Đặc điểm nông sinh học của một số dòng lúa đột biến và ảnh hưởng của phân bón lá cho dòng DS2 tại quỳnh phụ thái bình

Mục đích - Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất của các dòng đột biến từ giống lúa Bắc Thơm số 7, từ đó xác định dòng đột biến có đặc điểm nổi trội so với giống lúa ban

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-*** -

NGUYỄN HỒNG KIÊN

ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA ĐỘT BIẾN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN

LÁ CHO DÒNG DS2 TẠI QUỲNH PHỤ - THÁI BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SỸ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT

Mã số: 60.62.01

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Kim Thanh

HÀ NỘI – 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu 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 thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 08 tháng 04 năm 2012

Tác giả

Nguyễn Hồng Kiên

Tôi xin chân thành cảm ơn tới Ban Giám hiệu, tập thể giáo viên, công nhân viên và học sinh Trường Trung học Nông nghiệp Thái Bình đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm đề tài

Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ, đồng viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ này

Hà Nội, ngày 08 tháng 04 năm 2011 Tác giả

Nguyễn Hồng Kiên

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vii

Danh mục đồ thị ix

Danh mục các ký hiệu chữ viết tắt x

2.2 Một số đặc điểm nông sinh học chính liên quan đến kiểu cây lúa

2.3 Tình hình sản xuất và nghiên cứu về chất lượng lúa gạo 12

2.3.1 Tình hình sản xuất lúa chất lượng cao 12

2.3.2 Một số kết quả nghiên cứu về chất lượng gạo 13

2.4 Khái quát về các nghiên cứu và sử dụng đột biến trong công tác

2.4.1 Cơ sở di truyền của phương pháp gây đột biến nhân tạo 17

2.4.4 Vai trò và ý nghĩa của đột biến trong công tác chọn tạo giống 20

2.4.5 Kết quả nghiên cứu cải tiến giống lúa trong và ngoài nước 21

2.5.1 Cơ sở khoa học của việc sử dụng phân bón lá 28

2.5.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng phân bón lá trên thế giới và Việt

2.6 Tình hình sản xuất lúa gạo ở huyện Quỳnh Phụ - Thái Bình 33

4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43

4.1 Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển và năng suất của một

4.1.1 Một số chỉ tiêu sinh trưởng của các dòng, giống lúa thí nghiệm 43

4.1.2 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng, giống lúa: 44

4.1.3 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng, giống lúa thí

4.1.4 Động thái tăng trưởng số lá của các dòng, giống lúa tham gia thí

4.1.5 Khả năng đẻ nhánh của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 48

4.1.6 Chỉ số diện tích lá của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 51

4.1.7 Đặc điểm nông sinh học của các dòng, giống lúa tham gia thí

4.1.8 Khả năng chống chịu sâu bệnh của các dòng, giống lúa tham gia

4.1.9 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa 56

4.1.10 Chất lượng gạo của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 59

4.2.1 Thời gian các giai đoạn sinh trưởng của các công thức thí nghiệm 63

4.2.2 Ảnh hưởng của phân bón lá đến động thái tăng trưởng chiều cao

4.2.3 Ảnh hưởng của phân bón lá đến động thái tăng trưởng số lá trên

4.2.4 Ảnh hưởng của phân bón lá đến khả năng đẻ nhánh của dòng

4.2.7 Tình hình nhiễm sâu bệnh của các công thức thí nghiệm 73

4.2.8 Ảnh hưởng của phân bón lá đến các yếu tố cấu thành năng suất

4.2.9 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng một số loại phân bón lá lên dòng DS2 77

DANH MỤC BẢNG

Bảng4.1: Một số chỉ tiêu về sinh trưởng của các dòng, giống lúa trong

Bảng 4.2: Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng, giống lúa 44

Bảng 4.3 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các dòng, giống lúa

Bảng 4.4 Động thái tăng trưởng số lá trên cây của các dòng, giống lúa

Bảng 4.5 động thái đẻ nhánh của các dòng, giống lúa tham gia thí nghiệm 49

Bảng 4.6 Tỷ lệ nhánh hữu hiệu và kiểu đẻ nhánh của các dòng, giống

Bảng 4.7: Chỉ số diện tích lá ở một số thời kỳ sinh trưởng của các dòng,

Bảng 4.8: Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng, giống lúa tham

Bảng 4.9: Tình hình nhiễm sâu bệnh của các dòng, giống lúa tham gia thí

B¶ng 4.10: C¸c yÕu tè cÊu thµnh n¨ng suÊt vµ n¨ng suÊt c¸c dßng, gièng

B¶ng 4.11: Kết quả nghiên cứu chất lượng gạo của một số dòng lúa thí nghiệm 59

Bảng 4.12: Chất lượng gạo thương mại của các dòng, giống lúa tham gia

Bảng 4.13: Đánh giá chất lượng dinh dưỡng và cơm của các dòng, giống

Bảng 4.14 Ảnh hưởng của phân bón lá đến thời gian các giai đoạn sinh

Bảng 4.15 Ảnh hưởng của phân bón lá đến động thái tăng trưởng chiều

Bảng 4.16 Động thái tăng trưởng số lá trên cây của các công thức thí

Bảng 4.17 Động thái đẻ nhánh của các công thức thí nghiệm 67

Bảng 4.18 Ảnh hưởng của phân bón lá đến tỷ lệ nhánh hữu hiệu và kiểu

Bảng 4.19: Ảnh hưởng của phân bón lá đến chỉ số diện tích lá LAI (m2

Bảng 4.20 Một số đặc điểm nông sinh học của các công thức thí nghiệm. 72

Bảng 4.21 Tình hình nhiễm sâu bệnh của các công thức thí nghiệm 73

Bảng 4.22 Ảnh hưởng của phân bón lá đến các yếu tố cấu thành năng

suất và năng suất của dòng lúa đột biến DS2 74

Bảng 4.23 Hiệu quả kinh tế của các công thức sử dụng phân bón lá 77

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Hình 4.1 Động thái tăng trưởng chiều cao cây qua các thời kỳ sinh trưởng 47

Hình 4.2 Động thái tăng trưởng số nhánh của các dòng, giống lúa tham

Hình 4.3 Năng suất thực thu của các dòng, giống lúa thí nghiệm 58

Hình 4.4 Động thái đẻ nhánh của các công thức thí nghiệm 67 Hình 4.5 Khả năng đẻ nhánh của các công thức thí nghiệm 71

Hình 4.6 Năng suất thực thu của các công thức thí nghiệm 76

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long

Đ/c : Đối chứng

FAO : Tổ chức lương thực thế giới

IRRI : Viện nghiên cứu lúa quốc tế

NN&PTNT : Nông nghiệp và phát triển nông thôn

NSLT : Năng suất lý thuyết

NSTT : Năng suất thực thu

1 MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Cây lúa (Oryza sativa L) là cây lương thực lâu đời nhất, phổ biến nhất lúa được trồng ở 112 nước, là lương thực của hơn 54% dân số trên thế giới Ở một số nước như Ấn Độ, Trung Quốc, Inđônêsia, Nhật Bản, Việt Nam…lúa là cây lương thực chính Về giá trị kinh tế, lúa gạo là mặt hàng xuất khẩu của một số nước, do lúa gạo là cây lương thực có giá trị dinh dưỡng cao

Ở Việt Nam, sản xuất lúa gắn liền với sự phát triển nông nghiệp Kinh nghiệm sản xuất lúa đã hình thành, tích luỹ và phát triển cùng với sự hình thành và phát triển của dân tộc Những tiến bộ của khoa học, kỹ thuật trong nước và thế giới trên lĩnh vực nghiên cứu sản xuất lúa đã thúc đẩy mạnh ngành trồng lúa nước ta vươn lên bắt kịp trình độ tiên tiến của thế giới Đến nay nghề trồng lúa ở Việt Nam vẫn không ngừng phát triển và có một vị trí hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Đặc biệt từ sau Nghị quyết 10 của TW Đảng ra đời (1988) đến nay, sản xuất lúa ở nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc Từ một nước thiếu ăn phải nhập khẩu lương thực, hiện nay nước ta không những sản xuất đủ nhu cầu lương thực trong nước đã trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ hai thế giới sau Thái Lan

Viện Di truyền Nông nghiệp là một trong những cơ sở áp dụng rất sớm kỹ thuật hạt nhân trong chọn giống cây trồng Đến nay, Viện đưa vào sản xuất 12 giống lúa đột biến như DT10, Khang Dân đột biến, lúa chịu mặn CM1, các giống lúa nếp DT21, DT22…Trong đó, giống lúa DT10 được tạo ra từ những năm 1990 đến nay vẫn được sử dụng ở các tỉnh phía Bắc với diện tích khoảng 1 triệu ha gieo trồng Giống Khang dân đột biến hiện đã phát triển hàng vạn hécta và đã được thương mại hóa về bản quyền giống Một số giống cây trồng khác như ngô, lạc

đã được Bộ NN&PTNT công nhận là giống quốc gia, giống khu vực hóa và được gieo trồng trên hàng vạn hécta trong 20 năm qua

Viện Di truyền Nông nghiệp đã tiến hành gây đột biến bằng phương pháp chiếu xạ từ giống Bắc Thơm số 7, cho đến nay đã tạo được khá nhiều dòng, trong đó đã xác định được ba dòng đột biến có triển vọng là DS1, DS2, DS3

