Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa chịu hạn và lượng giống gieo sạ cho giống lúa chịu hạn mới tại bình định

i

LỜI CAM ĐOAN
- Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung
thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
- Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã
được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Huế, ngày

tháng

năm 2015

Tác giả luận văn

Đàm Mạnh Hùng

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ii

LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc và chân thành đến thầy giáo hướng dẫn đã
tận tình giúp đỡ tơi trong việc định hướng đề tài cũng như trong suốt q trình thực
hiện và hồn thành luận văn.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc và chân thành đến lãnh đạo Viện khoa học
Nông nghiệp duyên hải Nam trung bộ và cán bộ, nhân viên Bộ Môn cây lương thực,
Viện khoa học Nông nghiệp duyên hải Nam trung bộ điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các Thầy cô giáo trong Phịng Sau đại học,
Trường Đại học Nơng Lâm Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt
thời gian học tập và thực hiện đề tài này.
Qua đây, tơi cũng xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn
bè, là những người ln ủng hộ tơi trong suốt q trình học tập và thực tập tốt nghiệp.

Huế, ngày tháng

năm 2015

Tác giả luận văn

Đàm Mạnh Hùng

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..........................................................vi
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...............................................................................1
2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU ........................................................................................2
2.1. Mục đích của đề tài..................................................................................................2

2.2. Yêu cầu của đề tài....................................................................................................2
3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .........................................3
3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài ....................................................................................3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài .....................................................................................3
4. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................................3
4.1. Đối tượng .................................................................................................................3
4.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................3
4.3. Nội dung nghiên cứu: ..............................................................................................3
Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................4
1.1 . CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................4
1.1.1. Khái niệm về lúa cạn và lúa chịu hạn....................................................................4
1.1.2 Khái niệm về hạn và phân loại hạn .......................................................................5
1.1.3. Khái niệm về tính chống, né (trốn), tránh, chịu hạn, khả năng phục hồi sau hạn
và các cơ chế của chúng ..................................................................................................7
1.1.4. Bản chất của tính chống chịu hạn .........................................................................9
1.1.5. Ảnh hưởng của hạn tới sản xuất nông nghiệp và biện pháp khắc phục nâng cao
tính chống chịu hạn .......................................................................................................10
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LÚA CẠN VÀ LÚA CHỊU HẠN TRÊN THẾ GIỚI
VÀ Ở VIỆT NAM .........................................................................................................12
1.2.1. Tính cấp thiết của việc nghiên cứu và phát triển lúa chịu hạn ............................12
1.2.2. Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa cạn, lúa chịu hạn .....................................13
1.2.3. Tình hình nghiên cứu lúa cạn và lúa chịu hạn trên thế giới ................................14
1.2.4. Tình hình nghiên cứu lúa cạn và lúa chịu hạn trong nước ..................................21

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iv

Chương 2. MỤC TIÊU,NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............28

2.1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ...................................................................................28
2.2. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM ...............................................28
2.2.1. Thời gian thí nghiệm ...........................................................................................28
2.2.2. Địa điểm thí nghiệm ...........................................................................................28
2.2.3. Điều kiện tự nhiên ...............................................................................................28
2.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................................28
2.4. VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM .....................................................................................28
2.5. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ...........................................................................30
2.5.1. Bố trí thí nghiệm ..................................................................................................30
2.5.2. Quy trình kỹ thuật áp dụng ..................................................................................30
2.6. CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP THEO DÕI .............................31
2.6.1. Đặt điểm sinh nông học .......................................................................................32
2.6.2. Thời gian sinh trưởng ..........................................................................................32
2.6.3. Một số chỉ tiêu về sinh trưởng phát triển.............................................................33
2.6.4. Một số chỉ tiêu về yếu tố cấu thành năng suất và năng suất................................33
2.6.5. Một số chỉ tiêu về khả năng chống chịu sâu bệnh hại .........................................33
2.6.6. Khả năng chịu hạn của giống tham gia thí nghiệm so sánh. ...............................36
2.6.7. Đánh giá về phẩm chất ........................................................................................37
2.6.8. Phân tích hệ số tương quan giữa năng suất với một số tính trạng liên quan đến
năng suất. .......................................................................................................................38
2.6.9. Mức độ biến động của một số tính trạng nghiên cứu Cv%, độ tin cậy LSD(0,05). .... 38
2.6.10. Hiệu quả kinh tế.................................................................................................38
2.6.11. Điều kiện thời tiết, khí hậu trong vụ Hè Thu 2014 ...........................................38
2.6.12. Tình hình thời tiết, khí hậu vụ Đơng xn 2014- 2015 .....................................39
Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...........................................41
3.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM VỤ HÈ THU NĂM 2014: .................41
3.1.1. Động thái và tốc độ tăng trưởng chiều cao cây ...................................................41
3.1.2. Một số đặc tính nơng học của các dịng, giống thí nghiệm: ................................46
3.1.3. Khả năng chống chịu sâu bệnh: ...........................................................................51
3.1.4. Đánh giá khả năng chịu hạn của giống tham gia thí nhiệm: ...............................53

3.1.5. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: .....................................................55
3.1.6. Tương quan năng suất với các tính trạng cơ bản của các giống lúa thí nghiệm ......60
3.1.7. Các chỉ tiêu về phẩm chất của các giống lúa thí nghiệm ....................................65
3.1.8. Kết quả tuyển chọn các giống lúa có triển vọng .................................................69
3.2. THÍ NGHIỆM VỀ MẬT ĐỘ ..................................................................................71

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


v

3.2.1. Một số chỉ tiêu về cây lúa con ............................................................................71
3.2.2. Đặc tính nơng học của các giống thí nghiêm. .....................................................72
3.2.3. Khả năng chống chịu sau bệnh: ...........................................................................73
3.2.4. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: .....................................................74
3.2.5. Tương quan năng suất với các tính trạng cơ bản ở các công thức khác nhau .....75
3.2.6. Hiệu quả kinh tế...................................................................................................78
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .........................................................................80
4.1. KẾT LUẬN: ...........................................................................................................80
4.1.1. Về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây: .........................................................80
4.1.2. Về một số đặc tính nơng học: ..............................................................................80
4.1.3. Về khả năng chống chịu sâu bệnh hại và ngoại cảnh bất lợi: .............................80
4.1.4. Về khả năng chịu hạn: .........................................................................................80
4.1.5. Về năng suất: .......................................................................................................80
4.1.6. Về chất lượng gạo của các giống: .......................................................................81
4.1.7. Về thời gian sinh trưởng: .....................................................................................81
4.1.8. Về khả năng chống chịu sâu bệnh hại và ngoại cảnh bất lợi: .............................81
4.1.9. Về năng suất: ......................................................................................................81
4.2. KIẾN NGHỊ:...........................................................................................................83
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................84

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vi

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Bộ NN và PTNT : Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn
CCCC

: Chiều cao cuối cùng

CC

: cuối cùng.

CT

: Công thức.

CS

: Cộng sự

CTV

: Cộng tác viên.

Đ/C

: Đối chứng.

FAO

: Tổ chức lương thực thế giới

KL

: Khối lượng

IRRI

: Viện nghiên cứu lúa Quốc Tế

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam.

NSLT

: Năng suất lý thuyết.

NSTT

: Năng suất thực thu.

TCN

: Tiêu chuẩn ngành.

TGST

: Thời gian sinh trưởng.

WMO

: Tổ chức khí tượng thế giới.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới từ năm 2003-2013 ........16
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất lúa các khu vực trên thế giới năm 2013 .........................16
Bảng 2.1: Danh sách và nguồn gốc các giống lúa tham gia thí nghiệm........................29
Bảng 2.2: Tình hình thời tiết, khí hậu vụ Hè Thu năm 2014 ........................................39
Bảng 2.3. Tình hình thời tiết, khí hậu vụ Đơng xn 2014- 2015.................................40
Bảng 3.1: Động thái tăng trưởng chiều cao của giống ..................................................43
Bảng 3.2. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các giống lúa thí nghiệm .......................45
Bảng 3.3: Một số đặt tính nơng học.của các giống lúa .................................................49
Bảng 3.4: Khả năng chống chịu sâu bệnh và thời tiết bất lợi khác. ..............................52
Bảng 3.5. Đánh giá khả năng chịu hạn của giống tham gia thí nghiệm ........................54
Bảng 3.6. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất. ...............................................58
Bảng 3.7. Tương quan (r) giữa năng suất với các tính trạng chủ yếu của các giống lúa ....61
Bảng 3.8: Một số chỉ tiêu về phẩm chất của các giống lúa thí nghiệm .........................68
Bảng 3.9. Kết quả tuyển chọn các dòng chịu hạn triển vọng .......................................70
Bảng 3.10: Một số chỉ tiêu về cây lúa con của giống lúa tuyển chọn qua các công thức
.......................................................................................................................................71

Bảng 3.11. Một số đặt tính nơng học của giống ...........................................................72
Bảng 3.12: Mức độ nhiểm sâu, bệnh và điều kiện bất lợi khác. ...................................73
Bảng 3.13: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất. .............................................74
Bảng 3.14: Tương quan năng suất với các tính trạng chủ yếu của các giống lúa thí
nghiệm ...........................................................................................................................77
Bảng 3.15: Hiệu qủa kinh tế: .........................................................................................79

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống lúa thí nghiệm..............44
Hình 3.2. Biểu đồ về thời gian sinh trưởng ảnh hưởng đến chiều cao cây của các giống.50
Hình 3.3. Tương quan chiều cao cây và năng suất ở các giống thí nghiệm. .................63
Hình 3.4.Tương quan số bơng/m2 với năng suất ở các giống thí nghiệm. ...................64
Hình 3.5. Tương quan số hạt chắc/bơng với năng suất ở các giống thí nghiệm. ..........65
Hình 3.6. Tương quan chiều cao cây với năng suất ở các mật độ thí nghiệm. ............76
Hình 3.7. Tương quan Số bơng /CT 2 với năng suất ở các mật độ thí nghiệm. ...........77
Hình 3.8. Tương quan số hạt chắt/bông với năng suất ở các mật độ thí nghiệm. .......78

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Việc đối phó với những trận hạn hán thường xuyên, đã trở thành một phần trong

cuộc sống của hàng triệu người dân nghèo ở các vùng nông thôn châu Á. Năm 2004,
một trận hạn hán khắc nghiệt tại nhiều nơi thuộc châu Á đã không chỉ dẫn đến những
thiệt hại về nông nghiệp trị giá đến hàng trăm triệu đơla, mà cịn đẩy hàng triệu người
lâm vào cảnh đói nghèo. Mặc dù năng suất lúa ở những vùng có tưới đã tăng gấp 2 đến
3 lần so với 30 năm trước đây, nhưng ở vùng canh tác nhờ nước trời năng suất tăng lên
ở mức rất nhỏ, bởi vì sử dụng giống lúa cải tiến ở những vùng này rất khó khăn do môi
trường không đồng nhất và biến động, hơn nữa tạo giống chịu hạn thích nghi cho điều
kiện khó khăn này còn rất hạn chế .
Hiện nay, nhu cầu lúa gạo cho con người ngày một tăng, theo dự báo của tổ
chức FAO cho những năm 1990 - 2025 thì lúa gạo sản xuất phải tăng mỗi năm 21% là
cần thiết để bảo hộ cho sự tăng dân số 1,7% mỗi năm. Nhưng trong 130 triệu ha đất
trồng lúa hiện nay, có khoảng 20% diện tích đang canh tác trong điều kiện khô hạn
hoặc phụ thuộc vào nước mưa tự nhiên. Sự khan hiếm về nước tưới phục vụ cho nông
nghiệp đã được báo động trong nhiều hội nghị khoa học của thế giới gần đây. Khô hạn
sẽ là yếu tố quan trọng bậc nhất ảnh hưởng đến an toàn lương thực của thế giới. Tài
nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp khơng phải là vơ tận, bên cạnh đó là áp lực dân
số kèm theo sự phát triển đô thị, sự kiện ấy sẽ làm gia tăng nhu cầu nước phục vụ dân
sinh và cho phát triển công nghiệp. Do đó, sự khan hiếm nước phục vụ nơng nghiệp là
vấn đề đang được dự báo rất cấp thiết trên quy mơ tồn cầu. Hạn hán được xem như là
một trong những hậu quả nghiêm trọng do sự suy giảm của nguồn nước. Với tầm quan
trọng như vậy, người ta đã hoạch định một thứ tự ưu tiên trong đầu tư nghiên cứu tính
chống chịu khơ hạn trong lĩnh vực cải tiến giống cây trồng trên toàn thế giới.
Việt Nam là một nước đang phát triển, sản xuất nơng nghiệp cịn chiếm một tỷ
trọng lớn trong nền kinh tế quốc dân. Đất đồi núi chiếm 3/4 diện tích lãnh thổ, ở những
vùng đồi núi đất nông nghiệp chủ yếu là đất dốc, kém màu mỡ và chưa có hệ thống
tưới tiêu chủ động, canh tác lúa và cây lương thực khác chủ yếu nhờ nước trời. Do vậy
cây trồng ở những vùng này cho năng suất thấp và bấp bênh. Hiện trạng cân đối lương
thực trong cả nước và nhất là giữa miền xuôi và miền núi, sự đảm bảo ổn định lương
thực cho vùng sâu, vùng xa, vùng trồng cây công nghiệp vẫn là vấn đề lớn giúp cho sự
ổn định về kinh tế và canh tác định cư ở các vùng này.

Vấn đề cải tiến giống và kỹ thuật canh tác đã và đang được đặt ra, việc sử dụng
giống lúa có khả năng thích nghi và chống chịu cao là một biện pháp tiết kiệm chi phí
hữu hiệu nhất. Chính vì vậy, để nâng cao và ổn định sản lượng lúa trong điều kiện khô

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


2

hạn, nhằm làm giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra, việc xác định và chọn tạo ra các
giống lúa cải tiến có khả năng chịu hạn đã trở thành một trong những vấn đề cấp thiết
hiện nay. Mặt khác, tuyển chon tạo ra những giống lúa chịu hạn cũng là việc làm cần
thiết cho cả những vùng trồng lúa có đủ điều kiện thủy lợi bởi vì tình trạng thiếu nước
có thể xảy ra ở hầu hết các vùng trồng lúa, theo thống kê có tới 90% diện tích trồng lúa
trên thế giới chịu ảnh hưởng của khơ hạn trong vài giai đoạn sinh trưởng.
Bên cạnh đó, nhằm khắc phục một số hạn chế của các giống lúa cạn địa phương
như thời gian sinh trưởng dài chỉ trồng được một vụ (mùa mưa), độ thuần không cao,
chịu thâm canh kém và khả năng chịu hạn cũng khác nhau thì việc tuyển chọn và hồn
thiện biện pháp kỹ thuật cho giống lúa chịu hạn mới sẽ mang lại hiệu quả cao cho các
vùng thường xuyên bị hạn.
Hiện nay biến đổi khí hậu đã và đang là mối quan tâm chung của tất cả các
nước trên thế giới. Đối với vùng Nam Trung bộ và Tây Nguyên, hạn hán hầu như
thường xuyên xảy ra gây mất ổn định trong sản xuất, ảnh hưởng lớn đến đời sống của
nhân dân. Việc chống hạn thường gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn nước, các hồ
chứa nước thượng nguồn cũng bị cạn kiệt. Bởi vậy, việc nghiên cứu chọn tạo các
giống lúa có khả năng chịu hạn tốt để phát triển vào sản xuất là một trong những giải
pháp rất tích cực, có tính khả thi cao.
Xuất phát từ thực tiễn nêu trên, việc xây dựng và thực hiện đề tài “Nghiên cứu
tuyển chọn giống lúa chịu hạn và lượng giống gieo sạ cho giống lúa chịu hạn mới
tại Bình Định” là rất cần thiết phù hợp với nhu cầu của sản xuất trong vùng..

2. MỤC ĐÍCH VÀ U CẦU
2.1. Mục đích của đề tài
- Thí nghiệm so sánh bộ giống lúa triển vọng của tập đoàn giống lúa chịu hạn
mới và tuyển chọn một số giống có triển vọng để đưa vào sản xuất.
- Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật: lượng giống gieo sạ thích hợp cho giống lúa
chịu hạn mới tại Bình Định.
2.2. u cầu của đề tài
- Thí nghiệm so sánh các dịng lúa triển vọng của tập đồn giống lúa chịu hạn
mới và tuyển chọn một giống có triển vọng để đưa vào sản xuất.
- Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật: lượng giống gieo sạ thích hợp cho giống lúa
chịu hạn mới tại Bình Định.
- Đánh giá đặc điểm nông, sinh học và khả năng chống chịu sâu bệnh của các
dòng chịu hạn để xác định các dòng chịu hạn có đặc điểm tốt cung cấp cho chương
trình chọn giống lúa chịu hạn.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


3

3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Lúa là cây tự thụ phấn, quần thể luôn luôn đồng nhất về kiểu gen và kiểu hình;
tính ổn định về độ đồng đều của quần thể khá cao so với các cây giao phấn. Các giống
lúa chất lượng cao thường có năng suất thấp hơn, sâu bệnh thường nhiều hơn các
giống lúa chất lượng không cao. Việc nghiên cứu và tuyển chọn các giống lúa mới
chịu hạn hiện nay đang được đặt ra giải quyết. Nó phù hợp với tình hình biến đổi khí
hậu hiện nay, với xu hướng ngày càng rõ ràng khi các tỉnh Duyên hải miền Trung và
Tây Nguyên đang phải đối mặt với tình trạng thiếu nước sản xuất trong vụ Hè Thu, vụ
Mùa năm 2015 và trong tương lai.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Đánh giá và tuyển chọn một giống lúa mới có khả năng chịu hạn tốt và có
năng suất, chất lượng khá.
- Góp phần giảm áp lực nước tưới cho sản xuất lúa nước của tỉnh Bình Định.
4. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU
4.1. Đối tượng
Tiến hành thí nghiệm so sánh 20 dịng và 1 giống lúa chịu hạn có triển vọng cho
năng suất ổn định, chống chịu sâu bệnh hại và điều kiện ngoại cảnh bất lợi, có thời
gian sinh dưới 100 ngày và có chất lượng khá phù hợp với điều kiện canh tác tại Bình
Định. Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật lượng giống thích hợp cho giống lúa chịu hạn
mới chọn trong 20 dịng.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Thí nghiệm 1: Thí nghiệm so sánh bộ dịng lúa chịu hạn (Gồm 20 dòng và 1
giống đối chứng gồm các: DH 08; DH 11; DH 12; DH 13; DH 14; DH 15; DH 16;
DH 17; DH 26; DH 34; DH 36; DH 39; DH 40; DH 69; DH 71; DH 116; D761; D768;
D 777; D 800; CH 208 đối chứng). Sản xuất trong vụ Hè Thu 2014
Thí nghiệm 2: Nghiên cứu lượng giống gieo thích hợp cho giống lúa chịu hạn
mới. Với các công thức sau: CT1: 110 kg; CT2 (đối chứng): 140 kg; CT3: 170 kg và
CT4: 200 kg. Sản xuất trong vụ Đông Xuân 2014 - 2015
4.3. Nội dung nghiên cứu:
- Đánh giá về đặc điểm sinh trưởng, phát triển và năng suất của 20 dòng và 1
giống lúa chịu hạn.
- Đánh giá khả năng chống chịu điều kiện hạn hán bất thuận.
- Xác định lượng giống gieo sạ thích hợp cho giống lúa chịu hạn mới tại Bình Định.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


4

Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 . CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
Trong công tác chọn tạo giống cây trồng và vật ni nói chung cũng như chọn
tạo giống lúa nói riêng, mục tiêu của nhà tạo giống là khai thác tính đa dạng di truyền
hay những biến dị có lợi của nguồn gen hiện có (R.W.Allard, 1960) [51]. Tính đa dạng
di truyền của sinh vật vốn có trong thiên nhiên hoặc được tạo mới bằng các phương
pháp nhân tạo. Ở cây lúa là một tập hợp nguồn gen quý tương ứng với nhiều hệ sinh
thái lúa khác nhau và hình thành hệ sinh thái lúa cạn, lúa nước sâu, lúa nổi, lúa mặn,...
Dựa vào đặc điểm tính biến dị và di truyền này mà con người không ngừng thành công
trong công tác lai tạo và chọn lọc giống cây trồng, nhiều kiểu gen mới cho năng suất
cao, chống chịu tốt và phẩm chất tốt được chọn tạo, nổi bật là công tác lai tạo phối kết
hợp gen về tính chống chịu hạn đã thành cơng trong việc tạo ra nhiều giống lúa chống
chịu hạn tốt và cho năng suất cao. Để nghiên cứu vấn đề này những khái niệm sau đây
cần được quan tâm:
1.1.1. Khái niệm về lúa cạn và lúa chịu hạn
Hiện nay có nhiều định nghĩa của các nhà khoa học về cây lúa cạn, lúa chịu hạn.
Chang T.T. và Bardenas (1865) [55] hay Surajit K. De Datta (1975) [63] đều
cho rằng: "Lúa cạn là loại lúa được gieo hạt trên các loại đất khơ, có thể là đất dốc
hoặc đất bằng nhưng đều khơng có bờ, nó sống phụ thuộc hồn tồn vào độ ẩm do
nước mưa cung cấp (nhờ nước trời)", theo Vũ Thị Bích Hạnh (2004) [10].
Huke. R.E (1982) [62] dùng thuật ngữ "lúa khô" (dryland rice) thay cho "lúa
cạn" (upland rice) và định nghĩa lúa cạn được trồng ở những thửa ruộng được chuẩn bị
đất và gieo hạt dưới điều kiện khơ, cây lúa sống hồn tồn nhờ nước trời.
Theo Garirity D.P (1984) [61], lúa cạn được coi là lúa trồng trong mùa mưa trên
đất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân ruộng được đắp bờ hoặc khơng có bờ
và khơng có lượng nước dự trữ thường xuyên trên bề mặt. Lúa cạn được hình thành từ
lúa nước, nhờ q trình thích ứng với những vùng trồng lúa thường gặp hạn, mà xuất
hiện những biến dị chịu hạn ngày càng cao. Vì vậy giống lúa cạn có khả năng sinh
trưởng bình thường khi ở ruộng nước.
Theo Micenơrơđơ tại Hội thảo "Lúa rẫy ở Cao Bằng, Việt Nam", từ 9 11/3/1994 và theo định nghĩa tại Hội thảo Bouake Bờ biển Ngà: "Lúa cạn là lúa được

trồng trong điều kiện mưa tự nhiên, đất thốt nước, khơng có sự tích nước trên bề mặt,
khơng được cung cấp nước và khơng có bờ", theo Trần Ngun Tháp (2000) [41].
Theo tác giả Bùi Huy Đáp (1978) "Lúa cạn được hiểu là loại lúa gieo trồng trên
đất cao, như là các loại hoa màu trồng cạn khác, khơng tích nước trong ruộng và hầu

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


5

như không bao giờ được tưới thêm. Nước cho lúa chủ yếu do nước mưa cung cấp và
được giữ lại trong đất" [6].
Nguyễn Gia Quốc (1994) [36] chia lúa cạn ra làm hai dạng:
- Lúa cạn thực sự (lúa rẫy): là loại lúa thường được trồng trên các triền dốc của
đồi núi khơng có bờ ngăn và ln ln khơng có nước trên bề mặt ruộng. Cây lúa hồn
tồn sử dụng lượng nước mưa ngấm vào đất để sinh trưởng và phát triển.
- Lúa cạn khơng hồn tồn (lúa nước trời): là loại lúa trồng trên triền thấp,
khơng có hệ thống tưới tiêu chủ động, cây lúa sống hoàn toàn bằng nước mưa tại chỗ,
nước mưa có thể dự trữ trên bề mặt ruộng để cung cấp cho cây lúa.
1.1.2 Khái niệm về hạn và phân loại hạn
1.1.2.1. Khái niệm về hạn
Bất cứ một loại cây trồng nào cũng cần phải có nước để duy trì sự sống, mức độ
cần nhiều hay ít nước tuỳ thuộc vào từng loại cây trồng và từng giai đoạn sinh trưởng
phát triển của chúng. Hạn đối với thực vật là khái niệm dùng để chỉ sự thiếu nước của
thực vật do môi trường gây nên trong suốt cả quá trình hoặc trong từng giai đoạn làm
ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển. Mức độ tổn thương của cây trồng do khô hạn
gây ra có nhiều mức khác nhau: chết, chậm phát triển hoặc phát triển tương đối bình
thường. Những cây trồng có khả năng duy trì sự phát triển và cho năng suất tương đối
ổn định trong điều kiện khô hạn được gọi là cây chịu hạn và khả năng của thực vật có
thể giảm thiểu mức độ tổn thương do thiếu hụt nước gây ra gọi là tính chịu hạn, theo

Nguyễn Gia Quốc (1994) [36].
Tuy nhiên khó có thể xác định được thế nào là một trạng thái hạn đặc trưng vì
mức độ khô hạn do môi trường gây nên khác nhau theo từng mùa, từng năm, từng
vùng địa lý và không thể dự đoán trước được. Theo Hsiao.T.C, J.C.O’Toole and
V.S.Tomar (1980) , khi thực vật được nghiên cứu trong mối liên quan hữu cơ với môi
trường xung quanh gồm đất và khí quyển và được mơ tả dưới dạng một bể nước về sự
cân bằng nước: "Hạn là sự mất cân bằng nước của thực vật thể hiện trong sự liên quan
hữu cơ giữa đất - thực vật - khí quyển”, [61].
Theo Robert và cộng sự (1991), hạn được xem là nhân tố gây thiệt hại lớn nhất
đối với năng suất lúa. Nguyễn Đức Ngữ (2002) [34] đã định nghĩa: “Hạn hán là hiện
tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng, kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm trong
khơng khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dịng chảy sơng suối, hạ thấp
mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất, gây ảnh hưởng xấu đến
sinh trưởng và phát dục của cây trồng, làm mùa màng thất bát, mơi trường suy thối,
gây ra đói nghèo và dịch bệnh”.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


6

1.1.2.2. Phân loại hạn
Chang và cộng sự (1979), [24] những kiểu hạn chính được nhận thấy ở đất thấp
canh tác nhờ nước trời là:
+ Hạn xảy ra thời gian đầu trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng
+ Hạn giữa vụ không liên tục xảy ra ở giai đoạn giữa đẻ nhánh đến kết hạt
+ Hạn muộn xảy ra trong thời kỳ trỗ đến chắc hạt
Theo một nhóm chuyên gia của WMO (Tổ chức Khí tượng thế giới) phân định
4 loại hạn là hạn khí tượng, hạn nơng nghiệp, hạn thuỷ văn và hạn kinh tế xã hội [33].
Theo Nguyễn Văn Hiển (2000) [12] và một số tác giả khác thì có 3 loại hạn cần

quan tâm trong sản xuất nơng nghiệp:
- Hạn đất: đặc trưng là xảy ra từ từ, khi đó lượng muối trong rễ dinh dưỡng ở
mức độ vơ hiệu, cây khơng có đủ nước để hút, mơ cây bị khô đi nhiều và sự sinh
trưởng trở nên rất khó khăn. Hạn đất sẽ làm cho áp suất thẩm thấu của đất tăng cao đến
mức cây không cạnh tranh được nước của đất làm cho cây không thể lấy nước vào tế
bào qua rễ, chính vì vậy, hạn đất thường gây nên hiện tượng cây héo lâu dài. Hạn đất
có thể xẩy ra ở bất kỳ vùng đất nào và thường xảy ra nhiều ở những vùng có điều kiện
khí hậu, địa hình địa chất thổ nhưỡng đặc thù như sa mạc ở châu Phi; đất trống đồi trọc
của châu Á; mùa ít mưa và nhiệt độ thấp ở châu Âu [35].
- Hạn khơng khí: xảy ra một cách đột ngột, độ ẩm tương đối của khơng khí
giảm xuống 10 - 20 % hoặc thấp hơn. Hạn không khí ảnh hưởng trực tiếp lên các bộ
phận của cây trên mặt đất như hoa, lá, chồi non,... Đối với thực vật nói chung và cây
lúa nói riêng thì hạn khơng khí thường gây ra hiện tượng héo tạm thời, vì khi nhiệt độ
cao, ẩm độ thấp làm cho tốc độ bốc thốt hơi nước nhanh vượt q mức bình thường,
lúc đó rễ hút nước khơng đủ để bù đắp lại lượng nước mất, cây lâm vào trạng thái mất
cân bằng về nước. Nếu hạn kéo dài dễ làm cho ngun sinh chất bị đơng kết và cây
nhanh chóng bị chết, cịn gọi là "cảm nắng". Ở lúa, hạn khơng khí gây hại nhất ở giai
đoạn lúa phơi màu và thậm chí gây nên mất mùa nếu gặp phải đợt nhiệt độ cao và độ
ẩm khơng khí thấp (mặc dù nước trong đất không thiếu) làm cho hạt phấn không có
khả năng nảy mầm, q trình thụ tinh khơng xảy ra và hạt bị lép.
- Hạn tổng hợp: là hiện tượng khi có cả hạn đất và hạn khơng khí xảy ra cùng
một lúc. Hạn tổng hợp đặc biệt có hại vì lúc này hiện tượng thiếu nước đi kèm với
khơng khí nóng. Trong trường hợp này cùng với sự mất nước do khơng khí làm cho
hàm lượng nước trong lá giảm nhanh dẫn đến nồng độ dịch bào tăng lên, mặc dù sức
hút nước từ rễ của cây cũng tăng nhưng lượng nước trong đất đã cạn kiệt không đủ
cung cấp cho cây. Hạn toàn diện thường dẫn đến hiện tượng héo vĩnh viễn, cây khơng
có khả năng phục hồi.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

7

Theo V. V. Guliaep và một số tác giả khác đã chia hạn thành 4 dạng chính bao
gồm: hạn khơng khí, hạn đất, hạn kết hợp và hạn sinh lý. Trong đó, hạn sinh lý là kiểu
hạn mà khi có đầy đủ nước mà cây vẫn không thể hút được có thể do: nhiệt độ quá
thấp hoặc phần xung quanh rễ có quá nhiều chất gây độc cho rễ hoặc nồng độ dinh
dưỡng quanh rễ quá cao [41].
1.1.3. Khái niệm về tính chống, né (trốn), tránh, chịu hạn, khả năng phục hồi sau
hạn và các cơ chế của chúng
1.1.3.1. Khái niệm về tính chống, né (trốn), tránh, chịu hạn và khả năng phục hồi
sau hạn
Trên cơ sở khi nghiên cứu sự trao đổi chất của cây, Sullivan và Yoshida định
nghĩa, [41].
- Tính chống hạn (Drought resistance): là sự biểu hiện khả năng còn tồn tại (còn
sinh trưởng) và khả năng sản sinh ra một phần nhỏ nhất sản lượng (sản phẩm) cuối
cùng của thực vật dưới điều kiện bị mất nước
- Tính chịu hạn (Drought tolerance) cịn gọi là chịu sự làm khô: là khả năng kéo
dài sự sống của tế bào và chức năng trao đổi chất của mô khi bị làm khô hoặc bị giảm
tiềm năng nước ở mô tế bào.
Theo Gupta (1986), [59], phần lớn các nhà chọn giống sử dụng 5 thuật ngữ sau
đây khi nói đến khả năng chống chịu hạn:
- Chống hạn: là khả năng sống sót, sinh trưởng và vẫn cho năng suất mong
muốn của một loài thực vật trong điều kiện bị giới hạn về nhu cầu nước hay bị thiếu
hụt nước ở từng giai đoạn nào đó.
- Thốt hạn: là khả năng "chín sớm" của một lồi thực vật trước khi vấn đề
khủng hoảng nước trở thành một nhân tố hạn chế năng suất nghiêm trọng.
- Tránh hạn: là khả năng duy trì trạng thái trương nước cao của một lồi thực
vật trong suốt thời kỳ hạn.
- Chịu hạn: là khả năng chịu đựng sự thiếu hụt nước của một loài thực vật khi

được đo bằng mức độ và khoảng thời gian của sự giảm tiềm năng nước ở thực vật.
- Phục hồi: là khả năng phục hồi lại sự sinh trưởng và cho năng suất của một
loài thực vật sau khi xảy ra khủng hoảng nước, những thiệt hại do sự thiếu nước gây ra
là không đáng kể.
Khả năng chống hạn ở thực vật có thể là một trong bất kỳ bốn khả năng trên
hoặc là sự kết hợp của cả bốn khả năng đó.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


8

1.1.3.2. Các cơ chế chống chịu hạn
* Cơ chế chống hạn
Theo Trần Nguyên Tháp (2000) [41], chống hạn là khả năng của cây trồng có
thể duy trì chức năng sinh lý của mô tế bào và khả năng của thực vật trong việc điều
chỉnh áp suất thẩm thấu, tăng độ nhớt của chất nguyên sinh tế bào, làm cho nguyên
sinh chất chịu được sự mất nước cao. Thực vật có cơ chế chống hạn thể hiện ở tất cả
các đặc tính về khả năng hút nước, giữ nước và sử dụng tiết kiệm nước:
- Có khả năng giảm sự bốc thốt hơi nước thơng qua:
+ Khả năng điều chỉnh đóng mở khí khổng: khi thiếu nước khí khổng đóng lại
hoặc chỉ mở vào ban đêm để nhận CO2 và ban ngày đóng lại.
+ Chúng có khả năng giảm chỉ số diện tích lá.
+ Có bộ lá hoặc góc độ lá hẹp và sự vận động của lá có hướng song song với
ánh sáng mặt trời hoặc sự cuộn lại của lá để làm giảm q trình bốc thốt hơi nước.
+ Mặt lá dày, có lơng hoặc được phủ một lớp cutin dày.
- Có khả năng duy trì sự cung cấp nước nhờ:
+ Có bộ rễ phát triển, ăn sâu với số lượng và cơng thức rễ cao.
+ Rễ có mạch dẫn to và số lượng mạch dẫn nhiều để tăng cường vận chuyển
nước từ rễ lên lá.

- Có khả năng giảm thế thẩm thấu bằng cách tích luỹ các chất vơ cơ, hữu cơ như
muối, khống, kali, các axit hữu cơ, các chất đường hoà tan,... giúp cho việc điều
chỉnh áp suất thẩm thấu và sức trương của mơ.
- Có khả năng duy trì tính ngun vẹn về cấu trúc và chức năng sinh lý của
màng tế bào và các cơ quan đảm bảo độ nhớt và tính đàn hồi của chất nguyên sinh làm
cho chất nguyên sinh chịu được sự mất nước cao.
* Cơ chế né (trốn) hạn
Theo Trần Nguyên Tháp (2000) [41] thực vật ở nhóm này thường là những lồi
có thời gian sinh trưởng ngắn, là những cây đoản sinh thường sống ở vùng sa mạc.
Chúng nhanh chóng hồn thành vịng đời và kết thúc trước khi mùa khô tới. Đặc điểm
của loại thực vật này là sự sinh trưởng và phát triển nhanh chóng và có tính mềm dẻo.
* Cơ chế tránh hạn
Là khả năng của thực vật làm hạn chế sự mất hơi nước và tăng cường sự cung
cấp nước khi gặp hạn. Việc giảm sự mất hơi nước có thể thơng qua việc điều chỉnh sự
đóng mở khí khổng hoặc lá tự cuộn lại hoặc sự điều chỉnh diện tích lá,... Sự tăng

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


9

cường cung cấp nước nhờ bộ rễ ăn sâu, rễ to khoẻ, số lượng nhiều và mạch dẫn có kích
thước lớn... ... Theo Trần Nguyên Tháp (2000) [41].
* Cơ chế chịu hạn
Tác động của môi trường xung quanh đủ để gây nên sự mất nước ở thực vật
được gọi là hạn, theo Nguyễn Đức Ngữ (2002) [34]. Cây chống chịu lại khô hạn bằng
cách giữ không để mất nước thông qua những biến đổi về hình thái, hoặc chịu khơ hạn
đó là khả năng chống chịu hạn.
Theo Mussell và Staples (1979), Paleg và Aspimall (1981), Turner và Kramer
(1980) [35], có hai cơ chế bảo vệ thực vật tồn tại trên mơi trường thiếu nước đó là cơ

chế tránh mất nước và cơ chế chịu mất nước. Cơ chế tránh mất nước phụ thuộc vào
khả năng thích nghi đặc biệt về cấu trúc và hình thái của rễ và chồi nhằm giảm thiểu
tối đa sự mất nước hoặc tự điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào thơng qua tích luỹ các
chất hoà tan, các protein và các axit amin, ion K+, các enzym phân huỷ gốc tự do,...
nhằm duy trì lượng nước tối thiểu trong tế bào (Hanson và Hitz, 1982; Hanson và cộng
sự, 1982; Spollen và Nelson, 1994 [34]). Cơ chế chịu mất nước liên quan đến những
thay đổi sinh hoá trong tế bào nhằm sinh tổng hợp ra các chất bảo vệ hoặc nhanh
chóng bù lại sự thiếu hụt nước.
Theo Nguyen H.T., Babu C.R., Blum A (1997) [67], khả năng chịu hạn của cây
lúa được bộc lộ thông qua các biểu hiện sau:
- Giảm diện tích lá và rút ngắn thời gian sinh trưởng giúp cây sử dụng nước một
cách hợp lý trong điều kiện thiếu nước.
- Tăng khả năng đâm sâu của rễ để tận dụng nguồn nước ở tầng đất sâu đảm bảo
tương ứng cho nhu cầu thốt hơi nước của bộ lá.
- Duy trì sức trương của tế bào thông qua khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu
để bảo vệ các chồi non khỏi bị khô hạn trong điều kiện mất nước cực đoan.
- Kiểm soát mức độ thoát hơi nước trên bề mặt lá thơng qua điều tiết độ mở của
khí khổng.
1.1.4. Bản chất của tính chống chịu hạn
Các nhà khoa học đều cho biết rằng tính chống chịu hạn của cây trồng là một
tập hợp của các đặc tính khác nhau và do một hệ gen quy định. Các nghiên cứu cũng
cho thấy các nhân tố vật hậu học, hình thái học,... phản ánh tính chống chịu hạn ở thực
vật, các nhân tố này do các gen chống chịu hạn điều khiển và được hình thành từ quá
trình chọn lọc tự nhiên và q trình tiến hố của thực vật. Chính vì vậy có thể nói rằng
một cây trồng chống chịu được hạn cho năng suất trong điều kiện hạn là kết quả tổng
hợp của đa gen tác động trong các thời kỳ sinh trưởng và phát triển bao gồm sinh

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

10

trưởng của bộ rễ, thân, lá, đặc tính chống chịu hạn, khả năng phục hồi sau hạn, các yếu
tố cấu thành năng suất..., ... theo Sasato (chủ biên) (1968) [38].
Theo Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang (2003) [1], Các gen kiểm sốt tính chống
chịu có thể trùng lặp nhau với những stress khác nhau. Trong genome của lúa mì và
lúa mạch, người ta nhận thấy các ảnh hưởng di truyền kiểm sốt sự phản ứng của cây
đối với khơ hạn, mặn và lạnh nằm trên cùng bản đồ di truyền nhiễm sắc thể tương
đồng. Có ít nhất 10 tính trạng số lượng (QTLs) được tìm thấy đối với từng tính trạng
chống chịu này và chúng nằm chồng lên nhau tại một số vùng của nhiễm sắc thể.
Theo Nguyễn Văn Hiển (2000) [12], nguyên nhân của tính chịu hạn ở cây trồng
là nhờ vào các yếu tố sau:
- Đặc tính giải phẫu hình thái của thực vật để giảm bốc hơi nước (cơng thức khí
khổng, chiều dầy tầng cutin, chiều dầy lá).
- Đặc tính chống chịu sinh lý của tế bào chất đối với việc mất nước, nhiệt độ
cao, nồng độ muối (khả năng điều chỉnh tính thấm).
- Đặc tính sinh vật học của sự sinh trưởng và phát triển các giống (đặc biệt là
tính chín sớm).
- Tính chịu hạn của thực vật liên quan tới tính thích ứng sinh thái của các giống.
Trong công tác nghiên cứu đặc biệt là công tác chọn tạo giống lúa chịu hạn, biết
được bản chất tính chịu hạn sẽ giúp các nhà chọn giống đẩy nhanh tiến độ cải tiến
giống chống chịu và tạo ra các giống lúa chịu hạn tốt hơn. Theo Nguyễn Văn Hiển
(2000) [12]
1.1.5. Ảnh hưởng của hạn tới sản xuất nơng nghiệp và biện pháp khắc phục nâng
cao tính chống chịu hạn
* Ảnh hưởng của hạn tới sản xuất nông nghiệp
Hạn hán là một hiện tượng tự nhiên, nó được xem như một điều kiện không cân
bằng giữa lượng mưa và lượng bốc hơi trong khu vực. Hạn còn liên quan đến thời
gian, đến giai đoạn sinh trưởng của cây trồng và hiệu quả của mưa (công thức mưa và
lượng mưa). Các nhân tố khác như nhiệt độ cao, gió mạnh và độ ẩm thấp cũng góp

phần làm cho hạn hán trở nên trầm trọng.
Những đợt hạn hán liên tiếp xảy ra vào các năm 1976, 1980, 1985, 1987 đã gây
tai họa lớn cho 21 quốc gia, ảnh hưởng đến đời sống của trên 150 triệu người. Trong
những năm 80 của thế kỷ 20, hạn hán đã làm cho 10 triệu nông dân châu Phi phải rời
bỏ ruộng đồng, nhà cửa đi kiếm ăn ở nơi khác, và mặc dù đã được cả cộng đồng quốc
tế nhanh chóng cứu giúp nhưng đã có hơn 1 triệu người thiệt mạng, theo Đào Xuân
Học (chủ biên) (2002) [14].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


11

Nạn đói khủng khiếp ở ấn Độ trong thế kỷ 18 do hạn hán gây ra vào các năm
1702 - 1704 và 1769 - 1770 với số người chết lên đến 5 triệu và năm 1987 lại xảy ra
hạn hán nghiêm trọng kèm theo nạn đói lan rộng
Theo tài liệu khí tượng thủy văn, ở Việt Nam những năm bị hạn nặng trong vụ
sản xuất đông xuân (tháng 1, 2, 3) là các năm 1959, 1961, 1970, 1984, 1986, 1989,
1993 và 1998 (8 năm). Những năm bị hạn nặng trong vụ mùa (tháng 6, 7, 8) là các
năm 1960, 1961, 1963, 1964 ở Bắc Bộ (4 năm) và các năm 1983, 1987, 1988, 1990,
1992, 1993 (6 năm) ở Trung và Nam Bộ. Theo số liệu thống kê từ năm 1988 đến 1998,
diện tích trồng lúa bị ảnh hưởng bởi hạn hán lên đến 700 500 ha và diện tích mất trắng
tới 124 400 ha, chiếm 16% diện tích gieo trồng lúa hàng năm ở miền Trung nước ta.
Theo Đào Xuân Học (chủ biên) (2002) [14].
Hạn gây tổn thất về sản lượng mùa vụ và gia súc không chỉ do thiếu nước mà
còn do sự tàn phá của sâu bọ, do bệnh cây và xói mịn đất. Thu nhập của người nông
dân giảm sút thông thường lại kéo theo hoạt động đầu cơ của những người cung cấp
hàng hóa và dịch vụ cho nông dân; dẫn đến nạn thất nghiệp và làm tăng tính rủi ro về
vốn đầu tư đối với các tổ chức tài chính, thiếu hụt nguồn vốn và thất thu ngân sách nhà
nước. Thu nhập của các tầng lớp nhân dân giảm, thông thường ảnh hưởng ngay đến

các ngành du lịch và vui chơi, giải trí. Giá thực phẩm, năng lượng và hàng hóa khác
tăng do các nguồn cung cấp bị thiếu hụt. Trong một số trường hợp, sự khan hiếm
lương thực, thực phẩm ở các địa phương dẫn đến phải nhập từ các địa phương khác
hoặc từ nước ngoài.
Đối với lúa, hạn vào lúc cây đang sinh trưởng mạnh (đẻ nhánh) thì chỉ ảnh
hưởng đến sinh trưởng. Nhưng nếu hạn vào giai đoạn làm đòng đến trỗ thì rất có hại vì
ngăn trở sự phát triển của các bộ phận hoa, gây ảnh hưởng rõ rệt đến năng suất và
phẩm chất lúa.
Nếu hạn vào thời kỳ cây lúa hồi xanh thì làm chậm quá trình hồi xanh hoặc chết
cây do sức chống hạn yếu. Thời kỳ đẻ nhánh cây lúa chịu hạn khá hơn nhưng cũng bị
giảm khả năng đẻ nhánh, chiều cao cây và diện tích lá. Thời kỳ ngậm địng mà gặp hạn
thì rất hạn, nhất là giai đoạn tế bào sinh sản phân bào giảm nhiễm, làm thối hố hoa,
cản trở q trình hình thành gié và hạt.
Thời gian 11 ngày đến ngày trước trổ, chỉ cần hạn 3 ngày đã làm giảm năng
suất rất nghiêm trọng, gây ra nghẹt địng, q trình phơi màu thụ tinh khó khăn và hình
thành nhiều hạt lép.
Khi hạt lép, cây khơng có cách nào để bù đắp năng suất nữa. Hạn vào thời kỳ
chín sữa làm giảm trọng lượng hạt, tỷ lệ gạo bạc bụng cao vì bị giảm sự tích luỹ
protein vào nội nhũ. Nhìn chung thiếu nước ở bất kỳ giai đoạn sinh trưởng nào của cây
lúa cũng có thể gây giảm năng suất [37], [38].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


12

* Biện pháp nâng cao khả năng chống chịu hạn
Hiện nay trên thế giới có hai biện pháp sau:
- Sử dụng biện pháp kỹ thuật: như việc tôi hạt giống trước khi gieo, bón phân vi
lượng nhằm tăng khả năng chống chịu cho cây với hạn,...

- Chọn tạo và sử dụng giống chịu hạn
Trong hai biện pháp trên, biện pháp sử dụng giống chống chịu là biện pháp tích
cực, lâu dài và hiệu quả cao nhất.
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LÚA CẠN VÀ LÚA CHỊU HẠN TRÊN THẾ
GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
1.2.1. Tính cấp thiết của việc nghiên cứu và phát triển lúa chịu hạn
Trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay thì nước và lương thực là rất cần thiết
và quan trọng nhất cho sự tồn tại của con người, trong khi nhu cầu về lương thực ngày
càng tăng và nguy cơ khủng hoảng về nước đã được cảnh báo trong tương lai gần. Sự
thiếu cả hai sẽ xảy ra, nếu chúng ta không biết sáng tạo và phát triển cơng nghệ thích
hợp. Nước cũng sẽ sớm trở thành hàng hóa quý giá bởi con người sử dụng nước cho
ngành cơng nghiệp, nơng nghiệp và gia đình với số lượng ngày càng lớn.
Hiện nay trên thế giới chỉ có khoảng 3% nước ngọt và con người mới chỉ dùng
được khoảng 1 % còn lại 2 % khác bị đóng băng. Trong 1% đó thì khoảng 70 % dùng
cho nông nghiệp, 20 % cho công nghiệp và 10% không dùng được do con người gây
ra ô nhiễm (Flexing muscles for aerobic rice in RIPPLE rice, Vol.3, No.3- 2008) [70].
Với xu thế dân số thế giới ngày càng tăng trong khi quỹ đất đai có hạn. Sự biến
đổi khí hậu toàn cầu đã và đang gây nên nhiều hạn hán, bão lũ thất thường, gây ra
nhiều khó khăn, thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp… Năm 2011, hạn hán tại Nga
khiến các loại lương thực, lúa mì, hoa màu mất mùa, giá các loại nơng sản tăng cao
dẫn đến tình trạng thiếu lúa mì trên thị trường thế giới. Trung Quốc cũng đang phải
đối mặt với tình trạng hạn hán kéo dài kỷ lục từ 60 năm qua. Có tới 5 triệu hecta đất
canh tác từ Hà Nam đến Sơn Đông không nhận được một giọt mưa nào trong nhiều
tháng liền. .. [69].
Có thể nói rằng trong năm 2011, tình trạng hạn hán kéo dài ở nhiều khu vực,
suy giảm nguồn tài nguyên ở nhiều quốc gia, mực nước ở nhiều con sông lớn cạn kiệt
dần. Các chuyên gia nhận định, tình trạng ấm lên của trái đất cũng đang đe dọa đến
việc sản xuất lúa gạo toàn cầu. Theo một nghiên cứu khoa học, nhiệt độ trái đất ấm lên
10C thì sản lượng trên ruộng lúa giảm 10 %...

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


13

Bởi vậy, việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp khoa học-cơng nghệ thích hợp là
con đường tất yếu để bảo đảm an ninh lương thực cho con người và chung sống bền
vững với thiên nhiên. Dự báo đến năm 2025 nhiều nước Châu Á sẽ gặp vấn đề thiếu
nước nghiêm trọng và các giống lúa chịu hạn sẽ đem lại niềm hy vọng cho nơng dân,
góp phần bảo đảm an ninh lương thực cho con người.
1.2.2. Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa cạn, lúa chịu hạn
1.2.2.1. Nguồn gốc của cây lúa cạn, lúa chịu hạn
Lúa nói chung và lúa cạn nói riêng là một trong những cây trồng cổ xưa nhất
của lồi người. Có nhiều ý kiến khác nhau về sự xuất hiện của lúa trồng. Nhiều ý kiến
thống nhất cho rằng lúa trồng xuất hiện ở châu Á cách đây 8000 năm. Tổ tiên trực tiếp
của lúa trồng châu Á (Oryza Sativa L.) vẫn còn chưa có kết luận chắc chắn (Lu.B.R và
cộng sự, 1996 ) [65].
Hầu hết các giống lúa cạn ở châu Á đều có dạng Indica. Cấu trúc của lúa cạn ở
vùng Đơng Nam Á là một nhóm hình thái địa lý đặc trưng. Các giống lúa Ấn Độ có
dạng trung gian giữa các giống lúa nước và giống lúa cạn Đông Nam Á. Các nghiên
cứu gần đây chỉ ra rằng các giống lúa cạn Đơng Nam Á có quan hệ gần gũi với dạng
Javanica của Indonesia hơn là dạng Indica, [41].
Theo các nghiên cứu của Nguyễn Văn Hiển và Trần Thị Nhàn (1982) [11], lúa
cạn được phát triển từ lúa nước, quá trình hình thành lúa cạn bắt đầu từ dạng hình
Indica, phát triển theo hướng rút ngắn thời gian sinh trưởng và chịu được hạn hán. Sự
khác nhau giữa lúa nước và lúa cạn là khả năng chịu hạn. Các giống lúa cạn trồng
trong điều kiện ruộng cạn vẫn sinh trưởng, phát triển bình thường như trong điều kiện
ruộng nước và lúa cạn phát triển từ lúa nước mà thành.
Trần Văn Minh, Lê Tiến Dũng, 2005 [32], cho rằng quá trình thuần hóa lâu dài
các nhóm lúa thích ứng với từng điều kiện canh tác khác nhau được hình thành và xuất

hiện những biến dị khác biệt đáng kể do điều kiện sống gây nên. Theo quan điểm này
lúa trồng Oryza sativa được chia thành 4 loại là: lúa cạn, lúa có tưới, lúa nước sâu và
lúa nổi. Trong đó lúa cạn là lúa trồng trên đất cao thoát nước, khơng có bờ ngăn để dự
trữ nước trên mặt đất, gieo hạt khô trong đất khô chờ nước mưa tự nhiên trong suốt
quá trình sinh trưởng.
Lúa cạn được trồng trên đất cao, trên các sườn đồi có địa hình phức tạp, có các
thành phần dân tộc thiểu số đa dạng. Mỗi dân tộc thiểu số thường sống ở một vùng địa
lý nhất định, có tập quán canh tác riêng, có thị hiếu sử dụng thực phẩm riêng, do đó có
một bộ giống riêng, khác hẳn với bộ giống của dân tộc thiểu số sống lân cận (Trần Văn
Thuỷ và cộng sự, 1997 [43], Lưu Ngọc Trình và Đào Thế Tuấn, 1996 [45]), đây là
những nguyên nhân hình thành nên nguồn gen lúa cạn rất phong phú, đa dạng.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


14

1.2.2.2. Phân bố của cây lúa cạn, lúa chịu hạn
Lúa cạn trên thế giới được trồng trên hầu hết các vùng đất cao, vùng đồng bào ít
người, nhìn chung cịn lạc hậu.
Theo Surajit K. Detta (1975), lúa cạn được trồng chủ yếu trên ba lục địa là châu
Á, châu Phi và châu Mỹ La Tinh. Theo IRRI (1975) [63].
Theo Trần Văn Đạt (1986), [56] môi trường trồng lúa cạn trên thế giới được
chia thành 4 loại:
- Vùng đất cao, màu mỡ, mùa gieo trồng dài ký hiệu là FL (Favorable upland
with long growing season) vùng này chiếm khoảng 11 % diện tích lúa cạn thế giới.
- Vùng đất cạn thuận lợi, đất màu mỡ với mùa gieo trồng ngắn ký hiệu là FS
(Favorable upland with short growing season) diện tích vùng này khoảng 25 %.
- Vùng đất cạn không thuận lợi kém màu mỡ, mùa gieo trồng dài ký hiệu là UL
(Unfavorable upland with long growing season) diện tích chiếm khoảng 38 % diện tích

lúa cạn thế giới.
- Vùng đất cao, kém màu mỡ, mùa gieo trồng ngắn ký hiệu là US (Unfavorable
upland with short growing season). Ước tính diện tích vùng này chiếm khoảng 25 %.
Lúa cạn Việt Nam được xếp trong vùng UL.
Ở Việt Nam, Vũ Tuyên Hoàng, Trương Văn Kính và các cộng sự (1995) [14],
[17], [18], [19], [21] đã phân vùng cây lúa cạn và chịu hạn về loại đất trồng chúng
như sau:
- Đất rẫy (trồng lúa rẫy): nằm ở các vùng trung du, miền núi phía Bắc, miền
Trung, Tây Ngun và một phần của Đơng Nam Bộ.
- Đất thiếu nước hoặc bấp bênh về nước tưới (trồng lúa nhờ nước trời): nằm rải
rác ở vùng đồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long, trung du và duyên hải miền Trung
và Nam Bộ, bao gồm cả những diện tích đất bằng phẳng nhưng khơng có hệ thống
thuỷ nơng chưa hồn chỉnh, chỉ được tưới rất ít, những ruộng cao vẫn thường xuyên
cạn nước.
1.2.3. Tình hình nghiên cứu lúa cạn và lúa chịu hạn trên thế giới
1.2.3.1. Tình hình sản xuất lúa và lúa chịu hạn trên thế giới
Theo số liệu của FAO năm 1993 cho thấy, diện tích canh tác lúa của thế giới đạt
148 triệu hecta, trong đó Châu Á gieo cấy 133,3 triệu hecta lúa, chiếm 90,07 %. Có
68,03 triệu hecta lúa (chiếm 45,96 %) thường bị thiên tai đe doạ, trong đó có 19,16

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


15

triệu hecta là đất cạn (lúa rẫy- upland rice), 36,37 triệu hecta đất hoàn toàn nhờ nước
trời (rainfed rice) và 12,5 triệu hecta đất ngập nước. Năng suất lúa ở vùng đất khó
khăn đạt 0,8-1,7 tấn/ha, chỉ bằng 20-40 % năng suất lúa của vùng chủ động nước. Các
giống lúa gieo cấy trên vùng này phần lớn là giống địa phương: dài ngày, cao cây,
chống đổ kém, năng suất thấp, nhưng chất lượng gạo ngon.

Từ năm 1993 đến 2007, diện tích lúa trên thế giới đã tăng thêm 8,7 triệu ha và
đạt 156,7 triệu ha ở năm 2007. Năng suất lúa bình quân thế giới xấp xỉ 4,0 tấn/ha.
Năng suất lúa đạt cao nhất 9,45 tấn/ha ở Australia và thấp nhất là 0,90 tấn/ha ở IRAQ.
Cũng theo số liệu của FAO (2008), tồn Thế giới có 114 nước trồng lúa và phân bố ở
tất cả các Châu lục. Theo vùng lãnh thổ, Châu Phi có 41 nước trồng lúa, tiếp đến Châu
Á có 30 nước, Bắc Trung Mỹ có 14 nước, Nam Mỹ có 13 nước, Châu Âu có 11 nước
và Châu Đại Dương chỉ có 5 quốc gia trồng lúa.
Theo Trần Văn Đạt (1984) [56], trên thế giới có 4 vùng trồng lúa cạn chính:
Vùng đất cao, màu mỡ, mùa mưa kéo dài (kí hiệu FL) ở Đơng và Tây Nam Ấn Độ, Inđô-nê-sia, Phi-lip-pin, Băng-la-đét, Bra-xin, Cô-lôm-bia... vùng này chiếm khoảng 11
% diện tích lúa cạn thế giới; (ii) Vùng đất cao, kém màu mỡ, mưa dài (UL) ở Thái Lan,
Mi-an-ma, Lào, Căm-pu-chia, vùng Đông Bắc Ấn Độ, Việt Nam, Bơ-li-via, Mê-xi-cơ...
diện tích chiếm khoảng 38 % diện tích lúa cạn thế giới; (iii) Vùng đất cao, màu mỡ, mưa
ngắn (FS) diện tích vùng này khoảng 25 %; (iv) Vùng đất cao, kém màu mỡ, mưa ngắn
(US) ở một số nước Tây Phi, ước tính diện tích vùng này chiếm khoảng 25 %.
Ở châu Á có khoảng 50 % diện tích đất trồng lúa canh tác nhờ nước trời và
năng suất lúa thấp. Ngoài giống lúa cạn địa phương, các giống lúa chịu hạn mới cịn ít
về số lượng, cũng như khả năng thích nghi cịn chưa cao. Tuy nhiên, năng suất lúa cạn
có thể được cải tiến hơn trong điều kiện thâm canh và chăm sóc tốt. Trong điều kiện lý
tưởng của thí nghiệm, người ta đã thu được năng suất 7 tấn/ha ở Philippine (De Datta
và Beachell, 1972), ở Peru là 7,2 tấn/ha (Kawano, 1972) và 5,4 tấn/ha ở Nigieria
(Abifarin, 1972). theo Dat T.V (1986) [56]

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


16

Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới từ năm 2003-2013
Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(triệu ha)

(tạ/ha)

(triệu tấn)

2003

148,54

39,50

586,69

2004

150,58

40,35

607,58

2005

152,90

40,94

634,28

2006

155,63

41,21

640,92

2007

155,09

42,38

656,78

2008

160,04

43,03

688,04

2009

158,10

43,44

686,93

2010

161,19

43,55

701,98

2011

162,48

44,60

722,72

2012

162,94

45,49

734,91

2013

164,72

45,27

745,71

Năm

(Nguồn: FAOSTART. FAO. Org) [71]
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất lúa các khu vực trên thế giới năm 2013
Diện tích

Năng suất

Sản lượng

(triệu ha)

(Tạ/ha)

(Triệu tấn)

Châu Á

146,463

46,08

674,836

Châu Phi

10,931

26,82

29,318

Châu Mỹ

5,562

55,60

36,489

Châu Âu

0,648

60,08

3,895

Châu Úc

0,117

99,95

1,172

Thế giới

164,721

45,27

745,710

Khu vực

(Nguồn: FAOSTART. FAO. Org) [71]

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


17

Qua bảng 1.1 và bảng 1.2, từ năm 2003 đến năm 2013 thì sản lượng lúa thế
giới tăng 159,02 triệu tấn tăng 26,28%, từ 586,69 triệu tấn năm 2003 lên 749,90 triệu
tấn năm 2013. Năm 2013, sản lượng lúa Châu Á đạt 674,836 triệu tấn chiếm 91,49 %;
ở Châu Mỹ đạt 36,489 triệu tấn chiếm 4,89%; ở Châu Phi đạt 29,318 triệu tấn chiếm
3,93 %; ở Châu Âu đạt 3,895 triệu tấn chiếm 0,52 % và Châu Úc đạt 1,172 triệu tấn
chiếm 0,15 %. Cũng theo số liệu của FAO (2014), tồn Thế giới có 114 nước trồng
lúa và phân bố ở tất cả các Châu lục. Theo vùng lãnh thổ, Châu Phi có 41 nước trồng
lúa, tiếp đến Châu Á có 30 nước, Bắc Trung Mỹ có 14 nước, Nam Mỹ có 13 nước,
Châu Âu có 11 nước và Châu Úc chỉ có 5 quốc gia trồng lúa.

Diện tích canh tác lúa toàn thế giới năm 2013 là 165,163 triệu ha, năng suất
bình quân 4,527 tấn/ha, sản lượng 749,90 triệu tấn. Trong đó, diện tích lúa của Châu Á
là 146,945 triệu ha chiếm 88,96 % tổng diện tích lúa toàn cầu, tiếp đến là Châu Phi
10,894 triệu ha (6,59 %), Châu Mỹ 6,558 triệu ha (3,97 %), châu Âu 0,648 triệu ha
(0,39 %), châu Đại dương 0,117 triệu ha chiếm tỷ lệ khơng đáng kể. Những nước có
diện tích lúa lớn nhất là Ấn Độ (43,500 triệu ha); T.Quốc (30,226 triệu ha); Indonesia
(13,835 triệu ha); Thái Lan (12,373 triệu ha);Bangladesh (11,770 triệu ha); Việt Nam
(7,903 triệu ha) và Myanmar (7,500 triệu ha)
Năm 2013, năng suất lúa đạt cao nhất thế giới năm 10,22 tấn/ha ở Australia và
thấp nhất ở Angola 1,274 tấn/ha. Mỹ và Trung Quốc là hai nước có năng suất lúa dẫn
đầu thế giới với số liệu tương ứng của năm 2013 là 8,623 và 6,710 tấn/ha. Việt Nam
có năng suất lúa 5,572tấn/ha, cao hơn năng suất bình quân của thế giới 4,527 tấn/ha,
nhưng chỉ đạt 64,6 % so với năng suất lúa bình quân của Mỹ.
Những nước có sản lượng lúa nhiều nhất thế giới năm 2013 là Trung Quốc
205,206 triệu tấn, tiếp đến là Ấn Độ 159,200 triệu tấn; Indonesia 71,279 triệu tấn;
Bangladesh 51,500 triệu tấn; Việt Nam 44,039 triệu tấn; Thái Lan 36,062 triệu tấn và
Myanmar 28,767 triệu tấn. [71]
1.2.3.2. Tình hình nghiên cứu về lúa chịu hạn trên Thế giới
a) Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn trên Thế giới
Hiện nay các nhà khoa học đã nghiên cứu chọn, tạo ra các giống lúa có khả
năng sinh trưởng ở vùng đất khơ (dry land) nhằm giúp nơng dân đối phó với sự thiếu
nước. Các giống lúa chịu hạn cần ít nước hơn so với các giống lúa cho vùng đất thấp
(low land rice) nhưng năng suất có thể đạt 4,0-6,0 tấn/ha cao hơn so với giống lúa cạn
(up land rice).
Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn từ giữa năm 1980
và hiện nay Trung Quốc có khoảng 80.000 ha lúa gieo khô. Kết quả nghiên cứu đã
tạo được một số giống lúa chịu hạn có năng suất cao trên cơ sở lai giữa giống lúa cho

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma