Đánh giá đặc điểm hình thái và nông sinh học của các mẫu giống lúa nương được thu thập tại các huyện miền tây, tỉnh nghệ an trong điều kiện có tưới và điều kiện nhờ nước trời trồng trong vụ mùa 2015
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.08 MB, 69 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
VŨ THỊ DIỆU LINH
ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ NƠNG SINH
HỌC CỦA CÁC MẪU GIỐNG LÚA NƢƠNG ĐƢỢC THU
THẬP TẠI CÁC HUYỆN MIỀN TÂY, TỈNH NGHỆ AN
TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ TƢỚI VÀ ĐIỀU KIỆN NHỜ
NƢỚC TRỜI TRỒNG TRONG VỤ MÙA 2015
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KỸ SƢ NGÀNH NÔNG HỌC
NGHỆ AN, NĂM 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ NƠNG SINH HỌC
CỦA CÁC MẪU GIỐNG LÚA NƢƠNG ĐƢỢC THU THẬP TẠI
CÁC HUYỆN MIỀN TÂY, TỈNH NGHỆ AN TRONG ĐIỀU
KIỆN CÓ TƢỚI VÀ ĐIỀU KIỆN NHỜ NƢỚC TRỜI TRỒNG
TRONG VỤ MÙA 2015
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KỸ SƢ NGÀNH NÔNG HỌC
Người thực hiện:
Vũ Thị Diệu Linh
Mã số sinh viên:
1253045939
Lớp:
53K – NH
Người hướng dẫn:
Th.S Nguyễn Tài Toàn
Th.S Cao Thị Thu Dung
NGHỆ AN, NĂM 2016
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn
trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tơi xin cam đoan các thí nghiệm để thu thập số liệu trong khóa luận đã được
chính bản thân tôi tiến hành với sự đồng ý và hướng dẫn của ThS. Nguyễn Tài Toàn và
ThS. Cao Thị Thu Dung - Giảng viên hướng dẫn
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cảm
ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Tác giả luận văn
Vũ Thị Diệu Linh
ii
LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới ThS. Nguyễn Tài Toàn và ThS. Cao Thị
Thu Dung đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành
cơng trình nghiên cứu này.
Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong bộ môn Nông
học, các giáo viên trong Trại thực nghiệm Nông học, các cô phụ trách Phịng thí
nghiệm tổ bộ mơn khoa học cây trồng cùng các anh chị cán bộ tại Viện Khoa học
Nông nghiệp Bắc Trung Bộ đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất cũng như sự hướng
dẫn, giúp đỡ, đóng góp ý kiến cho tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài này.
Tơi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Vinh, Ban chủ nhiệm Khoa
và các thầy cô giáo, cán bộ Khoa Nông Lâm Ngư đã tạo điều kiện giúp đỡ tơi trong
q trình học tập và hồn thành luận văn.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới gia đình, bạn bè và những người thân đã động viên
giúp đỡ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tập thể lớp 53K- Nông học đã cùng chia sẻ giúp đỡ,
động viên tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu.
Do nhiều yếu tố chủ quan và khách quan nên đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót
hạn chế. Kính mong thầy cơ giáo và các bạn sinh viên đóng góp để tơi hồn thiện thêm
đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!
Nghệ An, ngày 20 tháng 5 năm 2016.
Tác giả luận văn
Vũ Thị Diệu Linh
iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ....................................................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài ......................................................................................................1
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài .................................................................................2
1.2.1. Mục tiêu .................................................................................................................2
1.2.2. Yêu cầu ..................................................................................................................2
1.3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu ............................................................2
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................2
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................... 3
1.3.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................3
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài..................................................................3
1.4.1. Ý nghĩa khoa học ...................................................................................................3
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................................3
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...........................................................................4
1.1 Cơ sở khoa học của đề tài .........................................................................................4
1.1.1 Khái niệm về lúa nương .......................................................................................4
1.1.2 Nguồn gốc của lúa nương .....................................................................................5
1.1.3 Sự phân bố của cây lúa nương ..............................................................................6
1.2 Tình hình sản xuất, nghiên cứu lúa trong và ngồi nước ..........................................7
1.2.1 Tình hình sản xuất lúa tại Việt Nam .....................................................................7
1.2.2 Tình hình sản xuất lúa tại Nghệ An ........................................................................8
1.2.3. Tình hình sản suất lúa nương ở Việt Nam ...........................................................10
1.2.4. Nghiên cứu về lúa nương và lúa chịu hạn trên thế giới.......................................10
1.2.5 Nghiên cứu lúa nương, lúa chịu hạn tại Việt Nam ...............................................19
1.3. Những kết luận rút ra từ nghiên cứu tổng quan ......................................................23
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 25
2.1. Địa điểm nghiên cứu............................................................................................... 25
2.2. Vật liệu nghiên cứu.................................................................................................25
2.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 25
2.4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................25
iv
2.4.1. Thí nghiệm trong điều kiện có tưới .....................................................................25
2.4.2. Thí nghiệm trong điều kiện nhờ nước trời ..........................................................27
2.5. Phương pháp xử lý số liệu ......................................................................................28
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..........................................29
3.1. Các đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống lúa nương ........................................29
3.1.1. Thời gian sinh trưởng ............................................................................................. 29
3.1.2. Chiều cao thân .......................................................................................................29
3.1.3. Đường kính ống rạ ............................................................................................... 30
3.1.4. Cấu trúc lá đòng của các mẫu giống lúa tham gia thí nghiệm...................................32
3.1.5. Đặc điểm bơng và hạt của các mẫu giống tham gia thí nghiệm ..........................33
3.2. Các đặc điểm hình thái của các mẫu giống lúa nương ...........................................38
3.2.1. Đặc điểm hình thái lá của các mẫu lúa nương.....................................................39
3.2.2. Đặc điểm hình thái hạt của các mẫu giống lúa nương ........................................42
3.2.3. Đặc điểm hình thái bơng của các mẫu giống lúa nương .........................................42
3.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các mẫu giống lúa ..........44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................52
1. Kết luận ...................................................................................................................52
2. Kiến nghị ...................................................................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................53
v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Cs
Cộng sự
CCT
Chiều cao thân
SNHH
Số nhánh hữu hiệu
CDB
Chiều dài bông.
CDL
Chiều dài lá
CRL
Chiều rộng lá.
CDH
Chiều dài hạt thóc
CRH
Chiều rộng hạt thóc
CDHG
Chiều dài hạt gạo
CRHG
Chiều rộng hạt gạo
NSCT
Năng suất cá thể.
NSLT
Năng suất lý thuyết
NSTT
Năng suất thực thu
KHKTNN
Khoa học kỹ thuật nông nghiệp
IRAT
Viện nghiên cứu nông nghiệp nhiệt đới.
IITA
Viện nông nghiệp nhiệt đới quốc tế.
CIAT
Trung tâm nông nghiệp nhiệt đới quốc tế.
IRRI
Viện Nghiên Cứu Lúa Quốc Tế.
FAO
Tổ chức Nông lương thế giới
ICA
Viện Nông nghiệp Cô-lôm-bia
IAC
Viện Nông nghiệp Campinas
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam giai đoạn 20032014 ................................................................................................................ 7
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất lúa của Nghệ An thời kỳ 2004- 2014 ............................... 9
Bảng 2.1. Danh sách các mẫu giống lúa thí nghiệm trong vụ mùa 2015 ...................... 26
Bảng 3.1. Một số đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống lúa nương trong 2 điều
kiện môi trường trong vụ Mùa 2015 ............................................................ 31
Bảng 3.2. Chiều dài, chiều rộng và góc lá địng ở 2 điều kiện mơi trường ................... 34
Bảng 3.3. Chiều dài bông ở 2 điều kiện môi trường của các mẫu giống lúa nương
trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An ..................................................................... 35
Bảng 3.4. Một số đặc điểm về hình dạng hạt thóc và gạo của các mẫu giống lúa
nương trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An ....................................................... 37
Bảng 3.5. Các đặc điểm hình thái của các mẫu giống lúa nương trong vụ Mùa 2015
tại Nghệ An ................................................................................................... 40
Bảng 3.6. Một số chỉ tiêu hình thái lá của các mẫu giống lúa nương trong vụ Mùa
2015 tại Nghệ An ......................................................................................... 41
Bảng 3.7. Các đặc điểm hình thái hạt của các mẫu giống lúa nương trong vụ Mùa
2015 tại Nghệ An .......................................................................................... 43
Bảng 3.8. Một số chỉ tiêu hình thái bơng của các mẫu giống lúa nương trong vụ
Mùa 2015 tại Nghệ An ................................................................................. 44
Bảng 3.9. Các yếu tố cấu thành năng suất ở 2 điều kiện môi trường của các mẫu
giống lúa nương trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An ....................................... 46
Bảng 3.10. Các yếu tố cấu thành năng suất ở 2 điều kiện môi trường của các mẫu
giống lúa nương trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An ....................................... 48
Bảng 3.11. Năng suất của các mẫu giống lúa nương ở 2 điều kiện môi trường
trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An .................................................................. 49
Bảng 3.12. Phân nhóm các tính trạng của các mẫu giống lúa nương trong vụ Mùa
2015 tại Nghệ An .......................................................................................... 50
vii
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
1.1. Lý do chọn đề tài
Lúa gạo là một trong những cây lương thực quan trọng nhất của loài người. Trên
thế giới, cây lúa được xếp vị trí thứ 2 sau cây lúa mì về diện tích và sản lượng. Ở Châu
Á, lúa gạo được coi là cây lương thực quan trọng nhất chiếm diện tích 135 triệu ha
trong tổng số 148,4 triệu ha của thế giới [2].
Ở Việt Nam, diện tích canh tác lúa khoảng 4,36 triệu ha, trong đó có 2,2 triệu ha
là đất thâm canh lúa, chủ động tưới tiêu nước, còn lại hơn 2,1 triệu ha là đất canh tác
lúa trong điều kiện khó khăn. Trong 2,1 triệu ha trên có khoảng 0,5 triệu ha lúa nương,
khoảng 0.8 triệu ha nếu có mưa to và tập trung thì hay bị ngập úng và còn lại là
khoảng 0,8 triệu ha là đất bấp bênh nước [14]. Theo số liệu thống kê năm 2006, diện
tích gieo trồng lúa hàng năm có khoảng 7,3 -7,5 triệu ha, thì có tới 1,5 - 1,8 triệu ha
thường bị thiếu nước và khoảng 1,5 - 2,0 triệu ha cần phải có sự đầu tư để chống úng
khi gặp mưa to và tập trung [8].
Hiện nay nhân loại đang đứng trước các vấn đề về quản lý nguồn nước và sự biến
đổi nhanh chóng của khí hậu tồn cầu. Q trình sa mạc hóa tăng lên là hậu quả của
việc thiếu nguồn nước cho cây trồng sinh trưởng phát triển. Sự khan hiếm nước tưới
phục vụ cho nông nghiệp đã được báo động trong nhiều hội nghị khoa học của thế giới
gần đây. Khô hạn là yếu tố tự nhiên ảnh hưởng lớn nhất đến an toàn lương thực thế
giới. Các nhà khoa học đều khẳng định, khô hạn ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn
lương thực của nhân loại và tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp khơng phải là
vơ tận. Bên cạnh đó, áp lực dân số kèm theo sự phát triển của các đô thị đã làm gia
tăng nhu cầu nước phục vụ dân sinh và các ngành cơng nghiệp. Chính vì vậy, thiếu
nước tưới trong sản xuất nông nghiệp là vấn đề đang được dự báo cấp thiết trên qui mơ
tồn cầu. Với tầm quan trọng như vậy, người ta đã hoạch định một thứ tự ưu tiên cho
đầu tư nghiên cứu tính chống chịu khô hạn, chịu mặn và chịu ngập úng trong lĩnh vực cải
tiến giống cây trồng trên toàn thế giới [1].
Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, 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 ¾ 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
1
khác chủ yếu nhờ nước trời. Lúa nương được đồng bào miền núi canh tác như một cây
trồng chính, ở mỗi địa phương nhiều loại giống lúa đã được đưa vào sản xuất, chất
lượng gạo thơm ngon trở thành những đặc sản.
Chính vì vậy, để nâng cao năng suất và chất lượng lúa trong điều kiện khô hạn
nhằm chọn lọc và lưu giữ những nguồn giống lúa nương tốt. Việc nghiên cứu, đánh
giá các mẫu giống lúa nương địa phương ở các điều kiện canh tác khác nhau (có tưới
và nhờ nước trời) được xem là một công việc quan trọng góp phần đánh giá sự biểu
hiện của các mẫu giống để đưa vào các chương trình chọn tạo giống cho vùng khó
khăn. Lúa nương có ưu thế sử dụng nước trời, khả năng mất trắng ít xảy ra. Từ lâu,
chúng thích nghi rất tốt với điều kiện khơ cằn và là một nguồn gen chịu hạn quý cho
công tác lai tạo giống lúa chịu hạn. Bên cạnh đó, các giống lúa nương địa phương vẫn
còn nhiều hạn chế: thời gian sinh trưởng dài, chỉ trồng được một vụ (mùa mưa), độ
thuần di truyền không cao, chịu thâm canh kém và khả năng chịu hạn cũng khác nhau.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá đặc điểm
hình thái và nơng sinh học của các mẫu giống lúa nương được thu thập tại các
huyện miền Tây, tỉnh Nghệ An trong điều kiện có tưới và điều kiện nhờ nước trời
trồng trong vụ Mùa 2015”
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu
Đánh giá được sự biểu hiện về các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, năng suất và
các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống trong điều kiện có tưới và điều kiện
nhờ nước trời. Trên cơ sở đó chọn được các mẫu giống có năng suất khá và chống chịu
sâu bệnh làm vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa chịu hạn.
1.2.2. Yêu cầu
- Đánh giá các chỉ tiêu hình thái, nơng sinh học, các yếu tố cấu thành năng suất
của các mẫu giống lúa nương trong điều kiện có tưới.
- Đánh giá các chỉ tiêu hình thái, nơng sinh học, các yếu tố cấu thành năng suất
của các mẫu giống lúa nương trong điều kiện nhờ nước trời.
1.3. Đối tƣợng, phạm vi và nội dung nghiên cứu
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng 20 mẫu giống lúa nương được thu thập tại các huyện Kỳ
Sơn, Tương Dương trong năm 2013 - 2014. Đây là các mẫu giống truyền thống của
các đồng bào dân tộc, chúng được trồng trên các nương rẫy theo hình thức quảng canh.
2
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu
Trong nghiên cứu này chúng tôi chỉ tập trung đánh giá sự sinh trưởng, phát triển,
năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống lúa nương trong điều
kiện có tưới và điều kiện nhờ nước trời. Trên cơ sở đó, chúng tôi sẽ tập trung đánh giá
mức độ suy giảm các nhóm chỉ tiêu quan trọng nhằm tìm ra được một số giống có
năng suất khá phục vụ nhu cầu trồng lúa nhờ nước trời của bà con các đồng bào dân
tộc tại các huyện miền núi phía Tây tỉnh Nghệ An.
1.3.3. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1. Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển, năng suất và các yếu tố cấu
thành năng suất của 20 mẫu giống lúa nương trong điều kiện có tưới.
Nội dung 2. Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển, năng suất và các yếu tố cấu
thành năng suất của 20 mẫu giống lúa nương trong điều kiện nhờ nước trời.
1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả của đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học về các giống lúa nương hiện
có tại các huyện miền núi phía Tây tỉnh Nghệ An. Đây sẽ là nguồn thơng tin có nhiều
ý nghĩa phục vụ cơng tác chọn tạo giống lúa nói chung và cơng tác chọn giống lúa chịu
hạn nói riêng.
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Lúa nương là một bộ phận cấu thành trong sản xuất lúa, được trồng bởi các nông
hộ nhỏ, sinh sống ở các vùng nghèo nhất trên thế giới. Tuy năng suất không cao song
lúa nương vẫn là loại cây trồng không thể thay thế ở những vùng cao hay các vùng khó
khăn về nước tưới , đồng thời là nguồn cung cấp lương thực tại chỗ quan trọng của
người dân sống ở vùng cao khó khăn về nước tưới. Do có vùng sinh thái rất đặc thù và
khác biệt, lúa nương có biểu hiện khác nhau về mặt hình thái, sinh thưởng và phát
triển, đặc biệt là tính chống chịu hạn.
Đề tài thực hiện nhằm đề xuất một số giống lúa nương có khả năng chịu hạn,
sinh trưởng phát triển và năng suất cao trồng trong điều kiện chịu nước trời. Bên cạnh
đó, việc thực hiện đề tài sẽ góp phần bảo tồn nguồn gen lúa nương cho đời sau.
3
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Cơ sở khoa học của đề tài
Lúa nương được trồng trên đất dễ rút nước, khơng bị ngập, khơng có bờ bao và nhờ
vào nước trời. Đặc tính nổi bật của lúa nương là năng suất thấp và được trồng bởi nông
dân nghèo trên các loại đất kém màu mỡ ở hầu hết những vùng núi cao. Năng suất bình
quân của các giống lúa này rất thấp chỉ vào khoảng 1 tấn/ ha. Trong bốn thập niên qua,
đầu tư vào khảo cứu và phát triển lúa này khá nhiều trên thế giới nhưng các thành quả
chưa được tương xứng và diện tích trồng lúa cạn tổng thể đang giảm dần. Điều này có
nghĩa là các kỹ thuật tạo ra cuộc nghiên cứu chưa thích ứng với tình trạng kinh tế - xã
hội của người nông dân bản địa [14].
Chiến lược sử dụng nguồn vật liệu bản địa đang được khuyến khích đối với các
loại cây trồng,đặc biệt là những tính trạng như tính chống chịu khơ hạn, chống chịu
mặn…Chọn tạo giống lúa thích nghi với kỹ thuật canh tác tiết kiệm nước hoặc chống
chịu khơ hạn là nhu cầu cấp bách. Bên cạnh đó, nguồn vật liệu bản địa còn được sử
dụng làm nhiệm vụ kết hợp lai xa, lai khác loài hoặc khai thác tính trạng thơm ngon từ
giống cổ truyền vào giống cao sản.
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 trong tự nhiên hoặc được tạomới bằng
các phương pháp nhân tạo. Ở cây lúa là một tập hợp nguồn gen quý tương ứng vơi
nhiều hệ sinh thái lúa khac nhau và hình thành hệ sinh thái lúa cạn, lúa nước sâu, lúa
chịu mặn…Dựa vào đặc tính biến dị và di truyền này mà con người không ngừng
thành công trong công tác lai tạo và chọn tạo giống cây trồng nhiều kiểu gen mới cho
năng suất cao, chống chịu và phẩm chất tốt đã được chọn tạo.
1.1.1 Khái niệm về lúa nương
Trên thế giới, các nhà khoa học đã có nhiều khái niệm về cây lúa nương hay cây
lúa cạn như sau:
Chang và Bardenas (1965) [37] cho rằng: “Lúa cạn hay lúa nương 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 hoàn toàn vào độ ẩm do nước mưa cung cấp (nhờ nước
trời)”.
Khush (1984) và Trần Văn Đạt (1986) [8]: "Lúa nương được trồng trong mùa
mưa, trên trân đất cao, đất thoát nước tự nhiện trên những trân ruộng khơng có bờ hoặc
được đắp bờ và khơng co nước dự trữ thường xuyên trên bề mặt. Lúa cạn được hình
4
thành và phát triển từ lúa nước để thích nghi với những vùng trồng lúa thường gặp
hạn".
Các nhà chọn giống Việt Nam cũng có quan niệm về lúa cạn tương tự như trên.
Tác giả Bùi Huy Đáp (1987) định nghĩa: "Lúa cạn hay lúa nương là loại lúa gieo trồng
trên đất cao như là các loại hoa màu trồng trên cạn khác, khơng tích nước trong ruộng
và hầu như khơng bao giờ được tưới thêm. Nước cho lúa chủ yếu do nước mưa cung
cấp và được giữ lại trong đất" [5].
Theo Nguyễn Gia Quốc (1994) [24] thì lúa nương được chia làm hai dạng:
- Lúa nương thực sự (lúa rẫy, Dry rice hoặc upland rice): là loại lúa thường được
trồng trên các triền dốc của đồi, núi khơng có bờ ngăn và ln ln khơng có nước.
Cây lúa hồn tồn sử dụng lượng nước mưa ngấm trong đất để sinh trưởng và phát
triển.
- Lúa nương khơng hồn tồn (lúa nước trời Rainfed rice): là loại lúa trồng trên
triền thấp, không có hệ thống tưới tiêu chủ động, cây lúa sống hồn tồn bằng nước
mưa tại chỗ, nước mưa có thể dự trữ trên bề mặt ruộng để cung cấp cho cây lúa.
Do điều kiện môi trường sống thường xuyên bị hạn hoặc thiếu nước nên nhiều
giống lúa cạn có khả năng chịu hạn tốt. Tuy nhiên, một số giống lúa nước cũng có khả
năng chịu hạn ở một số giai đoạn sinh trưởng của chúng.
1.1.2 Nguồn gốc của lúa nương
Lúa nói chung và lúa nương rẫy 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 châu Á (Oryza Sativa L) vẫn cịn chưa có kết luận chắc chắn [25].
Theo Nguyễn Văn Hiển và Trần Thị Nhàn (1982), lúa cạn hay lúa nương được
phát triển từ lúa nước để thích ứng được hạn hán. Lúa nương được phát triển theo
hướng rút ngắn thời gian sinh trưởng, gieo sớm và chịu được hạn, đặc biệt là hạn cuối
vụ. Nhưng trước đó có thuyết cho rằng: lúa nương chỉ là do sự đột biến sinh thái dẫn
tới, qua quá trình chọn lọc mà ra (còn gọi là thuyết chọn lọc). Watt (1891) đã chia các
giống lúa dại Ấn Độ ra 3 loại: Oryza granulata, Ness; Oryza officinalis, Wall; Oryza
sativa, Linn. Theo ông, chi Oryza granulata phát sinh từ loại đất khô hạn và trên núi
cao, cịn gọi là mộc mễ (wood rice), có thể là thuỷ tổ của cây lúa cạn. Thậm chí, một
số tác giả có quan điểm lúa nương và lúa nước là không cùng nguồn gốc.
Kato và các cộng tác viên (1928), dùng phản ứng huyết thanh và đặc tính có khả
năng kết hạt để nghiên cứu quan hệ xa gần giữa các loại lúa. Ông xác định giữa lúa cạn
với lúa nước khơng có sự phân biệt về quan hệ thân thuộc, nghĩa là chúng có cùng
5
nguồn gốc. Ngoài ra, năm 1935, Hamada cũng đã làm các thí nghiệm liên quan và
chứng minh rằng quan điểm của Kato là đúng.
Nguyễn Thị Trâm, 1998 [26] cho rằng q 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 nương, lúa có tưới, lúa nước sâu, và lúa
nổi. Trong đó lúa nương là lúa trồng trên đất cao thốt 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 hay lúa nương 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 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 đây là những nguyên nhân hình thành nên nguồn gốc lúa nương phong phú, đa
dạng.
1.1.3 Sự phân bố của cây lúa nương
Lúa cạn hay lúa nương được trồng chủ yếu trên ba lục địa là châu Á, châu Phi
và châu Mỹ La tinh.
Theo Trần Văn Đạt (1984), môi trường trồng lúa nương trên thế giới được chia
thành 4 loại:
- Vùng đất cao, màu mỡ, mùa mưa kéo dài (kí hiệu LF) ở Đơng và Tây Nam Ấn
Độ, Indonesia, Philipin, Băng La Đét, Braxin, Colombia.
- Vùng đất cao, kém màu mỡ, mưa dài (LU) ở Thái Lan, Myanma, Lào,
Campuchia, vùng Đông Bắc Ấn Độ, Việt Nam, Bolivia, Mexico…
- Vùng đất cao, màu mỡ, mưa ngắn (SF)
- Vùng đất cao, kém màu mỡ, mưa ngắn (SU) ở một số nước Tây Phi.
Ở Việt Nam, Vũ Tuyên Hồng, Trương Văn Kính và Ctv…(1995) [17] đã phân
vùng lúa cạn theo loại hình đất trồng ở nước ta như sau:
- Đất rẫy (trồng lúa rẫy): nằm ở các vùng trung du miền núi phía Bắc, miền
Trung, Tây Nguyên và một phần của Đông Nam Bộ.
- Đất lúa thiếu nước hoặc bấp bênh về nước (trồng lúa bằng nước trời): nằm rải
rác ở các vùng đồng bằng, trung du, đồng bằng ven biển Đông và Nam Bộ, kể cả đồng
bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long, kể cả diện tích bằng phẳng nhưng khơng
có hệ thống thủy nơng hay hệ thống thủy nơng chưa hồn chỉnh vẫn nhờ nước trời
hoặc có một phần ít nước tưới, ruộng ở vị trí cao thường xuyên mất nước.
6
1.2 Tình hình sản xuất, nghiên cứu lúa trong và ngồi nƣớc
1.2.1 Tình hình sản xuất lúa tại Việt Nam
Cây lúa là một trong những cây trồng có lịch sử lâu đời và quan trọng hàng đầu
trong sản xuất nông nghiệp ở nước ta. Từ năm 1868 đến 1873, diện tích trồng lúa Việt
Nam ước khoảng 600 - 700 nghìn ha; sau đó tăng lên 2,3 triệu ha trong năm 1912 và
4,4 triệu ha trong năm 1927; diện tích phát triển cao nhất 5 triệu ha, với sản lượng 6
triệu tấn (thời kỳ Pháp thuộc) vào năm 1942; trong đó Nam kỳ chiếm gần 50% tổng số
diện tích cả nước, Bắc kỳ 27%, Trung kỳ 23%. Năng suất lúa bình quân cả nước tăng
chậm, khoảng 1,2 tấn/ha trong 50 năm đầu của thế kỷ 20. Cách mạng xanh được thực
hiện trên thế giới từ giữa những năm 1960 - 1970. Việt Nam là một trong những nước
tiên phong khi giống lúa IR8 được du nhập rất sớm vào miền Nam với tên gọi Thần
Nơng 8, sau đó phát triển ở miền Bắc với tên gọi Nơng Nghiệp 8. Dạng hình cây lúa
có lá thẳng đứng, khơng cảm quang, nằng suất cao (5-6 tấn/ha và có thể đạt 8-9 tấn/ha)
đã được phát triển thay thế dần giống lúa cổ truyền địa phương.
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam giai đoạn 2003-2014
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Diện tích
(triệu ha)
7,452
7,444
7,329
7,324
7,202
7,400
7,440
Năng suất
(tấn/ha)
4,639
4,855
4,883
4,897
4,869
5,233
5,229
Sản lƣợng
(triệu tấn)
34,570
36,141
35,791
35,827
35,942
38,730
38,896
2010
7,514
5,322
39,989
2011
7,655
5,538
42,989
2012
7,753
5,632
43,662
2013
7,903
5,573
44,040
2014
7,816
5,754
44,974
Nguồn: FAOSTAT, 2016
Năm
.
Từ năm 1986 tới nay Việt Nam bắt đầu đổi mới phương thức sản xuất nông nghiệp
theo hướng phát triển kinh tế hộ gia đình. Cơ chế này thúc đẩy ngành nông nghiệp phát
triển, đạt được nhiều thành tựu to lớn và được xem như một điểm son trong phát triển
nông nghiệp của thời kỳ đổi mới. Bước phát triển đó đã đưa nước ta từ nước phải nhập
khẩu lương thực trở thành nước xuất khẩu lương thực đứng thứ hai trên thế giới vào
7
cuối những năm 90 của thê kỷ XX. Năng suất lúa bình qn tồn quốc hiện nay dẫn đầu
các nước Đông Nam Á. (Bùi Huy Đáp, 1999; Trần Văn Đạt, 2005).
Trong những năm qua diện tích trồng lúa tương đối ổn định và đạt khoảng 7,6 triệu
ha. Tuy nhiên sản lượng lúa tăng đáng kể trong những năm gần đây, trong khi năm 2003
chỉ đạt 34,570 triệu tấn thì năm 2014 đã đạt 44,974 triệu tấn. Có được kết quả đó là nhờ
năng suất lúa trong 10 năm qua đã tăng lên khoảng 1 tấn/ha. Với sản lượng lúa gạo không
ngừng gia tăng đã không những đảm bảo an ninh lương thực trong nước mà còn đưa nước
ta lên xuất khẩu thứ hai trong năm 2014.
Điều kiện sản xuất nông nghiệp ở nước ta cịn nhiều khó khăn, chịu nhiều rủi ro
(bão, lụt, hạn hán, sâu bệnh...) làm cho năng suất, chất lượng cây trồng thấp và không ổn
định ảnh hưởng đến thị trường tiêu thụ hàng nông sản của nước ta. Do vậy, cần có những
cơ cấu giống cho phù hợp với điều kiện sinh thái của tựng vùng cụ thể để giống đó phát
huy hết tiềm năng của nó và cho hiệu quả cao nhất.
1.2.2 Tình hình sản xuất lúa tại Nghệ An
Theo Sở Nông nghiệp&PTNT tỉnh Nghệ An có 132.175 ha đất trồng cây hàng
năm trong đó diện tích trồng lúa chiếm gần 60%. Diện tích trồng lúa của Nghệ An
phân bổ theo các huyện có sự khác nhau rất lớn, nhiều huyện có diện tích lúa rất ít.
Trong 10 năm gần đây, tổng diện tích gieo trồng lúa trong năm tại Nghệ An tương đổi
ổn định, năm thấp nhất (2007) là 181.000 ha và năm cao nhất (2012) đạt 186.112 ha.
Năng suất lúa của Nghệ An trong 10 năm qua hấp hơn cả nước là 3,2 tấn/ha/năm
và thấp hơn trung bình vùng Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung là 1,6
tấn/ha/năm. Năng suất có biến động khá lớn giữa các năm, trong khi năm thấp nhất
(năm 2010) chỉ đạt 45,2 tạ/ha thì năm cao nhất (năm 2012) đạt 52,7 tạ/ha. Nhìn chung,
sự biến động về năng suất không theo một quy luật rõ ràng về xu hướng, tăng hay
giảm theo thời gian. Mặc dù Nghệ An cũng đã áp dụng nhiều tiến bộ KH&CN trong
sản xuất như sử dụng các giống mới có năng suất cao, áp dụng các biện pháp kỹ thuật
canh tác tiên tiến nhưng năng suất trong nhiều năm xu hướng tăng không rõ. Điều này
cho thấy, việc chú trọng áp dụng các tiến bộ KH&CN trong sản xuất lúa chưa hẳn đã
là nhân tố quyết định đến việc năng suất bình quân mà điều kiện thời tiết, khí hậu, lụt
bão rất có thể là yếu tố quyết định đến năng suất lúa của Nghệ An.
8
Bảng 1.2. Tình hình sản xuất lúa của Nghệ An thời kỳ 2004- 2014
Năm
Diện tích (ha)
Năng suất (tạ/ha)
Sản lượng (tấn)
2004
182.436
48,3
880.619
2005
180.233
45,6
822.043
2006
182.135
50,0
911.221
2007
181.245
46,7
846.958
2008
183.039
50,9
931.669
2009
184.404
48,7
898.785
2010
183.414
45,2
828.664
2011
185.996
51,6
959.925
2012
186.112
52,1
969.830
2013
184.177
50,5
930.094
Trung bình
183,300
49,0
897,8
Nguồn: Tổng hợp số liệu từ Cục Thống kê Nghệ An, 2015.
Chẳng hạn như năm 2010 năng suất lúa ở Nghệ An chỉ đạt 45,2 tạ/ha, thấp nhất
trong 10 năm qua bởi Nghệ An chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão số 3 (Chiều tối ngày
24 tháng VIII) vùng tâm Bão số 3 đi vào địa phận Thanh Hóa và Nghệ An. Gió mạnh
từ cấp 10 - cấp 12 ở các huyện ven biển; lượng mưa ở Bắc Trung Bộ phổ biến: 150
÷250mm, nhiều nơi trên 400 mm. Mặt khác ở Nghệ An năm 2010, Nghệ An cũng là
tỉnh chịu sự tàn phá của bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá nên nhiều vùng giảm năng suất,
thậm chí là mất mùa. Tuy nhiện, trong 3 năm gần đây (Từ 2011-2013) năng suất lúa
bình quân ở Nghệ An tương đối ổn định, đạt trên 50 tạ/ha. Sở gĩ có được các kết quả
này, ngoài việc áp dụng các tiến bộ KH&CN trong đầu tư thâm canh, thì bão, lụt
khơng xuất hiện hoặc xuất hiện với cường độ nhẹ trong khoảng lúa chín trong vụ hè
thu (từ tháng 8 đến giữa tháng 9 dương lịch).
Sản lượng thóc trong những năm gần đây đạt trên 9 nghìn tấn, tính theo bình
qn đầu người đạt 289÷325kg/người/năm. Theo đó, về cơ bản Nghệ An đã tự giải
quyết được lương thực tại chỗ. Thậm chí nhiều vùng nhờ thâm canh cao, áp dụng
giống lúa mới nên có mức tăng trưởng ổn định, năng suất cao đã có thóc dư thừa và
một phần đã chuyển dịch sang sản xuất lúa gạo làm hàng hóa
9
1.2.3. Tình hình sản suất lúa nương ở Việt Nam
Lúa nương đã được trồng trên các vùng đất dốc từ lâu đời và trở thành tập quán
của đồng bào dân tộc ít người. Những tỉnh miền núi, diện tích trồng lúa nương chiếm
tỷ lệ rất lớn như Lai Châu có 52,83%, Sơn La 48,35%, Gia Lai 38,6%, KonTum
21,2%, Lào Cai 27,08%... Các giống lúa nương hiện trồng chủ yếu là giống truyền
thống, lâu đời như Tẻ vàng, Tẻ mẹo, Nếp nương…Các giống này mặc dù vẫn được ưa
chuộng như một thứ đặc sản, nhưng đã nhiều năm gieo trồng không qua tuyển chọn
nên năng suất hiện đã rất thấp [25]. Nguyên nhân chủ yếu là do lúa nương được trồng
bằng nhũng giống không qua tuyển chọn, phương thức trồng theo quảng canh, đất bị
khai thác cạn kiệt, khơng được bón phân bổ sung. Phần lớn đất trồng lúa nương là đất
dốc, hàng năm bị rửa trơi mạnh, độ phì đất bị giảm nhanh chóng làm cho nguồn dinh
dưỡng tự nhiên bị cạn kiệt. Theo kết quả thống kê cục Khuyến nơng - Khuyến lâm
năm 2011 cả nước có khoảng 440.000 ha lúa nương, chủ yếu phân bố ở Trung du và
miền núi phía Bắc (210.000 ha), Tây Nguyên (128.000 ha), Duyên hải miền Trung
(77.000 ha), Đông Nam Bộ (23.000 ha), Đồng bằng sông Cửu Long (2.000 ha).
1.2.4. Nghiên cứu về lúa nương và lúa chịu hạn trên thế giới
Trong vòng 30 năm trở lại đây, công tác nghiên cứu, chọn tạo các giống lúa
nương, lúa chịu hạn đang là một mục tiêu quan trọng ở nhiều viện, trung tâm nghiên
cứu quốc tế cũng như trong các chương trình chọn tạo giống quốc gia [6].
Năm 1970, Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) thành lập ngành lúa nương do
Chang đứng đầu [6].
Năm 1973, IRRI bắt đầu đưa ra “Chương trình đánh giá và ứng dụng di truyền
(GEU)”. Một trong những mục tiêu chính của chương trình này là thu thập nguồn gen,
nghiên cứu vật liệu và chọn tạo giống lúa chống chịu hạn. Đây là một chương trình
lớn, có sự đóng góp của rất nhiều chương trình nghiên cứu lúa ở các nước sản xuất lúa
gạo, đặc biệt là các nước ở Châu Á. Châu Phi và Mỹ Latin cũng thành lập những trung
tâm quốc tế nghiên cứu về lúa nương, lúa chịu hạn như IRAT, IITA, WARDA và
CIAT [44].
Do yêu cầu về an toàn lương thực, vào năm 1983, UREDCO, là tên gọi của ban
điều hành của các trung tâm nghiên cứu lúa nương, được thành lập. Từ đây, các
chương trình nghiên cứu lúa nương ở các nước được mở rộng [20], [25]. Một loạt các
kết quả nghiên cứu về lúa nương thu được như sau:
10
a) Nghiên cứu về đặc trưng hình thái và sinh trưởng
Hasegawa (1963) [44], tổng hợp số liệu từ nhiều nguồn khác nhau và rút ra kết
luận: trong giai đoạn nảy mầm, hạt lúa nương có khuynh hướng hút nước nhanh hơn
các giống lúa nước. Theo Chang và Bardenas (1965) [36], các giống lúa cạn vùng nhiệt
đới nảy mầm rất nhanh sau khi hạt được gieo vào đất và sức nẩy mầm của hạt giống
khoẻ nên giúp chúng cạnh tranh hiệu quả với cỏ dại.
Theo Chang và cộng sự (1972) [44], ở hầu hết các giống lúa nương địa phương
thường có thân to và dày, bị già cỗi nhanh chóng khi lúa chín nên chúng dễ đổ vào giai
đoạn chín.
Một nghiên cứu về chiều cao cây của 252 giống lúa nương trong mùa mưa cho
thấy: chiều cao cây dao động từ 80 cm ở các giống lúa nương Nhật Bản đến 175 cm ở
một vài giống lúa nương Thái Lan. Các giống lúa nương châu Phi và Philippin nhìn
chung cao trên 150 cm khi trồng trong điều kiện ruộng cạn [44].
Các thí nghiệm ở IRRI về khả năng đẻ nhánh ở giai đoạn 60 ngày sau gieo
(Chang và Bardenas 1965; Ono 1971; Chang 1972; De Datta và Beachell 1972;
Kawano 1972; Krupp 1972) [6], [27], [36], [44] cho thấy các giống lúa cạn hay lúa
nương đẻ được ít nhánh hơn so với lúa nước. Theo Chang, T.T. (1972) [37], khả năng
đẻ nhánh kém và biến động ở các giống lúa nương làm hạn chế năng suất của chúng
ngay trong điều kiện canh tác phù hợp. Ngoài ra, Hasegawa (1963) [44] thấy rằng
nhánh cấp 1 đầu tiên của các giống lúa nương thường xuất hiện ở nách lá thật đầu tiên.
Trong khi ở các giống lúa nước, nó xuất hiện ở nách lá thật thứ hai.
Theo Chang và Benito S. Vergara (1975) [33], phần lớn các giống lúa nương
nhiệt đới có bộ lá màu xanh nhạt thường đi kèm với đặc điểm lá dài và rủ xuống. Các
giống lúa cạn hay lúa nương châu Phi và Philippin có góc lá lớn, thường gấp đơi góc lá
của các giống bán lùn. Tuy nhiên, một vài giống lúa địa phương, ví dụ giống Jappeni
Tunkungo, lại có bộ lá dài, đứng và xanh thẫm. Ngồi ra, Chang (1972) nhận thấy các
giống lúa nương địa phương có diện tích lá lớn hơn giống lúa bán lùn, nhưng động thái
sinh trưởng và số lá của các giống lúa nương lại kém hơn lúa nước.
Hasegawa (1963) [44] làm thí nghiệm về bộ rễ lúa nương Nhật Bản thấy rằng: hai
giống lúa nương có bộ rễ ăn sâu hơn 20 cm trong khi chỉ có một vài rễ của 2 giống lúa
nước làm thí nghiệm đạt tới độ sâu này.
11
Các nghiên cứu ở IRRI (1971) [37] và nhiều tác giả khác khẳng định: rễ của một
số giống lúa nương sẽ phát triển dài hơn và dầy hơn khi xảy ra khủng hoảng về độ ẩm.
Những nghiên cứu lúa ở giai đoạn sinh thực trong điều kiện trồng cạn cho thấy: bộ rễ
của các giống lúa nương (như OS4 hay Palawan) vừa dài, vừa to mập còn các giống
lúa bán lùn (IR8 hay IR20) lại có số rễ ít và nhỏ.
Theo Loresto và Chang (1972) [37], sự tổ hợp của hai hoặc nhiều hơn các đặc
trưng bộ rễ dưới đây đã hình thành nên các giống lúa cạn chịu hạn tốt như: tỉ lệ các rễ
to cao, bộ rễ dài và to, hệ thống rễ dày đặc và hệ thống rễ nhánh, rễ phụ phát triển
đồng đều xung quanh các rễ chính.
IRRI [43] (1974) đã so sánh bộ rễ của 25 giống lúa với bộ rễ của ngô và lúa miến,
là hai loại cây trồng có khả năng chịu hạn khá hơn lúa. Tỷ lệ rễ/thân lá của ngô (146
mg/g) và lúa miến (209 mg/g) cao hơn nhiều so với các giống lúa. Tuy nhiên, giống lúa
khác nhau thì tỉ lệ này cũng khác nhau. Chẳng hạn, giống lúa mẫn cảm với hạn IR20 có
tỉ lệ rễ/thân lá rất thấp (49 mg/g) trong khi phần lớn các giống lúa cạn chịu hạn (OS4;
E425; Palawan; Dular; M1-48…) có tỉ lệ này gần tương đương với ngô (101-120 mg/g).
Theo Chang (1972); Kobata và cộng sự (1996) [27] [44], tỉ lệ rễ/thân lá của các giống
lúa nương cao hơn lúa nước và đáng tin cậy ở cả hai điều kiện đủ nước và hạn.
Bashar, Chang và cộng sự (1989) [27] nghiên cứu về di truyền tính chịu hạn cho
rằng: các đặc điểm bộ rễ có liên quan đến khả năng chịu hạn ở các giống lúa cạn và lúa
nương rẫy là kích thước bộ rễ lớn, số mạch dẫn trong rễ nhiều. Còn Namuco và cộng
sự (1993) [27] nghiên cứu tương quan giữa đường kính bộ rễ với tính chịu hạn đã kết
luận: đường kính rễ lớn nhất ở các giống chịu khơ và nhỏ nhất ở các giống mẫn cảm.
Độ dày đặc của rễ cũng có tương quan cao với tính chống chịu hạn. Kết quả phân tích
phương sai đã chỉ ra rằng mật độ rễ và số mạch dẫn trực tiếp điều chỉnh tính chống
chịu hạn
Yu, Ray, O’Toole và Nguyễn H.T. (1995)[27] tiến hành thí nghiệm về khả năng
đâm xuyên qua màng sáp nhân tạo của rễ lúa nhận xét: Rễ lúa chịu hạn có khả năng
đâm xuyên qua màng lớn hơn lúa nước về số lượng và chiều dài rễ.
Nghiên cứu thời gian sinh trưởng của 284 giống lúa nương chịu hạn ở IRRI thấy
có sự biến động từ 80 đến hơn 170 ngày trong mùa mưa. Ví dụ, giống lúa nương
Rikuto Norin 21 có thời gian sinh trưởng 95 ngày cịn C22 là 125 ngày. Với những
giống khơng phản ứng ánh sáng, thời gian sinh trưởng biến động từ 90 đến 145 ngày
12
trong mùa khô. Theo Chang và Benito (1975), lúa nương thường trỗ muộn từ 1-15
ngày trong điều kiện ruộng cạn [44].
Theo Chang và Benito (1975) [44] phần lớn các giống lúa cạn có kiểu bơng to,
dài và khoe bơng, có khả năng chống chịu với tác nhân gây hại. Theo các tác giả, đây
là đặc tính mong muốn của bất kì giống lúa trồng cạn nào. Nhìn chung, hạt lúa nương
thường tròn và to nên khối lượng 1000 hạt cao. Mặc dù vậy vẫn có loại hạt thon dài.
Theo Jana và De Datta (1971); Chang (1974): một đặc điểm rất dễ nhận biết ở
lúa cạn hay lúa nương là khả năng tập trung để tạo ra các bông hữu hiệu với các hạt
hồn hồn đầy chắc. Chính điều này góp phần làm cho năng suất các giống lúa nương
chịu hạn ổn định, cho dù không cao.
Hàm lượng Amilose trong phần lớn giống lúa cạn hay lúa nương châu Phi và
Đông Nam Á là cao trung bình, từ 22-26%. Nhiệt độ hồ hoá biến động từ thấp đến cao
nhưng hầu hết là trung bình. Riêng các giống lúa nương Nhật Bản có hàm lượng
amilose thấp (15%) (IRRI 1974).
Về tiềm năng năng suất và tính ổn định của các giống lúa nương, những nghiên
cứu của Jana và De Datta (1971); IRRI (1971,1972,1973) [6], [27], [44] đều cho thấy:
khi xảy ra hạn nghiêm trọng, năng suất của tất cả các giống lúa đều thấp cho dù có đầy
đủ dinh dưỡng kết hợp với trừ cỏ hiệu quả. Vì vậy, năng suất hạt thuần chỉ phản ánh
mức độ tránh hạn hơn là tính chịu hạn, đặc biệt nếu lúa được thu hoạch trước khi thời
kì hạn kết thúc (Levitt 1972). Nhưng nếu hạn kết thúc trước khi thu hoạch thì năng
suất hạt lại phụ thuộc nhiều hơn vào khả năng phục hồi của giống lúa [33], [44].
Kết quả thí nghiệm của IRRI (1971); Jana và De Datta (1971); Abifarin (1972);
Chang (1972); De Datta và Beachell (1972); Kawano (1972), đều cho rằng: khả năng đẻ
nhánh thấp của phần lớn các giống lúa nương là trở ngại chính cho năng suất. Ngồi ra,
Ono (1971) nhận thấy năng suất của các giống lúa cạn hay lúa nương Nhật Bản thấp là
do kiểu cây cao và dễ đổ của chúng. Một nguyên nhân khác phải kể đến đó là tính mẫn
cảm cao với bệnh bạc lá, khơ vằn, và bệnh virus, mặc dù chúng có khả năng chống bệnh
đạo ôn. Nhưng bù lại, năng suất lúa nương vẫn tương đối ổn định do chúng có khả năng
tạo ra các bông hữu hiệu, to và hạt chắc ngay trong điều kiện hạn
Từ kết quả nghiên cứu tập đoàn 4000 giống lúa nương địa phương, các nhà khoa
học IRRI tổng kết: các giống lúa nương địa phương thường cao cây; bộ rễ ăn sâu và
phân nhánh dày đặc; khả năng đẻ nhánh kém và không tập trung; bộ lá màu xanh nhạt,
13
lá dài, rộng bản và rủ xuống, chỉ số diện tích lá khơng cao; bơng to và dài; hầu như
khơng phản ứng với ánh sáng. Thời gian sinh trưởng từ 95-140 ngày. Hạt to, tròn, hàm
lượng tinh bột từ thấp đến cao trung bình (18-25%); nhiệt độ hố hồ trung bình. Tỷ lệ
lép thấp. Chống chịu giỏi với hạn, bệnh đạo ôn; mẫn cảm với rầy và bệnh virus. Chống
chịu với điều kiện đất thiếu lân, thừa nhôm và mangan. Chịu phân kém đặc biệt là
phân đạm. Năng suất rất thấp nhưng ổn định [5], [27], [36], [37], [42], [44].
b) Nghiên cứu về cấu tạo giải phẫu và hoạt động sinh lý chống chịu hạn
Theo John C. O’Toole (1982) [33] vai trò lớp sáp cutin như là một hàng rào ngăn
cản sự mất nước khơng qua con đường khí khổng, mặc dù chưa có mối liên hệ rõ ràng
với khả năng tránh hạn ở cây lúa.
Nhiều tác giả cho rằng, sự đóng khí khổng ở thực vật khi xảy ra hạn là một đặc
điểm thích ứng. Henzell (1975) và Kaul (1971) lại nhận thấy ở các dịng lúa mì và lúa
mạch chống hạn nhất có tế bào khí khổng khơng mẫn cảm. Những nghiên cứu của
Ludlow (1980) khẳng định thêm rằng: phần lớn các gen kháng mất nước khơng làm
đóng khí khổng. Theo tác giả, ở đây có sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào khí
khổng trong điều kiện hạn [6], [27].
Các nhà sinh lý cho rằng áp suất thẩm thấu đóng vai trị quan trọng, tạo nên khả
năng chống chịu hạn ở cây trồng. Trong điều kiện hạn, cây trồng có áp suất thẩm thấu
cao ln duy trì được lượng nước trong tế bào, sự mở của khí khổng, đồng thời duy trì
q trình hơ hấp và quang hợp. Vì thế, chúng chống chịu được sự khô hạn. [4], [6], [33],
[34], [35].
Theo F.W.G. Baker (1989) [33], vai trò của áp suất thẩm thấu liên quan ở mức có
ý nghĩa với năng suất lúa mì trồng trong điều kiện thiếu nước và hạn. Những nghiên
cứu gần đây khẳng định: áp suất thẩm thấu cũng liên quan đến tỉ lệ nảy mầm và đề
nghị có thể sử dụng để xác định những kiểu gen mà có áp suất thẩm thấu cao.
Morgan (1999) [4] kết luận: ngâm hạt phấn vào dung dịch PEG (polyethylen
glycol) 50% cùng với 10 m KCl, những giống lúa mì có áp suất thẩm thấu thấp thì sự
co thể tích tế bào hạt phấn xảy ra có ý nghĩa; giống có áp suất thẩm thấu cao thì kích
thước hạt phấn khơng co, thậm chí có chiều hướng tăng. Áp suất thẩm thấu của tế bào
hạt phấn được xác định làm cơ sở trong chọn tạo giống lúa mì chịu hạn. Những giống
lúa mì chịu hạn sẽ có áp suất thẩm thấu cao và ngược lại.
14
Một trong những nhân tố tạo nên cơ chế chống hạn của thực vật là q trình hình
thành và tích luỹ proline. Nhiều tác giả như Singh (1973); Blum và Ebercon (1976);
Withers và King (1979); Hanson (1980); Stewart và Hanson (1980); Rajagopal và
Sinha (1980) [6], [28], [35], [53] đã nghiên cứu và chứng minh vai trò của proline
trong việc cân bằng nước và giữ nước ở các mô tế bào. Bernand (1989) đã xây dựng
được phương pháp xác định hàm lượng proline trong lá lúa[33].
Theo những nghiên cứu của Perrier (1961); Gates (1968); Blum (1980)… trên
cây lúa mì, một bộ lá hẹp và xu hướng giảm diện tích lá là sự thích nghi với tình trạng
thiếu nước của cây, làm hạn chế tối đa nhu cầu sử dụng nước.
Bewley (1979) [35] cho rằng, màng tế bào tạo thành vị trí trung tâm cho q trình
trao đổi chất, vì vậy tính chống chịu sự mất nước của màng tế bào rất quan trọng.
Sullivan (1972) [54] đã tiến hành nghiên cứu và phát triển phương pháp đánh giá
tỷ lệ tổn hại của màng tế bào bị mất nước ở cây lúa miến thông qua kỹ thuật đo dẫn
điện Invitro từ đĩa lá. Phương pháp này đã được nhiều nhà khoa học (Blum,
Ebercon…) áp dụng cho các loại cây trồng khác, trong đó có cây lúa.
c) Nghiên cứu về di truyền tính chịu hạn
Theo các chuyên gia của CGIAC (Nhóm tư vấn về nghiên cứu nông nghiệp quốc
tế), bản đồ gen là yêu cầu trước hết cho phân tích di truyền tính trạng chống chịu với
các stress phi sinh học (abiotic stresses) bao gồm hạn, úng, lạnh… và đồng thời nó là
tiêu chuẩn trong chọn giống cây trồng hiện đại.
Theo John C. O’Toole (1989): một kỹ thuật mới xuất hiện trong chọn tạo giống
ngô và lúa chịu hạn là kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism
technology)-kỹ thuật về tính đa hình của chiều dài các đoạn cắt hạn chế. Bản đồ RFLP
cung cấp các chỉ thị phân tử có thể ứng dụng trong phương pháp chọn lọc dựa trên
kinh nghiệm hoặc trong phương pháp chọn giống có kiểu hình lý tưởng liên quan đến
tính chịu hạn ở cây trồng. Ví dụ, các đặc điểm sinh trưởng hoặc các đặc trưng sinh lý
có liên quan đến khả năng chịu hạn của ngô và lúa nói ở trên sẽ được làm sáng tỏ bằng
kỹ thuật RFLP.
Cũng theo O’Toole (1989) các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Cornell
(Mỹ) đã tiến hành nghiên cứu kỹ thuật lập bản đồ RFLP (RFLP mapping) trên cây lúa
từ năm 1985. Kết quả nghiên cứu bộ gen cây lúa kết hợp với chỉ thị RFLP giúp hình
thành nên nhiều mơ hình kiểu cây lí tưởng ứng các điều kiện mơi trường khác nhau.
15
Các tính trạng chống chịu với khơ hạn, mặn hay lạnh…là các tính trạng số lượng
(Quanlity traits locus). Do vậy, phải tiến hành xây dựng bản đồ tính trạng số lượng
(QTL mapping). Người ta quan sát từ đầu đến cuối bộ genome với những marker bao
phủ toàn bộ các nhiễm sắc thể, mật độ trung bình 10 cM giữa hai marker. Thơng qua
đó, người ta xác định những khu vực giả định có chứa các gen điều khiển tính trạng số
lượng mà ta cần nghiên cứu, dựa vào sự biến động của tính trạng kết hợp với sự thay
đổi của các marker tương ứng. Những vị trí được xác định như vậy vơ cùng cần thiết
cho cơng trình chọn giống nhờ marker trợ giúp (MAS) đối với tính trạng chống chịu
và rất cần thiết cho kỹ thuật cloning trên cơ sở bản đồ di truyền của những gen thuộc
về tính trạng số lượng. Đối với cây lúa, thuận lợi lớn nhất trong ứng dụng marker là
bản đồ genome của nó đã cơ bản được giải mã, marker khơng cịn là vấn đề.
Các marker được ứng dụng trong chọn giống cây trồng phải có liên kết chặt với
gen mục tiêu, trên cơ sở bản đồ phân tích di truyền. Hiện nay, marker hiệu quả đáng
tin cậy là “microsatellite”(SSR). Người ta cũng chuẩn bị đưa vào sử dụng rộng rãi
marker SNP (single nucleotide polymorphisms) trong vài năm tới. Theo Goff và 30 tác
giả khác (2002), chuỗi kí tự của SSR và SNP hiện được thiết kế ước khoảng 40.000
marker, kể cả các phân tử mất đoạn hay xen đoạn. Theo Gale (2002), đây là những chuỗi
mã đồng nhất ở mức độ 1%, mật độ 24 cM trên mỗi gen.
Nhờ nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật bản đồ gen, nhiều nhà khoa học đã xác định
được vị trí và vai trị của một số vùng gen liên quan đến khả năng chống chịu hạn. Các
đặc tính như bộ rễ khoẻ, ăn sâu; khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu; khả năng duy
trì thế nước ở lá trong điệu kiện khô hạn… đều quyết định quan trọng đến khả năng
chịu hạn của cây trồng.
Bằng việc sử dụng marker trợ giúp chọn lọc (MAS), các vùng gen có liên quan
đến các tính trạng này được định vị trên trên nhiễm sắc thể số 1, 2, 3, 4, 5, 9 và 11 của
cây lúa. Một vùng gen trên nhiễm sắc thể số 4 được xác định là chứa các locus tính
trạng số lượng chính quyết định chiều cao cây, năng suất hạt, số hạt trên bơng trong
điều kiện thiếu nước.
Bên cạnh đó, bằng việc so sánh sự trùng khớp ngẫu nhiên của các locus tính
trạng số lượng với một số tính trạng đặc biệt khác, người ta đã phân tích kỹ mối liên hệ
tự nhiên giữa tính trạng bộ rễ và khả năng điều chỉnh tính thấm với tính trạng năng
suất trong điều kiện hạn. Nghiên cứu này chứng minh vùng gen kí hiệu RG 939-RG
16
476-RG 214 trên nhiễm sắc thể số 4 quyết định quan hệ của bộ rễ với tính chịu hạn
(Babu, 2003).
Yinong Yang và Lizhong Xiang (2003) công bố gen MAPK5 (Mitogen-activated
protein kinase 5) có vai trị tăng cường sức chống chịu của cây lúa với các khủng
hoảng mơi trường trong đó có hạn.
Theo Ray Wu và Ajay Garg (2003) thuộc trường Đại học tổng hợp Cornell (Mỹ),
hợp chất có khả năng cải tiến tính chống chịu hạn, chịu mặn và nhiệt độ thấp ở cây lúa
là một loại đường đơn, gọi là trehalose. Trehalose có thể hoạt động như nước thay thế
trên bề mặt của các protrein ở lớp màng tế bào khi xảy ra thiếu hụt nước trầm trọng,
ngăn chặn sự kết tinh hay biến chất các protêin, giữ cho các hoạt động sinh hố, sinh lí diễn
ra bình thường. Các gen mã hoá enzyme tổng hợp trehalose là trehalose-6-phosphate
synthase (TPS) và trehalose-6-phosphate photphatase (TPP).
Ngoài Trehalose, Robert Locy và Narendra Singh (1996) thuộc Đại học Auburn
(Mỹ) cho rằng, còn nhiều hợp chất hố học khác có vai trị tương tự trehalose trong
việc bảo vệ cây trồng chống lại hạn như: các axit amin (proline), polyamine, protein,
glycine betaine, sorbitol, marnitol… Các lồi thực vật khác nhau thì sử dụng loại hố
chất khác nhau.
Để đánh giá và chọn giống chịu hạn, theo M.A. Arraudeau (1989) có thể áp dụng
kỹ thuật ni cấy mơ, dùng các biến thể soma vơ tính để chọn lọc theo hướng chống
chịu hạn. Đối với lúa, người ta đã sử dụng kỹ thuật này để chọn giống chống chịu mặn
nên cũng có nhiều triển vọng khi áp dụng cho hướng chống hạn. Một bằng chứng cụ
thể hơn, người ta đã công bố sự thành công trong việc chọn giống yến mạch chịu mặn
thông qua nuôi cấy mô (Nabors, 1983).
d) Nghiên cứu chọn tạo giống lúa nương, lúa chịu hạn
Ở những vùng cao thiếu nước hay vùng có hạn hán xảy ra thường xun thì rất khó
có thể khắc phục bằng thuỷ lợi và các biện pháp kỹ thuật thông thường. Vấn đề sử dụng
giống chống chịu hạn trở thành lựa chọn tối ưu ở các vùng trồng lúa thiếu nước.
Năm 1958, viện nghiên cứu quốc gia Ibazan của Nigieria đã chọn tạo được giống
Agbele từ tổ hợp lai 15/56 FAR03, có khả năng chống chịu hạn khá và cho năng suất
cao.
Những năm 50-60, tại Philippines tiến hành công tác thu thập, so sánh và lai tạo
các giống lúa nương địa phương. Tới năm 1970, các giống lúa như C22, UPLRi3,
17
