Đánh giá nguồn vật liệu lúa cạn thu thập từ các tỉnh miền núi phía bắc và nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống có triển vọng tại thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN BÁ QUANG “ĐÁNH GIÁ NGUỒN VẬT LIỆU LÚA CẠN THU THẬP TỪ CÁC TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN MỘT SỐ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN BÁ QUANG

“ĐÁNH GIÁ NGUỒN VẬT LIỆU LÚA CẠN THU THẬP TỪ CÁC TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN MỘT SỐ GIỐNG CÓ TRIỂN VỌNG TẠI

THÁI NGUYÊN”

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Thái Nguyên - 2013

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN BÁ QUANG

“ĐÁNH GIÁ NGUỒN VẬT LIỆU LÚA CẠN THU THẬP TỪ CÁC TỈNH MIỀN NÚI PHÍA BẮC VÀ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN MỘT SỐ GIỐNG CÓ TRIỂN VỌNG TẠI

THÁI NGUYÊN”

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG

Mã số:60 62 01 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: 1 PGS.TS Nguyễn Hữu Hồng

2 TS Nguyễn Đức Thạnh

Thái Nguyên - 2013

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 Tôi cũng xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được tác giả cảm ơn và các thông tin tài liệu trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Nguyễn Bá Quang

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu nhà trường, tập thể cán bộ, giảng viên Phòng quản lý đào tạo sau đại học và Khoa Nông học Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Đặc biệt là Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Hữu Hồng – Trưởng Phòng Đào tạo, Thầy giáo TS Nguyễn Đức Thạnh – Trưởng phòng Khảo thí và Kiểm định chất lượng đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong việc định hướng đề tài cũng như suốt quá trình thực hiện

và hoàn thiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ Phòng thí nghiệm bộ môn sinh hóa sinh lý của Khoa Nông học, Trung tâm khí tượng thủy văn Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và thu thập số liệu

-Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các hộ nông dân ở các tỉnh Tuyên Quang, Bắc kạn, Cao Bằng, Hà Giang, Sơn La, Lào Cai, Yên Bái và Thái Nguyên đã cung cấp nguồn giống cho tôi thực hiện đề tài này

Cuối cùng tôi xin được cảm ơn gia đình, bạn bè đã hết lòng giúp đỡ tôi thực hiện và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Nguyễn Bá Quang

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

MỞ ĐẦU 10

1 Tính cấp thiết của đề tài 10

2 Mục tiêu nghiên cứu và yêu cầu của đề tài 11

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 11

2.2 Yêu cầu của đề tài 11

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 12

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 12

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 12

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 13

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 13

1.1.1 Khái niệm về lúa cạn 14

1.1.2 Sự phân bố của cây lúa cạn 15

1.2 Tình hình sản xuất lúa trên Thế giới và ở Việt Nam 16

1.2.1 Tình hình sản xuất lúa trên Thế giới 16

1.2.1.1 Tình hình sản xuất lúa nước 16

1.2.1.2 Tình hình sản xuất lúa cạn 18

1.2.2 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 19

1.2.2.1 Tình hình sản xuất lúa nước 19

1.2.2.2 Tình hình sản xuất lúa cạn 22

1.3 Tình hình nghiên cứu lúa trên Thế giới và ở Việt Nam 23

1.3.1 Tình hình nghiên cứu lúa trên Thế giới 23

1.3.1.1 Tình hình nghiên cứu lúa nước 23

1.3.1.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn 25

1.3.2 Tình hình nghiên cứu lúa tại Việt Nam 26

1.3.2.1 Tình hình nghiên cứu lúa nước 26

1.3.2.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn 27

1.4 Những kết luận rút ra từ nghiên cứu tổng quan 29

Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 31

2.1 Vật liệu nghiên cứu 31

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 31

2.2.1 Địa điểm tiến hành nghiên cứu 31

2.2.2 Thời gian tiến hành nghiên cứu 31

2.3 Nội dung nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu 31

2.3.1 Nội dung nghiên cứu 31

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 32

2.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi 36

2.3.3.1 Chỉ tiêu về các giai đoạn sinh trưởng 36

2.3.3.2 Chỉ tiêu về thời gian sinh trưởng 36

2.3.3.3 Chỉ tiêu chất lượng mạ 37

2.3.3.4 Chỉ tiêu về khả năng đẻ nhánh 37

2.3.3.5 Chiều cao cây 38

2.3.3.6 Độ rụng hạt 38

2.3.3.7 Khả năng chịu hạn và phục hồi 38

2.3.3.8 Các chỉ tiêu về khả năng chống chịu 39

2.3.3.9 Chỉ tiêu về năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 41

2.3.4 Phương pháp xử lý và phân tích số liệu 42

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43

3.1 Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn nhân tạo 43

3.2 Đánh giá tập đoàn giống trong điều kiện đồng ruộng không chủ động nước 45

3.2.1 Đánh giá tập đoàn giống theo thời gian sinh trưởng 45

3.2.2 Đặc điểm hình thái của các giống tham gia thí nghiệm 47

3.2.3 Đánh giá tập đoàn giống theo đặc tính nông học 47

3.2.4 Đánh giá khả năng đẻ nhánh và đường kính lóng gốc của các giống 49

3.2.5 Đánh giá tập đoàn qua mức độ nhiễm sâu bệnh hại 50

3.2.6 Đánh giá tập đoàn theo khả năng chịu hạn và phục hồi 51

3.2.7 Đánh giá tập đoàn theo năng suất và yếu tố cấu thành năng suất 52

3.2.7.1 Đánh giá tập đoàn giống theo số hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt 53 3.2.7.2 Đánh giá tập đoàn giống theo số hạt/bông và tỷ lệ hạt chắc 54

3.2.7.3 Đánh giá tập đoàn giống theo số bông/khóm và chiều dài bông 55

3.2.7.4 Đánh giá tập đoàn giống theo năng suất lý thuyết và năng suất thực thu 56 3.3 Kết quả so sánh một số giống lúa cạn có triển vọng 58

3.3.1 Thời gian sinh trưởng của các giống thí nghiệm 58

3.3.2 Một số đặc điểm hình thái của các giống tham gia thí nghiệm 59

3.3.3 Khả năng đẻ nhánh của các giống tham gia thí nghiệm 61

3.3.4 Sự tăng trưởng chiều cao của các giống tham gia thí nghiệm 63

3.3.5 Khả năng chống đổ của các giống tham gia thí nghiệm 64

3.3.6 Một số đặc điểm nông học của các giống thí nghiệm 65

3.3.7 Khả năng chịu hạn và phục hồi của các giống thí nghiệm 66

3.3.8 Khả năng chống chịu sâu bệnh của các giống thí nghiệm 67

3.3.9 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống thí nghiệm 68

3.3.10 Năng suất thực thu của các giống thí nghiệm 70

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 72

1 Kết luận 72

1.1 Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống trong điều kiện hạn nhân tạo 73

1.2 Đánh giá tập đoàn trong điều kiện đồng ruộng không chủ động nước 73

1.3 Kết quả so sánh một số giống lúa cạn có triển vọng 74

2 Đề nghị 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

I Tiếng Việt 75

II Tiếng Anh 77

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CIAT : Trung tâm Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế CRD : Complete Randomized Design

Đ/c : Đối chứng

FAO : Tổ chức Nông lương thế giới

IAC : Viện Nông nghiệp Campinas

IARCs : Viện nghiờn cứu nụng nghiệp quốc tế

ICA : Viện Nông nghiệp Cô-lôm-bia

IITA : Viện Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế IRAT : Viện Nghiên cứu Nông nghiệp nhiệt đới IRRI : Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế

NN&PTNT : Nông nghiệp và phát triển nông thôn NXB : Nhà xuất bản

NSLT : Năng suất lý thuyết

NSTT : Năng suất thực thu

RCBD : Randomized Completed Block Design S.E.S : Hệ thống đánh giá tiêu chuẩn trên cây lúa

TGST : Thời gian sinh trưởng

WMO : Tổ chức Khí tượng thế giới

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Tình hình sản xuất lúa trên Thế giới trong vài thập kỷ gần đây 16

Bảng 1.2 Một số nước có sản lượng và xuất khẩu cao trên Thế giới 17

Bảng 1.3: Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam qua các thời kỳ đến nay 20

Bảng 3.1: Kết quả 20 giống phù hợp nhất với hướng chọn lọc 44

Bảng 3.2: Phân loại tập đoàn giống theo thời gian sinh trưởng 46

Bảng 3.3: Phân loại tập đoàn giống theo đặc tính nông học 48

Bảng 3.4: Phân loại giống theo khả năng đẻ nhánh và đường kính lóng gốc 49 Bảng 3.5: Phân loại tập đoàn giống theo mức độ sâu bệnh hại 50

Bảng 3.6: Phân loại khả năng chịu hạn và phục hồi của các giống 52

Bảng 3.7: Phân loại giống theo số hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt 53

Bảng 3.8: Phân loại giống theo số hạt/bông và tỷ lệ hạt chắc 54

Bảng 3.9: Phân loại giống theo số bông/khóm và chiều dài bông 55

Bảng 3.10: Phân loại theo năng suất lý thuyết và năng suất thực thu 56

Bảng 3.11: Thời gian sinh trưởng của các giống tham gia thí nghiệm 58

Bảng 3.12: Đặc điểm hình thái của các giống thí nghiệm 59

Bảng 3.13: Khả năng đẻ nhánh của các giống thí nghiệm 62

Bảng 3.14: Chiều cao cuối cùng của các giống lúa thí nghiệm 63

Bảng 3.15: Khả năng chống đổ của các giống lúa tham gia thí nghiệm 64

Bảng 3.16: Đặc điểm nông học của các giống thí nghiệm 65

Bảng 3.17: Đánh giá khả năng chịu hạn và phục hồi của các giống 66

Bảng 3.18: Tình hình sâu bệnh hại trên các giống thí nghiệm 67

Bảng 3.19: Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 68

Bảng 3.20: Năng suất thực thu của các giống thí nghiệm 70

Bảng 3.21: Chất lượng gạo của các giống thí nghiệm 71

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sản lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam (1989 - 2011) 21

Hình 3.1 Phân loại tập đoàn giống theo thời gian sinh trưởng 46

Hình 3.2 Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của tập đoàn giống 57

Hình 3.3 Năng suất của các giống thí nghiệm 71

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Lúa gạo là một trong những cây lương thực quan trọng của con người, cây lúa được xếp vào vị trí thứ 2 sau cây lúa mì về diện tích và sản lượng Hiện nay, nhu cầu lúa gạo trên Thế giới ngày một tăng, theo dự báo của tổ chức Nông lương Thế giới (FAO) trong những năm 1990 - 2025 thì lúa gạo sản xuất phải tăng mỗi năm 2,1% là cần thiết để bảo hộ cho sự tăng dân số 1,7% mỗi năm Nhưng trong 164 triệu ha đất trồng lúa hiện nay,

có khoảng 20% diện tích đang canh tác trong điều kiện khô hạn hoặc phụ thuộc vào nước mưa tự nhiên Sự khan hiếm về nước tưới phục vụ cho nông nghiệp đã được báo động trong nhiều hội nghị khoa học của Thế giới gần đây Khô hạn sẽ là yếu tố tự nhiên ảnh hưởng lớn nhất đến an toàn lương thực của Thế giới Tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp không phải là

vô tận, bên cạnh đó là áp lực dân số kèm theo sự phát triển đô thị sẽ làm gia tăng nhu cầu nước phục vụ dân sinh và cho phát triển công nghiệp Do đó, việc đưa cây trồng chịu hạn vào sản xuất là một trong những vấn đề đáng phải quan tâm Đối với ngành sản xuất lúa gạo thì lúa cạn là một giải pháp

Lúa cạn được trồng chủ yếu ở các nước châu Á, châu Mỹ La Tinh, Caribean và châu Phi Diện tích lúa cạn trên Thế giới được khoảng 14 triệu

ha hay 9% của tổng số diện tích trồng lúa của Thế giới Mặc dù sản xuất lúa cạn tương đối ít nhưng có tầm ảnh hưởng quan trọng ở nhiều nước, vì rất nhiều nông dân canh tác loại lúa này Khoảng 100 triệu người sống phụ thuộc vào lúa cạn, sử dụng như là thức ăn chính của họ Lúa cạn chỉ chủ yếu trồng ở những vùng nhiệt đới ẩm ướt Ở Châu Á, phần lớn lúa cạn được trồng ở các vùng đồi núi, có độ dốc từ 0% đến trên 30% Ở Châu Phi, lúa cạn được trồng trên đất đồi có độ dốc từ 0 - 20% trong vùng ẩm ướt và đất rừng ẩm thấp Ở Châu Mỹ La Tinh và Caribbean, lúa cạn được trồng ở những vùng đất có độ dốc từ 0 - 10%

Việt Nam là một nước đang phát triển, sản xuất nông nghiệp còn chiếm một tỷ trọng lớn trong nền kinh tế quốc dân Đất đồi núi chiếm ba phần tư diện tích lãnh thổ, ở những vùng đồi núi đất nông nghiệp chủ yếu là đất dốc, kém màu mỡ và chưa có hệ thống tưới tiêu chủ động, canh tác lúa

và cây lương thực khác chủ yếu nhờ nước trời Lúa cạn 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 cạn tốt Từ đó có thể đưa ra các đề nghị và khuyến cáo cho các nhà làm chính sách và quy

hoạch, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: "Đánh giá nguồn vật liệu lúa

cạn thu thập từ các tỉnh miền núi phía Bắc và nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống có triển vọng tại Thái Nguyên"

2 Mục tiêu nghiên cứu và yêu cầu của đề tài

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh trưởng phát triển, năng suất và chất lượng của các giống lúa cạn thu thập từ các tỉnh miền núi phía Bắc

So sánh và chọn ra các giống lúa cạn có triển vọng đưa vào sản xuất

2.2 Yêu cầu của đề tài

- Theo dõi được các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của các giống lúa

- Xác định một số chỉ tiêu sinh lý và đặc điểm hình thái của các giống lúa tham gia thí nghiệm

- Theo dõi và đánh giá được các chỉ tiêu chống chịu

- Theo dõi các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Giúp học viên vận dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn sản xuất

và nâng cao trình độ nghiên cứu

- Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo cho sinh viên và những người có liên quan, góp phần phát triển ngành sản xuất lúa

- Lưu giữ nguồn vật liệu cho nghiên cứu khoa học sau này

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

So sánh các giống lúa cạn có triển vọng để chọn ra giống có năng

suất cao, chống chịu tốt để khuyến cáo đưa vào sản xuất góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho người dân

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Lúa cạn được trồng trên đất dễ rút nước, không bị ngập, không có bờ bao và nhờ vào nước trời Đặc tính nổi bật của lúa cạn là năng suất thấp và được trồng bởi nhiều 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 hơn 1 tấn/ha Trong bốn thập niên qua, đầu tư vào khảo cứu và phát triển loại 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 từ các cuộc nghiên cứu chưa thích ứng với tình trạng kinh tế - xã hội của người nông dân bản địa (Vũ Tiến Hoàng, 1995) [11]

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 khô hạn, chống chịu mặn, v.v Chọn tạo giống lúa thích nghi với kỹ thuật canh tác tiết kiệm nước hoặc chống chịu khô 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 nuôi 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 tạo mới bằng các phương pháp nhân tạo Ở cây lúa là một tập hợp nguồn gen quý tương ứng với nhiều hệ sinh thái lúa khác nhau và hình thành hệ sinh thái lúa cạn, lúa nước sâu, lúa chịu mặn,.v.v Dựa vào đặc tính biến dị và di truyền này mà con người không ngừng thành công trong công tác lai tạo và chọn lọc giống cây trồng, nhiều

kiểu gen mới cho năng suất cao, chống chịu và phẩm chất tốt đã được chọn tạo

1.1.1 Khái niệm về lúa cạn

Trên Thế giới, các nhà khoa học đã có nhiều khái niệm về cây lúa cạn như:

