(Luận án tiến sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến môi trường đất, bộ rễ, sinh trưởng và phát triển giống lúa Khang dân 18 tại Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------o0o---------

ĐẶNG HOÀNG HÀ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƯỚI NƯỚC
ĐẾN MÔI TRƯỜNG ĐẤT, BỘ RỄ, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT
TRIỂN GIỐNG LÚA KHANG DÂN 18
TẠI THÁI NGUYÊN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

THÁI NGUYÊN - 2017

i


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
---------o0o---------

ĐẶNG HOÀNG HÀ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƯỚI NƯỚC
ĐẾN MÔI TRƯỜNG ĐẤT, BỘ RỄ, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT
TRIỂN GIỐNG LÚA KHANG DÂN 18
TẠI THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
Mã số: 62.62.01.10

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Hoàng Văn Phụ
2. PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh

THÁI NGUYÊN - 2017

ii


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận án là trung thực và chưa ai công bố trong bất kỳ công trình
nghiên cứu nào khác. Mọi trích dẫn trong luận án đều có nguồn gốc rõ ràng.
Ngày

/ 7 /2017

Nghiên cứu sinh

Đặng Hoàng Hà

i


LỜI CẢM ƠN
Luận án được hoàn thành với sự giúp đỡ của nhiều cá nhân và cơ quan
nghiên cứu. Trước hết tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Hoàng Văn Phụ,

PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh với cương vị là người hướng dẫn khoa học đã có
nhiều đóng góp to lớn trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin
trân trọng cảm ơn lãnh đạo trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên,
Lãnh đạo và tập thể giảng viên phòng Đào tạo, Khoa Nông học trường Đại học
Nông Lâm và Khoa Quốc tế - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện về cơ sở
vật chất và tinh thần, thời gian để tôi hoàn thành nghiên cứu của mình.
Tôi không thể hoàn thành luận án này nếu không có sự hỗ trợ của bố mẹ,
vợ, các con, và gia đình tôi về tinh thần và vật chất. Tôi cũng nhận được sự động
viên khích lệ của bạn bè đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu của
mình.
Luận án này tôi xin dành thay lời cảm ơn tới tất cả các Thầy, Cô, đồng
nghiệp, bạn bè và gia đình với tình cảm trân trọng nhất.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó!
Thái Nguyên, ngày

/ 7 /2017

Nghiên cứu sinh

Đặng Hoàng Hà

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii
MỤC LỤC ............................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ........................................................ xi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1

1.1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ...................................................................... 2
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ....................................................... 2
1.3.1. Ý nghĩa khoa học......................................................................................... 2
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn ......................................................................................... 3
1.4. Điểm mới của đề tài ....................................................................................... 3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 4
1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài ......................................................... 4
1.2. Đặc điểm hình thái, giải phẫu và sinh lý của bộ rễ lúa ................................. 4
1.2.1. Đặc điểm hình thái rễ ................................................................................ 4
1.2.1.1. Hình thái rễ lúa........................................................................................ 5
1.2.1.2. Đặc điểm cấu tạo của rễ lúa .................................................................... 6
1.2.2. Đặc điểm sinh lý của bộ rễ lúa .................................................................. 8
1.2.2.1. Một số nghiên cứu về bộ rễ và chức năng hấp thụ nước ........................ 8
1.2.2.2. Rễ lúa và chức năng hấp thụ chất dinh dưỡng ........................................ 8
1.2.2.3. Rễ cây và chức năng neo giữ .................................................................. 9
1.2.3. Ảnh hưởng của yếu tố di truyền đến sinh lý rễ lúa ................................... 9
1.2.4. Các đặc điểm hình thái và sinh lý của rễ ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát
triển lúa.................................................................................................... 10
1.3. Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến sinh trưởng và chức năng sinh lý của
rễ lúa ....................................................................................................... 10
1.3.1. Ảnh hưởng của chế độ tưới nước tới đất trồng lúa. ................................ 10
1.3.2. Ảnh hưởng của các chế độ nước tới phát triển rễ ..................................... 12
1.3.3. Ảnh hưởng của các chế độ nước tới sinh trưởng, năng suất lúa ............... 14
1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của rễ ........................................ 17
1.3.4.1. Yếu tố vật lý .......................................................................................... 17
1.3.4.2. Yếu tố hóa học ...................................................................................... 19
1.3.4.3. Kỹ thuật canh tác................................................................................... 25
iii

1.4. Mối liên hệ của rễ lúa với sinh trưởng và phát triển của lúa ...................... 29
1.4.1. Giai đoạn mạ ........................................................................................... 29
1.4.2. Mối liên hệ của rễ với đẻ nhánh và phát triển của thân lá ...................... 30
1.4.3. Mối quan hệ của rễ với các yếu tố cấu thành năng suất ......................... 31
1.4.3.1. Số nhánh hữu hiệu (số bông/khóm, số bông/m2) .................................. 31
1.4.3.2. Số hạt và tỷ lệ hạt chắc ......................................................................... 32
1.4.3.3. Khối lượng 1000 hạt ............................................................................. 33
1.4.3.4. Năng suất............................................................................................... 33
1.4.3.5. Hệ số kinh tế và tỷ lệ rễ/thân lá............................................................. 35
1.4.4. Mối quan hệ của rễ với khả năng chịu chống chịu ................................. 36
1.4.4.1. Chịu lạnh ............................................................................................... 36
1.4.4.2. Chịu hạn ................................................................................................ 36
1.4.4.3. Chịu úng ................................................................................................ 38
1.4.4.4. Chống đổ ............................................................................................... 39
1.5. Kết luận rút ra từ phần tổng quan tài liệu ................................................... 39
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 41
2.1. Đối tượng, phạm vi, địa điểm, thời gian nghiên cứu ................................... 41
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................ 41
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 41
2.1.2.1. Nội dung: ................................................................................................ 41
2.1.2.2. Địa điểm nghiên cứu: ............................................................................. 41
2.1.2.3. Thời gian thực hiện thí nghiệm .............................................................. 41
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 41
2.3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 42
2.3.1. Khung phương pháp nghiên cứu ............................................................... 42
2.3.2. Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 42
2.3.3. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu và phân tích mẫu................................ 52
2.3.4. Phương pháp phân tích số liệu .................................................................. 55
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 56

3.1. Sự ảnh hưởng của chế độ nước khác nhau đến môi trường đất lúa ............ 56
3.1.1. Chế độ nước ảnh hưởng đến dung trọng đất lúa ..................................... 56
3.1.2. Chế độ nước ảnh hưởng đến vi sinh vật đất lúa...................................... 57
3.1.3. Chế độ nước ảnh hưởng đến hóa tính đất lúa ......................................... 59
iv


3.2. Chế độ nước ảnh hưởng đến sự phát triển của bộ rễ lúa và mối quan hệ giữa
môi trường với sự phát triển của bộ rễ ở các chế độ nước khác nhau .... 63
3.2.1. Sinh trưởng của mạ dưới các chế độ nước khác nhau (thí nghiệm 1) .... 64
3.2.2. Sinh trưởng của bộ rễ lúa sau cấy dưới các chế độ nước khác nhau (thí
nghiệm 2) ................................................................................................ 66
3.2.2.1. Số rễ ...................................................................................................... 66
3.2.2.2. Chiều dài rễ ........................................................................................... 68
3.2.2.3. Đường kính rễ ....................................................................................... 69
3.2.2.4. Khối lượng rễ qua các thời kỳ............................................................... 71
3.2.2.5. Phân bố rễ trong đất qua các thời kỳ..................................................... 73
3.2.3. Tương quan giữa môi trường đất với bộ rễ lúa ......................................... 79
3.3. Ảnh hưởng của chế độ nước đến sinh trưởng của cây lúa và mối quan hệ
giữa các chỉ tiêu rễ với sinh trưởng của cây lúa ở các chế độ nước khác
nhau ......................................................................................................... 85
3.3.1. Ảnh hưởng của chế độ nước đến khả năng đẻ nhánh của cây lúa .......... 85
3.3.2. Ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến chiều cao của cây lúa ................. 86
3.3.3. Tích lũy chất khô của thân lúa ................................................................ 86
3.3.4. Tích lũy chất khô của lá lúa .................................................................... 88
3.3.5. Tổng tích lũy chất khô của lúa ................................................................ 90
3.3.6. Tỷ lệ khối lượng rễ với khối lượng chất khô trên mặt đất ...................... 91
3.3.7. Tương quan giữa sự phát triển của bộ rễ và sinh trưởng thân lá của lúa 93
3.4.

Ảnh hưởng của chế độ nước khác nhau đến yếu tố cấu thành năng suất,
năng suất lúa và mối quan hệ giữa rễ với năng suất, sinh trưởng thân lá
với năng suất. ......................................................................................... 98

3.4.1. Các yếu tố cấu thành năng suất lúa ........................................................... 98
3.4.2. Năng suất lúa ............................................................................................. 99
3.4.3. Tương quan giữa sự phát triển của rễ và các yếu tố cấu thành năng suất
lúa .......................................................................................................... 100
3.4.4. Tương quan giữa sinh trưởng và các yếu tố cấu thành năng suất lúa ... 108
3.5. Sự tương tác giữa chế độ nước và phương pháp làm cỏ ảnh hưởng đến bộ
rễ và sinh trưởng năng suất lúa (thí nghiệm 4). .................................... 112
3.5.1. Số rễ ...................................................................................................... 115
3.5.2. Chiều dài rễ ........................................................................................... 117
3.5.3. Đường kính rễ ....................................................................................... 118
3.5.4. Khối lượng rễ ........................................................................................ 119
v


3.5.5. Phân bố rễ lúa qua các tầng đất............................................................. 120
3.5.6. Ảnh hưởng của chế độ nước và phương pháp làm cỏ đến khả năng tích
lũy chất khô của lúa .............................................................................. 124
3.5.7. Ảnh hưởng của chế độ nước và phương pháp làm cỏ đến các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất lúa........................................................... 125
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................... 128
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 128
ĐỀ NGHỊ ........................................................................................................... 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 130
Tiếng Việt .......................................................................................................... 130
Tiếng Anh .......................................................................................................... 132

vi


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
CC

Chữ được viết tắt
Chiều cao cây

CEC

Khả năng trao đổi ion

CT

Công thức

DR

Chiều dài rễ/khóm

DKR

Đường kính rễ lúa

Kts

Hàm lượng kali tổng số

Nts

Hàm lượng đạm tổng số

NH

Số nhánh

NS

Năng suất

OM

Hàm lượng hữu cơ trong đất

PR

Tổng khối lượng rễ lúa

Pr1

Khối lượng rễ lúa tầng đất từ 0-5cm

Pr2

Khối lượng rễ lúa tầng đất từ 5-15cm

Pr3

Khối lượng rễ lúa tầng đất từ 15-25cm

pH

Giá trị pHKCl

Pts

Hàm lượng lân tổng số

Pl

Khối lượng lá

Pt

Khối lượng thân

Ptl

Khối lượng thân lá

Pts

Tổng khối lượng chất khô tích lũy

P1000

Khối lượng 1000 hạt

SR

Số rễ/khóm

Vts

Vi sinh vật tổng số

Vhk

Vi sinh vật hiếu khí

Vkk

Vi sinh vật kỵ khí
vii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1: Dung trọng đất

56

Bảng 3.2: Một số chỉ tiêu hóa tính của đất qua các thời kỳ

59

Bảng 3.3: Sinh trưởng của rễ và các chỉ tiêu thân lá mạ

64

Bảng 3.4: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các yếu tố đất giai đoạn
đẻ nhánh

82

Bảng 3.5: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các yếu tố đất giai đoạn
làm đòng

82

Bảng 3.6: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các yếu tố đất giai đoạn
trỗ

83

Bảng 3.7: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các yếu tố đất giai đoạn
chín sáp

83

Bảng 3.8: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các yếu tố đất giai đoạn
chín

84

Bảng 3.9: Số nhánh qua các giai đoạn

85

Bảng 10: Chiều cao cây lúa qua các giai đoạn

86

Bảng 3.11: Tổng tích lũy chất khô của thân qua các giai đoạn

87

Bảng 3.12: Tổng tích lũy chất khô của lá qua các giai đoạn

89

Bảng 3.13: Tổng tích lũy chất khô qua các giai đoạn

90

Bảng 3.14: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các chỉ tiêu sinh trưởng
giai đoạn đẻ nhánh

94

Bảng 3.15: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các chỉ tiêu sinh trưởng
giai đoạn làm đòng

95

Bảng 3.16: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các chỉ tiêu sinh trưởng
giai đoạn trỗ

96

Bảng 3.17: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các chỉ tiêu sinh trưởng
giai đoạn chín sáp

97

viii


Bảng 3.18: Hệ số tương quan các yếu tố rễ với các chỉ tiêu sinh trưởng
giai đoạn chín

98

Bảng 3.17: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

99

Bảng 3.20: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu
thành năng suất ở giai đoạn đẻ nhánh

101

Bảng 3.21: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu
thành năng suất ở giai đoạn làm đòng

102

Bảng 3.22: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu

thành năng suất ở giai đoạn trỗ

103

Bảng 3.23: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu
thành năng suất ở giai đoạn chín sáp

104

Bảng 3.24: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu
thành năng suất ở giai đoạn chín

105

Bảng 3.25: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố cấu
thành năng suất giai đoạn đẻ nhánh

109

Bảng 3.26: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố cấu
thành năng suất giai đoạn làm đòng

110

Bảng 3.27: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố cấu
thành năng suất giai đoạn trỗ

111

Bảng 3.28: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố cấu

thành năng suất giai đoạn chín sáp

112

Bảng 3.29: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố cấu
thành năng suất giai đoạn chín

113

Bảng 3.30: Nhiệt độ, ẩm độ và số giờ nắng tại huyện Phú bình, tỉnh
Thái Nguyên

114

Bảng 3.31: Số rễ qua các thời kỳ sinh trưởng dưới tác động của chế độ
nước và phương pháp làm cỏ

116

Bảng 3.32: Chiều dài rễ qua các thời kỳ sinh trưởng dưới tác động của
chế độ nước và phương pháp làm cỏ

118

Bảng 3.33: Đường kính rễ qua các thời kỳ sinh trưởng dưới tác động

119

ix

của chế độ nước và phương pháp làm cỏ
Bảng 3.34: Khối lượng rễ qua các thời kỳ sinh trưởng dưới tác động của
chế độ nước và phương pháp làm cỏ

120

Bảng 3.35: Khối lượng rễ lúa ở tầng đất từ 0-5cm qua các thời kỳ sinh
trưởng dưới tác động của chế độ nước và phương pháp làm cỏ

121

Bảng 3.36: Khối lượng rễ lúa ở tầng đất từ 5-15cm qua các thời kỳ sinh
trưởng dưới tác động của chế độ nước và phương pháp làm cỏ

123

Bảng 3.37: Khối lượng rễ lúa ở tầng đất từ 15-25cm qua các thời kỳ
sinh trưởng dưới tác động của chế độ nước và phương pháp làm cỏ

124

Bảng 3.38: Tổng tích lũy chất khô của cây lúa qua các thời kỳ sinh
trưởng dưới tác động của chế độ nước và phương pháp làm cỏ

125

Bảng 3.39: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất dưới tác động
của chế độ nước và phương pháp làm cỏ

126

x


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1.1. Sơ đồ mô tả bộ rễ lúa bị ảnh hưởng dưới tác động của nước và
các yếu tố trong môi trường đất

4

Hình 1.2. Hình thái rễ lúa

6

Hình 1.3. Cấu tạo mặt cắt ngang rễ lúa

7

Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1

42

Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2

44

Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3

47

Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4

49

Hình 3.1. Số lượng vi sinh vật của các công thức qua các thời kỳ

57

Hình 3.2. Số lượng rễ lúa qua các thời kỳ

66

Hình 3.3. Tổng chiều dài rễ lúa qua các thời kỳ

68

Hình 3.4. Trung bình đường kính rễ qua các thời kỳ

70

Hình 3.5. Tổng khối lượng rễ lúa qua các thời kỳ

71

Hình 3.6. Khối lượng rễ lúa tại tầng đất từ 0-5cm qua các thời kỳ

73

Hình 3.7. Khối lượng rễ lúa tại tầng đất từ 5-15cm qua các thời kỳ

75

Hình 3.8. Khối lượng rễ lúa tại tầng đất từ 15-25cm qua các thời kỳ

76

Hình 3.9. Tỷ lệ khối lượng rễ trên khối lượng chất khô thân, lá lúa qua
các giai đoạn

92

Hình 3.10. Mối tương quan giữa số rễ và năng suất qua các thời kỳ

107

Hình 3.11. Mối tương quan giữa khối lượng rễ và năng suất qua các thời
kỳ

108

Hình 3.12. Lượng mưa, số ngày mưa từ tháng 1 đến 10/6/2015

115

xi


MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Lúa là loại cây trồng quan trọng cung cấp lương thực cho hơn một nửa thế
giới. Trên thế giới có hai loài lúa trồng được xác định từ thời cổ đại cho đến
ngày nay, đó là loài lúa trồng châu Á (Oryza sativa) và loài lúa trồng châu Phi
(Oryza glaberrima). Tùy theo giống lúa và mùa vụ, thời gian sinh trưởng từ lúc
cấy đến khi thu hoạch khoảng từ 95- 145 ngày (Lê Anh Tuấn, 2012).
Bộ rễ có vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình trao đổi chất của cây
lúa, nó thực hiện các hoạt động như hút nước, dinh dưỡng, muối khoáng và có
vai trò vận chuyển nước, dinh dưỡng trong thân cây lúa (Bridgit et al, 2002). Sự
trao đổi chất của cây lúa đóng góp không chỉ sự sinh trưởng của thân lá, khả
năng chống chịu sâu bệnh mà còn có ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất
lượng gạo.
Cây lúa lấy chất dinh dưỡng chủ yếu nhờ vào rễ. Vì vậy, các yếu tố bên
ngoài như nhiệt độ, ánh sáng, chế độ nước, pH, vi sinh vật... có ảnh hưởng lớn
đến bộ rễ. Tùy theo mức độ mà ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của hệ thống
rễ lúa và ảnh hưởng đến sự phát triển và năng suất lúa.
Trong thực tế cây lúa chỉ khoẻ mạnh và cho năng suất cao khi cây có bộ
rễ khoẻ mạnh, phát triển tốt, cây đẻ nhiều nhánh và đẻ tập trung giai đoạn đầu,
có nhiều bông / đơn vị diện tích và tỷ lệ hạt chắc trên bông cao. Do đó, việc đảm
bảo cây lúa đạt được năng suất cao, bên cạnh sự phát triển của lá, thân thì sự
phát triển của bộ rễ đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc cung cấp đủ dinh
dưỡng và nước cho cây phát triển đồng thời giảm thiểu những thiệt hại do việc
đổ gẫy gây ra.
Môi trường đất có các yếu tố như dinh dưỡng, kết cấu đất, ô xy, vi sinh
vật, pH, nước …. Trong đó nước có vai trò quan trọng trong việc giúp cây trồng
hấp thụ dinh dưỡng trong đất (Nguyễn Đình Mạnh, 2004).
Nước có ảnh hưởng đến sự phát triển của bộ rễ. Cùng một giống lúa canh
tác ở các điều kiện tưới nước khác nhau bộ rễ sẽ phát triển khác nhau. Chế độ
tưới nước với khối lượng, thời gian tưới cũng là yếu tố ảnh hưởng đến sự phát
triển của bộ rễ.

1


Nước không chỉ ảnh hưởng đến sự phát triển của bộ rễ mà còn ảnh hưởng
đến sự sinh trưởng, phát triển của thân, lá và năng suất lúa. Sinh lý ruộng lúa
năng suất cao là quá trình đảm bảo sự phát triển của các cá thể và của quần thể
đảm bảo quá trình quang hợp, hô hấp, khả năng hấp thụ dinh dưỡng phục vụ cho
quang hợp tốt. Để đáp ứng được nhu cầu dinh dưỡng cho cây sinh trưởng phát
triển, yêu cầu cây phải có bộ rễ tốt và khỏe hấp thu tốt dinh dưỡng trong môi
trường đất.
Tập quán canh tác lúa truyền thống thường đặc trưng bởi giữ nước liên
tục. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu nước ngọt trở nên ngày càng khan hiếm,
đồng thời yêu cầu bảo vệ môi trường nông nghiệp đòi hỏi phải có biện pháp sử
dụng nước hiệu quả và hợp lý.
Hiện nay do biến đổi khí hậu nên điều kiện về nước phục vụ nông nghiệp
trở nên khó khăn trong đó cây lúa yêu cầu lượng nước lớn. Việc nghiên cứu mối
quan hệ ảnh hưởng của nước đến các yếu tố môi trường đất làm ảnh hưởng đến
sự sinh trưởng phát triển của bộ rễ lúa và sinh trưởng thân lá, năng suất là vấn đề
cần thiết, làm cơ sở cho đề xuất biện pháp kỹ thuật canh tác hợp lý nhằm nâng
cao năng suất cây lúa. Với lý do trên chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu
ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến môi trường đất, bộ rễ, sinh trưởng và
phát triển giống lúa Khang dân 18 tại Thái Nguyên”.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Xác định ảnh hưởng của chế độ nước tưới khác nhau đến các chỉ số môi
trường đất, sinh trưởng của bộ rễ và mối quan hệ giữa môi trường đất với sự
phát triển của bộ rễ, khả năng sinh trưởng, năng suất qua các giai đoạn sinh
trưởng phát triển của cây lúa nhằm xây dựng chế độ tưới nước thích hợp góp
phần nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế trong sản xuất, bảo vệ môi trường.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3.1. Ý nghĩa khoa học
Tìm hiểu được mối quan hệ giữa sự sinh trưởng phát triển của rễ lúa dưới
tác động của các chế độ nước khác nhau với các chỉ tiêu lý, hóa, sinh của đất
làm cơ sở khoa học cho việc xác định chế độ nước tưới tiêu hợp lý nhằm tăng
năng suất lúa và hiệu quả sản xuất, bảo vệ môi trường.

2


1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của đề tài được áp dụng trên thực tế giúp người trồng
lúa có kỹ thuật tưới tiêu hợp lý và phù hợp với sự sinh trưởng phát triển của cây
lúa làm tăng hiệu quả sản xuất bảo vệ môi trường.
Kết quả nghiên cứu xác định được mối quan hệ giữa tác động của chế độ
nước đến sự phát triển của bộ rễ, sinh trưởng của thân lá và năng suất. Xác định
sự phân bố rễ trong đất ở các thời kỳ sinh trưởng chính của cây lúa để có các đề
xuất nghiên cứu biện pháp kỹ thuật giúp cho cây lúa phát triển tốt nhất.
Từ kết quả nghiên cứu các quy trình kỹ thuật để áp dụng vào sản xuất
thực tế nhằm hạn chế tác động của biến đổi khí hậu và tăng hiệu quả sản xuất.
1.4. Điểm mới của đề tài
- Đề tài đã xác định được chế độ nước ảnh hưởng đến môi trường đất và có mối
quan hệ giữa các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của bộ rễ, sinh
trưởng và năng suất lúa ở các thời kỳ chính của cây lúa.
- Đề tài đã xác định được mối quan hệ giữa sự phát triển của bộ rễ ở các chế độ
tưới nước khác nhau với sự sinh trưởng, phát triển của thân lá, năng suất và các
yếu tố cấu thành năng suất ở các giai đoạn sinh trưởng chính của cây lúa giống
Khang dân 18.
- Đề tài đã nghiên cứu ảnh hưởng tương tác giữa chế độ nước và phương pháp
làm cỏ khác nhau đến sự phát triển của bộ rễ, sinh trưởng, năng suất lúa.

3


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
Để thực hiện nghiên cứu chúng tôi đưa ra khung khái niệm nghiên cứu
nhằm xác định các yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến sinh trưởng
của bộ rễ lúa như sau:
Môi trường đất ảnh hưởng đến bộ rễ lúa

Nước

Độ
chặt
đất

Nước

Môi trường đất

Bộ rễ
lúa

Dinh dưỡng
dễ tiêu

pH
Ô xy
Vi sinh

vật

Dinh
dưỡng
tổng số

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả bộ rễ lúa bị ảnh hưởng dưới tác động của nước và
các yếu tố trong môi trường đất
Nước ảnh hưởng đến môi trường đất và ảnh hưởng đến lý tính như kết
cấu, độ chặt của đất, độ pH, dinh dưỡng tổng số và dinh dưỡng dễ tiêu trong đất
( N, P, K), vi sinh vật đất và quá trình cố định/chuyển hóa dinh dưỡng do vi sinh
vật đất thực hiện do đó sẽ ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của bộ rễ cũng
như ảnh hưởng gián tiếp đến sinh trưởng và năng suất của cây lúa.
1.2. Đặc điểm hình thái, giải phẫu và sinh lý của bộ rễ lúa
1.2.1. Đặc điểm hình thái rễ
Hình thái bên ngoài và cấu tạo bên trong của rễ các loài thực vật rất đa
dạng, nó phụ thuộc vào chức năng sinh lý của cây và thích ứng với môi trường
xung quanh. Theo Yoshida (1985), chiều dài của rễ lúa tại thời kỳ trỗ có thể đạt

4


15 đến 34 km trên một m2 đất đối với cây lúa nương. Bên cạnh những hình thái
đặc trưng rễ lúa cũng mang những nét tương đồng với các loại rễ cây một lá
mầm khác. Chính vì vậy, hình thái của rễ cây một lá mầm cũng như hình thái
riêng của cây lúa được trình bày dưới đây sẽ đem lại cái nhìn tổng quát hơn khi
đi sâu vào tìm hiểu hình thái rễ lúa.
1.2.1.1. Hình thái rễ lúa
Rễ là cơ quan chủ yếu trong việc hấp thụ nước và chất dinh dưỡng để
chuyển lên các cơ quan phía trên, nhờ đó cây trồng có thể phát triển và đạt năng

suất theo mong muốn. Rễ lúa thuộc loại rễ chùm, có cấu tạo sơ cấp, sau khi lúa
nảy mầm, rễ mầm xuất hiện, tồn tại 5 - 7 ngày rồi rụng đi. Từ các đốt trên thân
mọc ra các rễ phụ, phát triển nhanh tạo thành rễ chùm, ăn nông. Trong thời gian
sinh truởng số luợng và khối luợng rễ tăng dần từ cấy, đẻ nhánh, làm đòng và
đạt cao nhất lúc trỗ bông, giảm dần đến khi lúa chín. Rễ lúa hút nuớc, dinh
dưỡng nhiều nhất là thời kỳ làm đòng và trỗ bông. Giai đoạn sinh truởng dinh
dưỡng rễ lúa ăn nông chủ yếu tập trung ở tầng đất 0-10 cm. Khi cây lúa buớc
sang giai đoạn sinh truởng sinh thực, rễ lúa phát triển mạnh về số luợng, khối
luợng và có thể ăn sâu xuống tầng đất 30 - 50cm để hấp thu dinh duỡng ở tầng
đất sâu và giữ cho cây bám chắc vào đất, tránh đổ gẫy khi mang đòng.
Hệ thống rễ lúa là một hệ thống rễ xơ, có thể chia ra làm 3 nhóm: rễ mầm
(seminal root) - rễ mọc ra đầu tiên sau khi hạt nảy mầm, rễ trung diệp
(mesocotyl root) - trục giữa các mắt của lá bao mầm và nền của gốc tự do và rễ
đốt (nodal root) - rễ sau phôi. Các rễ bên sẽ mọc ra từ 3 nhóm rễ trên (Gowda et
al, 2011). Ba loại rễ trên khác nhau về giải phẫu, nguồn gốc và chức năng. Rễ
mầm phát triển 3 tới 5 cm chiều dài sau khi nảy mầm. Trong cây lúa, chỉ có một
rễ mầm hoặc rễ phôi và nó là rễ dài nhất trước thời kì ra lá thứ ba (Zhang et al,
2001). Nói chung, rễ mầm có khả năng hấp thụ kém và vai trò của chúng bị giới
hạn trong việc hút nước, chất dinh dưỡng trong giai đoạn sinh trưởng sinh
dưỡng của cây.
Các rễ trụ được lớn lên từ trục trung diệp (trục giữa các mắt của lá bao
mầm và nền của gốc tự do).
Các rễ nút là các rễ sau phôi, chúng mọc lên từ các mắt trên nền của thân
chính và chồi rễ, mọc sâu trong đất và tạo ra bộ khung cho toàn bộ bộ rễ lúa
(Gowda et al, 2011).
5


Theo Hong Wang (2005) có ba loại rễ bên khác nhau đã được tìm thấy ở
cây lúa, đó là:

+ Loại dài: dài và có đường kính lớn (0,2 tới 0,3 mm) có khả năng phân
nhánh;
+ Loại trung bình: dài và có đường kính lớn nhưng không phân nhánh;
+ Loại ngắn: ngắn và khỏe có đường kính từ 0,035 tới 0,1 mm, không
phân nhánh nhưng số lượng rất lớn.
Các loại rễ bên rất đa dạng về đặc điểm giải phẫu, có đặc điểm phát triển
riêng, và phản ứng trong các môi trường đất khác nhau (Yamauchi et al, 1996).
Mỗi mắt lúa có khoảng 5-25 rễ bất định, chúng mọc dài, nhiều nhánh và
lông hút. Tại mỗi mắt có hai vòng rễ: Vòng rễ trên to và khỏe, vòng rễ dưới nhỏ
và kém quan trọng, rễ bất định đầu tiên mọc ra từ mắt đầu tiên của trục trung
diệp.

Hình 1.2. Hình thái rễ lúa (Yoshida, 1985)
1.2.1.2. Đặc điểm cấu tạo của rễ lúa
Rễ lúa cũng có cấu tạo giải phẫu đặc biệt giúp cây lúa thích nghi với điều
kiện ngập nước. Trong rễ lúa, tế bào vỏ trong đứt gẫy tạo ra các mô không khí
(aerenchyma) thông với thân và lá. Tuy nhiên sự hình thành các khoang trống
này của cây lúa trong môi trường ngập nước cũng là nguyên nhân gây ra việc
năng suất lúa giảm khi so sánh giữa ruộng lúa ngập nước liên tục và ruộng theo
phương pháp nước cạn xen kẽ.

6


Lớp vỏ trong

Hình 1.3 Cấu tạo mặt cắt ngang rễ lúa (Yoshida, 1985)
Bên cạnh sự thay đổi về giải phẫu, rễ lúa cũng có những thay đổi về hình thái
phù hợp với điều kiện ngập nước. Sự thích nghi về mặt hình thái của rễ lúa có
thể kể đến như: sự dày lên của rễ bất định trong điều kiện oxy thấp, số lượng rễ

bất định tăng, diện tích bề mặt rễ tăng nhằm tăng diện tích trao đổi giữa không
khí và nước (Predeepa-Javahar, 2013); tỉ lệ tương đối của rễ và thân giảm xuống
có tác dụng giảm khoảng cách vận chuyển khí trong cây (Barrett-Lennard,
2003); số lượng và chiều dài rễ bên của lúa cũng giảm đi để phù hợp hơn với
điều kiện ngập nước; không bào của rễ tự dày lên và chống lại sự ngập nước
trong ruộng lúa (Insalud et al, 2006); và việc mất oxy trong rễ lúa được ngăn
chặn bằng việc tạo ra một rào cản không khí trong rễ lúa (Colmer et al, 2006).
Trong điều kiện trên đất khô thì số lượng rễ lúa nhiều hơn, khối lượng
khô của rễ lớn hơn so với trên đất ngập nước. Giống lúa cạn có số lượng rễ lớn,
độ lớn, độ dài và đặc biệt là độ dày vỏ rễ lớn hơn nhiều so với lúa nước. Điều đó
giúp cho rễ lúa cạn ăn sâu và phát triển tốt hơn trên đất khô cạn ít nước và đây
cũng là đặc tính chịu hạn của lúa cạn. Chiều dày vỏ rễ lớn hơn cũng giúp chúng
ta giải thích được một trong những nguyên nhân tại sao lúa cạn phát triển tốt ở
ruộng nước, ngược lại lúa nước chỉ phát triển ở ruộng nước mà không phát triển
tốt trong điều kiện hạn hán được (Predeepa-Javahar, 2013).

7


1.2.2. Đặc điểm sinh lý của bộ rễ lúa
1.2.2.1. Một số nghiên cứu về bộ rễ và chức năng hấp thụ nước
Yambao và cộng sự (1992) đưa ra giả thuyết rằng rễ có kích thước lớn
hơn có khả năng chống hạn cao hơn bởi chúng có bán kính mạch gỗ lớn hơn,
kháng dòng nước quanh trục thấp hơn so với các bộ rễ cây khác, do đó có khả
năng hấp thụ nước tốt hơn trong các tầng đất sâu.
Khi gặp hạn rễ lúa mọc dài hơn, phân bố rộng và sâu vào các lớp đất giúp
cây lúa tận dụng được nước dưới sâu. Khi bắt đầu gặp hạn ở giai đoạn cây con,
khối lượng rễ và tỉ lệ rễ / thân lá tăng lên, sinh nhiều rễ đốt vì rễ đốt có khả năng
đâm xuyên hơn các rễ khác, do đó tăng cường khả năng hấp thụ nước. Cũng
theo đó, nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng khi chịu hạn, rễ mọc dài và phân bố rộng,

sâu hơn trong các lớp đất giúp cây trồng tận dụng được dưới nước sâu. Khi nước
khan hiếm, chiều dài rễ, số rễ, khối lượng khô của rễ, tốc độ hút nước là các yếu
tố quan trọng giúp cây kháng hạn, bảo vệ nguồn nước cho cây sinh trưởng, phát
triển tốt nhất. Bên cạnh đó, tế bào rễ có áp suất thẩm thấu cao, sức hút nước lớn
(Nguyễn Đình Giao và cộng sự, 1997).
Steudle và Peterson (1998) đã tóm tắt “Quá trình vận chuyển tổng hợp”
cho quá trình hấp thụ nước, vận chuyển nước trong rễ và chỉ ra rằng sự vận
chuyển qua chất nguyên sinh, không bào và tế bào vận chuyển góp phần hấp thụ
nước, vận chuyển nước cho cây. Sự kết hợp các con đường có thể được sử dụng,
ví dụ như nước đi vào chất nguyên sinh và có thể sau đó băng qua màng plasma
để di chuyển vào trong thành tế bào (Steudle, 2000), việc trao đổi giữa các con
đường có thể giúp rễ chỉnh lý khả năng hút nước của chúng thông qua nhu cầu
thoát hơi nước trong lá. Khả năng hấp thụ nước của rễ và độ dẫn nước được
đánh giá thông qua áp suất rễ.
1.2.2.2. Rễ lúa và chức năng hấp thụ chất dinh dưỡng
Sự hấp thụ chất dinh dưỡng của cây dựa vào hai cơ chế: cơ chế chủ động
và cơ chế thụ động (Nguyễn Thành Đạt và cộng sự, 2008).
Cơ chế thụ động: Rễ cây có thể hút các chất khoáng bằng các cơ chế ít
nhiều mang tính thụ động dựa trên quá trình khuyếch tán, quá trình hút bám
trao đổi, quá trình phân phối theo cân bằng Donnan...
Cơ chế hút khoáng thụ động không có tính chọn lọc, không phụ thuộc

8


vào hoạt động sinh lý của cây, các chất khoáng đi vào rễ nhờ sự chênh lệch
nồng độ các ion trong rễ và ngoài môi trường.
Cơ chế chủ động: Sự hút chủ động các nguyên tố khoáng bởi hệ rễ liên
quan đến quá trình trao đổi chất của tế bào.
Paul R. Adler (2003) cho rằng kết cấu hóa học của các mô thực vật

không thể phản ánh được sự hiện diện của chất dinh dưỡng trong dung dịch đất.
Sự khác biệt này là kết quả của sự hấp thụ có lựa chọn và vận chuyển của chất
dinh dưỡng bởi hệ thống rễ.
Theo Hoàng Minh Tấn (2006), chất khoáng muốn đi vào cây thì trước hết
phải được hấp thụ trên bề mặt rễ và sau đó ion khoáng đi qua chất nguyên sinh
để vào trong tế bào và được chuyển từ tế bào này sang tế bào khác rồi đi đến tất
cả các bộ phận của cây. Các ion khoáng tan trong dung dịch đất hoặc được hấp
phụ trên bề mặt keo đất sẽ được rễ cây hấp phụ trên bề mặt nó.
1.2.2.3. Rễ cây và chức năng neo giữ
Chức năng neo giữ là một trong những chức năng quan trọng của bộ rễ
lúa. Rất nhiều nghiên cứu đã cho rằng các rễ bên và các lông hút đóng vai trò
trong việc neo giữ của cây. Bailey và cộng sự (2002) đã tiến hành thí nghiệm để
kiểm tra vai trò của rễ bên và lông hút trong việc neo giữ, kháng lại việc nhổ
cây theo chiều thẳng và đưa ra kết luận rằng lông hút không đóng vai trò quan
trọng trong vai trò neo giữ cây như rễ bên trong đất.
1.2.3. Ảnh hưởng của yếu tố di truyền đến sinh lý rễ lúa
Yusaku Uga và cộng sự (2013) đã xác định được một gen ở cây lúa được
gọi là Deeper Rooting 1 (DRO1) tạo ra rễ cây sâu hơn, giúp tăng năng suất gấp
ba lần trong điều kiện hạn hán. Lúa là cây rất nhạy cảm với khô hạn vì có bộ rễ
nông, nhưng nghiên cứu mới cho thấy rằng bằng cách hướng rễ cây đi xuống
thay vì tỏa ngang, gen DRO1 làm cho rễ ăn sâu gần gấp đôi so với những giống
lúa tiêu chuẩn. Theo nghiên cứu trên khi cây lúa có bộ rễ sâu hơn thì cây có thể
nhận được nước và chất dinh dưỡng từ các lớp đất sâu từ đó giảm thiểu tác động
có hại do hạn gây ra.
Zhao và cộng sự (2009) đã tìm thấy gen WOX (WUSCHEL-related
Homeobox) trong cây lúa, với tên gọi là gen WOX11, điều khiển hoạt động đâm
rễ và tăng trưởng của rễ. Nghiên cứu cho thấy sự thể hiện của gen đáp ứng với

9

auxin- và cytokinin, do ảnh hưởng của sự thể hiện gen WOX11 và phân tử RNA
can thiệp trong cây biến đổi gen. Kết quả này cho thấy WOX11 có thể là bộ máy
tổng hợp của auxin và cytokinin truyền tín hiệu điều tiết sự phát triển tế bào
trong suốt thời kỳ tạo đỉnh rễ.
Theo Karaba và cộng sự (2007) sinh khối rễ của cây chịu hạn tăng lên
trong điều kiện tưới nước trở lại. Gen HDR với yếu tố chuyển mã AP2/ERF,
được phân lập trong dòng đột biến của Arabidopsis (theo kiểu gắn thêm chức
năng) hrd-D, điều khiển tính trạng sức mạnh của rễ, sự phân nhánh, tế bào biểu
bì, độ dầy của lá với tỷ lệ lục lạp tăng cao trong tế bào mesophyll, làm thúc đẩy
hiện tượng đồng hóa quang hợp và hiệu suất quang hợp có vai trò quan trọng
trong việc nâng cao khả năng chịu hạn của lúa.
1.2.4. Các đặc điểm hình thái và sinh lý của rễ có liên quan đến sinh trưởng,
phát triển lúa
Rễ phát triển là điều cần thiết cho sự tăng trưởng và năng suất lúa. Hệ
thống rễ lúa hấp thụ chất dinh dưỡng và nước từ đất và đưa đến phần trên của
cây (Sariam, 2009).
Shi và cộng sự (2002) đã phát hiện rễ lúa trong điều kiện nước cạn xen kẽ
hoạt động mạnh hơn so với điều kiện ngập nước do đất thoáng khí hơn, nhờ đó
cây lúa đẻ nhánh khỏe hơn, sinh khối cao hơn, lá lúa tươi hơn và có hàm lượng
diệp lục cao hơn. Jiang và cộng sự (1985) chỉ ra rằng, nếu rễ hoạt động mạnh
trong giai đoạn lúa chín, lá lúa sẽ giữ thẳng, và già đi với tốc độ chậm hơn làm
giảm quá trình héo cũng như quá trình sản sinh ra các sản phẩm quang hợp
(photosynthate) cũng được kéo dài hơn, do đó năng suất cao hơn. Số lượng rễ
lớn cũng là một trong những chỉ tiêu để đánh giá khả năng chống hạn của lúa.
Thông thường, bề mặt rễ lớn hơn đồng thời với diện tích trao đổi ion cao, do đó
chất dinh dưỡng sẽ được hấp thụ cao hơn cũng là nguyên nhân dẫn đến việc tăng
năng suất lúa.
1.3. Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến sinh trưởng và chức năng sinh lý
của rễ lúa

1.3.1. Ảnh hưởng của chế độ tưới nước tới đất trồng lúa.
Theo Phạm Phước Nhẫn và cộng sự (2013) sự biến động giá trị pH của
nước trên ruộng lúa trong 3 chế độ quản lý nước bao gồm ngập thường xuyên,

10


nước trong ống cách mặt đất 15cm và 30cm cho thấy: quản lý nước theo chế độ
tưới nước khi mực nước trong ống cách mặt đất 15 cm là ít biến động nhất và
giá trị pH ở chế độ nước tưới này là thuận lợi hơn cho cây lúa so với hai chế độ
còn lại. Sự biến động pH nước trong 3 chế độ cung cấp nước không tuân theo
một quy luật nào và khác biệt nhau.
Từ kết quả nghiên cứu, Geng S.M và cộng sự (2014) kết luận hệ sinh thái
đất nông nghiệp bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi hạn hán. Sinh khối các bon, vi
sinh vật trong đất sẽ tăng khi giảm lượng nước với điều kiện độ ẩm đất cao hơn
19,5%, còn khi điều kiện độ ẩm đất thấp hơn 19,5% thì điều này không xảy ra.
Trong đất ngập nước, sự khuếch tán của không khí thông qua các khoảng
trống trong đất bị hạn chế mạnh bởi hàm lượng nước trong đất, điều này ức chế
sự phát triển của rễ, do không thông thoáng nên oxy không lưu thông được là
nguyên nhân chính gây thương tổn cho rễ và phát triển chồi cây (Vartapetian et
al, 1997). Lượng oxy hòa tan tối đa trong nước ngập nhỏ hơn 3% so với khối
lượng tương tự trong không khí. Lượng oxy hòa tan này nhanh chóng được bộ rễ
và các vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ trong giai đoạn đầu của ngập úng. Ngoài việc
gây ra tình trạng thiếu oxy, ngập úng cũng gây trở ngại cho việc khuếch tán hoặc
oxy hóa các chất khí như etylen (Arshad et al, 1990), điều này dẫn tới tích lũy
chất độc trong đất, cản trở sự phát triển và chức năng của rễ.
Các chế độ nước khác nhau có tương tác với cấu trúc đất và ảnh hưởng
đến năng suất lúa. Kết cấu đất có ảnh hưởng đến khả năng cung cấp nước của
đất (Dou et al, 2016).
Ngo và cộng sự (2008) đã tiến hành thí nghiệm để so sánh hiệu quả sử

dụng nước của 3 chế độ tưới tiết kiệm: i) ngập liên tục 5cm, ii) ngập khô xen kẽ;
iii) tưới cho đến khi đất bị bão hòa và ảnh hưởng của các chế độ nước này đến
độ ẩm đất, tính chất hóa học của đất và năng suất lúa. Kết quả chỉ ra rằng không
có sự sai khác ý nghĩa về các tính chất hóa học (khả năng oxy hóa, pH, nồng độ
amoni, nồng độ nitorate và nồng độ phốt pho) của đất dưới ba chế độ nước khác
nhau.
Vallino và cộng sự (2014) chỉ ra rằng trồng lúa trong điều kiện ngập nước
có ảnh hưởng tiêu cực đến sự ra rễ và sự phát triển của hệ nấm cộng sinh

11


arbuscular. Thêm vào đó, sự ra rễ trở nên rõ ràng hơn trong điều kiện khô và
được thúc đẩy bởi hệ nấm.
1.3.2. Ảnh hưởng của các chế độ nước tới phát triển rễ
Độ ăn sâu của rễ và quá trình nitrat hóa vùng rễ trong điều kiện canh tác
hiếu khí cao hơn đáng kể so với tình trạng liên tục bị ngập lụt (Dandeniya W.S.
và Thies J.E, 2012). Thí nghiệm của Mirshra và cộng sự (2010) tiến hành trên
hai vụ để đánh giá ảnh hưởng của biến đổi chế độ nước và mô hình cây trồng
đối với sự tăng trưởng của rễ cây lúa, chồi và năng suất. Với 4 chế độ nước được
thiết kế: ngập liên tục trong giai đoạn sinh dưỡng (IFV), ngập liên tục kéo dài
đến giai đoạn sinh sản (IF-R), không bị ngập (NF), ngập toàn bộ (CF), kết hợp
với 3 loại hình cấy với mật độ và khoảng cách khác nhau: Cấy 1 dảnh / khóm
với khoảng cách độ rộng là 30x30 cm (P1), cấy 1 dảnh / khóm với khoảng cách
cấy là 20x 20cm (P2) và 3-4 cây/khóm với khoảng cách 20x20 cm (P3). Thí
nghiệm chỉ ra rằng sự kết hợp giữa cấy 1 dảnh, cả P1 và P2 với chế độ nước IFV
cải thiện được mật độ chiều dài rễ, hoạt động sinh lý rễ, lượng chất diệp lục của
lá trên và lá dưới, làm sản lượng cao hơn, so với các phương pháp kết hợp khác.
Kết quả thí nghiệm của Elie Huguenin và cộng sự (2009) khi nghiên cứu
trên giống lúa truyền thống KDML105 cho thấy chiều dài rễ tăng trong tất cả

các chế độ nước (ngập, ẩm, xen kẽ ngập ẩm) nhưng quá trình phát triển bị chậm
lại do không gian chậu thí nghiệm bị hạn chế. Trong điều kiện ngập và xen kẽ
ngập ẩm khoảng 65% rễ phát triển tốt, 35 % còn lại là rễ trung bình và rễ thô, tỷ
lệ này không đổi theo thời gian. Đối với công thức ngập nước rễ chủ yếu là rễ
thẳng, trong khi công thức ẩm rễ có xu hướng đường gấp khúc. Đối với công
thức ngập khô xen kẽ có một số rễ mọc ra sau mỗi lần tháo nước.
Sự sai khác có ý nghĩa về chiều dài rễ giữa các chế độ nước khác nhau sau
4 tuần với công thức ẩm và công thức ngập khô xen kẽ, còn công thức ngập
không có sự khác biệt nhiều. Trong khi đó đường kính rễ trung bình tương đối
ổn định theo thời gian trong 3 chế độ nước ngập nước, ngập khô xen kẽ và ẩm
(84± 5, 80±7 và 92± 13 mm).
Mohd Khairi và cộng sự (2015) nghiên cứu sự ảnh hưởng của việc thiếu
nước tới khả năng sinh trưởng, phát của cây lúa được trồng dưới các chế độ
nước khác nhau với 4 công thức: T1: Ngập 5cm; T2: Ngập 1-3 cm; T3: Ngập
bão hòa 1cm và T4: ngập nước và khô xen kẽ. Kết quả công thức T4 cho thấy
12