Nghiên Cứu Sinh Trưởng, Phát Triển, Năng Suất Của Một Số Dòng, Giống Lúa Cạn Nhập Nội Tại Phú Thọ

Để tìm ra những giống lúa cạn phù hợp với sinh thái và điều kiện sản xuất của tỉnh Phú Thọ và các tỉnh Trung du, miền núi khác, chúng tôi tiến hành: “Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển,

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOÀNG MAI THẢO

NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ DÒNG, GIỐNG LÚA

CẠN NHẬP NỘI TẠI PHÚ THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRỒNG TRỌT

Thái Nguyên, tháng 9/2011

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

HOÀNG MAI THẢO

NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN,

NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ DÒNG, GIỐNG LÚA CẠN

Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên

2 TS Nguyễn Văn Toàn

Viện Khoa học Kỹ thuật NLN Miền núi phía Bắc

Thái Nguyên, tháng 9/2011

L ời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi khảo sát

và nghiên cứu Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong bản luận văn này

Thái Nguyên, ngày 15 tháng 9 năm 2011

Người cam đoan

Hoàng Mai Thảo

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp cao học tại Viện Khoa học

kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của Nhà trường, Khoa Sau đại học, và các thầy cô giáo

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến:

PGS TS Nguyễn Hữu Hồng- Trưởng phòng Đào tạo, Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên;

TS Nguyễn Văn Toàn, Phó Viện trưởng Viện Khoa học kỹ thuật Nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc;

Những người thầy đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Sau đại học và các thầy cô giáo giảng dạy các môn chuyên ngành thuộc Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên

Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp và sự giúp đỡ tận tình của các cán bộ nghiên cứu tại Bộ môn Cây lương thực, Viện KHKTNLN miền núi phía Bắc

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo Trường Đại học Hùng Vương, Lãnh đạo Khoa Nông- Lâm - Ngư đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành tốt khóa học này.

Đặc biệt, tôi xin cảm ơn toàn thể bạn bè và gia đình, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài này!

Thái Nguyên, ngày 15 tháng 9 năm 2011

Hoàng Mai Thảo

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 11

2 Mục tiêu của đề tài 12

3 Yêu cầu của đề tài 12

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 13

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 13

1.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trong nước và trên thế giới 15 1.2.1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trên thế giới 15

1.2.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam 22

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Vật liệu, địa điểm, thời gian nghiên cứu 28

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu 28

2.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 28

2.2 Nội dung nghiên cứu 28

2.2.1 Khảo sát tập đoàn lúa cạn nhập nội 28

2.2.2 Đánh giá một số dòng, giống lúa cạn triển vọng 28

2.3 Phương pháp nghiên cứu 29

2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 29

2.3.1.1 Khảo sát tập đoàn lúa cạn nhập nội (vụ Xuân năm 2010) 29

2.3.2 Chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp theo dõi 30

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 40

CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Kết quả khảo sát tập đoàn lúa cạn nhập nội 41

3.1.1 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển tập đoàn lúa cạn nhập nội 41

3.1.2 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 47

3.1.3 Khả năng chống chịu 55

3.2 Kết quả thí nghiệm đánh giá các dòng, giống lúa cạn triển vọng 60

3.2.1 Đặc điểm nông sinh học của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 60

3.2.2 Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của các dòng, giống lúa cạn triển

vọng 62

3.2.3 Các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất và chất lượng gạo của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 69

3.2.4 Khả năng chống chịu của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 76

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 86

Kết luận 86

Đề nghị……….78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới 16

Bảng 3.1 Sức sinh trưởng của tập đoàn lúa cạn ở giai đoạn mạ 42

Bảng 3.2 Khả năng đẻ nhánh của tập đoàn lúa cạn 43

Bảng 3.3 Chiều cao cây và độ cứng cây của tập đoàn lúa cạn 44

Bảng 3.4 Thời gian sinh trưởng của tập đoàn lúa cạn nhập nội 46

Bảng 3.5 Các yếu tố cấu thành năng suất của tập đoàn lúa cạn nhập nội 47

Bảng 3.6 Năng suất lý thuyết của tập đoàn lúa cạn nhập nội 54

Bảng 3.7 Thời kỳ hạn, độ ẩm đất (%) trong vụ Xuân năm 2010 55

Bảng 3.8 Khả năng chịu hạn và phục hồi sau hạn của tập đoàn lúa cạn 55

Bảng 3.9 Khả năng chống chịu sâu hại của tập đoàn lúa cạn nhập nội 57

Bảng 3.10 Khả năng chống chịu bệnh hại của tập đoàn lúa cạn nhập nội 59

Bảng 3.11 Năng suất, khả năng chống chịucủa các dòng, giống có triển vọng 60

Bảng 3.12 Một số đặc điểm nông sinh học của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 61

Bảng 3.13 Chiều cao cây qua các giai đoạn sinh trưởng 63

Bảng 3.14 Khả năng đẻ nhánh và hiệu quả đẻ nhánhcủa các dòng, giống lúa cạn triển vọng 65

Bảng 3.15 Thời gian các giai đoạn sinh trưởng của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 68

Bảng 3.16 Yếu tố cấu thành năng suất của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 70

Bảng 3.17 Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 73

Bảng 3.18 Chất lượng gạo của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 75

Bảng 3.19 Tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ rễ mầm đen và tỷ lệ rễ mạ bị héokhi xử lý KClO3 77 Bảng 3.20 Độ ẩm cây héo, cường độ thoát hơi nướccủa các dòng, giống lúa cạn triển vọng 79 Bảng 3.21 Thời kỳ hạn, độ ẩm đất (%) trong vụ Xuân năm 2011 80 Bảng 3.22 Khả năng chịu hạn và phục hồi sau hạncủa các dòng, giống lúa triển vọng 81 Bảng 3.23 Tỷ lệ hữu thụ, khả năng trỗ thoát, độ tàn lácủa các dòng, giống lúa triển vọng 82 Bảng 3.24 Khả năng chống chịu sâu, bệnh hại và chịu lạnhcủa các dòng, giống lúa cạn triển vọng 84

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1 Khả năng đẻ nhánh của tập đoàn lúa cạn nhập nội 43

Hình 3.2 Độ cứng cây của tập đoàn lúa cạn nhập nội 45

Hình 3.3 Thời gian sinh trưởng của tập đoàn lúa cạn nhập nội 46

Hình 3.4 Tỷ lệ (%) số bông hữu hiệu/m2 của tập đoàn lúa cạn nhập nội 48

Hình 3.5 Tương quan giữa số bông hữu hiệu/m2 với năng suất lý thuyết 49

Hình 3.6 Tỷ lệ (%) số hạt chắc/bông của tập đoàn lúa cạn nhập nội 50

Hình 3.7 Tương quan giữa số hạt chắc/bông và năng suất lý thuyết 51

Hình 3.8 Tỷ lệ (%) khối lượng 1.000 hạt của tập đoàn lúa cạn nhập nội 52

Hình 3.9 Tương quan giữa khối lượng 1.000 hạt với năng suất lý thuyết 53

Hình 3.10 Năng suất lý thuyết của tập đoàn lúa cạn nhập nội 54

Hình 3.11 Khả năng chịu hạn của tập đoàn lúa cạn nhập nội 56

Hình 3.12 Chiều cao cây của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 63

Hình 3.13 Tỷ lệ nhánh hữu hiệu của các dòng, giống lúa cạn triển vọng 66

Hình 3.14 Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu vụ Mùa năm 2011 73

Hình 3.15 Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu vụ Xuân năm 2011 74

Hình 3.16 Tỷ lệ hạt nảy mầm, tỷ lệ rễ mạ héo của các dòng, giống lúa 78

Hình 3.17 Độ ẩm cây héo, cường độ thoát hơi nước của các dòng lúa 79

Hình 3.18 Tương quan giữa năng suất và độ ẩm cây héo 80

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

các phân đoạn DNA được nhân bản)

Agronomique pour le Développement (French Agricultural Research Centre for International Development) (Trung tâm Nghiên cứu Quốc tế về Phát triển nông nghiệp của Pháp)

Cv: Coefficient of variation (Hệ số biến động)

DNA: Deoxyribonucleic acid (Cấu tử cơ bản của tế bào di truyền)

IRRI: International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa

Quốc tế)

KHKTNLN: Khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp

LSD: Least significant difference (Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa)

QTL: Quantitative trait locus (Di truyền tính trạng số lượng)

RFLP: Restriction fragment Length Polymorphism (Đa hình chiều dài

các phân đoạn cắt giới hạn)

SNP: Single nucleotide polymorphisms (Các đa hình nucleotit đơn)

SSR: Short sequence repeat (Trình tự lặp lại ngắn)

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Hiện nay, biến đổi khí hậu đang trở thành mối quan tâm chung của tất

cả các nước trên thế giới Biến đổi khí hậu là nguyên nhân làm tăng các hiện tượng thời tiết nguy hiểm, làm thay đổi tần suất và cường độ các hiện tượng thời tiết bất thuận như: bão, mưa lớn, hạn hán…Các hiện tượng này xuất hiện bất thường và tăng trong thập kỷ qua Theo Tổ chức Khí tượng thế giới, châu

Á là khu vực bị thiên tai nặng nề nhất trong vòng 50 năm tới, mà Việt Nam là một trong 5 quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề nhất, trong đó thiệt hại về tài sản

do hạn hán gây ra đứng thứ ba sau lũ và bão Hạn hán có năm làm giảm 20 - 30% năng suất cây trồng, giảm sản lượng lương thực, ảnh hưởng nghiêm trọng tới chăn nuôi và sinh hoạt của người dân [21] Việc chống hạn thường gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn nước, các hồ chứa nước thượng nguồn cũng bị cạn kiệt Hạn hán kéo dài sẽ dẫn đến nguy cơ hoang mạc hoá ở một số vùng, đặc biệt là vùng Nam Trung Bộ, vùng cát ven biển miền Trung và vùng đất dốc thuộc Trung du, miền núi phía Bắc

Việt Nam có khoảng 4,36 triệu ha đất trồng lúa nước, trong đó có 2,1 triệu ha đất lúa canh tác nhờ nước trời và đất thiếu nước tưới, phân bố chủ yếu

ở miền núi: Tây Nguyên, một số vùng khó khăn của Đồng bằng, Trung du, miền núi phía Bắc Năng suất lúa canh tác nhờ nước trời thấp chỉ đạt khoảng trên 10 tạ/ha, vùng tưới tiêu không chủ động năng suất có cao hơn nhưng cũng chỉ đạt khoảng 30 tạ/ha [10]

Việc chọn tạo và đưa vào sử dụng các giống lúa có khả năng thích ứng, cho năng suất ổn định trong điều kiện hạn là một giải pháp tiết kiệm và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước Các giống lúa chịu hạn không chỉ cần thiết với vùng miền núi khô hạn, canh tác nhờ nước trời mà cả đối với những

vùng trồng lúa khác, bởi tình trạng thiếu nước có thể xảy ra ở các vùng trồng lúa trong một vài giai đoạn sinh trưởng của cây lúa Như vậy chọn tạo và sử dụng các giống lúa chịu hạn là một giải pháp cần thiết

Tuy nhiên bộ giống lúa cạn hiện nay đang sử dụng trong sản xuất còn chưa thực sự phong phú, chủ yếu là các giống bản địa cho năng suất rất thấp

và một số ít nguồn giống nhập nội

Để tìm ra những giống lúa cạn phù hợp với sinh thái và điều kiện sản xuất của tỉnh Phú Thọ và các tỉnh Trung du, miền núi khác, chúng tôi tiến

hành: “Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển, năng suất của một số dòng, giống lúa cạn nhập nội tại Phú Thọ”

2 Mục tiêu của đề tài

Xác định được các dòng, giống lúa cạn có khả năng sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao và có khả năng chịu hạn tốt trong điều kiện gieo trồng tại Phú Thọ

3 Yêu cầu của đề tài

- Khảo sát sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của tập đoàn lúa cạn

- Nghiên cứu, đánh giá sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của các dòng, giống lúa cạn triển vọng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Hầu hết các quá trình sinh lý trong cây như sinh trưởng phát triển và quá trình hình thành năng suất đều chịu ảnh hưởng sâu sắc của sự thiếu hụt nước trong đất và trong cây Tuy nhiên, phản ứng của các giống cây trồng khác nhau đối với hạn không giống nhau Trong cùng một điều kiện hạn như nhau nhưng một số giống vẫn sinh trưởng bình thường hoặc chỉ giảm một phần năng suất, nhưng cũng có những giống thì giảm mạnh, thậm chí có giống còn không cho thu hoạch Như vậy là các giống khác nhau đã có những đặc trưng chống chịu khác nhau và do đó các giống cũng có cơ chế chịu hạn khác nhau Chính vì vậy khâu giống là một khâu rất quan trọng trong sản xuất trồng trọt Mỗi vùng, mỗi thời vụ, điều kiện khí hậu thổ nhưỡng cần có những giống phù hợp với điều kiện đó

Để đánh giá và chọn tạo lúa cạn cần nắm rõ khái niệm về lúa cạn và

đặc điểm chịu hạn ở cây lúa

1.1.1 Khái niệm về lúa cạn

Theo nghiên cứu của các tác giả trên thế giới và Việt Nam đều cho rằng nguồn gốc lúa cạn là do từ lúa nước, trong quá trình sống của mình đã chuyển

từ dưới nước lên cạn do yêu cầu của con người Tuy lúa là cây trồng thích ứng rộng nhưng ở mỗi vùng sinh thái khác nhau thì năng suất cũng khác biệt

do khả năng cung cấp nước, dinh dưỡng,… khác nhau Lúa cạn sống ở những nơi khó khăn, không có nguồn nước tưới, hoàn toàn dựa vào nước trời trên những chân đất nương, bãi, ruộng bậc thang hoặc những mặt bằng với độ dốc khác nhau từ 0 đến 400 [8]

Tác giả Bùi Huy Đáp (1978) 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 và được giữ lại trong đất” [4]

Theo Nguyễn Thị Lẫm (2003), thì lúa cạn được chia thành hai loại: Lúa cạn cổ truyền: được nông dân Tây Bắc, Việt Bắc,… canh tác lâu đời trên nương rẫy theo dạng định canh hoặc du canh Năng suất lúa canh tác theo hình thức này không ổn định, giảm theo độ phì đất

Lúa không chủ động nước hoặc sống nhờ nước trời: loại này được phân

bố trên nương bằng, chân đồi, soi bãi có độ dốc nhỏ hơn 50, có đắp bờ hoặc không đắp bờ, hoặc trên ruộng bậc thang đã được gia cố, nhưng cũng dễ bị mất nước sau khi mưa một thời gian ngắn Những giống lúa cạn gieo trên chân ruộng này là những giống lúa cạn mới lai tạo, có khả năng chịu hạn trong những giai đoạn nhất định, hiệu suất sử dụng nước cao Những giống lúa cạn khác với lúa nước ở khả năng lấy nước một cách tích cực trong điều kiện thiếu nước nhờ những đặc điểm quý như bộ rễ phát triển mạnh, rễ to mập, ăn sâu, phần vỏ rễ dầy,… Những giống lúa cạn là những giống khi bị hạn ở một số giai đoạn sinh trưởng nhất định không làm ảnh hưởng nhiều đến năng suất và khi gặp khô hạn trong quá trình sinh sống thì mức độ giảm năng suất ít hơn nhiều so với những giống lúa nước cũng ở điều kiện đó Còn khi gặp đìều kiện có nước, được thâm canh đầy đủ thì năng suất khá hơn [8]

1.1.2 Đặc tính chống chịu hạn ở cây lúa

Sự thể hiện tính chống chịu khô hạn được quan sát thông qua những tính trạng cụ thể như hình thái rễ, lá, chồi thân, phản ứng co nguyên sinh, bao phấn, quá trình trỗ bông, v.v… Những tính trạng như vậy gọi là tính trạng thành phần Khả năng chống chịu hạn thể hiện ở tất cả các đặc tính về khả năng hút nước, giữ nước và sử dụng nước tiết kiệm [23]:

- Khả năng làm giảm sự bốc thoát hơi nước thông qua hoạt động sinh lý gồm khả năng điều chỉnh đóng mở khí khổng thông qua độ cuốn của lá, làm giảm diện tích lá, có lông che phủ hoặc lớp cutin dày tạo hàng rào ngăn cản

sự mất nước qua khí khổng

- Khả năng duy trì sự cung cấp nước thông qua bộ rễ phát triển, ăn sâu, mật độ rễ cao; có khả năng giảm thế thẩm thấu bằng tích luỹ chất vô

cơ, hữu cơ

- Có khả năng duy trì tính nguyên vẹn về cấu trúc và chức năng sinh lý của tế bào và các cơ quan tử, đảm bảo độ nhớt và tính đàn hồi của chất nguyên sinh

Ngoài ra khả chịu hạn còn thông qua thời gian sinh trưởng ngắn giúp cây có thể né tránh được hạn cuối vụ, hoặc đầu vụ

Như vậy khả năng chịu hạn của lúa cạn phụ thuộc vào giống và chịu tác động bởi yếu tố ngoại cảnh như khí hậu, đất đai Việc nghiên cứu lựa chọn các giống lúa cạn thích hợp cho từng vùng là một yêu cầu cấp thiết để tăng năng suất lúa cạn

1.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trong nước và trên thế giới

1.2.1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trên thế giới

1.2.1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới

Lúa cạn chiếm tỷ trọng không lớn so với diện tích lúa thế giới Năm

1974 là 22,7 triệu ha Hiện nay trên toàn thế giới có khoảng 150 triệu ha trồng lúa cung cấp trên 600 triệu tấn thóc mỗi năm, trong đó vùng trồng lúa được tưới thường xuyên vào khoảng 79 triệu ha (chiếm 52,7 %), diện tích trồng lúa

bị hạn là 54 triệu ha (chiếm 36%), diện tích đất dốc được tưới tràn là 11 triệu

ha (chiếm 7,33%) và diện tích lúa cạn là 14 triệu ha (chiếm 9,33%) [8]

Diện tích lúa cạn phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở Châu Á, Châu Mỹ La Tinh và Châu phi Năng suất lúa cạn trên thế giới còn thấp,

bình quân đạt 1 tấn/ha Những vùng thuận lợi ở Châu Mỹ Latinh có thể đạt 2,5 tấn/ha [14]

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới Châu lục trên thế giới Diện tích (nghìn ha) Sản lượng (nghìn tấn)

(Trích theo tài liệu số [8])

Trong từng khu vực, diện tích gieo trồng lúa cạn ở các nước cũng khác nhau Những nước trồng nhiều như Ấn Độ, Brazil, Indonesia, Bangladesh Về

tỷ lệ diện tích lúa cạn so với lúa nước ở từng quốc gia cũng khác nhau, có nước trồng 100% diện tích lúa cạn như Liberia, Togo (96%), Venezuela (90%),…[14]

Ở Châu Á khoảng 50% đất trồng lúa là canh tác nhờ nước trời, mặc

dù năng suất lúa ở những vùng có tưới đã tăng gấp 2 đến 3 lần so với 30 năm trước đây, nhưng ở vùng canh tác nhờ nước trời năng suất tăng lên ở mức rất nhỏ, bởi vì những vùng này sử dụng giống lúa cải tiến rất khó khăn

do môi trường không đồng nhất và biến động Một phần bởi vì có rất ít giống lúa chịu hạn [23]

Theo Pandey và Khiêm (2002) lúa cạn ở vùng Đông Nam Á có khoảng

50 triệu ha, với hơn 100 triệu người sống nhờ vào canh tác lúa cạn Ở một số tính miền núi thì lúa cạn đóng vai trò chủ đạo trong sản xuất, ví dụ ở vùng miền núi phía Bắc Việt nam, lúa cạn chiếm 46% giá trị sản xuất lương thực (Minot và cs, 2006) [24]

Năng suất lúa bị thiệt hại do hạn hán là khá cao ở phía Đông Bắc Thái Lan, phía Đông Ấn Độ, Bangladesh và Indonesia, năng suất giảm ước tính từ

13% -35% (Jongdee và cs 1997) [26]

Nông dân ở vùng cao phần lớn là người nghèo, tỷ lệ đó ở Lào chiếm 52%, 59% ở Việt Nam, 68% ở Nepal, 45% ở miền Bắc Ấn Độ, tỷ lệ đói nghèo đến nay đã vượt quá mức trung bình của các quốc gia tương ứng Ngoài ra nghèo đói ở vùng cao thường do mất an ninh lương thực theo mùa

và kinh niên (Minot và cs, 2003, Pandey và cs, 2005) Ở vùng sâu, vùng xa ở Lào, Nelpal, Ấn Độ, Việt Nam sản xuất gạo thường không đủ để đáp ứng tiêu dùng trong vùng Ở Việt nam, nhu cầu về gạo của gần 1/3 hộ gia đình vượt quá khả năng sản xuất của địa phương (Pandey và Khiêm, 2001), mặc dù Việt Nam là nước xuất khẩu gạo lớn [22]

Dân số ở vùng cao tăng nhanh gây áp lực lên các nguồn tài nguyên, thời gian bỏ hoang giảm, độ màu mỡ của đất suy giảm, tăng xói mòn và suy thoái môi trường Năng suất cây trồng giảm dẫn đến sự xâm lấn rừng để canh tác Quá trình này diễn ra càng làm gia tăng sự nghèo đói và mất an ninh lương thực Vậy đảm bảo an ninh lương thực cho vùng cao là một giải pháp

để bảo vệ các nguồn tài nguyên Vấn đề đặt ra là phải có bộ giống tốt và có các dịch vụ hỗ trợ nông nghiệp (phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, tín dụng,…)

để tăng năng suất lúa cạn lên

1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn trên thế giới

● Phương pháp đánh giá tính chịu hạn

Theo B.A Rubin [12] có 4 phương pháp đánh giá chủ yếu đó là:

1- Phương pháp đánh giá ngoài đồng ruộng Đây là phương pháp đánh giá trực tiếp trong điều kiện tự nhiên, là phương pháp đáng tin cậy nhất nhưng đòi hỏi nhiều công phu và thời gian dài bởi vì hạn không thường xuyên xảy ra hàng năm

2- Phương pháp trồng trong nhà hạn do L.X Livinov (1933) đề xuất, tạo nên khu vực hạn bằng cách đào 1 mương sâu 80cm, sau đó đặt lên một khung gỗ để khi có mưa thì căng lên một tấm bạt không thấm nước Phương pháp này cồng kềnh và khả năng di động kém nên không phổ biến rộng rãi

3- Phương pháp gây héo do I.I Tumanov (1929) đề nghị, phương pháp này dựa trên cơ sở của quá trình khủng hoảng nước khi trồng cây trong bình sinh dưỡng tưới không đủ nước Tuy nhiên đây cũng là phương pháp chưa hoàn chỉnh vì nó đã bỏ qua vai trò của bộ rễ

4- Phương pháp đánh giá tính chịu nóng trong phòng khô Đây là phương pháp đánh giá khả năng của chất nguyên sinh trong tế bào chống lại các tác động của nhiệt độ và sự thoát hơi nước trong điều kiện nhiệt độ cao và

ẩm độ ngày càng thấp và tốc độ gió gây hạn không khí cao

Tuy nhiên nếu tiến hành đơn độc các phương pháp trên đều có những nhược điểm nhất định, vì vậy Ghenken P.A (1956) đã xây dựng các phương pháp gián tiếp để đánh giá tính chịu hạn và chịu nóng của cây dựa trên cơ

sở của mối quan hệ giữa các đặc điểm hình thái với các tính chất sinh lý của chúng

● Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa chịu hạn

Tác giả P.C Gupta và J.C O’Toole (1986) [24] đã nêu rõ hướng tạo giống lúa cạn là cần thay đổi theo từng vùng sinh thái nhưng hướng chung là:

+ Năng suất cao và ổn định

+ Có nhiều dạng hình phong phú

+ Chiều cao cây từ 110 – 130 cm

+ Tính thích nghi cao

+ Khả năng đẻ nhánh khá và chống đổ tốt

+ Chuyển từ dạng bông to sang dạng nhiều bông

+ Khi gặp điều kiện thuận lợi vẫn cho năng suất cao

+ Có bộ rễ khoẻ, dày và ăn sâu

+ Mọc khoẻ, có khả năng cạnh tranh với cỏ dại

+ Chín tập trung, tỷ lệ lép thấp

+ Chịu hạn tốt, chịu đạm trung bình

+ Chống chịu tốt với bệnh đạo ôn, khô vằn và đốm nâu

+ Chống chịu rầy nâu và sâu đục thân

+ Chịu được loại đất nghèo dinh dưỡng, thiếu lân, thừa nhôm và chua Năng suất hạt dưới điều kiện hạn là tính trạng cơ bản để chọn lọc trong chương trình tạo giống cho môi trường hạn, nhưng đôi khi những tính trạng gián tiếp cũng rất hữu ích cho chọn lọc Tính trạng gián tiếp là những đặc điểm của cây trồng liên kết với năng suất dưới điều kiện bất thuận, chúng cung cấp những thông tin bổ sung cho nhà tạo giống sử dụng khi chọn lọc [23]

Ở Brazil chương trình nghiên cứu lúa cạn tập trung vào các vấn đề khả năng chịu hạn, bệnh hại, vấn đề đất và đã đưa ra sản xuất một số giống IAC164, IAC165 có năng suất cao chịu hạn tốt, chống chịu được nhiều loại sâu bệnh gây hại đối với lúa [24]

Chiến lược chọn tạo giống chống chịu khô hạn ở Thái Lan được xác định như sau: (1) Xác định những tính trạng thành phần có liên quan đến khả năng chịu hạn, (2) tạo ra các bộ giống đa dạng thích nghi với điều kiện dễ xảy

ra hạn, (3) phát triển các lĩnh vực kỹ thuật cho việc sàng lọc giống lúa chịu hạn, (4) phát triển việc lập bản đồ cho xác định các marker phân tử liên quan chặt chẽ đến các gen kiểm soát chịu hạn, (5) hỗ trợ chương trình lựa chọn một điểm đánh dấu [26]

Theo nguồn tin từ Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) cho biết họ đã lai tạo ra giống lúa mới thế hệ đầu tiên có tên là "Aerobic rice" (lúa hảo khí) Aerobic rice có thể sinh trưởng ở các vùng đất khô như các giống ngô, thay vì

các cánh đồng ngập nước như truyền thống Giống mới này là kết quả lai tạo từ giống lúa cao sản mới với giống lúa truyền thống có khả năng chịu hạn, năng suất thấp Một số dòng thuộc giống lúa mới này hiện đang được trồng thử nghiệm tại những khu vực thường bị hạn hán ở miền Nam châu Á Kể từ khi thành lập (1960) đến nay, các nhà khoa học của IRRI đã tạo ra hơn 40.000 giống lúa mới Các nghiên cứu của IRRI cho thấy nhiều giống lúa mới không chỉ cho

ra năng suất cao trong các điều kiện tốt mà còn có thể cho 2 -3 tấn/ha trong các điều kiện khô hạn Trong khi đó, các giống phổ thông khác chỉ cho năng suất khoảng 1 tấn/ha Các giống lúa truyền thống đòi hỏi rất nhiều nước trong suốt thời gian phát triển và sinh sản Nếu quá khô hạn, cây lúa sẽ giảm sản xuất Gibberllin, một hooccmôn kích thích ra hoa và sẽ làm giảm năng suất của lúa

Do đó, nhằm giúp cây lúa chống chịu được hạn hán, các nhà khoa học ở IRRI đã

sử dụng phương pháp gọi là "cô lập biến dạng" (detection mutants) để loại bỏ các gen dẫn đến giảm năng suất cây lúa [18]

Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra một số tính trạng gián tiếp để giúp nhận biết kiểu gen chịu hạn như ngày ra hoa/chín (phụ thuộc vào khoảng thời gian hạn, nhưng có hệ số di truyền cao đến 0,9), tỷ lệ đậu hạt (tương quan chặt với năng suất khi hạn xảy ra tại thời gian ra hoa và có hệ số di truyền trung bình 0,6), độ tàn lá (không có tương quan hoặc tương quan không chặt với năng suất, hệ số di truyền trung bình 0,7), nhiệt độ tán lá (không có tương quan hoặc tương quan chặt với năng suất nếu hạn tối đa xảy ra gần thời điểm

ra hoa, hệ số di truyền trung bình 0,7) [23]

● Nghiên cứu về di truyền tính chịu hạn

Trong những năm gần đây, với sự phát triển không ngừng của công nghệ sinh học cùng với sự ra đời của các chỉ thị phân tử đặc biệt là ở lúa, các nhà khoa học đã thiết lập được một số bản đồ phân tử cho các tính trạng số lượng như chịu hạn, chịu úng, chịu phèn Đối với đặc tính chống chịu hạn bằng sử

dụng chỉ thị phân tử như SSR, AFLP, RFLP, SNP các QTL kháng hạn đã được định vị ở nhiều loại cây trồng khác nhau cũng như cây lúa

Hệ thống rễ phát triển tốt là một tính trạng vô cùng quan trọng giúp cây trồng chống chịu khô hạn Người ta đã sử dụng quần thể đơn bội kép của cặp lai IR64 x Azucena tại IRRI Sau đó Shen và cs (1999) đã phát triển quần thể gần như đẳng gen của IR64 được du nhập với những QTL chủ lực Các tác giả đã ghi nhận bốn đoạn trên nhiễm sắc thể số 1, 2, 7 và 9 là nơi định vị các QTL chủ lực trong phân tích chọn lọc từng QTL mục tiêu [25]

Thành tựu của công nghệ sinh học trong việc thực hiện xây dựng bản

đồ di truyền phân tử cho phép chúng ta xem xét những tính trạng di truyền phức tạp như tính chống chịu khô hạn và năng suất (Zhang và cs., 1999) Tại Đại học kỹ thuật Texas, nhóm tác giả này đã thực hiện bản đồ di truyền QTL đối với 2 tính trạng quan trọng liên quan đến sự kiện chống chịu khô hạn, đó là khả năng điều tiết áp suất thẩm thấu và những tính trạng hình thái của rễ lúa [30]

Yinong Yang và Lizhong Xiang (2003) công bố gen MAPK5 activated protein kinase 5) có vai trò tăng cường sức chống chịu của cây lúa với các khủng hoảng môi trường trong đó có hạn [29]

(Mitogen-Đặc biệt, Wang và cs (2007) đã so sánh sự thể hiện gen giữa giống lúa nước và giống lúa cạn trong điều kiện bị stress do khô hạn, sử dụng phương tiện cDNA microarray Giống lúa cạn IRAT109, Haogelao, Han

297 và giống lúa nước Zhongzuo 93, Yuefu, Nipponbare đã được sử dụng Sau khi đọc chuỗi trình tự DNA, có 64 unique ESTs thể hiện ở mức độ cao

ở giống lúa cạn và 79 ở giống lúa nước Tác giả dự đoán sự thể hiện của các gen mục tiêu ở mức độ cao trong lúa cạn có thể cải tiến được khả năng chống chịu stress do khô hạn trong lúa nước và những loài cây trồng có liên quan gần về huyết thống [28]

1.2.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam

1.2.2.1 Tình hình sản xuất lúa cạn ở Việt Nam

Mặc dù năng suất thấp nhưng cây lúa cạn vẫn được nông dân duy trì vì cây lúa cạn vẫn còn quan trọng trong việc đóng góp lương thực tại chỗ cho các vùng sâu, vùng xa Việc vận chuyển lương thực ở nơi khác đến rất khó khăn, nên ở những vùng này người nông dân chủ yếu tự cung tự cấp lương thực, thực phẩm Bên cạnh đó cây lúa cạn có ưu thế trong việc sử dụng tốt nhất lượng nước trời

Theo Vũ Tuyên Hoàng và cs (1992) [6] thì việc trồng lúa cạn còn nhiều hạn chế do:

- Hoàn toàn phụ thuộc vào thiên nhiên: lượng mưa và tần suất mưa là các yếu tố quyết định cho năng suất của cây lúa do vậy nếu năm nào mưa thuận gió hoà thì sẽ có năng suất cao, năm nào thời tiết bất lợi sẽ ảnh hưởng đến năng suất Các đợt hạn vào giai đoạn sinh trưởng sinh thực sẽ gây ảnh hưởng lớn, đặc biệt là vào giai đoạn làm đòng và trỗ

- Giống lúa dài ngày, lẫn tạp nhiều: Tuy có rất nhiều giống nhưng hầu hết là giống dài ngày, nên chỉ trồng 1vụ trong năm

- Trình độ thâm canh thấp: đa số đồng bào dân tộc không đầu tư khi canh tác lúa cạn, đặc biệt đầu tư phân bón, phòng trừ cỏ dại, kỹ thuật canh tác đơn giản

- Rất ít sử dụng thuốc bảo vệ thực vật đặc biệt là thuốc trừ cỏ

Do tình trạng xói mòn rửa trôi nên năng suất cây trồng trên đất dốc thường thấp, không ổn định và giảm nhanh theo thời gian Theo tính toán của Viện khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc từ năm 2003 đến năm 2005 thì năng suất lúa nương giảm từ 10 đến 12 %/năm Lúa nương đóng vai trò rất quan trọng trong việc ổn định lương thực cho đồng bào thiểu số miền núi, đặc biệt là ở các huyện vùng cao, vùng sâu, vùng xa của cả nước

Toàn vùng Trung du, Miền núi phía Bắc có 983.401 ha đất trồng cây hàng năm thì đất nương rẫy chiếm 365.660 ha (37%), trong đó lúa nương chiếm khoảng 28,5% bằng 104.200 ha Đến nay, việc nghiên cứu chọn tạo và phát triển sản xuất lúa cạn đang là một khoảng trống và ít được quan tâm Thực tế, nông dân miền núi vẫn phải gieo các giống lúa địa phương như Pe Lạnh, Ma Cha trắng, Ma Cha đỏ, Khẩu Lèng, v.v trong đó nhiều giống tuy có năng suất ổn định nhưng rất thấp Theo kết quả điều tra của Viện nghiên cứu thì năng suất lúa nương hiện nay chỉ dao động xung quanh 0,8 đến 1,2 tấn/ha (ở

Mù Cang Chải là 0,9 tấn/ha; ở Văn Chấn là 0,9 đến 1,1 tấn/ha; Chợ Đồn đạt xung quanh 1 tấn/ha, Sông Mã đạt 1,2 tấn/ha và Tủa Chùa cũng chỉ đạt khoảng 1,1 tấn/ha) Một số rất ít các giống lúa cạn cải tiến có tiềm năng năng suất cao đã được đưa vào sản xuất, song vẫn chưa vượt trội các giống địa phương, đặc biệt về tính chống chịu khô hạn và chất lượng nấu nướng, nên chưa được áp dụng rộng rãi [20]

1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam

● Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa cạn

Từ năm 1978 chương trình chọn tạo giống lúa mới chịu hạn do Vũ Tuyên Hoàng chủ trì tại Viện cây lương thực thực phẩm cùng phối hợp với một số cơ quan khoa học kỹ thuật khác đã chọn tạo ra một số giống lúa tốt, có thời gian sinh trưởng ngắn, né tránh được hạn cuối vụ, chống chịu sâu bệnh khá, đạt năng suất cao trong điều kiện thâm canh đầy đủ như CH2, CH3, CH113, CH135 Các giống trên có đặc tính tốt như: vẫn cho thu hoạch cao hơn các giống địa phương trong điều kiện hạn, chịu được rét, ít bị khô vằn, đạo ôn, bạc lá CH2 có khả năng chịu phân có thể thâm canh đạt năng suất cao CH3 ngắn ngày dễ tính, chịu thâm canh trung bình phù hợp với các hộ nông dân nghèo [6]

Nguyễn Đức Thạnh (2000), đã đánh giá tập đoàn 208 giống lúa cạn nhập nội và xác định được 2 giống IR57920-AC-25-2 và IR53236-280 cho năng suất cao hơn 40 tạ/ha, có khả năng chịu hạn tốt, chống chịu sâu bệnh khá [14]

Vào năm 2004, nhóm nghiên cứu của tác giả Vũ Văn Liết đã thu thập đánh giá và chọn lọc bồi dục nguồn vật liệu giống địa phương phục vụ chọn tạo giống lúa cho vùng canh tác nhờ nước trời tại vùng núi Tây Bắc Việt Nam đã lựa chọn được giống G26 có thể sử dung làm giống cho các vùng khó khăn về nước tưới [9]

Viện Bảo vệ thực vật đã chọn lọc từ dòng CT7739-2-M-3-3-2 tạo được giống LC93-1 được Nhà nước công nhận giống vào năm 2004 Giống LC93-1

có bộ rễ phát triển mạnh, khả năng chịu hạn tốt, năng suất đạt 25-55 tạ/ha, chất lượng cơm mềm, dẻo và có phổ thích nghi rộng [19]

Lê Thị Bích Thủy (2004) đã chọn được ba dòng có triển vọng C71.5.2, C71.5.15 và C71.30.6 có thể tiếp tục đánh giá phát triển thành giống chịu hạn dựa trên kết quả đánh giá khả năng chịu hạn bằng chỉ thị phân tử, gây hạn nhân tạo và hàm lượng proline trong điều kiện hạn cũng như trên kết quả nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học cùng với chỉ tiêu chất lượng gạo Các dòng này

có tính chịu hạn hơn hẳn giống C71, thời gian sinh trưởng ngắn, chiều cao cây thấp, khối lượng 1.000 hạt và năng suất khóm cũng như hàm lượng protein đều cao hơn so với giống C71 gốc và bước đầu đề xuất quy trình tạo chọn lúa chịu hạn bằng đột biến bức xạ và chỉ thị phân tử [17]

● Nghiên cứu về phương pháp đánh giá và di truyền tính chịu hạn

Theo Vũ Tuyên Hoàng, Nguyễn Văn Duệ, Huỳnh Yên Nghĩa (1992), hàm lượng nước của các giống CH cao hơn đối chứng, đặc biệt là ở giai đoạn trỗ bông và sau trỗ từ 2,3- 4,8% Cường độ thoát hơi nước của các giống CH

từ 697-548mg nước/dm2/h Đường kính rễ của các giống lúa CH từ 62-65mm,

tương đương với đối chứng, nhưng ăn sâu hơn đối chứng từ 2,3 - 3,5 cm Các giống CH chỉ đạt chỉ số diện tích lá cao nhất ở giai đoạn làm đòng, sau đó giảm dần nhưng tốc độ giảm chậm hơn đối chứng Các giống CH có hiệu suất quang hợp thuần cao hơn đối chứng ở tất cả các giai đoạn [7]

Trần Nguyên Tháp (2000) đã tiến hành nghiên cứu những đặc trưng cơ bản của các giống lúa chịu hạn nhằm xây dựng chỉ tiêu chọn giống Qua kết quả nghiên cứu tác giả đã đề nghị dùng đường saccarin nồng độ 0,8 - 1% hoặc KClO3 3% ngâm hạt trong 48 giờ để đánh giá nhanh tính chịu hạn Đồng thời, tác giả còn xác định hướng tạo giống vừa có khả năng chịu hạn và cho năng suất từ 3,5 - 4 tấn/ha trở lên, đó là chọn tổ hợp lai có bố hoặc mẹ là những giống có khả năng chống chịu hạn tốt và đã xác định rõ các đặc tính như phục hồi tốt sau hạn, trỗ thoát, cổ bông dài, bông to, hạt mẩy, ít lép, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất có mức suy giảm thấp trong điều kiện mất nước, chỉ số nhạy cảm với hạn thấp, (những đặc tính này thường có ở nguồn vật liệu địa phương và nhập nội) lai với những giống có tiềm năng năng suất cao, thấp cây, chống đổ tốt, chịu phân, đẻ nhánh khoẻ, chống chịu sâu bệnh tốt, cho năng suất cao (nguồn gen này phải lấy từ nhóm các giống lúa cải tiến mang gen lùn, thấp cây, do các nhà chọn tạo giống lai tạo, chọn lọc) [15]

Nguyễn Văn Doăng (2002) đã nghiên cứu ứng dụng phương pháp xác định áp suất thẩm thấu của hạt phấn bằng dung dịch Polyethylen glycol (PEG) trong chọn tạo giống lúa mì chịu hạn Theo tác giả, phương pháp này giúp phân biệt các giống có áp suất thẩm thấu cao và thấp Những giống lúa mì chịu hạn thường có áp suất thẩm thấu cao và ngược lại Mặt khác, phương pháp kiểm tra này rất dễ thực hiện, không đòi hỏi nhiều trang thiết bị máy móc đắt tiền và cho kết quả tốt Vì vậy Nguyễn Văn Doăng đã đề nghị thử nghiệm phương pháp ngâm hạt phấn trong dung dịch PEG để đánh giá khả năng chịu hạn với lúa [3]

Nguyễn Đức Thạnh (2000) đã xác định được thời gian sinh trưởng có tương quan chặt với năng suất của các giống lúa cạn Để đạt năng suất cao các giống lúa cạn phải có thời gian sinh trưởng 105±10 ngày (đối với tỉnh Cao Bằng và Bắc Thái) Tác giả cũng chỉ ra rằng gieo trồng lúa cạn vào thời vụ cuối tháng 5 đến đầu tháng 7, tốt nhất là trong tháng 6 để trùng với các giống lúa đại trà sẽ giảm được sự phá hoại của sâu, bệnh hại, [14]

Theo Bùi Chí Bửu (2003) [2] thì khả năng chịu hạn của cây lúa do 3 hợp phần chính đóng góp:

- Khả năng ăn sâu của rễ xuống tầng đất sâu

- Khả năng điều tiết áp suất thẩm thấu giúp cây bảo vệ sinh mô không

bị tổn hại do mất nước

- Khả năng kiểm soát sự mất nước ở bên ngoài khí khổng của lá

Theo Vũ Văn Liết và cộng sự (2005) thì biểu hiện chống chịu hạn tốt của cây lúa trên đồng ruộng là sự suy giảm chiều cao, số nhánh, kích thước lá, chiều dài bông, khối lượng và kích thước hạt, cây lúa chịu hạn là những cây sinh trưởng bình thường, đầu lá ít bị khô hay biến vàng, điểm cuốn lá thấp,

các bông trỗ thoát và hữu thụ cao [10]

Trần Nguyên Tháp, Nguyễn Trọng Khanh, Vũ Tuyên Hoàng, Nguyễn Tấn Hinh, Trương Văn Kính (2002) công bố vai trò của gen chống hạn trong

sự điều chỉnh hàm lượng proline ở lá lúa trong điều kiện môi trường thay đổi Khi gặp điều kiện khủng hoảng nước, hàm lượng proline có sự khác nhau giữa các giống lúa cạn và lúa nước Các giống chịu hạn tốt được biểu thị bởi hàm lượng proline trong lá cao, đặc điểm chịu hạn và mức suy giảm năng suất thấp Sự khác nhau về hàm lượng proline của các giống lúa cạn và lúa nước làm sáng tỏ vai trò của gen đối với cơ chế chống lại sự mất nước ở điều kiện gieo trồng cạn [16]

Sự trợ giúp của công nghệ sinh học vào quá trình tạo giống trong thời

gian qua đã được triển khai nhưng mới chỉ dừng ở mức đánh giá một số nguồn vật liệu mà chưa được áp dụng nhiều như một công cụ chọn lọc có hiệu quả Quá trình chọn lọc theo phương pháp truyền thống là một công cụ hữu hiệu giúp tìm ra các dòng, giống lúa chịu hạn tốt, tuy nhiên sự kết hợp của phương pháp này với các biện pháp thanh lọc hạn ở môi trường nhân tạo còn yếu nên quá trình tạo giống còn mất nhiều thời gian và công sức

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu, địa điểm, thời gian nghiên cứu

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu

Thí nghiệm gồm 61 dòng, giống (chi tiết ở phần phụ lục):

- 49 dòng, giống lúa được gửi đến từ Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI )theo chương trình hợp tác đánh giá nguồn gen giữa Viện KHKTNLN miền núi phía Bắc và IRRI

- 10 giống nhập nội từ Trung Quốc theo chương trình trao đổi nguồn gen phục vụ công tác chọn tạo giống giữa Viện KHKTNLN miền núi phía Bắc với Viện nghiên cứu lúa tỉnh Quảng Tây Trung Quốc

- 1 giống do tổ chức CIRAD (Pháp) gửi đến

- Giống LC93-1 là đối chứng

2.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm: Viện KHKTNLN miền núi phía Bắc

- Thời gian: Vụ Xuân và vụ Mùa năm 2010, vụ Xuân năm 2011

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.2.1 Khảo sát tập đoàn lúa cạn nhập nội

- Nghiên cứu một số đặc điểm sinh trưởng, phát triển của tập đoàn lúa cạn nhập nội

- Nghiên cứu, đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của tập đoàn lúa cạn nhập nội

- Đánh giá khả năng chống chịu của tập đoàn lúa cạn nhập nội

2.2.2 Đánh giá một số dòng, giống lúa cạn triển vọng

Những dòng, giống triển vọng ở thí nghiệm khảo sát sẽ được tiếp tục

đánh giá để tìm ra các dòng, giống tốt

- Nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học, sinh trưởng, phát triển của các dòng, giống lúa cạn triển vọng

- Nghiên cứu, đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất, chất lượng gạo của các dòng, giống lúa cạn triển vọng

- Nghiên cứu, đánh giá khả chống chịu của các dòng, giống lúa cạn triển vọng

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm [9], [11], [13]

2.3.1.1 Khảo sát tập đoàn lúa cạn nhập nội (vụ Xuân năm 2010)

- Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp tuần tự, không nhắc lại

- Số công thức thí nghiệm: 61

- Diện tích ô thí nghiệm: 2,5m2

2.3.1.2 Đánh giá một số dòng, giống lúa cạn triển vọng

Đánh giá sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của một số dòng, giống lúa cạn triển vọng rút ra từ thí nghiệm 1 (vụ Mùa 2010 và

vụ Xuân 2011)

● Thí nghiệm đánh giá ngoài đồng ruộng:

+ Bố trí thí nghiệm: theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, 3 lần nhắc lại + Số công thức: số dòng, giống rút ra từ thí nghiệm 1

+ Đối chứng: giống LC 93-1

+ Diện tích ô thí nghiệm: 10m2/ô

● Thí nghiệm đánh giá gián tiếp khả năng chịu hạn

Đánh giá trong điều kiện nhân tạo thông qua tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ rễ mầm đen, tỷ lệ rễ mạ héo sau khi xử lý KClO3 ở các nồng độ 3%, 1%; thông qua độ ẩm cây héo và cường độ thoát hơi nước:

- Bố trí thí nghiệm: theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn

- Xử lý hạt bằng dung dịch KClO3:

+ Giai đoạn nảy mầm: 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: Tiến hành gieo hạt trong 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

- Nghiên cứu cường độ thoát hơi nước và độ ẩm cây héo:

Gieo mỗi dòng, giống trong 3 cốc, mỗi cốc 3 cây, sau gieo 30 ngày thì dừng tưới nước và dùng sáp bịt kín miệng cốc, khi cây héo thì bỏ sáp, nhổ cây, nhặt sạch rễ và lấy 10g đất đi sấy khô, tính độ ẩm đất

2.3.2 Chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp theo dõi

2.3.2.1 Nghiên cứu các đặc điểm sinh trưởng, phát triển [1], [27]

- Sức sinh trưởng giai đoạn mạ đánh giá vào giai đoạn 2, theo thang điểm 9 cấp

Điểm 1: Rất mạnh (Cây sinh trưởng tốt, lá xanh, nhiều cây có 2 hoặc hơn 2 nhánh)

Điểm 3: Khá (Cây sinh trưởng tốt, lá xanh, nhiều cây có 1-2 nhánh) Điểm 5: Trung bình (Cây sinh trưởng trung bình, hầu hết có 1 nhánh) Điểm 5: Yếu (Cây sinh trưởng yếu, quần thể thưa, không đẻ nhánh nào) Điểm 9: Rất yếu (Cây mảnh yếu hoặc còi cọc, lá vàng)

- Khả năng đẻ nhánh, được đếm vào giai đoạn 5 theo thang điểm 9 cấp

Đánh giá theo thang điểm:

Điểm 1: Rất cao (> 25 nhánh/cây)

Điểm 3: Cao (20-25 nhánh/cây)

Điểm 5: Trung bình (10-19 nhánh/cây)

Điểm 7: Thấp (5-9 nhánh/cây)

Điểm 9: Rất thấp (< 5 nhánh/cây)

- Chiều cao cây: đo từ gốc đến đỉnh bông cao nhất (không kể râu) trên

10 cây/ô, đo vào giai đoạn 9, đánh giá theo thang điểm 9 cấp:

- Độ cứng cây [1] quan sát cây trước khi thu hoạch

Điểm 1 (Cứng): Cây không bị dổ

Điểm 3 (Cứng vừa): Hầu hết cây nghiêng nhẹ

Điểm 5 (Trung bình): Hầu hết cây bị nghiêng

Điểm 7 (Yếu): Hầu hết cây bị đổ rạp

Điểm 9 (Rất yếu): Tất cả cây bị đổ rạp

- Thời gian sinh trưởng: được tính từ khi gieo đến ngày chín (85% số bông/quần thể chín) và được chia thành các nhóm

Vụ Mùa + Nhóm chín rất sớm: < 100 ngày

+ Nhóm chín sớm: 100 - 115 ngày

+ Nhóm chín trung bình: 116-130 ngày

+ Nhóm chín muộn: > 130 ngày

Vụ Xuân + Nhóm chín rất sớm: <115 ngày + Nhóm chín sớm: 115 - 135 ngày + Nhóm chín trung bình: 136-160 ngày + Nhóm chín muộn: > 160 ngày

●Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất:

- Số bông hữu hiệu/khóm: đếm toàn bộ số bông có từ 10 hạt trở lên của các cây theo dõi

- Số hạt chắc/bông: đếm toàn bộ số hạt chắc/bông của 15 khóm ở 3 lần nhắc lại rồi từ đó lấy giá trị trung bình và suy ra số hạt chắc/bông

- Khối lượng 1.000 hạt (g): hạt thóc đã tách ra khỏi bông, phơi khô đến

độ ẩm 13 - 14% sau đó tiến hành cân khối lượng 1000 hạt bằng cách như sau: cân 3 mẫu 1000 hạt ở độ ẩm 13%, đơn vị tính bằng gam, lấy trung bình của 3 mẫu, chia thành các mức:

Rất thấp (< 20g) Thấp (20-25g) Trung bình (>25-30g) Cao 35g) Rất cao (>35g)

(>30 Năng suất lý thuyết (tạ/ha):

Bông hữu hiệu/khóm x khóm/m2 x hạt chắc/bông x P1.000 hạt

NSLT = (tạ/ha)

10.000

● Nghiên cứu về khả năng chống chịu [1], [10], [27]:

- Khả năng chịu hạn và phục hồi sau hạn (trong điều kiện hạn tự

nhiên)

Giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng:

+ Độ cuốn lá: Quan sát ruộng thí nghiệm khi có hạn xảy ra, vào 2h chiều để đánh giá độ cuốn của lá theo thang điểm:

Điểm 1 Lá bắt đầu cuốn ( chữ V nông)

Điểm 7 2 mép lá cuốn tiếp nhau tạo thành số 0

+ Đánh giá khả năng chịu hạn qua mức độ khô của lá:

Thang điểm Đặc điểm

0 Không bị khô

+ Khả năng phục hồi sau hạn: Đánh giá 10 ngày sau mưa

Điểm 1: từ 90% - 100% cây phục hồi

Sử dụng dụng cụ lấy đất, lấy đất ở các tầng 0-10; 10-20 cm ở 3 điểm chéo góc của khu thí nghiệm, trộn đều, sau đó lấy 10g đựng vào trong các hộp nhôm đậy kín, cân ngay trọng lượng ban đầu sau khi lấy mẫu rồi đem về sấy trong 5-6 tiếng ở nhiệt độ 1050C, đến khi khối lượng không đổi đem ra cân khối lượng sau khi sấy và khối lượng vỏ hộp

Độ ẩm đất được tính bằng công thức sau:

W=

3 1

2 1

P P

P P

−

− x 100 P1: Khối lượng mẫu đất, P2: khối lượng mẫu đất sấy khô, P3: Khối lượng hộp

- Khả năng chống chịu sâu, bệnh:

+ Rầy nâu (Nilaparvata lugens Stall): Theo dõi (ở giai đoạn lúa làm

đòng) cây chuyển vàng từng bộ phận hay toàn bộ cây theo thang điểm:

Điểm 0: Không bị hại

Điểm 1: Hơi biến vàng trên một số cây

Điểm 3: Lá biến vàng bộ phận chưa bị cháy rầy

Điểm 5: Những lá vàng rõ, hoặc héo, 10 - 25% số cây bị cháy rầy Điểm 7: Hơn nửa số cây bị héo hoặc cháy rầy

Điểm 9: Tất cả các cây chết

+ Sâu cuốn lá sâu cuốn lá nhỏ (Cnaphalocrocis medinalis Guenee),

sâu cuốn lá lớn (Parnara guttata Bremer et Grey): Theo dõi ở giai đoạn đứng

cái làm đòng, tính tỷ lệ bị sâu ăn phần xanh của lá hoặc lá bị cuốn thành ống ở thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng theo thang điểm dưới đây:

Điểm 0: Không có cây bị hại

Điểm 1: Từ 1- 10% cây bị hại

Điểm 3: Từ 11 - 20 % cây bị hại

Điểm 5: Từ 21-35% cây bị hại

Điểm 7: Từ 36 - 60% cây bị hại

Điểm 9: Từ 61 - 100% cây bị hại

+ Sâu đục thân bướm 2 chấm (Scirpophaga incertulas Walker): theo

dõi (ở giai đoạn đứng cái làm đòng) tỷ lệ dảnh chết ở giai đoạn đẻ nhánh - làm đòng và bông bạc ở giai đoạn vào chắc đến chín ở 5 khóm điều tra, với 3 lần nhắc lại, đánh giá theo thang điểm

Điểm 0: Không bị hại

Điểm 1: Từ 1 - 10% dảnh hoặc bông bị hại

Điểm 3: Từ 11 - 20% dảnh hoặc bông bị hại

Điểm 5: Từ 21 - 30% dảnh hoặc bông bị hại

Điểm 7: Từ 31 - 50% dảnh hoặc bông bị hại

Điểm 9: Từ 51 -100% dảnh hoặc bông bị hại

+ Bệnh khô vằn (Piricularia sasakii Shirai): (ở giai đoạn đứng cái làm

đòng) theo thang điểm đánh giá độ cao của vết bệnh trên cây gồm có:

Điểm 0: Không có triệu chứng hại

Điểm 1: Vết bệnh ở vị trí thấp hơn 20% chiều cao cây

Điểm 3: Vết bệnh ở vị trí 20 - 30% chiều cao cây

Điểm 5: Vết bệnh ở vị trí 31 - 45% chiều cao cây

Điểm 7:Vết bệnh ở vị trí 46 - 65% chiều cao cây

Điểm 9: Vết bệnh ở vị trí trên 65% chiều cao cây

+ Bệnh đạo ôn (Piricularia oryzae cav et Bri):

Đạo ôn lá: (theo dõi ở vụ Xuân, tiến hành đánh giá theo thang điểm):

Điểm 0: Không thấy có vết bệnh

Điểm 1: Các vết bệnh màu nâu hình kim châm ở giữa chưa xuất hiện vùng sinh sản bào tử

Điểm 2: Vết bệnh nhỏ, tròn hoặc hơi dài, đường kính 1 - 2mm có viền nâu rõ rệt, hầu hết các lá dưới đều có vết bệnh

Điểm 3: Dạng hình vết bệnh như ở điểm 2 nhưng vết bệnh xuất hiện đáng kể ở các lá trên

Điểm 4: Vết bệnh điển hình cho các giống nhiễm, dài 3mm hoặc hơn, diện tích vết bệnh trên lá dưới 4% diện tích lá

Điểm 5: Vết bệnh điển hình chiếm 4- 10% diện tích lá

Điểm 6: Vết bệnh điển hình chiếm 11 - 25% diện tích lá

Điểm 7: Vết bệnh điển hình chiếm 26 - 50% diện tích lá

Điểm 8: Vết bệnh điển hình chiếm 51 - 75% diện tích lá

Điểm 9: Hơn 75% diện tích lá bị bệnh

Đạo ôn cổ bông: theo dõi ở vụ Mùa, tiến hành đánh giá theo thang điểm:

Điểm 0: Không thấy vết bệnh hoặc chỉ có vết bệnh trên vài cuống bông Điểm 1: Vết bệnh có trên một vài cuống bông hoặc trên gié cấp 2

Điểm 3: Vết bệnh trên một vài gié cấp 1 hoặc phần giữa của trục bông Điểm 5: Vết bệnh bao quanh một phần gốc bông hoặc ở phần thân rạ ở phía dưới trục bông

Điểm 7: Vết bệnh bao quanh cổ bông hoặc phần trục gần cổ bông, có hơn 30% hạt chắc

Điểm 9: Vết bệnh bao quanh cổ bông hoặc phần thân rạ cao nhất hoặc phần trục gần gốc bông, số hạt chắc thấp hơn 30%

+ Bệnh bạc lá (Xanthomonas oryzea Dowson):

Đánh giá trên diện tích lá bị hại theo thang điểm

Điểm 1: 1-5% diện tích lá bị hại

Điểm 3: 6-12%

Điểm 5: 13-25%

Điểm 7: 26-50%

Điểm 9: 51-100%

2.3.2.2 Thí nghiệm đánh giá một số dòng, giống lúa cạn triển vọng

● Một số đặc điểm nông sinh học [1]

- Màu phiến lá: quan sát quần thể khi trỗ bông

- Góc lá đòng: Đo góc giữa trục bông chính với gốc lá đòng Theo mức: thẳng, nửa thẳng, ngang, gục xuống (quan sát giai đoạn trỗ bông)

- Màu vỏ trấu

- Màu sắc mỏ hạt

- Dạng khóm: Đứng (<30 độ), Nửa đứng (45 độ), Mở (60 độ), Xoè (>60 độ)

- Chiều dài bông: Rất ngắn (<20cm), Ngắn (20-25cm), Trung bình

(26-3 cm), Dài ((26-31-(26-35cm), Rất dài (>(26-35cm)

- Mức độ rụng hạt chia thành các mức: điểm 1: khó (<1%), điểm 3: khó vừa (1-5%), điểm 5: trung bình (6-25%), điểm 7: dễ (25-50%), điểm 9: rất dễ (51-100%)

- Độ thuần đồng ruộng chia thành các mức: điểm 1: cao (cây khác dạng

<0,25%), điểm 5: trung bình (cây khác dạng 0,25- 1%), điểm 9: thấp (cây khác dạng >1%)

● Một số chỉ tiêu về sinh trưởng, phát triển [1]

- Chiều cao cây qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng lúa thí nghiệm ở các giai đoạn: đẻ nhánh, làm đòng, chín

- Khả năng đẻ nhánh của các dòng lúa thí nghiệm

Dảnh tối đa, dảnh hữu hiệu

- Thời gian các giai đoạn sinh trưởng (ngày)

Gieo đến chín (thời gian sinh trưởng)

● Các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất và chất lượng [1], [5]

- Số bông hữu hiệu/khóm

- Số hạt/ bông

- Số hạt chắc/ bông

- Khối lượng 1.000 hạt (g)

- Năng suất lý thuyết (tạ/ha)

- Năng suất thực thu: gặt toàn bộ ô thí nghiệm, tuốt, phơi khô tới ẩm độ

13 - 14%, quạt sạch, cân khối lượng rồi cộng với những khóm đã cắt về đo đếm, sau đó quy ra tạ/ha

- Chất lượng gạo:

+ Tỷ lệ gạo lật và gạo xát : sau khi thu hoạch phơi khô quạt sạch Lấy mỗi giống 2 kg đem xay xát (cân khối lượng gạo xát), làm nhắc lại 3 lần rồi tính tỷ lệ theo % khối lượng thóc

+ Dạng hạt: đo chiều dài và chiều rộng hạt, sau đó tỉnh tỷ số chiều dài/chiều rộng theo phương pháp của Viện nghiên cứu lúa Quốc tế và đánh giá theo cấp:

Dạng hình thon dài, tỷ số dài/rộng ≥ 3

+ Đánh giá hương thơm khi nấu: cho 100 hạt gạo vào ống nghiệm, thêm 5 ml nước, đậy kín bằng nút cao su, nấu cách thủy, khi cơm nguội thì đem đánh giá theo 2 cấp: thơm và không thơm

+ Đánh giá hàm lượng amylose:

● Đánh giá khả năng chống chịu [1], [9], [13]

- Đánh giá khả năng chịu hạn và phục hồi sau hạn (khi gặp hạn)

(Tương tự thí nghiệm khảo sát tập đoàn)

+ Độ tàn lá: điểm 1- muộn và chậm; điểm 3 - trung bình; điểm 5 - sớm

Số rễ mầm đen

Rễ mầm đen (%) =

Tổng số rễ mầm x 100 + Tỷ lệ rễ mạ héo

Số rễ mạ héo

Rễ mạ héo(%) =

Tổng số rễ mạ x 100 + Độ ẩm cây héo

Độ ẩm cây héo (%)=

3 1

2 1

P P

P P

−

− x 100 P1: Khối lượng mẫu đất, P2: khối lượng mẫu đất sấy khô, P3: Khối lượng hộp

+ Cường độ thoát hơi nước

IH2O =

t S

P P

*

1

0 −Trong đó: I: cường độ thoát hơi nước

P0: Khối lượng lá cân lần 1 (g),

P1: Khối lượng lá cân lần 2 (g), S: là diện tích lá (dm2), t: thời gian

- Đánh giá khả năng chống chịu sâu, bệnh

Các loài sâu, bệnh và cách đánh giá tương tự như ở thí nghiệm khảo sát tập đoàn

- Đánh giá khả năng chịu lạnh

Quan sát sự thay đổi mầu sắc lá và sự sinh trưởng khi nhiệt độ xuống dưới 10 0C cho điểm: điểm 1 (mạ mầu xanh đậm), điểm 3 (mạ mầu xanh

nhạt), điểm 5 (mạ mầu vàng), điểm 7 (mạ mầu nâu), điểm 9 (mạ chết)

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu

Số liệu được xây dựng thành cơ sở dữ liệu trên Excel Sau đó số liệu

được xử lý trên phần mềm Excel và phần mềm thống kê IRRI STAT 5.0