Chang T.T và Bardenas (1965) [24] cho rằng: "Lúa cạn là loại lúa được gieo hạt trên các loại đất khô, có thể là đất dốc hoặc đất bằng phẳng nhưng không có bờ, khiến cây lúa sống phụ thuộc hoàn toàn vào độ ẩm do nước mưa cung cấp"

Theo Garity D.P (1984) [25] thì lúa cạn được coi là lúa trồng trong mùa mưa trên đất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân ruộng được đắp bờ hoặc không có bờ và không có lượng nước dự trữ thường xuyên trên bề mặt Lúa cạn được hình thành từ lúa nước, nhờ quá trình thích ứng với những vùng trồng lúa thường gặp hạn mà xuất hiện những biến dị chịu hạn ngày càng cao Vì vậy, giống lúa cạn có khả năng sinh trưởng bình thường khi ở ruộng nước

Theo Michael Aurodau tại Hội thảo "Lúa rẫy ở Cao Bằng, Việt Nam", từ ngày 9 - 11/3/1994 và theo định nghĩa tại Hội thảo tại Bouake,

Bờ biển Ngà thì lúa cạn là loại lúa được trồng trong điều kiện mưa tự nhiên, đất thoát nước, không có sự tích nước trên bề mặt, không được cung cấp nước và không có bờ

Các nhà chọn giống Việt Nam cũng khái niệm về lúa cạn tương tự như trên Tác giả Bùi Huy Đáp (1978) [3] định nghĩa: “Lúa cạn là loại lúa gieo trồng trên đất cao như là các loại hoa màu trồng cạn khác, không tích nước trong ruộng và hầu như không bao giờ được tưới thêm Nước cho lúa chủ yếu do nước mưa cung cấp hay được giữ lại trong đất”

Theo Nguyễn Gia Quốc (1994) [16] thì lúa cạn được chia làm 2 dạng:

- Lúa cạn thực sự (lúa rẫy, Dry rice hoặc Upland rice): là loại lúa

thường được trồng trên các triền dốc của đồi núi, không có bờ ngăn và luôn luôn không có nước Cây lúa hoàn toàn sử dụng lượng nước mưa ngấm trong đất để sinh trưởng và phát triển

- Lúa cạn không hoàn toàn (lúa nước trời, Rainfed upland rice): là loại lúa trồng ở triền thấp, không có hệ thống tưới tiêu chủ động, cây lúa sống hoàn toàn bằng nước mưa tại chỗ, nước mưa có thể dự trữ trên bề mặt ruộng để cung cấp cho cây lúa

1.1.2 Sự phân bố của cây lúa cạn

Lúa cạn được trồng chủ yếu trên ba lục địa là châu Á, châu Phi và châu Mỹ La tinh

Theo Trần Nguyên Tháp (2001) [20], môi trường trồng lúa cạn trên Thế giới được chia thành 4 loại:

- Vùng đất cao, màu mỡ, mùa mưa kéo dài (kí hiệu LF) ở Đông và Tây Nam Ấn Độ, Inđônêsia, Philippin, Băng La Đét, Braxin, Côlômbia

- Vùng đất cao, kém màu mỡ, mưa dài (LU) ở Thái Lan, Myanma, Lào, Cămpuchia, vùng Đông Bắc Ấn Độ, Việt Nam, Bôlivia, Mêxicô.v.v

- 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 Hoàng, Trương Văn Kính và Ctv… (1995) [12] 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 nhờ 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 đất bằng phẳng nhưng không có hệ thống thuỷ nông

hay hệ thống thuỷ nông chưa hoàn chỉnh vẫn nhờ nước trời hoặc có một phần ít nước tưới, ruộng ở vị trí cao thường xuyên mất nước

1.2 Tình hình sản xuất lúa trên Thế giới và ở Việt Nam

1.2.1 Tình hình sản xuất lúa trên Thế giới

1.2.1.1 Tình hình sản xuất lúa nước

Diện tích canh tác lúa trên Thế giới trong vài thập kỷ gần đây có xu hướng tăng, song tăng mạnh nhất vào những thập niên 90 của thế kỷ XX

và có xu hướng ổn định từ những năm đầu của thế kỷ XXI và đạt 164 triệu ha năm 2011 Về năng suất của lúa cũng tăng dần qua các năm và tăng nhanh nhất vào thập niên 90 Từ thập niên 90 và những năm đầu của thế kỷ XXI năng suất lúa tăng chậm lại song nhìn chung năng suất tăng gần gấp đôi từ 27,48 tạ/ha năm 1980 lên 43,82 tạ/ha vào năm 2011 Sản lượng lúa Thế giới tăng từ 396,8 triệu tấn năm 1980 lên trên 721 triệu tấn năm 2011 (Bảng 1.1)

Bảng 1.1: Tình hình sản xuất lúa trên Thế giới trong vài thập kỷ gần

đây

(Nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (Nghìn tấn)

(Nguồn: FAO STAT năm 2012) [37]

Theo FAO sản lượng lúa Thế giới năm 2011 đạt gần 722 triệu tấn (tương đương 480,4 triệu tấn gạo) so với 466,6 triệu tấn gạo năm 2010,

tăng 2,9% Sản lượng tăng cao do mở rộng diện tích canh tác lên đến 164 triệu ha và được mùa ở nhiều Quốc gia như: ở châu Á sản lượng lúa đạt

653 triệu tấn do được mùa ở Pakistan, Campuchia, Nepal, Philippines và Việt Nam hay mở rộng diện tích canh tác ở Bangladesh, Trung Quốc, Ấn

Độ, Pakistan và Việt Nam Tại châu Phi sản lượng cũng đạt 25,5 triệu tấn

do được mùa ở Ai Cập, Guinea, Nigeria Châu Mỹ la tinh và vịnh

Caribean cũng được mùa ở các nước ngoại trừ Ecuador và Peru

Kim ngạch xuất khẩu gạo của các nước trên Thế giới đạt 34,5 triệu tấn vào năm 2011, tăng 3 triệu tấn so với năm 2010 Các nước có sản lượng và xuất khẩu lúa gạo cao nhất đó là Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Việt Nam, Thái Lan, Brazil, Mỹ và và Pakistan (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Một số nước có sản lượng và xuất khẩu cao trên Thế giới

Sản lượng (triệu tấn) Xuất khẩu (triệu tấn) Quốc gia

(Nguồn: FAO & USDA năm 2012)[37]

Trung Quốc là quốc gia có sản lượng cao nhất đạt 137 triệu tấn vào năm 2011 tăng 3 triệu tấn so với năm 2010 Tiếp theo là Ấn Độ và Indonesia, Việt Nam đứng thứ 4 về sản lượng đạt 25,9 triệu tấn vào năm

2010 và 26,6 triệu tấn vào năm 2011 Quốc gia có khối lượng gạo xuất

khẩu nhiều nhất là Thái Lan 10,5 triệu tấn, Việt Nam đứng thứ 2 với 7,2 triệu tấn

1.2.1.2 Tình hình sản xuất lúa cạn

Lúa cạn là một trong những cây trồng lâu đời nhất trên Thế giới Trước đây, diện lích gieo trồng lúa cạn rất lớn nhưng trong hai thập niên

1980 và 1990, diện tích lúa cạn Thế giới giảm từ 20 triệu ha xuống 15 triệu

ha, hay giảm gần 25% Theo số liệu FAO năm 2011 diện tích canh tác lúa của Thế giới là 164 triệu ha, trong đó châu Á có 148,7 triệu ha thì có 68,1 triệu ha chiếm 45,8% thường bị thiên tai đe dọa, có 55,5 triệu ha thường

bị thiếu nước chiếm 37,4%, trong số này 19,16 triệu ha là đất cạn (lúa rẫy

- upland rice), 36,4 triệu ha đất hoàn toàn nhờ nước trời (rainfed rice), đất ngập nước chiếm 12,5 triệu ha Năng suất lúa ở vùng đất khó khăn đạt 0,8

- 1,7 tấn/ha, chỉ bằng 20 - 40% năng suất lúa của vùng chủ động nước Các giống lúa gieo cấy trên vùng này phần lớn là giống địa phương có đặc điểm dài ngày, cao cây, chống đổ kém, năng suất thấp nhưng chất lượng gạo ngon

Vào những năm cuối thế kỷ 20 toàn Thế giới trồng 19,1 triệu ha lúa cạn chiếm 13,2% diện tích trồng lúa thế giới Trong đó, châu Á trồng 10,7 triệu ha, 6,1 triệu ha ở Mỹ La Tinh và 2,3 triệu ha ở châu Phi Tỷ lệ lúa cạn ở Mỹ La Tinh chiếm tới 75% và châu Phi là 50% Năng suất trung bình của lúa cạn trên 1 tấn/ha những nơi thuận lợi có thể đạt 2,5 tấn/ha (IRRI,1986) [27]

Ở châu Á, khoảng 50% đất trồng lúa là canh tác nhờ nước trời và mặc dù năng suất lúa ở những vùng có tưới đã tăng gấp 2 - 3 lần 30 năm trước đây nhưng ở vùng canh tác nhờ nước trời năng suất tăng lên ở mức rất nhỏ, bởi vì những vùng này việc sử dụng những giống lúa cải tiến rất khó khăn do môi trường không đồng nhất và biến động (Kwan Chai A.G,1972) [28]

Ở châu Phi, lúa cạn đóng vai trò quan trọng hơn trong sản xuất lúa

của vùng, được trồng trên khoảng 2,7 triệu ha, đại diện 40% của tổng số diện tích Lúa cạn được trồng nhiều ở Cote d’Ivoire, Guinea, Guinea Bissau, Congo, Madagascar, Sierra Leone và một số nước khác theo phương pháp du canh, tương tự như trồng ngô, lúa miến và vừng Diện tích trồng lúa cạn của vùng này không thuyên giảm mà còn có phần gia tăng vì nhu cầu lúa gạo của vùng tăng nhanh độ 6% mỗi năm trong thập niên vừa qua Lúa cạn thường trồng xen kẽ với các cây màu khác, hoặc luân canh với ngô, sắn, khoai lang Gần đây có giống lúa mới gọi là Nerica cho năng suất cao và ngắn ngày được phổ biến ở các nước Tây Phi, Guinea là nước đầu tiên trồng đại trà loại lúa này (Yinong Yang and Lizhong Xiong, 2003) [36]

Ở châu Mỹ La Tinh, tầm quan trọng của lúa cạn cũng khá cao, chủ yếu ở Brazil (vùng Cerrado khô hạn) và Colombia, lúa cạn được trồng trên 2,9 triệu ha hay 76% của tổng số diện tích lúa của vùng và sản xuất 5,8 triệu tấn lúa hay 33% tổng số sản lượng lúa của vùng trong giữa thập niên

1990 Lúa cạn của châu Mỹ La Tinh đang sút giảm nhiều, chủ yếu ở Brazil (giảm 40%), vì Chính phủ cắt giảm bao cấp trong sản xuất Lúa cạn ở Cerrado của Brazil có tính thương mại, được trồng luân canh với đậu nành

và đồng cỏ, và được cơ giới hóa hoàn toàn từ lúc làm đất đến khi thu hoạch, biến chế và bảo quản Nhưng trong các khu rừng ẩm ướt, lúa này được trồng theo kiểu du canh, năng suất bình quân cao hơn các vùng khác, đạt 2 - 3 tấn/ha (Ray Wu and Ajay Garg, 2003) [33]

1.2.2 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam

1.2.2.1 Tình hình sản xuất lúa nước

Lúa nước được xem là loại cây trồng và mùa vụ chính quan trọng nhất ở Việt Nam Sự hình thành và phát triển sản xuất lúa nước ở nước ta

có lịch sử truyền thống lâu đời và có ảnh hưởng lớn đến đời sống của người dân Việt Nam có khoảng 9,3 triệu ha đất nông nghiệp, phần lớn diện tích đất dành cho trồng lúa là chính khoảng 4,3 triệu ha (chiếm

khoảng 46% diện tích đất nông nghiệp) Từ năm 1990 đến nay, sản lượng lúa gạo Việt Nam liên tục tăng trưởng nhờ biện pháp kỹ thuật canh tác tốt, đưa giống mới vào sản xuất và một phần nhờ mở rộng diện tích canh tác hàng năm

Năm 1990 diện tích canh tác lúa của Việt Nam có khoảng 1,46 triệu ha, đến năm 2000 tăng lên 3,39 triệu ha và đến năm 2011 tăng lên gấp đôi với 7,65 triệu ha Năng suất lúa bình quân 3,18 tấn/ha vào năm

1990 và 4,2 tấn/ha vào năm 2000 đã tăng lên 5,53 tấn/ha vào năm 2011 Năm 2012 năng suất đạt mức cao nhất từ trước đến nay là 5,7 tấn/ha Sản lượng lúa ở nước ta năm 1990 chỉ dừng lại ở 19,23 triệu tấn nhưng đến năm 2000 đã đạt được 32,51 triệu tấn Năng suất và diện tích canh tác tăng không ngừng đã giúp Việt Nam lần đầu tiên đạt sản lượng ở mức cao nhất từ trước tới nay là 42,31 triệu tấn vào năm 2011 Năm 2012 đạt khoảng 40 triệu tấn, số liệu được thống kê ở bảng 1.3

Bảng 1.3: Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam qua các

thời kỳ đến nay Năm Diện tích (triệu ha) Năng suất (tấn/ha) Sản lượng (triệu tấn)

(Nguồn: Tổng cục thống kê năm 2012) [23]

Bên cạnh việc tăng năng suất lúa, Việt Nam đã chú trọng đến nâng cao chất lượng của lúa gạo Những giống lúa cổ truyền như Tám Ấp Bẹ, Tám xoan, Dự, nếp cái Hoa vàng, nếp Hòa Bình, nếp Hải Phòng, Nàng nhen, Nàng thơm Chợ Đào đã được phục tráng và mở rộng diện tích sản xuất

Về xuất khẩu gạo, từ năm 1989 Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ hai trên Thế giới, lượng gạo xuất khẩu hàng năm khoảng 3,5 triệu tấn gạo Năm 2009 lần đầu tiên Việt Nam đạt 6,05 triệu tấn gạo xuất khẩu Sản lượng xuất khẩu đó không những được duy trì mà còn tăng liên tiếp trong năm 2010 (6,75 triệu tấn) và năm 2011 (7,11 triệu tấn) Theo số liệu mới nhất Việt Nam đã xuất khẩu hơn 7,5 triệu tấn vào năm 2012 Sản lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam đã cung cấp lương thực cho trên 120 Quốc gia trên toàn Thế giới Dưới đây biểu đồ thể hiện sản lượng gạo và giá trị kim ngạch xuất khẩu của Việt Nam từ năm 1989 đến 2011

Hình 1.1 Sản lượng gạo xuất khẩu của Việt Nam (1989 - 2011)

Để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực và giữ vị trí là một trong những nước xuất khẩu lúa gạo đứng hàng đầu Thế giới, một vấn đề đặt ra

đó là cần thâm canh tăng vụ, tập trung nguồn lực và trí lực cho việc nghiên cứu lai tạo ra các giống lúa mới có năng suất cao, chất lượng tốt, thích ứng với điều kiện ngoại cảnh, ít sâu bệnh, chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất lợi Nhằm nâng cao cả về mặt giá trị xuất khẩu, cần tiếp tục thực hiện chiến lược phát triển lúa chất lượng cao phục vụ cho công tác xuất khẩu lúa gạo trong những năm tiếp theo

1,37 1,46

2,05

4,56 3,39

5,2 4,68 6,05 6,75 7,11

1.2.2.2 Tình hình sản xuất lúa cạn

Lúa cạn đã được trồng trên các vùng đất dốc từ lâu đời và đã trở thành tập quán của đồng bào dân tộc ít người Những tỉnh miền núi, diện tích trồng lúa cạn 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%, Điện Biên 27%, Đắc Lắc 17,5% v.v Các giống lúa cạn hiện trồng chủ yếu là giống lúa truyền thống, lâu đời như Tẻ vàng, Tẻ đỏ, Tẻ trắng, Tẻ nương Mộc Châu, Tẻ mèo, Mộ, Nếp nương, Nếp khẩu nhoi, Mố.v.v 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 (Nguyễn Đức Thạnh, 2000) [19] Nguyên nhân chủ yếu là do lúa cạn được trồng bằng những giống không qua tuyển chọn, phương thức trồng theo quảng canh, đất bị khai thác cạn kiệt, không được bón phân bổ sung Phần lớn đất trồng lúa cạn là đất dốc, hàng năm bị rửa trôi mạnh, độ phì đất bị giảm nhanh chóng làm cho nguồn dinh dưỡng tự nhiên bị cạn kiệt

Theo kết quả thống kê của Cục Khuyến nông - Khuyến lâm năm

2011 cả nước có khoảng 440.000 ha lúa cạn, 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) Theo báo cáo của các địa phương, sản lượng lúa cạn toàn quốc năm 2011 đạt khoảng 880 nghìn tấn Tuy chiếm một diện tích không lớn so với diện tích lúa nước nhưng lúa cạn là cây trồng truyền thống, là phương thức giải quyết lương thực tại chỗ đối với đồng bào các dân tộc ít người vùng núi Phát triển lúa cạn góp phần ổn định đời sống, hạn chế du canh du cư đốt nương làm rẫy, giữ gìn, bảo vệ môi trường sinh thái

1.3 Tình hình nghiên cứu lúa trên Thế giới và ở Việt Nam

1.3.1 Tình hình nghiên cứu lúa trên Thế giới

1.3.1.1 Tình hình nghiên cứu lúa nước

Vào đầu những năm 1960, Viện nghiên cứu lúa gạo Quốc tế IRRI

đã được thành lập ở Philippines Viện đã tập trung vào lĩnh vực nghiên cứu lai tạo và đưa ra sản xuất nhiều giống lúa các loại, tiêu biểu như các dòng IR, Jasmin Đặc biệt vào cuối thập niên 60 giống IR8 được trồng phổ biến ở Việt Nam đã đưa năng suất lúa tăng lên đáng kể “Cuộc cách mạng xanh” từ giữa thập niên 60 đã có ảnh hưởng tích cực đến sản lượng lúa của châu Á Nhiều tiến bộ kỹ thuật đã được tạo ra để nâng cao năng suất và sản lượng lúa gạo (IRRI, 1986) [27]

Nhiều nước ở châu Á có diện tích trồng lúa lớn, có kỹ thuật thâm canh tiên tiến và có kinh nghiệm dân gian phong phú, có đến 85% sản lượng lúa trên Thế giới tập trung chủ yếu ở 8 nước châu Á, đó là: Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Việt Nam, Myanma và Nhật bản (Nguyễn Thị Lẫm, 1999) [15]

Viện Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Malaysia (MARDI) đã đưa ra giống lúa MRIA 1 có khả năng chịu nhiệt, không đòi hỏi nhiều nước, và có thể được gieo trồng trái vụ, được phát triển thông qua sự hợp tác với Viện nghiên cứu lúa gạo Quốc tế, MRIA 1 có thời gian chín sau

90 ngày và có khả năng kháng nhiều bệnh hơn

Trung Quốc là nước đầu tiên sử dụng thành công ưu thế lai của lúa vào sản xuất Đây là thành công có tính quyết định đến việc tạo ra các tổ hợp lai 3 dòng và 2 dòng sau này Về chiến lược phát triển lúa lai của Trung Quốc trong thế kỷ XXI là phát triển lúa lai hai dòng và đẩy mạnh nghiên cứu lúa lai một dòng Trung Quốc đã nghiên cứu và lai tạo được những giống lúa lai tốt có ưu thế lai cao như: Bồi Tạp Sơn Thanh, Q4, Q5, Nhị ưu 838, Bắc ưu 64, San ưu 63, Bắc thơm số 7, Bồi Tạp 49,… Những năm gần đây những giống lúa có năng suất, chất lượng cao như:

Khang dân 18, Ải Mai Hương, Ải Hòa Thành,… được Trung Quốc chọn tạo (Xiong L.KS Schumaker, 2002) [35]

Ấn Độ là nước có diện tích trồng lúa đứng đầu thế giới, đồng thời cũng là nước đi đầu trong cuộc “cách mạng xanh” về đưa các tiến bộ khoa học kĩ thuật, nhất là đưa giống mới vào sản xuất, làm năng cao năng suất và sản lượng của Ấn Độ Viện nghiên cứu lúa trung ương của Ấn Độ được thành lập vào năm 1946 tại Cuttuck bang Orisa là nơi tập trung nghiên cứu, lai tạo các giống lúa mới phục vụ sản xuất Nổi bật là giống lúa Basmati, Brimphun là 2 giống chất lượng cao nổi tiếng trên thế giới

và có giá trị rất cao trên thị trường tiêu thụ Một số tổ hợp lai tốt được sử dụng ở Ấn Độ như: IR58025A/IR9716, IR62829A/IR46, ORI161, ORI161, ORI136, 2RI158, 3RI160, 3RI086, PA-103.v.v (Lin SC, 2002) [29]

Ở Nhật Bản thì công tác giống lúa của Nhật cũng được đặc biệt chú trọng về giống chất lượng cao đáp ứng thị hiếu người tiêu dùng, Nhật bản

đã tập trung vào công tác nghiên cứu giống lúa ở các Viện Các nhà khoa học Nhật Bản đã lai tạo và đưa vào sản xuất các giống lúa vừa có năng suất cao, chất lượng tốt như Koshihikari, Sasanisiki, Koenshu… đặc biệt

ở Nhật đã lai tạo được 2 giống lúa có mùi thơm đặc biệt, chất lượng gạo ngon và năng suất cao như giống: Miyazaki1 và Miyazaki2 Cho đến giờ các giống này vẫn giữ được vị trí hàng đầu về 2 chỉ tiêu quan trọng đó là hàm lượng Protein cao tới 13%, hàm lượng Lysin cũng rất cao

Thái Lan chú trọng nghiên cứu, chọn tạo và đưa vào sản xuất những giống theo hướng phẩm chất cao đạt chất lượng xuất khẩu, được nhiều nước trên thế giới ưa chuộng như hạt gạo dài, độ bạc bụng thấp, hàm lượng các chất dinh dưỡng cao, ít dập nát khi xay xát và có mùi thơm Chính vì vậy giá gạo xuất khẩu của Thái Lan luôn cao trên thị trường lúa gạo thế giới Một số giống lúa chất lượng cao nổi tiếng của Thái Lan: Khaodomali, Jasmin

1.3.1.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn

Năm 1970, Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) thành lập ngành nghiên cứu lúa cạn do Tiến sĩ T.T Chang đứng đầu

Năm 1973, IRRI [27] 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 giống lúa chống chịu hạn Đây là một chương trình lớn, có sự đóng góp của 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 la tinh cũng thành lập những trung tâm Quốc tế nghiên cứu về lúa cạn, lúa chịu hạn như IRAT, IITA, WARDA

và CIAT

Theo Huke R.E (1981) [26], 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 cạn, được thành lập Từ đây, các chương trình nghiên cứu lúa cạn ở các nước được mở rộng Chương trình cải tiến giống lúa cạn được tiến hành rộng khắp các châu lục như: Châu Phi, Châu Á và Châu

Mỹ la tinh với sự hợp tác của các trung tâm và Viện nghiên cứu nông nghiệp trên Thế giới như IRAT, IITA, WARDA

Tại châu Phi, chương trình cải tiến giống lúa được thực hiện qua các chương trình của Quốc gia cũng như các tổ chức Quốc tế: IRAT, IITA và WARDA Các chương trình cải tiến giống lúa cạn được thực hiện tại Nigeria, Ghana và Siera Leone từ trước khi Viện nghiên cứu nông nghiệp Quốc tế được thành lập IARCs (The International Agriculture Research Centers)

Lúa cạn cũng được nghiên cứu tại Viện nghiên cứu lương thực ở Kumasi, Ghana và trạm nghiên cứu nông nghiệp Krong, Ghana

Tại châu Mỹ Latinh, hầu hết các chương trình cải tiến giống lúa cạn được nghiên cứu tại Viện nghiên cứu nông nghiệp Saopaulo -Brazil tại Goiania và tại CIAT Colombia Tại Brazil chương trình cải tạo giống

lúa cạn tập trung nghiên cứu tính chịu hạn, kháng đạo ôn, chịu được đất nghèo dinh dưỡng (thiết hụt P và Zn, độc nhôm), sâu hại… hầu hết các giống được phát triển tại IAC có khả năng thích ứng tốt với điều kiện môi trường không thuận lợi Các giống quan trọng như IAC 25, IAC 27, IAC

164, IAC 165, đều có thời gian sinh trưởng trung bình, chịu hạn tốt, chịu được điều kiện môi trường khó khăn

Tại châu Á các chương trình Quốc gia và Viện nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI đã có những dự án cải tiến giống lúa cạn cho vùng phía Nam và Đông Nam châu Á Về mặt cải tạo giống, chủ yếu đã tiến hành chọn lọc một mặt từ những vật liệu sẵn có trong vùng do thu thập được trong các cuộc điều tra và mặt khác trong những giống được thu thập từ các vùng khác đến Ở Nhật Bản, diện tích lúa cạn được trồng là 184 nghìn

ha Việc nghiên cứu chọn lọc lúa cạn ở Nhật Bản bắt đầu từ năm 1929 và

có khoảng 50 giống đã được tinh lọc và phổ biến từ nguồn lúa cạn cổ truyền Người ta bắt đầu thử tính chịu hạn trong các giống Indica và Japonica nhiệt đới (năm 1978) đối với sự biến đổi tính di truyền và tìm thấy một số giống Indica cổ truyền chịu hạn Các giống Kantomochi 168 được bồi dục năm 1991 và Kantomochi 172 được bồi dục từ năm 1992 Kantomochi 168 được lựa chọn từ JC 81 và Normochi 4, Kantomochi

172 được chọn tạo từ IRAT 109 và giống lúa cạn Nhật Bản Các giống này ăn tuy không ngon nhưng năng suất ổn định (IRRI, 2002) [13]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu lúa tại Việt Nam

1.3.2.1 Tình hình nghiên cứu lúa nước

Ngay sau khi miền Nam được hoàn toàn giải phóng, đất nước ta được thống nhất, cả nước đi lên xây dựng chủ nghĩa xã hội (1975), nước

ta đã tập trung nhiều vào nghiên cứu cây lúa, trong đó công tác chọn tạo

và lai tạo các giống lúa được đặc biệt chú trọng Nước ta cũng đã nhập nội một số giống lúa từ Viện nghiên cứu lúa Quốc tế và của một số nước khác làm phong phú bộ giống lúa của Việt Nam

Việt Nam có hàng nghìn giống lúa được gieo trồng trong cả nước, có nhiều bộ giống tốt phù hợp với nhiều vùng sinh thái khác nhau Một số giống lúa chất lượng cao như giống Tám thơm, Lúa dự, Nàng thơm, Nếp Cái hoa vàng, Nếp Cẩm, Nếp Tú lệ, các giống Nếp nương, Tẻ nương… đã được đưa vào cơ cấu gieo cấy ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam Nước ta đã nhập và thuần hóa nhiều giống lúa tốt từ nước ngoài mà nay đã trở thành các giống lúa đặc sản của Việt Nam có thương hiệu như: IR64 Điện Biên, Bao thai Định Hóa, Khaodomaly Tiền Giang.v.v

Đầu năm 2013, tại Hà Nội, Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Cao Đức Phát và Tổng Giám đốc Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế, Robert S.Zeigler đã ký biên bản ghi nhớ hợp tác khoa học

kỹ thuật để phát triển ngành lúa gạo Việt Nam IRRI cũng tạo điều kiện

cho các Viện Nghiên cứu của Việt Nam tiếp cận với những nghiên cứu mới của Thế giới trong lĩnh vực lúa gạo, thực hiện một số dự án trong các lĩnh vực mũi nhọn như sản xuất giống, bảo vệ thực vật, dinh dưỡng

cây lúa

Nhóm các nhà khoa học Việt Nam đến từ các Viện nghiên cứu

về lúa đã hợp tác với các nhà khoa học của Vương quốc Anh tiến hành giải mã gen 36 giống lúa bản địa của Việt Nam Dự án được thực hiện trong thời gian 30 tháng, từ tháng 1/2011 đến tháng 6/2013 Việc giải

mã hoàn chỉnh hệ gen của cây lúa đã mở ra hướng nghiên cứu mới về gen học và ứng dụng tin sinh học để khai thác trình tự gen giúp các Viện nghiên cứu, Trường đại học và các nhà chọn giống sử dụng trong các nghiên cứu về bảo tổn nguồn gen, xác định chức năng gen cũng như chọn tạo giống có năng suất, chất lượng cao, có khả năng chống chịu các loại sâu bệnh và điều kiện bất lợi sinh học và phi sinh học

1.3.2.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn

Từ năm 1978, Viện cây lương thực và cây thực phẩm đã tiến hành

chọn tạo giống lúa chịu hạn, có thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu sâu bệnh, đạt năng suất cao hơn các giống lúa chịu hạn, lúa cạn địa phương đang trồng Trong giai đoạn từ 1986 - 1990, có 3 giống thuộc dòng CH đã được công nhận giống Nhà nước là CH2, CH3, CH133 và hàng loạt các dòng, giống chịu hạn có triển vọng (Trần Nguyên Tháp, 2001) [20]

IRRI đã hợp tác với Việt Nam nghiên cứu về lúa cạn từ những năm 1980, có cả nghiên cứu về các giống lúa bản địa cũng như giới thiệu các giống lúa cạn từ các nước và khu vực khác

Võ Tòng Xuân (1995) cho biết ở Tây Nguyên những giống LC89-27, LC90-5, LC88-66, TOOK lùn, IRAT 114 có thời gian sinh trưởng từ 4 - 5 tháng, LC90-12, LC88-67-1, LC90-14 và giống Habro địa phương có thời gian sinh trưởng 3 tháng Trong đó các giống IRAT

114 năng suất đạt 30,4 tạ/ha, LC88-66 đạt 29,5 tạ/ha, LC88-67-1 đạt 28 tạ/ha

Theo tài liệu của Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2001) [1] cho thấy, đến nay có trên 1.800 mẫu giống lúa địa phương và 160 quần thể lúa hoang được sưu tầm và bảo quản tại Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long Ngoài ra, Viện còn bảo quản một số nguồn gen cây trồng được nhập nội vào Việt Nam nhằm sử dụng làm nguồn vật liệu phục vụ cho công tác lai tạo

Ứng dụng nghiên cứu về những đặc trưng cơ bản của các giống lúa chịu hạn nhằm xây dựng chỉ tiêu chọn giống Qua kết quả thu được, Trần Nguyên Tháp đã đề xuất một mô hình chọn giống lúa chịu hạn [20]: Với thí nghiệm đánh giá khả năng chống chịu hạn nhân tạo của cây lúa ở trong phòng, tác giả khuyến cáo nên chọn nồng độ muối KClO3 3% hoặc nồng độ đường Saccarin 0,8-1,0% để xử lý hạt

Từ năm 2004 và 2008, Viện Bảo vệ thực vật đã lần lượt đưa ra các giống lúa cạn mới: LC93-1, LC93-2, LC93-4 Các giống lúa cạn cải tiến

này tỏ ra ưu thế vượt trội hơn các giống lúa cạn thế hệ trước và giống lúa cạn địa phương Tiêu biểu là LC93-1 đang được trồng rộng rãi ở các tỉnh miền núi phía Bắc và các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên Giống LC93-1

có năng suất cao gấp rưỡi đến gấp đôi giống lúa cạn địa phương, chất lượng tốt, hạt gạo trong, cơm dẻo

Các tác giả Phạm Anh Tuấn, Nguyễn Thị Minh Nguyệt, Nguyễn

Bá Ngọc, Nguyễn Thị Kim Dung, Nguyễn Thị Thanh Thuỷ, Nguyễn Thị Lan Hoa (2008) [22], đã tiến hành thí nghiệm với 50 giống lúa địa phương cung cấp từ các Viện nghiên cứu, Trung tâm tài nguyên di truyền thực vật và một số tỉnh miền núi phía Bắc đã cho thấy 12 trong số 50 giống lúa nghiên cứu thể hiện khả năng chịu hạn tốt, đặc biệt các giống Blào Đóng, Blào Cô ném, Khẩu cụ và Bièo Hồng súi có thể sử dụng làm nguồn gen chống chịu hạn trong chương trình chọn tạo giống lúa

Năm 2012, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn vừa phê duyệt

Dự án quản lý an toàn tài nguyên di truyền lúa cạn ở Việt Nam Đây là dự

án tài trợ của Mạng lưới sáng kiến hợp tác nông nghiệp và lương thực châu Á, với tổng vốn 75.000USD, giao cho Trung tâm Tài nguyên thực vật (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) thực hiện giai đoạn 2012 -

2014 Dự án góp phần bảo tồn bền vững nguồn gen lúa cạn, hạn chế mất mát nguồn gen lúa cạn do suy giảm diện tích trong những năm gần đây Theo đó, sẽ thu thập mới, đăng ký lai lịch và lưu giữ tại ngân hàng gen cây trồng Quốc gia, Trung tâm Tài nguyên thực vật và nhân giống khoảng 200 - 800 nguồn gen lúa cạn

1.4 Những kết luận rút ra từ nghiên cứu tổng quan

Trên Thế giới cũng như ở Việt Nam, lúa cạn vẫn có vị trí quan trọng trong đời sống của một bộ phận dân cư nghèo khó ở những vùng đất khắc nghiệt về thời tiết và điều kiện đất đai Tuy năng suất không cao song lúa cạn vẫn là loại cây trồng không thể thay thế, là nguồn cung cấp lương thực tại chỗ quan trọng của các dân tộc thiểu số Do các vùng sinh

thái rất đặc thù và khác biệt, lúa cạn địa phương là nguồn gen quý cho công tác lai tạo, chọn lọc, bổ sung các tính trạng đặc trưng như tính chịu rét, chống chịu sâu bệnh và chống chịu hạn cho cây lúa

Các nhà khoa học trên Thế giới và Việt Nam đã có rất nhiều nghiên cứu về cây lúa cạn, từ nguồn gốc, phân bố, các đặc điểm nông sinh học đến những nghiên cứu về di truyền học và chọn giống Từ đó, đề xuất ra nhiều phương pháp đánh giá, lai tạo, chọn lọc hữu hiệu Nhiều giống địa phương lẫn tạp được làm thuần, các giống lúa cạn được cải tiến về năng suất hay các giống lúa thâm canh mang gen chịu hạn được chọn tạo và đưa vào phục vụ sản xuất hiệu quả

Những nghiên cứu cơ bản có sự tham gia của nhiều nhà khoa học ở các lĩnh vực khác nhau, về các đặc điểm, đặc trưng hình thái, sinh lý liên quan đến tính chịu hạn của cây lúa hay các cơ chế của thực vật nhằm chống chịu với sự thiếu hụt nước, giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra

đã làm sáng tỏ bản chất tính chịu hạn ở thực vật Chính những nghiên cứu này đã đặt nền móng cho các nghiên cứu sâu hơn về di truyền tính chống chịu hạn và hoạt động của các gen chống chịu Từ đó giúp nhà chọn giống có thêm công cụ chọn lọc chính xác, hữu hiệu và rút ngắn quá trình chọn giống

Chương 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu

Thí nghiệm được tiến hành với 66 mẫu giống lúa cạn tẻ thu thập từ các tỉnh miền núi phía Bắc (Phụ lục 01) Giống đối chứng là giống IRRI

57920 chọn lọc tại Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên từ năm 2004

và được gieo trồng nhiều tại Thái Nguyên

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.2.1 Địa điểm tiến hành nghiên cứu

Xã Đắc Sơn, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên

2.2.2 Thời gian tiến hành nghiên cứu

Các thí nghiệm được tiến hành từ tháng 06/2012 đến tháng 09/2013

2.3 Nội dung nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá, phân loại khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa cạn thu thập từ các tỉnh miền núi phía Bắc bằng phương pháp xử lý nhân tạo trong phòng thí nghiệm

- Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển và khả năng chịu hạn, năng suất của các giống trong điều kiện không chủ động nước

- So sánh một số giống có triển vọng để chọn ra giống tốt khuyến cáo đưa vào sản xuất

* Nội dung cụ thể gồm các thí nghiệm:

+ Thí nghiệm 1: Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa cạn

trong điều kiện hạn nhân tạo thông qua tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ rễ mầm đen (héo), tỷ lệ rễ mạ đen (héo) sau khi xử lý ở các nồng độ muối khác nhau

+ Thí nghiệm 2: Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển và khả

năng chịu hạn, năng suất của các giống trong điều kiện không chủ động

nước

+ Thí nghiệm 3: So sánh một số giống có triển vọng để chọn ra

giống tốt nhất khuyến cáo đưa vào sản xuất

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu

* Thí nghiệm 1:

+ Số mẫu: Gồm có 66 mẫu giống lúa cạn tẻ, mỗi thí nghiệm được

lặp lại 3 lần, đối chứng là giống IRRI 57920.(Phụ lục 01)

+ Phương pháp:

- Thí nghiệm bố trí kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn (CRD)

- Xử lý hạt giống trong nước (H2O): ngâm các mẫu hạt giống trong nước sạch 12 giờ, sau đó rửa sạch hạt giống đãi sạch cho vào đĩa pitri giữ ẩm Sau đó theo dõi tỷ lệ nảy mầm của từng giống

- Xử lý hạt bằng dung dịch Kaliclorat (KClO3 3%): Ngâm hạt giống trong dung dịch KClO3 3% trong 48h Sau đó, rửa sạch bằng nước trung tính rồi chuyển sang đĩa petri có lót giấy lọc ẩm cho hạt nảy mầm Dựa vào % hạt nảy mầm, % rễ mầm đen hoặc bị héo để đánh giá khả năng chịu hạn

- Giai đoạn cây mạ lúc 3 lá (KClO3 1%): Tiến hành gieo hạt trong chậu vại, đến lúc cây được 3 lá thì ngâm rễ mạ vào dung dịch KClO3 1% trong 8h, sau đó quan sát số rễ mạ đen Dựa vào tỷ lệ % rễ mạ đen hoặc rễ

mạ héo để đánh giá khả năng chịu hạn

* Cơ sở khoa học của phương pháp xử lý bằng KClO 3 : Đây là

phương pháp nhân tạo, đánh giá gián tiếp khả năng chịu hạn của các giống lúa Khả năng chịu hạn của cây liên quan đến khả năng chịu độc và giữ nước của keo nguyên sinh khi dùng một hoá chất độc để xử lý Nếu keo nguyên sinh ít bị độc, tế bào và mô ít bị mất nước, ít bị hại, chứng tỏ cây có tính chịu hạn Ngược lại, nếu keo nguyên sinh bị nhiễm độc, tế bào

và mô bị mất nước dẫn đến cây bị hại chứng tỏ cây chịu hạn kém

- Tỷ lệ % hạt nảy mầm tính theo công thức:

Số hạt nảy mầm + % hạt nảy mầm =

Tổng số hạt xử lý x 100

- Tỷ lệ % rễ mầm bị đen (hoặc héo) tính theo công thức:

Số rễ mầm đen (héo) + % rễ mầm đen (héo) =

Tổng số rễ mầm x 100

- Tỷ lệ % rễ mạ đen (hoặc héo) tính theo công thức:

Số rễ mạ đen (héo) + % rễ mạ đen (héo) =

Tổng số rễ mạ x 100

* Thí nghiệm 2:

* Số mẫu: Gồm 66 mẫu giống lúa cạn tẻ

* Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm bố trí theo phương

pháp không nhắc lại của IRRI

* Qui trình kỹ thuật trồng trọt áp dụng trong thí nghiệm

- Thời vụ gieo: vụ Mùa năm 2012

- Phân bón: (bón theo quy trình chuẩn của Viện Cây lương thực và CTP) 8 tấn phân chuồng + 80N + 80P2O5 + 60K2O (cho 1ha)

- Chăm sóc: Nhổ cỏ bằng tay thường xuyên

- Dùng thuốc bảo vệ thực vật khi phát hiện có sâu, bệnh ảnh hưởng đáng kể đến sinh trưởng của lúa

* Các chỉ tiêu theo dõi:

- Theo dõi, đánh giá một số đặc tính nông sinh học và hình thái cơ bản liên quan đến khả năng chịu hạn của các dòng, giống lúa như độ ẩm cây héo, độ tàn lá, độ khô của lá, độ cuốn lá, độ phục hồi sau hạn

- Theo dõi các giai đoạn sinh trưởng phát triển: ngày gieo, ngày bắt đầu đẻ nhánh, ngày kết thúc đẻ nhánh, ngày trỗ 10%, ngày trỗ 80%, ngày trỗ hoàn toàn, ngày chín hoàn toàn

- Theo dõi khả năng đẻ nhánh, chiều cao cây: Đếm số nhánh tối đa,

số nhánh hữu hiệu và đo chiều cao cây

- Theo dõi một số đặc điểm hình thái: màu sắc thân lá, màu hạt, râu hạt, chiều dài, rộng hạt (mm), chiều dài, rộng lá đòng (cm), góc độ lá đòng (độ), chiều dài cổ bông (cm), chiều dài bông (cm), dạng bông

- Theo dõi tình hình và mức độ nhiễm sâu bệnh hại, đánh giá khả năng chống đổ, khả năng chống chịu hạn, khả năng phục hồi khi có hạn xảy ra Tất cả các chỉ tiêu được đánh giá theo thang điểm SES của IRRI (2002) [13]

CT3 - Lúa tẻ vàng CT4 - Khẩu chăm CT5 - Mã tòa CT6 - IRRI 57920 (giống đối chứng)

* Phương pháp bố trí thí nghiệm: kiểu khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD)

* Số lần nhắc lại: 03

+ Diện tích ô thí nghiệm là 10m2 (2m x 5m), khoảng cách giữa các

ô thí nghiệm 0,3m, xung quanh có dải bảo vệ

+ Tổng diện tích thí nghiệm là: 10m2 x 18 ô = 180m2 (chưa kể khoảng cách giữa các ô thí nghiệm và dải bảo vệ)

+ Lấp đất: Sau khi gieo hạt lấp một lớp đất mỏng 1 - 2 cm

- Phân bón: bón theo quy trình chuẩn của Viện Cây lương thực và CTP

- Chăm sóc:

+ Nhổ cỏ bằng tay thường xuyên

+ Dùng thuốc bảo vệ thực vật khi phát hiện có sâu, bệnh ảnh hưởng đáng kể đến sinh trưởng của lúa

2.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi

2.3.3.1 Chỉ tiêu về các giai đoạn sinh trưởng

Theo IRRI, hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa chia quá trình sinh trưởng phát triển của cây lúa làm 9 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Nảy mầm Giai đoạn 2: Mạ

Giai đoạn 3: Đẻ nhánh Giai đoạn 4: Vươn lóng Giai đoạn 5: Làm đòng Giai đoạn 6: Trỗ bông

Giai đoạn 7: Chín sữa Giai đoạn 8: Vào chắc Giai đoạn 9: Chín

2.3.3.2 Chỉ tiêu về thời gian sinh trưởng

- Ngày mọc: tính từ khi 80% số cây mọc trên ô

- Thời gian đẻ nhánh: tính từ khi cây lúa có nhánh đầu tiên đến khi cây lúa đạt dảnh tối đa (10% số cây bắt đầu đẻ nhánh, 80% số cây kết thúc đẻ nhánh)

- Ngày trỗ bông: tính từ khi có 10% số khóm có bông trỗ

- Ngày kết thúc trỗ: có 80% số khóm có bông trỗ thoát khỏi bẹ

- Ngày chín: được tính từ khi những hạt đầu cùng của nhánh cuối cùng trên bông vàng, số hạt vàng chiếm 90% tổng số hạt trên bông

Tổng thời gian sinh trưởng được tính từ lúc gieo đến lúc chín được chia làm 4 nhóm:

- Nhóm chín cực sớm: Có thời gian sinh trưởng < 90 ngày

- Nhóm chín sớm: Có thời gian sinh trưởng từ 90 - 120 ngày

- Nhóm chín trung bình: Có thời gian sinh trưởng từ 121 - 150 ngày

- Nhóm chín muộn: Có thời gian sinh trưởng > 150 ngày

Điểm 9: Yếu (cây mảnh yếu còi cọc, lá vàng)

2.3.3.4 Chỉ tiêu về khả năng đẻ nhánh

Tiến hành theo dõi định kỳ 7 ngày 01 lần trên 10 cây của mỗi ô thí nghiệm Đếm toàn bộ số nhánh trên nhưng cây đã định sẵn, sau đó đánh giá theo thang điểm 5 cấp của IRRI:

Số dảnh cơ bản

Số dảnh hữu hiệu Sức đẻ nhánh hữu hiệu =

Số dảnh cơ bản

Dảnh hữu hiệu

Tỷ lệ dảnh hữu hiệu (%) =

Dảnh tổi đa X 100

2.3.3.5 Chiều cao cây

Theo dõi chiều cao cây qua các thời kì sinh trưởng và phát triển: Mạ

- Đẻ nhánh - Làm đòng - Trỗ bông - Chín

Tiến hành đo chiều cao của các cây theo dõi trên mỗi ô thí nghiệm

Đo từ mặt đất đến chóp lá cao nhất trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng (trước trỗ) và đo từ mặt đất lên chóp bông đối với giai đoạn sinh trưởng sinh thực (giai đoạn chín)

Thời gian đo: cứ 7 ngày đo một lần, rồi đánh giá theo thang điểm của IRRI như sau:

Điểm 1: Thấp cây (< 90 cm)

Điểm 5: Trung bình (90 - 125 cm)

Điểm 9: Cao cây ( > 125 cm)

2.3.3.6 Độ rụng hạt

Theo dõi ở giai đoạn giai đoạn lúa chín

Phương pháp: giữ chặt và vuốt tay dọc bông lúa, sau đó ước tính số phần trăm hạt rụng, đánh giá theo thang điểm của IRRI:

Điểm 1: Khó rụng (số hạt rụng < 10%)

Điểm 5: Trung bình (số hạt rụng 10 - 50%)

Điểm 9: Dễ rụng (số hạt rụng > 50%)

2.3.3.7 Khả năng chịu hạn và phục hồi

Theo dõi khi có 10 ngày hạn liên tiếp ở giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng và 7 ngày liên tiếp ở giai đoạn sinh trưởng sinh thực Khi có đủ số ngày hạn thì tiến hành quan sát hiện tượng cuốn lá và khô lá vào lúc có lượng bức xạ lớn nhất trong ngày (12 - 13h) Quan sát khả năng phục hồi trùng với ngày quan sát khả năng chịu hạn, nhưng thời gian quan sát vào lúc chiều khi tắt nắng.Ghi lại đặc điểm lá của từng giống, sau đó đánh giá theo thang điểm IRRI: