trong vụ Mùa), khả năng đẻ nhánh khỏe, số bông trên đơn vị
diện tích cao, chất lƣợng gạo cao [21].
Những thông tin liên quan đến khả năng thích nghi là rất quan trọng cho
việc cải thiện kỹ thuật trồng và làm vật liệu trong chọn tạo giống lúa, nên đã
có một số nghiên cứu về mối quan hệ giữa sinh lý của rễ và hình thái lá [101]:
Lúa indica khi trồng ở vùng ngập nƣớc, xuất hiện nhiều đốm nâu trên lá. Các
đốm này xuất hiện từ những lá dƣới đến những lá phía trên và trong một lá thì
xuất hiện từ mép lá vào trong bản lá. Những lá này già hóa sớm hơn so với ở
japonica. Rễ lúa ở loài japonica khỏe hơn so với ở indica. Rễ indica đen, thối
rữa và dễ đứt khi cho nƣớc chảy qua. Vì vậy, hệ thống rễ này gày yếu hơn ở
giai đoạn trƣởng thành. Ở cả japonica và indica trong giai đoạn đầu phát triển,
khả năng oxy hóa của rễ đều cao, sau đó thì giảm dần. Trong toàn bộ giai đoạn
phát triển, khả năng oxy hóa của rễ japonica luôn khỏe hơn so với rễ indica là do
sự hoạt động mạnh của enzym peroxidaza, catalaza và glycolic axit oxidaza.
Ngƣợc lại ở rễ indica, sự khử diễn ra mạnh hơn so với hoạt tính của hai enzym