Thái Bình là một tỉnh nông nghiệp có tổng diện tích đất sản xuất lúa hàng năm đứng thứ 2 trong vùng đồng bằng sông Hồng với tổng diện tích khoảng 168,3 nghìn ha, sản lượng lúa hàng năm đạt 1105,2 nghìn tấn góp phần không nhỏ trong việc đảm bảo an ninh lương thực, ổn định và nâng cao đời sống xã hội cho nhân dân Trong đó Quỳnh Phụ là một huyện góp phần đáng kể vào tổng sản lượng của cả tỉnh

Nằm ở cửa ngõ phía Bắc của tỉnh Thái Bình, Quỳnh Phụ là một huyện có truyền thống thâm canh lúa nước,với tổng diện tích gieo cấy hàng vụ là 12000 ha, thực hiện nghị quyết 04 của tỉnh ủy về chuyển đổi cơ cấu giống lúa mới vào thâm canh sản xuất, Quỳnh Phụ đã chủ động xây dựng và triển khai các giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt, kháng sâu bệnh, có thời gian sinh trưởng ngắn hoặc cực ngắn vào sản xuất để mở rộng diện tích gieo trồng cây vụ đông

Vì vậy, việc thử nghiệm một số dòng lúa đột biến từ giống bắc thơm số 7 tại địa bàn Quỳnh Phụ là cần thiết cho việc tìm ra giống lúa phù hợp với cơ cấu mùa vụ của địa phương, đồng thời đề xuất được phương pháp sử dụng phân bón

lá hợp lý để đưa vào sản xuất Vì lý do đó chúng tôi tiến hành đề tài: “Đặc điểm

nông sinh học của một số dòng lúa đột biến và ảnh hưởng của phân bón lá lên dòng DS2 tại Quỳnh Phụ - Thái Bình”

1.2 Mục đích và yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục đích

- Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất của các dòng đột

biến từ giống lúa Bắc Thơm số 7, từ đó xác định dòng đột biến có đặc điểm nổi trội so với giống lúa ban đầu

- Nghiên cứu xác định loại phân bón lá thích hợp với dòng lúa đột biến triển vọng DS2

1.2.2 Yêu cầu

- So sánh khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất của 3 dòng lúa đột

biến với giống Bắc Thơm số 7 từ đó phát hiện ra dòng ưu việt

- Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón lá lên dòng lúa đột biến triển vọng DS2 Từ đó xác định loại phân bón lá thích hợp nhất cho dòng DS2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp dẫn liệu khoa học về đặc điểm sinh trưởng phát triển và năng suất của các dòng lúa đột biến từ giống Bắc Thơm số 7 bằng phương pháp chiếu xạ

- Kết quả nghiên cứu có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong giảng dạy, nghiên cứu về lúa gạo nói chung và các dòng đột biến bằng phương pháp chiếu xạ nói riêng

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Kết quả đề tài góp phần vào việc chọn tạo giống lúa mới bằng phương pháp gây đột biến sử dụng chiếu xạ giống lúa Bắc Thơm số 7 phục vụ thực tế

sản xuất

- Kết quả của đề tài góp phần bổ sung loại phân bón lá có hiệu quả cao

vào quy trình thâm canh cho cây lúa dòng đột biến có triển vọng DS2

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Nguồn gốc và phân loại cây lúa

Cây lúa trồng Oryza sativa là loài cây thân thảo Thời gian sinh trưởng của các giống lúa dài ngắn khác nhau và nằm trong khoảng từ 60 – 130 ngày [16]

Về phương diện thực vật học, lúa trồng hiện nay là do lúa dại Oryza fatua hình thành thông qua một quá trình chọn lọc nhân tạo lâu dài Loại lúa dại này thường gặp ở Ấn Độ, Campuchia, Nam Việt Nam, vùng Đông Nam Trung Quốc, Thái Lan,…Họ hàng với cây lúa trồng trong chi Oryza có các loài lúa với 24 hoặc 48 nhiễm sắc thể Trong số 22 loài lúa của chi Oryza chỉ

có hai loài lúa Oryza sativa và Oryza glaberrima là lúa trồng, nhưng loài Oryza glaberrima chỉ được trồng trên diện tích nhỏ ở Tây Phi [16]

Nhiều kết quả nghiên cứu gần đây nhất cho rằng lúa trồng Châu Á (Oryza sativa) xuất hiện khoảng 2000 – 3000 năm trước công nguyên Từ trung tâm khởi nguyên Ấn Độ và Trung Quốc, cây lúa được phát triển về hai hướng Đông và Tây Cho đến thế kỷ thứ nhất, cây lúa được đưa vào trồng ở vùng Địa Trung Hải và Ai Cập, Italia và được nhập vào các nước Đông Âu, Nam Âu như Nam Tư cũ, Bungaria, Rumania,…Đầu chiến tranh thế giới lần thứ hai, lúa mới được trồng đáng kể ở Pháp, Hungaria Theo hướng Đông, đầu thế kỷ XI cây lúa từ Ấn Độ được nhập vào Inđônêsia Cho đến nay, cây lúa có mặt ở khắp các châu lục bao gồm các vùng nhiệt đới, vùng á nhiệt đới

và vùng ôn đới [38]

Trong các nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học Viên nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) thống nhất chia lúa trồng Châu Á (Oryza sativa) thuộc họ hòa thảo (Gramineae), chi Oryzae, có bộ nhiễm sắc thể 2n = 24, kiểu genome AA, với ba kiểu sinh thái địa lý hay ba loài phụ Indica, Japonica và Javanica [35]

2.2 Một số đặc điểm nông sinh học chính liên quan đến kiểu cây lúa lý tưởng

Cây lúa có kiểu hình khoẻ đẹp là cở sở khởi đầu tạo điều kiện cho năng suất cao Năm 1980 các nhà chọn giống lúa Nhật Bản đã đề xuất kiểu hình cho giống lúa siêu cao sản với năng suất vượt lên 25% sau 15 năm cải tiến giống.[36]

Năm 1980, Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế bắt đầu thực hiện chương trình tạo giống “siêu lúa” (Super Rice) với năng suất tăng 20 - 25% so với giống có năng suất cao nhất vào thời điểm đó, có nghĩa là với một giống sinh trưởng khoảng 120 ngày có thể cho năng suất 12 tấn/ha/vụ Khush GS gọi các giống “siêu lúa” đó là giống Japonica nhiệt đới Mô hình giống Japonica nhiệt đới theo ý tưởng của ông phải có một số đặc điểm sau: đẻ ít, tỷ lệ nhánh hữu hiệu cao, thân cứng, bông to nhiều hạt, tỷ lệ hạt mẩy cao và năng suất cao.[36]

Donald (1968) là người khởi xướng đầu tiên về kiểu cây lý tưởng Nhiều nhà chọn giống khác đã chú ý đến vấn đề chọn lọc kiểu hình Huang cho rằng kiểu hình sinh trưởng mạnh, đẻ nhiều sẽ cho ưu thế lai vượt trội về năng suất, Zhou cho rằng kiểu cây lý tưởng phải có bông to.[36]

Yuan LP (1997) đặc biệt nhấn mạnh đến việc tạo ra kiểu hình đạt đến

sự hài hoà giữa “nguồn” và “sức chứa” Ông phê phán các nhà chọn giống thường hay mắc sai lầm khi tìm tòi các dạng mới có “sức chứa” quá lớn (nhiều bông, bông to, hạt nặng) rất hấp dẫn khi chọn lọc cá thể Nhưng họ thường không quan tâm đến “nguồn” một cách đầy đủ thoả đáng nên sẽ gặp khó khăn khi hiện thực hoá giống mới trong sản suất, bởi vì thành phần quan trọng nhất của “nguồn” là diện tích lá Nếu diện tích lá nhỏ thì hiệu suất quang hợp nhỏ, sản phẩm quang hợp ít, lượng vật chất tích luỹ vào hạt sẽ giảm dẫn đến năng suất thấp.[13]

Dựa trên cơ sở những kết quả đạt được (Khush, 1900) đã tổng kết mô hình kiểu cấu trúc cây lúa mới (New Rice Plant Type) có năng suất cao [57] :

Số dảnh/khóm từ 3 - 4 dảnh, thời gian sinh trưởng từ 100- 130 ngày, không có bông vô hiệu, thân cứng chống đổ tốt, lá thẳng, dày và xanh đậm, số hạt chắc trên bông từ 200 - 250 hạt, hệ thống rễ khoẻ, chống chịu được nhiều loại sâu bệnh, chiều cao cây từ 90 - 100cm, tiềm năng năng suất 10 - 13 tấn

2.2.1 Thời gian sinh trưởng

Thời gian sinh trưởng (TGST) của cây lúa biến động trong một phạm vi rộng, là tính trạng số lượng do nhiều gen cùng kiểm soát

Các giống có TGST từ 110 – 135 ngày hiện nay có năng suất cao hơn các giống chín sớm hoặc chín muộn trong cùng điều kiện canh tác Các nghiên cứu cho rằng có mối liên kết giữa các gen kiểm soát tính chín trung bình với các gen điều khiển yếu tố cấu thành năng suất Mặt khác còn xác định rằng ở các giống chín trung bình đạt được sự cân đối giữa sinh trưởng sinh dưỡng với sinh trưởng sinh thực tạo nên một sự hài hòa hợp lý thúc đẩy năng suất cao Sự cân bằng này có thể điều chỉnh cho một giống bằng cách chuyển đổi mùa vụ gieo trồng.[36]

Tại Mỹ khi trồng giống cực ngắn ngày (Bellet patna và Blue belle) ở vùng nhiệt đới, TGST là 100 – 105 ngày, năng suất chỉ đạt 5 – 6 tấn/ha, khi đem gieo chính giống đó trồng ở vùng núi cao, nền nhiệt độ thấp hơn, TGST kéo dài hơn 15 – 20 ngày, thu được năng suất tăng gấp 2 lần Các giống lúa trồng ở Việt Nam cũng có những biểu hiện tương tự: một giống khi gieo cấy trong vụ mùa nhiệt độ cao, TGST sẽ rút ngắn, năng suất kém hơn TGST kéo dài ra, năng suất có thể cao hơn từ 10 – 25%.[36]

Thời gian sinh trưởng của cây lúa liên quan chặt chẽ đến thời gian làm đốt: các giống chín sớm và trung ngày thì giai đoạn làm đốt thường bắt đầu vào lúc phân hoá đòng, các giống chín muộn giai đoạn làm đốt trước lúc phân hoá đòng.[8]

Đa số giống lúa ngắn ngày và trung ngày không phản ứng quang chu

kỳ, khá phù hợp với vùng nhiệt đới ấm áp, có đủ nước tưới để gieo trồng 2-3

vụ liên tục trong năm

Theo Yosida (1981) chia thời gian sinh trưởng của cây lúa ra làm 2 giai đoạn chính là giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực Tuy nhiên có thể chia làm 3 giai đoạn là giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng, sinh trưởng sinh thực và chín.[14]

Cũng theo Yosida (1981), khi nghiên cứu thời gian sinh trưởng của các giống lúa cho rằng những giống lúa có thời gian sinh trưởng quá ngắn thì không thể cho năng suất cao do sinh trưởng sinh dưỡng bị hạn chế Ngược lại, những giống lúa có thời gian sinh trưởng quá dài cũng cho năng suất thấp vì

dễ bị lỗp đổ và chịu nhiều tác động của điều kiện ngoại cảnh bất lợi Trong khi đó các giống có thời gian sinh trưởng trong khoảng 120 ngày có khả năng cho năng suất cao hơn.[14]

2.2.2 Chiều cao cây

Gen lùn đóng vai trò quan trọng trong quá trình tạo ra kiểu cây lúa có chiều cao lý tưởng Những nghiên cứu về di truyền đến nay cho rằng ở lúa có hai kiểu gen lùn chính trong tự nhiên, ngoài ra còn có một số kiểu gen lùn do đột biến tự nhiên hay nhân tạo Gen lùn được phân lập từ các giống lúa có nguồn gốc xuất xứ ở Trung Quốc, Đài Loan như: Dee - Geo - Woo - gen, I - geo- tze, Tai chung - Natie1 thường là một cặp gen lặn kiểm soát Cặp gen lặn này khi ở trạng thái đồng hợp thể sẽ làm cho các lóng bị rút ngắn nhưng không rút ngắn chiều dài bông.[36]

Chiều cao cây lúa là một chỉ tiêu hình thái có liên quan đến nhiều chỉ tiêu khác, đặc biệt là tính chống đổ, cây lúa có thân ngắn và cứng có khả năng chống đổ tốt hơn

Theo các nhà nghiên cứu của IRRI (1996) chiều cao cây được đánh giá theo thang điểm sau:[48]

- Điểm 1: bán lùn (vùng trũng< 110cm, vùng cao <90cm)

- Điểm 5: trung bình (vùng trũng 110- 130cm, vùng cao 90- 125cm)

- Điểm 9: cao (vùng trũng > 110cm, vùng cao > 125cm)

Thân lúa gồm nhiều mắt và lóng, số lóng trên thân phụ thuộc vào giống, các giống lúa nổi và chịu úng vươn dài lóng tốt hơn Sự phát triển của lóng đốt quyết định đến chiều cao cây và liên quan tới khả năng chống đổ.[8]

2.2.3 Khả năng đẻ nhánh

Có nhiều quan điểm khác nhau xung quanh vấn đề đẻ nhánh của các cây ngũ cốc nói chung và cây lúa nói riêng Một số người cho rằng các giống cây ngũ cốc không đẻ nhánh sẽ cho năng suất cao nhất, điều đó đúng với cây ngô, kê, cao lương, lúa mì

Cây lúa đẻ nhánh ít nhưng tỷ lệ hữu hiệu cao sẽ cho bông to, nhiều hạt

và hạt nặng Quan điểm này của Khush GS được khá nhiều nhà chọn giống tán thành và theo đuổi Nghiên cứu của P.R Jennings và cộng sự 1979 đối với lúa thường cho rằng số nhánh đẻ của một cá thể di truyền số lượng, có hệ số

di truyền từ thấp đến trung bình Các nghiên cứu khác cho rằng đa số giống lúa cổ truyền có khả năng đẻ nhánh khoẻ.[36]

Đẻ nhánh là đặc tính sinh học của cây lúa, liên quan chặt chẽ đến quá trình hình thành số bông và năng suất sau này.[15]

Theo Bùi Huy Đáp, cấy 1 dảnh ngạnh trê và cấy thưa trong vụ mùa, giống lúa Tám có thể đẻ được 232 nhánh, trong đó có 198 nhánh thành bông

Vụ chiêm, giống chiêm chanh đẻ được 113 nhánh, trong đó có 101 nhánh thành bông Tuy nhiên trên đồng ruộng, nếu cấy 4 - 5 dảnh, khóm lúa có thể

đẻ được 15 - 20 nhánh, sau đó cho khoảng 12 - 15 nhánh hữu hiệu.[15]

2.2.4 Bộ lá lúa và khả năng quang hợp

Khi nghiên cứu về bộ lá cần quan tâm đến sự phân bố của bản lá trong không gian đó Bản lá là nơi xảy ra quá trình quang hợp và từ đây vật chất

đồng hoá được chuyển qua bẹ lá đến các cơ quan bộ phận khác của cây Sự phân bố bộ lá trong quần thể ruộng lúa chịu ảnh hưởng bởi yếu tố di truyền của từng giống và tác động của ngoại cảnh như phân bón, nước tưới, nhiệt độ

và cường độ ánh sáng và còn chịu ảnh hưởng của độ cao so với mực nước biển tại nơi trồng trọt, trong đó tác động của yếu tố di truyền vẫn là chính.[36]

Yosida (1981) cho rằng một lá lúa hoàn chỉnh bao gồm: bẹ lá, bản lá, tai lá và thìa lìa Các giống chín sớm và trung bình có từ 10 - 18 lá/thân chính, các giống mẫn cảm với chu kỳ quang có số lá ổn định trong hầu hết các điều kiện Thời gian sống của từng lá lúa cũng rất khác nhau, các lá phía trên có thời gian sống lâu hơn các lá phía dưới, như vậy lá đòng có thời gian sống lâu nhất.[17]

Chỉ số diện tích lá (LAI) được tính bằng tỷ lệ giữa diện tích lá trên diện tích đất (m2lá/m2đất) Nghiên cứu của Đào Thế Tuấn (1970) cho thấy ở các ruộng lúa có năng suất cao ở Việt Nam chỉ số diện tích lá lớn nhất ở giai đoạn trước hoặc trong khi trỗ bông Chỉ số diện tích lá (LAI) thay đổi tuỳ thuộc vào giống lúa và mùa vụ LAI biến động từ 3 - 8, trung bình 4 - 5, và ruộng lúa năng suất cao LAI có thể đạt tới 6 - 7.[8]

Tác giả Nguyễn Văn Hoan (2006) cho biết giống có thời gian sinh trưởng càng dài thì số lá càng nhiều, các giống cực ngắn (thời gian sinh trưởng 76 - 90 ngày) có 12 - 13 lá, các giống ngắn ngày (thời gian sinh trưởng

91 - 115 ngày) có 14 - 15 lá và cây lúa ra theo quy luật chung, các lá sau ra hoàn chỉnh thì lá trước lụi đi và luôn duy trì từ 4 - 5 lá xanh.[14]

Bộ lá cứng dày và tương đối hẹp tạo điều kiện cho việc nâng cao mật

độ gieo cấy, đồng thời ánh sáng mặt trời vẫn có thể chiếu sâu qua các tầng lá đến gốc, kích thích quá trình đẻ nhánh, hạn chế sâu bệnh và làm tăng thêm diện tích quang hợp tạo ra nhiều chất khô Các giống lúa nửa lùn thường có

bộ lá đứng, dày, cứng và xanh đậm Có những giống đẻ nhánh rất chụm, lá đứng trong suốt quá trình sinh trưởng, có giống ở thời kỳ đẻ nhánh có dạng

thân xoè, lá uốn cong, khi đứng cái (bắt đầu phân hoá đòng) lá đứng thẳng, ba

lá cuối cùng đứng thẳng hơn các lá trước.[36]

Thời gian hoạt động quang hợp của bản lá của các giống dài ngắn khác nhau, các giống thuộc loài phụ Japonica lá hoạt động lâu hơn các giống thuộc loài phụ Indica hay nói cách khác là quá trình già hoá các mô cấu tạo bản lá của Japonica diễn ra chậm chạp hơn Indica Hoạt động quang hợp của ba lá trên cùng hết sức có ý nghĩa trong việc nâng cao năng suất lúa Theo tính toán của các nhà khoa học thì ba lá trên cùng đóng góp 74% tổng lượng vật chất vận chuyển vào hạt Thời gian hoạt động của các lá này càng dài thì năng suất lúa càng cao.[36]

Lá đòng là trung tâm hoạt động sinh lý ở giai đoạn sinh trưởng và phát triển, nó đóng vai trò rất quan trọng trong quang hợp dự trữ chất hữu cơ để nuôi hạt ở giai đoạn vào chắc và nó chuyển các chất đồng hoá cho lúa

Yuan LP (1997) và các nhà chọn tạo giống lúa Trung Quốc cho rằng lá đòng dài, rộng vừa phải, bản lá lòng mo, dày, đứng, xanh đậm là lý tưởng nhất Vì vậy lá đứng, lá đòng dài, tán lá cao hơn lá bông khoảng 30cm sẽ hoàn toàn bất lợi, vì chúng che khuất ánh sáng mặt trời xuống tán bông làm hạn chế khả năng quang hợp của vỏ hoa lúa, cuống gié, trục bông và các tầng

lá bên dưới Hơn nữa còn làm cho độ ẩm, nhịêt độ tăng lên dẫn đến tăng cường độ hô hấp, tiêu hao nhiều năng lượng, làm giảm hiệu suất quang hợp, giảm lượng chất khô tích luỹ vào hạt [36]

2.2.5 Các đặc điểm hình thái bông

Có một số công trình nghiên cứu tập đoàn giống lúa đã chỉ ra mối quan

hệ tương quan giữa kích thước và số lượng bông của các giống Những nghiên cứu này đều cho rằng giữa kích thước và số lượng bông tương quan ngược chiều nhau trong một phạm vi khá ổn định và thấp hơn so với từng yếu

tố thành phần Các giống có bông to thường đẻ ít, các giống nhiều bông thì

bông nhỏ Vì vậy tổng khối lượng hạt của một cá thể chênh lệch giữa các giống bao giờ cũng thấp hơn sự chênh lệch về kích thước và số lượng bông

Yuan LP 1997 cho rằng kiểu cây lý tưởng phải có kích thước bông và

số lượng bông trung bình Bông trung bình có khoảng 180 hạt chắc, khối lượng 1000 hạt từ 25 – 30g, hạt trên bông xếp sít có nhiều gié cấp 1 trên trục bông chính [36]

Các giống Indica có thời gian vào mẩy ngắn 25 – 32 ngày, bộ lá tàn nhanh, quá trình vận chuyển vật chất về hạt nhanh Các giống Japonica có thời gian vào mẩy kéo dài 40 – 50 ngày, hoạt động quang hợp diễn ra từ từ và quá trình tích luỹ cũng diễn ra từ từ do thời gian hoạt động của 3 lá cuối cùng lâu hơn.[36]

Kiểu sắp xếp hạt trên bông lúa là chỉ tiêu khá quan trọng tạo nên kích thước bông Thống kê số gié cấp 1 trên bông của tập đoàn lúa cổ truyền thấy rằng chỉ tiêu này biến động từ 7 – 13 gié trên bông, trung bình là 11 gié Kiểu bông xoè có từ 7 – 11 gié, trên gié cấp 1 có thể có 1 – 3 gié cấp 2, các hạt còn lại đóng trực tiếp vào trục gié vì thế trên mỗi gié chỉ có từ 5 – 20 hạt Kiểu bông chụm (các gié xếp dày sít nhau) thường có 9 – 13 gié cấp 1 trên bông, số gié cấp 2 và số hạt trên 1 gié cấp 1 cao hơn kiểu xoè.[36]

Số bông hữu hiệu của mỗi cá thể trong quần thể nhiều hay ít phụ thuộc vào đặc tính giống, kỹ thuật trồng trọt, mùa vụ gieo cấy, mật độ, chế độ phân bón, nước tưới…Trong cùng điều kiện gieo cấy như nhau số bông hữu hiệu đạt được của các giống không giống nhau đó là khác biệt di truyền Nếu chỉ xét riêng tác động của yếu tố di truyền có thể phân ra hai kiểu tác động chính

đó là hoạt động của các gen kiểm soát tính trạng sinh trưởng mạnh sớm và hoạt động của các gen điều khiển sự phát triển cân đối của cấu trúc tán lá.[13]

Kích thước bông và số lượng bông là hai yếu tố chính hình thành “sức chứa” của một giống lúa.[36]

2.3 Tình hình sản xuất và nghiên cứu về chất lượng lúa gạo

2.3.1 Tình hình sản xuất lúa chất lượng cao

Lúa chất lượng cao là tiêu chuẩn hàng đầu đối với việc xuất khẩu gạo trên thị trường thế giới Thái Lan là nước có chất lượng lúa gạo xuất khẩu hàng năm đứng thứ nhất trên thế giới đồng thời do chất lượng gạo cao nên giá bán cũng rất cao.[20]

Thái Lan chủ yếu sản xuất các giống lúa cổ truyền của địa phương, có chất lượng cao để xuất khẩu, nhưng năng suất thấp khoảng 2 tấn/ha, các giống lúa cải tiến ngắn ngày năng suất cao chỉ chiếm diện tích rất nhỏ.[60]

Giống lúa chất lượng cao đang được trồng khá phổ biến hiện nay, tại Nhật Bản là giống cổ truyền Koshihikari, giống này có năng suất 55- 60 tạ/ha, hàm lượng amylose 17- 18%, không thơm nhưng vị ngon đặc biệt Ngoài ra còn một số giống lúa chất lượng khác đang được gieo trồng tại Nhật Bản như Ettaman- 17, Hatsurishiki, Norin.[56]

Một số quốc gia khác là Pakistan cũng có điều kiện sinh thái rất phù hợp với việc gieo trồng các giống lúa thơm, giống Basmati và rất nhiều giống khá của IRRI.[56]

Cây lúa ở Lào chiếm 72% diện tích đất trồng trọt (1994) trong đó 85% được trồng bằng các giống lúa dẻo dính, năng suất thấp.[56]

Theo thống kê của Bộ NN & PTNT, năm 2004 có 63 giống lúa đang được trồng phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long trong đó phổ biến nhất là các giống hạt dài trong, gạo thơm như: OM 1490, OMCS 2000, Jasmine 85,

OM 2517, IR 50404

Theo điều tra năm 2003 của Viện lúa ĐBSCL về các giống lúa đang sản xuất trong khu vực này thì các giống lúa có hạt gạo dài (>6,61mm) chiếm

trên 80% diện tích gieo trồng toàn vùng, giống có hàm lương amylose trung bình chiếm trên 60% trong khi đó giống bạc bụng chỉ chiếm 16,96%.[3]

Theo số liệu thống kê, trong cơ cấu giống lúa của vùng đồng bằng Sông Hồng thì giống có năng suất cao chiếm ưu thế hơn giống có chất lượng cao nhiều lần, tuy nhiên những năm gần đây tỷ lệ giống có chất lượng cao đang tăng dần

Phát triển giống lúa đáp ứng cả hai yêu cầu về an toàn lương thực và có khả năng cạnh tranh cao về chất lượng nông sản, gia tăng thu nhập của người trồng lúa lµ môc tiªu trong chiÕn l−îc ph¸t triÓn lóa g¹o cña n−íc ta hiÖn nay Chiến lược tạo giống lúa hạt dài, hàm lượng amylose < 20%, ít bạc bụng là ưu điểm số 1, kế đến là mùi thơm Phương pháp chọn tạo giống truyền thống vẫn còn nguyên giá trị của nó trong cải tiến giống lúa theo mục tiêu chiến lược này Tuy nhiên nó cần được kết hợp với các phương pháp hiện đại để thúc đẩy hiệu quả tốt hơn.[4]

2.3.2 Một số kết quả nghiên cứu về chất lượng gạo

Chất lượng lúa gạo được đánh giá thông qua nhiều chỉ tiêu bao gồm màu sắc nội nhũ, kích thước, hình dạng, độ đồng đều của nội nhũ, tỷ lệ gạo xay, gạo xát, gạo nguyên, tỷ lệ bạc bụng, độ trong, độ đục của nội nhũ, hàm lượng các chất dinh dưỡng: tinh bột, amyloza, amilopectin, lizin, protein…chất lượng nấu nướng, thử nếm: độ nở, độ xốp, độ bóng, độ dẻo của cơm, mùi thơm, vị đậm nhạt…có thể sắp xếp thành 4 loại sau đây:[36]

- Chất lượng kinh tế bao gồm các chỉ tiêu cơ lý như: tỷ lệ gạo xay, tỷ lệ gạo xát, gạo nguyên, gạo trắng trong

- Chất lượng thương trường (thương phẩm) gồm các chỉ tiêu liên quan đến mẫu mã sản phẩm trong đó hình dạng màu sắc nội nhũ là chỉ tiêu quan trọng nhất, độ dài, độ thon, tỷ lệ gạo trắng trong, độ bóng, tỷ lệ gạo bạc bụng,

độ đồng đều hạt quyết định giá trị gạo trên thương trường

- Chất lượng dinh dưỡng: bao gồm các chỉ tiêu thu được nhờ phân tích hàm lượng chất dinh dưỡng trong nội nhũ: tinh bột, gluxit, chất béo, đường, protein, lizin, amyloza, amylopectin, các loại vitamin…

- Chất lượng nấu nướng, ăn uống, chế biến: bao gồm độ nở, độ dẻo, độ bóng của cơm, mùi cơm, vị đậm…

Các chỉ tiêu chất lượng trên đây trong một chừng mực nhất định có ảnh hưởng qua lại tương hỗ với nhau

- Kích thước và độ đồng đều của hạt:

Chiều dài, chiều rộng, bề dày hạt gạo là đặc tính riêng biệt của mỗi giống được kiểm soát bởi các gen di truyền Chiều dài hạt gạo do 1, 2, 3 gen kiểm soát (Ramiah 1931, Bolich 1957, Ramiah và Partha Sarathy 1927).[36]

Kích thước và hình dạng hạt có quan hệ với tỷ lệ gạo nguyên, gạo hạt ngắn thon hoặc bầu luôn có tỷ lệ gạo nguyên cao hơn dạng hạt dài Do tác động của chọn lọc nhân tạo lâu dài đã tạo nên sự tương hợp của kiểu hạt với tập quán nấu nướng nên thường thấy gạo hạt dài cơm mịn, khô, hạt gạo ngắn, bầu, cơm dẻo, ướt.[36]

Hạt gạo ngắn thường thấy ở các giống có nguồn gốc Japonica, phát sinh từ vùng lạnh, nguồn dinh dưỡng trong đất dồi dào, tiêu hao ít năng lượng cho hô hấp, có năng suất cao hơn và chất lượng dinh dưỡng cao hơn Các nhà nghiên cứu cho rằng rất khó tổng hợp tính lùn, đẻ khoẻ với đặc điểm hạt dài vào một cá thể Hiện nay có nhiều giống lùn, giống nửa lùn có kiểu hình khoẻ đẹp, sức sinh trưởng mạnh, năng suất cao, có hạt thon dài, gạo trong đạt chất lượng thương trường cao, như các giống cải tiến IR 64, IR 42, Jasmine.[36]

Năm 1980 các nhà nghiên cứu lúa gạo của IRRI tiến hành phân loại gạo theo các chỉ tiêu chiều dài, dạng hạt như sau:[8]

+ Về chiều dài hạt gạo được chia ra 4 cấp (mm):

Cấp 1 - rất dài : > 7.50

Cấp 3 - dài : > 6.61- 7.50

Cấp 5 - trung bình : 5.51- 6.60

- Màu sắc và cấu trúc nội nhũ:

Trên thương trường, gạo trong có giá trị cao vì hấp dẫn về hình thức nhưng không phải mọi giống gạo trong đều ngon cơm, mặt khác cơm ngon phụ thuộc khẩu vị của từng nhóm dân cư của mỗi vùng hoặc phụ thuộc vào hoàn cảnh sống Trong cùng một vùng như Miền Bắc nước ta, dân cư ở nông thôn thích gạo trong hoặc bạc bụng nhưng khi nấu cơm phải tơi xốp Dân sống ở thành phố lại thích gạo hạt nhỏ, trong khi nấu cơm mềm hơi dẻo Các nước Châu

Âu thích hạt gạo tròn kiểu Japonica Nhật Bản, Triều Tiên không thích ăn gạo thơm, trái lại vùng Đông Nam Á, Hồng Kông, Trung Quốc rất thích gạo thơm [8]

Trong số các loại protein từ ngũ cốc, protein từ lúa được đánh giá là chất dễ tiêu hóa( 88%), chứa lượng lizin cao( 4%) Hàm lượng protein (% chất khô) là một chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng dinh dưỡng của lúa gạo.[19]

Chất lượng nấu nướng chịu ảnh hưởng nhiều của hàm lượng amyloza

và nhiệt độ hóa hồ Giống có hàm lượng amyloza cao 28 – 35% cơm rất cứng

vì nhiệt độ hóa hồ cao, khi nấu cần nhiều nước, thời gian chín lâu Amyloza

từ 25 – 27% cơm khô, tơi xốp khi để nguội cơm cứng, amyloza từ 20 – 24%, nấu cơm nhanh chín, cơm mềm xốp ngon, amyloza từ 15 – 19% cơm mềm dẻo, nhỏ hơn 15%, cơm dẻo nát và amyloza dưới 2% sẽ có nội nhũ đục, chính

là gạo nếp, cơm dẻo, dính.[19]

Gạo bạc bụng có giá trị hàng hóa thấp hơn gạo trong Có 3 loại bạc bụng như sau: vết bạc nằm chính giữa nội nhũ, vết bạc nằm ở phía bụng và vết bạc ở

phía lưng đều được gọi là bạc bụng Nghiên cứu vấn đề này Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA, 1963) cho rằng có một cặp gen lặn kiểm soát tính trạng, nhưng một số nghiên cứu khác cho rằng có một cặp gen trội kiểm soát (Chalam và Venkateswalu, 1965, Nagai, 1958); Nakatat và Jackson (1973) cho rằng tính trạng bạc bụng do nhiều gen kiểm soát Khi có vết bạc dù ở bất kỳ đâu đều làm tỷ lệ gạo gẫy tăng, gạo nguyên giảm, tuy nhiên chất lượng nấu nướng ít bị ảnh hưởng.[8]

Các nhà nghiên cứu lúa gạo của IRRI tiến hành phân loại gạo theo các chỉ tiêu độ bạc bụng, hàm lượng amyloza, nhiệt độ hóa hồ, độ bền thể gel như sau:[8]

+ Về độ bạc bụng gồm 4 loại (điểm):

Điểm 0: không có vết đục trong hạt gạo

Điểm 1: vết đục chiếm ít hơn 10% diện tích hạt

Điểm 5: vết đục chiếm từ 11-20% diện tích hạt

Điểm 9: vết đục chiếm trên 20% diện tích hạt

+ Hàm lượng amyloza: phân tích trên máy so màu

Hàm lượng amyloza càng lớn thì cơm càng cứng, hàm lượng amyloza càng thấp thì cơm càng mềm - dẻo dính

+ Nhiệt độ hóa hồ: được đánh giá và phân loại theo 3 mức khác nhau: cao, trung bình và thấp

+ Độ bền thể gel: được đánh giấ và phân loại theo 3 mức khác nhau:

- Mềm: có độ dài của gel từ 61-100mm

- Trung bình: có độ dài của gel từ 41- 60mm

- Cứng: có độ dài của gel từ 25- 40mm

Năm 1985 Juliano B.O đưa ra các tiêu chuẩn chất lượng gạo bao gồm:

- Ngoại hình hạt gạo: dạng hạt, màu sắc, độ trong, độ bóng

- Chất lượng xay xát: tỷ lệ gạo nguyên, tỷ lệ gạo xát trắng

- Chất lượng cơm: hàm lượng amyloza, nhiệt độ hóa hồ, độ bền thể gel,

độ nở cơm

- Chất lượng dinh dưỡng: hàm lượng protein

Trên thị trường lúa gạo quốc tế các chỉ tiêu chất lượng gạo được nhiều người tiêu dùng quan tâm nhất là: chiều dài và dạng của hạt gạo, độ trong bóng, tỷ lệ gạo nguyên, hàm lượng amyloza và nhiệt độ hóa hồ Ngoài yếu tố giống, giá trị thương phẩm của gạo còn phụ thuộc vào tỷ lệ gạo gãy[8]

2.4 Khái quát về các nghiên cứu và sử dụng đột biến trong công tác chọn tạo giống cây trồng

2.4.1 Cơ sở di truyền của phương pháp gây đột biến nhân tạo

Căn cứ vào tính chất biến đổi cấu trúc di truyền mà người ta chia đột biến thành 2 kiểu cơ bản: Đột biến gen ( còn gọi là đột biến điểm ) và đột biến nhiễm sắc thể [26]

Đột biến gen là những biến đổi trong cấu trúc phân tử của gen, tức là nó thay đổi trật tự các nucleotide trong ADN, hoặc là thay thế các bazơ nitơ trong các cặp nucleotide Vì vậy nó không làm thay đổi cấu trúc của nhiễm sắc thể, cũng như không làm ảnh hưởng đến quá trình tiếp hợp và trao đổi chéo của các gen trong quá trình giảm phân Đột biến nhiễm sắc thể là những đột biến làm đứt và thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể, làm biến đổi sự phân chia của các nhiễm sắc thể trong quá trình nguyên phân và giảm phân dẫn đến giảm mạnh độ hữu thụ Đột biến nhiễm sắc thể có thể làm thay đổi nhiều dấu hiệu hay các đặc tính khác nhau của cơ thể tuy nhiên nó không có vai trò quan trọng bằng đột biến điểm trong công tác chọn giống Ngoài ra còn có đột biến

về số lượng nhiễm sắc thể: tăng hoặc giảm một số lần bộ nhiễm sắc thể – hệ gen được gọi là đa bội thể hoặc đơn bội thể Phần lớn các đột biến điểm là lặn hoàn toàn, một phần rất nhỏ được biểu hiện ở trạng thái dị hợp và rất ít khi gặp đột biến trội

- Theo Oganhexian (1969), nguyên nhân phát sinh đột biến có liên quan đến đặc điểm của quá trình từ lúc bắt đầu xâm nhập của tác nhân vào tế bào, vận động đến một thời điểm nào đó trên nhiễm sắc thể, gây ion hoá các nguyên tử,

làm cho các phân tử cấu tạo nên cơ thể sinh vật như ADN, Protein có những biến đổi về hoá học Nếu gây ra biến đổi cấu trúc phân tử của gen sẽ gây ra đột biến

- Muller (1982) đã đề nghị phân loại đột biến theo cường độ và hướng tác động của chúng và chia ra 5 kiểu đột biến:

+ Hypermorphic làm tăng cường tác động của gen

+ Hypomorphic làm yếu tác dụng của gen

+ Neomorphic đổi hướng tác dụng của gen theo hướng mới

+ Amorphic làm mất hoạt tính của gen

+ Antimorphic tác động của chúng ngược với tác động của gen kiểu dại (D Ph Petrop, 1974) [24, 783 – 791]

2.4.2 Các tác nhân phóng xạ gây đột biến

- Đột biến nhân tạo có thể được tạo ra bằng các tác nhân lý học (tia X, , ,

α β γ) tác nhân hoá học (Ethylenimin, Dimethyl sunfat, Diethyl sunfat…) trong đó việc áp dụng các tác nhân phóng xạ trong chọn giống đột biến còn rất mới mẻ và được các tác giả: Calldecott (1961), Dubinin (1964-1967), Enken (1965-1967) quan tâm nghiên cứu

- Dựa vào khả năng ion hoá vật chất bị phóng xạ có thể chia ra nhóm phóng xạ ion hóa và phóng xạ không ion hóa Nhóm phóng xạ ion hoá bao gồm các tác nhân có khả năng ion hóa mạnh, trong đó có phóng xạ hạt và phóng xạ điện từ Các yếu tố phóng xạ này gây ra phản ứng hóa phóng xạ tạo ra các cặp ion hóa trong môi trường mà chúng thâm nhập hoặc gây ra sự kích động phân tử

- Tia gamma (γ ), tia Rơnghen (X) thuộc nhóm phóng xạ điện từ Do bước sóng rất ngắn (10-12-10-9) và vận tốc rất lớn, không có khối lượng và điện tích, không bị lệch trong điện trường, nên chúng có sức xuyên phá lớn Chúng không có khả năng điện ly trực tiếp mà chỉ có tác dụng gián tiếp

- Nguồn xạ thông thường để tạo ra tia gamma là Co60, ở cấp độ tế bào tia gamma có thể làm biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể và huỷ hoại quá trình phân chia tế bào (nguyên phân, giảm phân)

2.4.3 Phương pháp gây đột biến phóng xạ

- Theo Lin Qing Wang (1990) [58], Tisselli Filho (1990) [61] xử lý thực vật bằng tác nhân phóng xạ có thể tiến hành theo các phương pháp sau:

- Xử lý giai đoạn mạ và cây con có thể xử dụng tiaγ và tia X, xử lý ở giai đoạn cây trưởng thành ở trường γ hoặc phòng xử lý γ

- Hạt được xử lý thông dụng nhất do có khả năng chống chịu cao với môi trường sinh lý không bình thường đồng thời có thể sấy khô, ngâm nước,

xử lý nóng hoặc lạnh

- Xử lý hạt trên các giai đoạn hợp tử và cây dị hợp tử

- Các bộ phận của cây sinh sản dinh dưỡng: mầm, chồi, nhánh

- Nuôi cấy mô và tế bào: từ việc xử lý tế bào khảo nghiệm các thể đột biến, nhân lên thành cây hoàn chỉnh

- Về liều lượng xử lý: Nếu thấp có tác dụng kích thích sinh trưởng, còn liều lượng cao thì kìm hãm và nếu cao quá giới hạn chịu đựng sẽ gây chết tế bào và cơ thể thực vật Cách đây không lâu phổ biến quan niệm cho rằng nên dùng liều lượng phóng xạ cao, đặc biệt là Gaul (1965) cho rằng sử dụng liều lượng cao để cho sự sống sót trên đồng ruộng khoảng 10% Tuy nhiên một số tác giả không tán thành quan điểm này (Skvarnikok, 1961; Tsernui, 1966) Hiện nay thường dùng liều lượng thấp hoặc trung bình

- Liều lượng tiêu chuẩn (tới hạn) là liều lượng mà ở thế hệ M1 có từ 30- 40% cây sống sót Liều lượng tiêu chuẩn của phần lớn các giống cây trồng là

từ 5-7 kr đến 80-100 kr (với tia X và tia α )

Các phương pháp chọn lọc sau đột biến:

- Các phương pháp chọn lọc quần thể đột biến ở cây thụ phấn cũng tương tự như ở quần thể lai đó là áp dụng phương pháp chọn lọc hỗn hợp (Bulk method) và phương pháp chọn lọc phả hệ (Pedigree).Q

2.4.4 Vai trò và ý nghĩa của đột biến trong công tác chọn tạo giống

Theo Đ Ph Petrop [24] các kết quả nghiên cứu thì cấu trúc di truyền của cơ thể sống không phải là ổn định tuyệt đối, nó có thể bị biến đổi do tác động của các tác nhân vật lý và hoá học Đây cũng là cơ chế thích nghi của sinh vật với môi trường sống Những đột biến làm giảm khả năng sống và tính hữu thụ hoặc là thích nghi kém với điều kiện môi trường ngoài sẽ dần bị loại

bỏ Những đột biến có sức sống bình thường và hữu thụ, thích nghi tốt với điều kiện môi trường sẽ được duy trì và phát triển theo quy luật đấu tranh sinh tồn Sau đó chúng thay thế dạng khởi đầu hoặc cùng tồn tại với dạng này Như vậy đột biến đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình tiến hoá của thế giới sống thông qua chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo

- Trần Duy Quý [26, 237-240] cho rằng đột biến có vai trò quyết định trong việc hình thành và phát triển tính đa dạng của sinh học

- Đột biến là hiện tượng xảy ra trong tự nhiên và nhân tạo Nói chung đột biến tự nhiên xảy ra ít hơn so với đột biến nhân tạo Đột biến tự nhiên xảy ra trong tự nhiên do các tác nhân vật lý, hoá học, sinh học biến đổi trong tự nhiên, tác động lên cây trồng, làm chúng phát sinh các biến dị di truyền mới góp phần thích nghi với các điều kiện sống mới, đó là các đột biến tự phát Các đột biến

tự nhiên có ở nhiều loài thực vật với số lượng rất lớn và rất đa dạng

- Phương pháp đột biến nhân tạo có ưu điểm là thời gian tạo giống nhanh Khi đề cập tới vai trò của đột biến, Stadler (1930) đã nêu rõ: “Giá trị thực tiễn của đột biến nhân tạo là ở chỗ nó được áp dụng ngay.”

- Nillson-Ehl và Gus- tafsson cũng đánh giá cao hiệu quả và vai trò quan trọng của đột biến và cho đây là phương pháp chọn tạo giống độc đáo, tạo ra các biến dị được sử dụng cho chương trình chọn tạo giống

2.4.5 Kết quả nghiên cứu cải tiến giống lúa trong và ngoài nước

* Tình hình nghiên cứu cải tiến giống lúa trên thế giới

An toàn lương thực cho cộng đồng ở mỗi quốc gia và trên toàn thế giới luôn là nhiệm vụ hàng đầu trong chiến lược phát triển kinh tế và xã hội Thực tế dân số hiện ngày một tăng trong khi đó diện tích đất đai có hạn, ngày một thu hẹp do quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa Vì vậy để tăng sản lượng lương thực đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng tăng của xã hội thì vấn đề tăng năng suất cây lương thực là hướng đi quan trọng trong chiến lược phát triển nông nghiệp của các quốc gia Trong đó công tác chọn giống luôn được chú ý và quan tâm hàng đầu Theo N.V.Turbin [39]: “ Công tác chọn giống trong trồng trọt hiện đại là một trong những phương tiện thực hiện tiến bộ chủ yếu Do vậy ngày nay vấn đề đẩy nhanh tốc độ của quá trình chọn giống càng trở nên cấp bách.”

- Ở các nước cây lúa là cây lương thực chính, thì công tác cải tiến giống lúa càng được đầu tư nghiên cứu và phát triển mạnh Tầm quan trọng của giống và sự đóng góp của giống vào việc tăng năng suất và sản lượng lúa đã được nhiều nhà khoa học phân tích và tổng kết

- Trong cuộc cách mạng về cải tiến giống lúa, việc nâng cao tiềm năng năng suất lúa là một mục tiêu được chú ý nhất trong những năm đầu

- Ngành chọn giống đột biến thực nghiệm tuy mới ra đời trong vài ba thập kỷ nhưng đã thu được những thành tựu rực rỡ trong việc chọn tạo những giống cây trồng mới, phục vụ sản xuất nông nghiệp

- Theo thống kê của FAO thì năm 1960 chỉ có gần 100 giống cây trồng đột biến trên thế giới, đến năm 1970 có 250 giống, năm 1976 có hơn 500 giống, 1980 có 917 giống, 1986 có 1500 giống Hiện nay các giống cây trồng đột biến được tạo ra rất phong phú và đa dạng, trên thế giới đã tạo ra hơn 2600

giống cây trồng đột biến và được gieo trồng trên 60 nước Các giống cây trồng nói trên thuộc 187 loài cây khác nhau trong đó có 2275 giống là cây nông nghiệp, còn lại là cây làm cảnh Trong số 378 giống lúa đột biến có 265 giống chọn lọc trực tiếp từ các dòng đột biến, trong đó nhiều giống lúa mang những tính trạng đột biến quý: nửa lùn (120 giống), chín sớm (110 giống), đẻ nhánh khoẻ (14 giống), chất lượng gạo cao (16 giống), khả năng thích ứng rộng (12 giống), nội nhũ nếp (12 giống), chịu mặn (9 giống), chịu lạnh (6 giống), không cảm quang (5 giống) Tính đến năm 1984 đã có 34 dạng đột biến về lúa được sử dụng trực tiếp, 13 dạng đột biến được sử dụng gián tiếp (Dẫn theo Đỗ Hữu Ất) [1]

- Viện nghiên cứu khoa học nông nghiệp Ấn Độ đã quyết định sử dụng các phương pháp chon giống đột biến để cải tạo các giống lúa Indica ở Ấn Độ

có phẩm chất gạo tốt, nhưng thâm canh kém, năng suất thấp.Kết quả xử lý gây đột biến đã thu được một số giống lúa có khả năng thâm canh cao, năng suất khá và phẩm chất hạt tốt (Guliaf G V, Gucop 1970) [9]

- Các nhà khoa học Nhật Bản và Mỹ đã tạo ra các giống “Remei“,

“Calrose 76“ được sử dụng rộng rãi trong chương trình lai tạo giống

- Rutger (1922) đã giới thiệu 11 giống lúa đột biến mà diện tích gieo trồng mỗi giống lên tới hơn 100.000 ha/ năm, đặc biệt giống Zhefu 802 và Yuanfengzao cũng được gieo trồng trên diện tích hơn 10,5 triệu ha

- Gần đây các nhà khoa học IRRI tập trung vào nghiên cứu ứng dụng

ưu thế lai ở lúa, chọn lọc các giống lúa có kiểu hình cây mới và lúa chuyển nạp gen Bên cạnh đó IRRI cũng thực hiện những công nghệ mới nhằm tăng khả năng chọn lọc có hiệu quả, đáp ứng được yêu cầu của sản xuất như: Sử dụng kỹ thuật nuôi cấy mô, cứu phôi, dung nạp tế bào trần, gây đột biến, không ngừng hoàn thiện kỹ thuật lai cổ truyền (Zapata F.Z, 1989) [64]

- Nuôi cấy bao phấn cũng được các nhà khoa học khai thác triệt để để tăng cường khả năng chọn lọc và rút ngắn thời gian tạo ra dòng thuần Nhiều dòng giống lúa mới đã được tạo ra bằng phương pháp nuôi cấy bao phấn

Ngoài việc nuôi cấy bao phấn người ta còn chú ý đến nuôi cấy hạt phấn, do có những ưu điểm bổ khuyết cho nuôi cấy bao phấn.[26]

- Sử dụng phương pháp nuôi cấy tế bào thực vật và tế bào trần tách rời đã thu được kết quả khả quan trong những năm gần đây Trong quá trình nuôi cấy có thể phát sinh những thể đột biến từ các dòng tế bào, các nhà chọn giống đặc biệt chú ý đến việc chọn lọc các thể đột biến này [26]

- Sự tái sinh cây lúa trong invitro có biến động rộng Nhưng không phải tất cả các biến dị này đều có thể di truyền được Các đặc tính có khuynh hướng dễ biến đổi như giảm chiều cao cây, chín sớm, kháng đạo ôn đã được phân lập thành công từ phương pháp này Sự gia tăng biến dị gen có ích cho công tác cải tiến giống lúa (Xiong Zenning, 1989) [62]

- Tại Viện lúa Quốc tế IRRI và Nhật Bản người ta đã thành công trong việc tái sinh cây từ tế bào trần của lúa sau khi đã dược chuyển một số gen chỉ thị, hay gen chống chịu sâu đục thân, gen chịu úng và gen chịu hạn Còn ở Viện lúa Liên bang Nga người ta đề nghị một phương pháp rất tích cực là sử dụng tác nhân gây đột biến như các tia phóng xạ, các hoá chất như MNU, NEU, EI để gây các biến dị di truyền khi nuôi cấy mô lúa và đã nhận được các vật liệu khởi đầu có nhiều đặc tính biến đổi có thể sử dụng cho công tác chọn giống [26]

- Một hướng công nghệ mới hoàn toàn đã được áp dụng để cải tiến các giống lúa là kỹ thuật gen, được ra đời trên cơ sở phát triển mạnh mẽ của di truyền phân tử Bản chất của nó là người ta đưa một gen hay một vài gen xác định từ cơ thể này vào bộ gen của cơ thể khác, đặc biệt các gen quý như chống chịu sâu bệnh, thuốc trừ cỏ, chịu được các điều kiện bất thuận của môi trường

- Ngoài ra các nhà khoa học cho rằng kỹ thuật gen có hiệu quả nhất khi

sử dụng nó để chuyển những gen có lợi như gen chịu hạn, chịu ngập úng, gen chống chịu sâu bệnh, hay thuốc trừ cỏ.[26]

- Một biện pháp để tăng năng suất lúa là nghiên cứu, khai thác ưu thế lai ở lúa Trung Quốc là nước đầu tiên trên thế giới ứng dụng thành công trong việc khai thác ưu thế lai trong sản xuất lúa thương phẩm[63] Hiện nay ở Trung Quốc lúa lai đã được trồng trên diện tích khoảng 18 triệu ha Năng suất bình quân tăng khoảng từ 15 – 30% so với lúa thuần.[21]

- Các nhà khoa học nông nghiệp Trung Quốc đã sử dụng các tác nhân gây đột biến phóng xạ (tia X, tia Neurons nhanh) để gây đột biến chọn tạo các dòng bố mẹ của các tổ hợp lai

- Những thành tựu to lớn về nghiên cứu lúa lai ở Trung Quốc đã khuyến khích nhiều nhà khoa học nhiều nước trên thế giới tập trung vào nghiên cứu tạo giống lúa lai Năm 1979 các nhà khoa học của Viện nghiên cứu lúa Quốc tế khôi phục lại chương trình nghiên cứu lúa lai để khai thác hiện tượng ưu thế lai ở lúa, họ đã phát hiện ra nhiều tổ hợp lúa lai cho năng suất cao Các nhà khoa học Nhật Bản thông báo rằng ưu thế lai của các con lai

3 dòng đạt từ 150 – 200% [55]

- Bên cạnh việc nghiên cứu các giống lúa thâm canh, các nhà khoa học nông nghiệp còn nghiên cứu chọn tạo các giống lúa có khả năng chống chịu cao với điều kiện bất thuận của ngoài cảnh như chịu rét, chịu hạn, chịu úng…

Về tính chịu mặn, theo các nhà khoa học IRRI giống có phôi to nặng, hàm lượng Na, K trong thân và rễ thấp Dòng lúa IR 192-200-3-3 được đánh giá là giống chịu mặn tốt, được trồng phổ biến ở Malaixia

- Đối với các vùng đất thấp trũng hay bị úng, các nhà khoa học chọn tạo các giống lúa cao cây, chịu úng, có khả năng phục hồi nhanh sau khi bị ngập úng, năng suất giảm không đáng kể.Một chương trình tạo giống lúa ở Viện nghiên cứu lúa Trung ương Ấn Độ cho các vùng thấp có mưa đã được tiến hành, kết quả đã tạo ra được một dòng cho những vùng trũng

- Ngoài các chỉ tiêu được chú trọng nghiên cứu như năng suất, khả năng chống chịu thì chất lượng gạo của các giống lúa ngày càng được quan tâm

- Theo các nhà khoa học IRRI chọn tạo được các giống năng suất cao, không tăng đầu tư mà chất lượng gạo và giá trị dinh dưỡng tăng thì có lợi cho người sản xuất và người tiêu dùng, hạ giá thành sản phẩm Hạt gạo có nội nhũ trong mờ, không bị bạc bụng, gẫy, hàm lượng Amylose trung bình phù hợp với sở thích của ngươi dân châu Á nhiệt đới

- Như vậy nghiên cứu chọn tạo các giống lúa có năng suất cao, chống chịu tốt với sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh, phẩm chất tốt là một quá trình liên tục phát triển, được các nhà khoa học nông nghiệp trên thế giới hết sức quan tâm Đây là một hướng chiến lược quan trọng nhằm giữ vững an toàn lương thực của các quốc gia trên thế giới

* Tình hình nghiên cứu cải tiến giống lúa ở Việt Nam

Việc gieo trồng các giống lúa mới có tiềm năng năng suất cao và thay đổi cơ cấu cây trồng là những nhân tố cơ bản dẫn đến mức tăng nhanh về năng suất và sản lượng lúa Nghiên cứu về vai trò và hiệu quả của giống trong sản xuất nông nghiệp, các tác giả Nguyễn Tiến Mạnh và Nguyễn Văn Thông cho rằng: “ Trong sản xuất nông nghiệp giống lúa luôn là mũi nhọn và động lực làm tăng năng suất, sản lượng, hạ giá thành sản phẩm”.[23]

- Trong những năm gần đây chương trình chọn tạo giống lúa ở Việt Nam đã thu được những thành tựu lớn Hàng loạt các giống lúa thâm canh, năng suất cao, chống chịu sâu bệnh tốt, khả năng thích ứng rộng đã được đưa vào sản xuất, góp phần làm tăng nhanh năng suất và sản lượng lúa trên toàn quốc Đó là nhờ vận dụng tốt những kết quả nghiên cứu của công tác chọn tạo giống cũng như các nghiên cứu cơ bản về cây lúa

- Ngoài các phương pháp lai tạo cổ truyền, nhập nội công tác chọn tạo giống lúa hiện nay có thể được hỗ trợ bởi các kỹ thuật của công nghệ sinh học như nuôi cấy mô, nuôi cấy bao phấn, dùng chất hoá học, tia phóng xạ để gây đột biến, giúp tăng hiệu quả chọn lọc, rút ngắn thời gian tạo giống mới

- Các phương pháp gây đột biến cũng được ứng dụng rộng rãi trong công tác chọn tạo giống lúa và đã thu được nhiều thành tựu đáng kể Ở Việt Nam, lĩnh vực này đã được khởi xướng từ những năm 1960 do cố giáo sư Lương Đình Của Nhưng mãi đến năm 1980 hướng nghiên cứu này mới được phát triển tương đối có hệ thống và định hướng do cố tiến sĩ Phan Phải và cộng sự tiến hành Sau đó, là một loạt nghiên cứu của các tác giả như: Trần Duy Quý, Nguyễn Hữu Đống, Trần Đình Long, Nguyễn Minh Công, Mai Quang Vinh, Trần Tú Ngà, Trần Minh Nam, Lê Duy Thành, Bùi Huy Thuỷ, Lâm Quang Dụ, Nguyễn Văn Bích, Nguyễn Quang Xu trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau, như: lúa, ngô, đậu, lạc, táo, cà chua, dưa hấu Nhiều dòng đột biến có giá trị đã được tạo ra, chọn lọc và phát triển trực tiếp thành các giống Quốc gia hoặc các dòng có triển vọng đó đã và đang tham gia trong mạng lưới khảo nghiệm,khu vực hoá do bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cho phép, như các giống lúa: DT10, DT11, DT33, A20, DT21, Tám thơm Đột biến, Tài nguyên Đột biến 100, CM1, CM6 [2]

- Các nhà chọn giống đã dùng phương pháp gây đột biến thực nghiệm bằng các tác nhân vật lý và hoá học một số giống lúa địa phương và nhập nội

để tạo vật liệu khởi đầu chọn tạo các giống lúa mới.[25]

- Hai giống lúa địa phương TNĐB- 100, THĐB được chọn tạo bằng phương pháp gây đột biến bằng tia gamma (nguồn Co60) các giống này đã được phát triển rộng rãi ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long.[28]

- Các dòng chọn tạo qua phương pháp đột biến hoá học EMS như dòng Khao 39 xử lý đột biến từ IR 64 nổi bật là dòng NCM 64- 15- 12 có thân cứng,

lá thẳng đứng, dáng hình đẹp có bộ lá xanh đậm khi chín nên tỷ lệ hạt chắc cao hơn hẳn so với IR 64 gốc.[18]

- Viện Di truyền nông nghiệp, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm cũng sử dụng phương pháp đột biến hoá học và vật lý để chọn tạo các giống lúa

đã thu được các thành tựu lớn.Viện Di truyền nông nghiệp là một viện nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực di truyền, chọn giống và công nghệ sinh học

thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Có thể nói viện là cơ quan đầu mối quan trọng nhất ở nước ta trong việc ứng dụng kỹ thuật hạt nhân để cải tiến giống cây trồng nông nghiệp Tính đến năm 2007,Viện đã tạo ra nhiều dòng, giống cây trồng mới thông qua gây đột biến thực nghiệm Những giống, dòng đột biến hoặc có nguồn gốc từ đột biến được tạo ra mang nhiều ưu điểm: năng suất cao, chất lượng tốt, thời gian sinh trưởng ngắn, cứng cây, chống đổ, chống chịu sâu bệnh và các điều kiện bất lợi của môi trường Đối với lúa nhiều thể đột biến có giá trị như là tăng năng suất, chất lượng, phá tính cảm quang đối với một số giống lúa chất lượng mà trước kia chỉ trồng một vụ thì nay đã trồng được hai vụ trong năm làm tăng tổng sản phẩm trên một đơn vị diện tích Một

số giống đột biến có khả năng thích ứng rộng trồng được ở nhiều vùng Một ví

dụ điển hình đó là giống lúa đột biến DT10 của viện Di truyền nông nghiệp nhận được từ việc chiếu xạ hạt khô của giống C4-63 ở liều 20Kr Giống này đã được công nhận giống quốc gia năm 1990 Khác với giống bố mẹ, giống DT10

có khả năng chịu lạnh, chịu úng, chống chịu bệnh tốt hơn bố mẹ và cho năng suất khá cao và ổn định (năng suất đạt 5,5–7,0 tấn /ha) Giống lúa này được trồng ở nhiều vùng ở miền bắc Việt nam với diện tích khoảng 1 triệu hecta, bao phủ 33% diện tích trồng lúa trong những năm của thập kỷ 90 Ngoài ra các giống lúa DT13, DT33, N29 cũng là các giống lúa đột biến được phát triển mạnh trong sản xuất [27]

- Ngoài những hướng chọn tạo trên các nhà khoa học Nông nghiệp Việt Nam chú trọng vào một hướng nghiên cứu mới, chọn tạo các giống lúa lai, lúa cao sản có năng suất vượt các giống lúa thuần hiện có 15- 20%

- Giai đoạn 1975- 1995, 104 giống đã được đưa vào sản xuất ở nhiều vùng sinh thái khác nhau trong đó có 63 giống nhập nội, 41 giống được lai tạo trong nước Một số giống lúa được chọn tạo bằng phương pháp gây đột biến nhân tạo như VND 95- 19, VND 95- 20, VND 95- 26, TNĐB- 100, THĐB, Khao 39, NCM 54- 2- 14, NCM 64- 15- 12,N 29, DT 10, DT 33, DT 13 được phát triển mạnh mẽ trong sản xuất

2.5 Những nghiên cứu về phân bón lá

2.5.1 Cơ sở khoa học của việc sử dụng phân bón lá

Từ lâu các nhà khoa học đã chứng minh được rằng cây xanh hút các chất dinh dưỡng ở dạng khí như: CO2, O2, NH3 và NO2 từ khí quyển qua lỗ khí khổng[34] Vào đầu thế kỷ XIX, bằng phương pháp đồng vị phóng xạ các nhà khoa học đã phát hiện ra, ngoài bộ phận lá các bộ phận khác như: thân, cành, hoa, quả đều có khả năng hấp thu dinh dưỡng

Bằng các thực nghiệm khác nhau các nhà khoa học đã cho thấy: diện tích lá bằng 15 - 20 lần so với diện tích đất do nó che phủ Đồng thời việc phun các chất dinh dưỡng dạng hoà tan vào lá, chúng được thâm nhập vào cơ thể cây xanh qua lỗ khí khổng cả ngày lẫn đêm Lỗ khí khổng có kích thước dài 7 - 10 µm, rộng 2 - 12 µm với số lượng khá lớn, nếu bón phân qua lá vào thời điểm khí khổng mở rộng hoàn toàn thì đạt hiệu quả cao nhất.[40]

Sự đóng mở khí khổng liên quan đến độ trương nước của tế bào bảo

vệ, liên quan đến ánh sáng, độ ẩm không khí, nhiệt độ, độ ẩm đất, các chất dinh dưỡng, nồng độ axit abxixic (ABA), pH dịch bào, ion kali, và sức sống của cây…

Tổng diện tích bề mặt lá có thể hấp thu dinh dưỡng là rất lớn, thường gấp 8 - 10 lần diện tích tán cây che phủ Các chất dinh dưỡng được vận chuyển tự do theo chiều từ trên xuống dưới với vận tốc 30 cm/giờ, do đó năng lực hấp thu dinh dưỡng từ lá cũng rất cao Tổng lượng chất dinh dưỡng được hấp thu qua lá có thể lên tới 90 - 95% so với tổng lượng chất dinh dưỡng phun cho cây Mặc dù không thể thay thế hoàn toàn hình thức bón phân vào đất, nhưng việc bón phân qua lá luôn có hiệu suất đồng hoá các chất dinh dưỡng cao hơn so với bón phân vào đất Một trong những tính ưu việt của hình thức bón phân qua lá là sau khi phun 30 giờ, toàn bộ lân hòa tan được hấp thu và đồng hoá hết, với phân urê thì chỉ sau vài giờ

Trong rất nhiều các thí nghiệm khác nhau ở nhiều vùng sinh thái trong nước, người ta thấy khi sử dụng phân bón qua lá có thể làm tăng năng suất tới

10 - 15% Cũng nhờ phát hiện những ưu việt của hình thức bón phân qua lá, ngày nay trên thế giới, các nước không ngừng cải tiến kỹ thuật sản xuất với số lượng chủng loại ngày càng nhiều

Theo Vũ Cao Thái (1996) [31], khi sử dụng phân bón lá thì sản lượng trung bình tăng từ 20 - 30% với cây lấy lá, 10 - 20% với cây ăn quả, 1 - 10% với cây lúa Điều này được khẳng định rõ vì lá là cơ quan tổng hợp trực tiếp chất hữu cơ cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng qua các quá trình sinh lý, sinh hoá và quang hợp Khi bón phân qua lá tốc độ hấp thu dinh dưỡng nhanh

và hiệu quả sử dụng cao, khắc phục được những hạn chế từ việc bón phân vào đất do sự rửa trôi, bốc hơi hay bị giữ chặt trong đất Hiệu suất sử dụng phân bón vào đất chỉ đạt 40 - 50%, trong khi đó với phương thức bón qua lá có thể nâng hiệu suất sử dụng của cây lên đến 90 - 95%

Tuy nhiên, khi sử dụng phân bón lá cần lưu ý: Cần tuân thủ một số nguyên tắc khi sử dụng phân bón lá là chỉ sử dụng với các loại phân tan trong nước mà thôi, phải có thiết bị bơm và kỹ thuật sử dụng tốt, nên phun vào giai đoạn cây non khi tầng cutin còn mỏng và trước khi cây đạt mức độ trao đổi chất mạnh nhất

Trong sản xuất người ta thường kết hợp cả hai cách dinh dưỡng qua rễ

và qua lá Phương pháp dinh dưỡng qua lá thường sử dụng chủ yếu với cây rau

và hoa, còn các cây trồng khác thì nó chỉ có tác dụng bổ trợ thêm dinh dưỡng trong giai đoạn nhất định và trong trường hợp cần thiết, còn phương pháp dinh dưỡng qua rễ vẫn là phương pháp chính

2.5.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng phân bón lá trên thế giới và Việt Nam

Theo Nguyễn Văn Uyển (1995) [40], phân bón lá trên thị trường trong nước và thế giới rất phong phú, thường sản xuất dưới dạng các chế phẩm bón qua lá, có thể chia thành 3 nhóm: